DE19514749A1 - Hydrostatic radial piston pump - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung geht aus von einer hydrostatischen Radial kolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Es ist eine derartige Radialkolbenpumpe bekannt aus der DE-GM 91 04 126.The invention is based on a hydrostatic radial piston pump according to the preamble of claim 1. Such a radial piston pump is known from the DE-GM 91 04 126.
Dort erfolgt die Zu- und Abfuhr des Druckmittels in oder aus den Zylindern über mehrere achsparallel im Steuerzapfen an geordnete Längskanäle, die einerseits in Höhe des Rotors Steuerschlitze ausbilden und andererseits mit den Saug- und Druckanschlüssen im Pumpengehäuse in Verbindung stehen. Eine solche Anordnung ist in der Herstellung sehr aufwendig und in der Funktion nachteilig, da die Kanäle und die Steu erschlitze für die Saug- und Druckseite den Querschnitt des Steuerzapfens deutlich schwächen und damit die Hochdruck tauglichkeit der Pumpe einschränken. Hinzu kommt, daß die Forderung nach, geringem Bauvolumen bei kleinen Pumpen den Durchmesser des Steuerzapfens stark begrenzt.There, the pressure medium is supplied and removed in or out the cylinders via several axially parallel in the control pin orderly longitudinal channels, on the one hand at the level of the rotor Form control slots and on the other hand with the suction and Connect the pressure connections in the pump housing. Such an arrangement is very complex to manufacture and disadvantageous in function, since the channels and the Steuer slit the cross-section of the Control pin weaken significantly and thus the high pressure Limit the suitability of the pump. In addition, the Demand for, small construction volume with small pumps The diameter of the control pin is very limited.
Der daraus folgende Mangel an Umfangsfläche am Steuerzapfen führt bei solchen klein bauenden Pumpen dazu, daß es dort schlecht möglich ist Druckfelder auszubilden, die die auf den Rotor wirkenden Radialkräfte ausgleichen könnten. Ein Ausgleich über die Kolben und Zylinder ist bei den notwen digen kleinen Kolbendurchmessern und dem im Verhältnis dazu großen Steuerzapfendurchmessern auch nicht gegeben, was beim Betrieb der Pumpe zu einem einseitigen Anliegen des Rotors am Steuerzapfen und damit zu stärkerem Verschleiß führt. Zu sätzlich können relativ lange, enge Saugbohrungen Probleme durch Leistungsverluste und Kavitation verursachen.The resulting lack of peripheral surface on the control pin With such small pumps, it leads to the fact that it is there It is difficult to develop pressure fields that could compensate the radial forces acting on the rotor. On Compensation via the pistons and cylinders is necessary small piston diameters and in relation to it large control pin diameters are also not what is the Operation of the pump for one-sided contact of the rotor on the control pin and thus leads to greater wear. To In addition, relatively long, narrow suction holes can cause problems caused by loss of performance and cavitation.
Die erfindungsgemäße hydrostatische Radialkolbenpumpe mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegen über den Vorteil, daß der Steuerzapfen nur noch den druck seitigen Kanal der Pumpe aufnehmen muß. Es kann daher in ei nem Steuerzapfen mit kleinem Durchmesser ein Druckkanal mit relativ großem Querschnitt angeordnet werden, was besonders bei Pumpen für kleine Nenngrößen vorteilhaft ist. Für die außerhalb des Steuerzapfens ausgeführte Anordnung der Saug seite wird dadurch eine freiere Querschnittsgestaltung mög lich, wodurch Probleme mit Kavitation und Drosselverlusten vermindert werden können. Vorteilhaft ist weiter, daß dieser saugseitige Kanal nicht aufwendig spanend hergestellt werden muß, sondern daß er sich aus der konstruktiven Gestaltung von Gehäuse und Rotor ergibt.The hydrostatic radial piston pump according to the invention has the characterizing features of claim 1 about the advantage that the control pin only the pressure side channel of the pump. It can therefore be found in an egg Nem control pin with a small diameter with a pressure channel relatively large cross section, which is special is advantageous for pumps for small nominal sizes. For the arrangement of the suction executed outside the control pin this enables a freer cross-sectional design Lich, causing problems with cavitation and throttle losses can be reduced. Another advantage is that this suction-side channel can not be manufactured costly cutting must, but that it derives from the constructive design of housing and rotor results.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und der Beschreibung. So wird es durch die Verlagerung des saugseitigen Kanals ermöglicht, den druck seitigen Kanal zentrisch im Steuerzapfen anzuordnen, was dessen Stabilität verbessert und den Fertigungsaufwand er heblich reduziert. Desweiteren kann die Querschnittsfläche des Druckkanals flexibler gestaltet wenden. Weiterhin ist es nun möglich, Druckfelder am Umfang des Steuerzapfens zur Kompensation radialer Kräfte auf den Rotor auszubilden. Diese Druckfelder sorgen für ein koaxiales Anliegen des Ro tors am Steuerzapfen und verbessern dadurch dessen Ver schleißverhalten. Ferner ergibt sich aus der erfindungsgemä ßen Ausgestaltung der Saugseite, die dazu führt, daß der ge samte Pumpeninnenraum mit Druckmittel gefüllt ist, ein ver schleiß- und geräuscharmer Betrieb bei hohem volumetrischem Wirkungsgrad.Further advantageous configurations result from the Subclaims and the description. So it is through the Relocation of the suction channel allows the pressure to arrange the side channel centrally in the control pin, what its stability improves and the manufacturing effort significantly reduced. Furthermore, the cross-sectional area of the pressure channel can be made more flexible. Furthermore it is now possible to apply pressure fields on the circumference of the control pin To compensate for radial forces on the rotor. These pressure fields ensure that the Ro is coaxial tors on the control pin and thereby improve its ver wear behavior. Furthermore, it follows from the essen design of the suction side, which leads to the ge entire pump interior is filled with pressure medium, a ver low-wear and low-noise operation with high volumetric Efficiency.
Eine besonders einfache und kostengünstige Bauweise der Pumpe wird durch die Zusammenfassung mehrerer Einzelbauteile zu einem einzigen Bauteil nach den Ansprüchen 7 und 8 er reicht. Die Verwendung von günstigen Massenartikeln, wie Wälzlagerteilen als Arbeitskolben trägt dazu ebenfalls bei.A particularly simple and inexpensive construction of the Pump is created by combining several individual components to a single component according to claims 7 and 8 he enough. The use of cheap bulk items, such as Rolling bearing parts as working pistons also contribute to this.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er läutert.An embodiment of the invention is in the drawing shown and in the description below he purifies.
Es zeigenShow it
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein erstes Ausfüh rungsbeispiel einer Radialkolbenpumpe in vereinfachter Dar stellung, Fig. 2 einen teilweisen Querschnitt durch eine Ra dialkolbenpumpe entlang der Achse I-I nach Fig. 1 und Fig. 3 einen Längsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel in vereinfachter Darstellung. Fig. 1 shows a longitudinal section through a first exporting approximately, for example a radial piston pump, in simplified Dar position, FIG. 2 is a partial cross section through an Ra dialkolbenpumpe along the axis II of Fig. 1 and Fig. 3 is a longitudinal section through a second embodiment in a simplified representation.
Der Längsschnitt nach Fig. 1 zeigt eine Radialkolbenpumpe 10, deren Gehäuse 11 sich aus einem Deckelteil 12 und einem da mit verbundenen Gehäusegrundkörper 41 zusammensetzt. Die Trennstelle zwischen beiden Gehäuseteilen ist nach außen durch ein Dichtelement 14 abgedichtet. Das Gehäuse 11 be grenzt einen im wesentlichen zylindrischen Innenraum 15, in den exzentrisch ein mit dem Deckelteil 12 einstückig ausge bildeter Steuerzapfen 16 ragt. Auf diesem Steuerzapfen 16 ist ein Rotor 17 drehbar gelagert, der in radial angeordne ten Bohrungen 18, die Zylinder bilden, Arbeitskolben 21 führt. Diese Arbeitskolben 21 stützen sich an einem eben falls im Innenraum 15 angeordneten, zylindrischen Hubring 22 ab, welcher von einem gehäusefesten Stützring 23, drehbar umgeben ist.The longitudinal section according to FIG. 1 shows a radial piston pump 10 , the housing 11 of which is composed of a cover part 12 and a basic body 41 connected to it. The separation point between the two housing parts is sealed to the outside by a sealing element 14 . The housing 11 be borders a substantially cylindrical interior 15, in which an eccentrically formed with the cover part 12 protrudes formed control pin 16 . On this control pin 16 , a rotor 17 is rotatably mounted, the piston 21 leads in radially arranged th holes 18 which form cylinders. These working pistons 21 are supported on a cylindrical cam ring 22 , which is also arranged in the interior 15 , which is rotatably surrounded by a support ring 23 fixed to the housing.
Die Nabe 24 des Rotors 17 ist so ausgeführt, daß sie im ein gebauten Zustand des Rotors 17 über den Steuerzapfen 16 hin ausragt. An diesem, dem Deckelteil 12 gegenüberliegenden En de, weist sie eine Klauenkupplung 19 auf, die mit der An triebswelle eines nicht dargestellen, anflanschbaren An triebsmotors zusammenwirkt.The hub 24 of the rotor 17 is designed such that it protrudes beyond the control pin 16 in the assembled state of the rotor 17 . At this, the cover part 12 opposite En de, it has a claw coupling 19 , which cooperates with the drive shaft of an unillustrated, flange-mounted drive motor.
Die zur Befestigung des Antriebsmotors erforderliche Anbau fläche 42 mit Durchführung 43 für die Antriebswelle wird vom Gehäusegrundkörper 41 gebildet. Dieser weist zusätzlich ei nen in den Pumpeninnenraum 15 gerichteten Ringsteg 44 auf, der neben dem Deckelteil 12 die axiale Lagerung des Rotors 17 auf dem Steuerzapfen 16 übernimmt. Verschlossen und abge dichtet wird die Durchführung 43 für die Antriebswelle durch den Antriebsmotor selbst.The mounting surface 42 required for fastening the drive motor with bushing 43 for the drive shaft is formed by the housing base body 41 . This also has egg nen in the pump interior 15 directed ring web 44 , which takes over the axial bearing of the rotor 17 on the control pin 16 in addition to the cover part 12 . The passage 43 for the drive shaft is closed and sealed by the drive motor itself.
Auf der, der Antriebsseite gegenüberliegenden Seite der Pumpe 10 ist im Deckelteil 12 die Anschlußmöglichkeit für einen Druckanschluß 25 ausgebildet. Sie stellt das Ende ei nes sacklochartigen Längskanals 26 dar, der in den Steuer zapfen 16 hineinreicht. Im Bereich der Rotornabe 24 ist eine quer zum Längskanal 26 verlaufende Radialbohrung 27 ausge führt, die am Außenumfang des Steuerzapfens 16 einen Steuer querschnitt 28 aufweist, der zusammen mit dem Längskanal 26 und dem Druckanschluß 25 die Druckseite der Pumpe 10 bildet. Am Steuerquerschnitt 28 laufen bei drehendem Rotor 17 die Zylinder 18 mit ihren inneren Öffnungen vorbei. Ferner sind im Steuerzapfen 16 zur Kompensation von Radialkräften auf den Rotor 17 zwei Ausgleichsbohrungen 29 so ausgebildet, daß sie der druckseitigen Radialbohrung 27 diametral gegenüber liegen, daß sie symmetrisch zur Mittelachse durch die Radial bohrung 27 liegen und daß ihr Abstand zueinander größer ist, als die axiale Ausdehnung des Steuerquerschnitts 28. Genau wie die Radialbohrung 27 beginnen die Ausgleichsbohrungen 29 auf der Umfangsfläche des Steuerzapfens 16, auf der sie Kom pensationsquerschnitte 30 ausbilden und münden in den druck seitigen Längskanal 26 im Steuerzapfen 16.On the side of the pump 10 opposite the drive side, the connection possibility for a pressure connection 25 is formed in the cover part 12 . It represents the end of a blind hole-like longitudinal channel 26 which extends into the control pin 16 . In the area of the rotor hub 24 is a transverse to the longitudinal channel 26 radial bore 27 leads out, which has a control cross section 28 on the outer circumference of the control pin 16 , which together with the longitudinal channel 26 and the pressure connection 25 forms the pressure side of the pump 10 . With the rotor 17 rotating, the cylinders 18 with their inner openings run past the control cross section 28 . Furthermore, two compensation holes 29 are formed in the control pin 16 to compensate for radial forces on the rotor 17 so that they are diametrically opposite the pressure-side radial bore 27 , that they are symmetrical to the central axis through the radial bore 27 and that their distance from one another is greater than that axial extension of the control cross section 28 . Just like the radial bore 27 , the compensating bores 29 begin on the peripheral surface of the control pin 16 , on which they form compensation cross sections 30 and open into the pressure-side longitudinal channel 26 in the control pin 16 .
Ein Sauganschluß 31 der Pumpe 10 ist radial im Gehäuse grundkörper 41, zur Antriebsseite hin versetzt, vorgesehen und steht mit dem Innenraum 15 der Pumpe 10 in Verbindung.A suction port 31 of the pump 10 is provided radially in the housing base body 41 , offset toward the drive side, and is connected to the interior 15 of the pump 10 .
Jede Bohrung, die im Rotor 17 einen Zylinder 18 bildet, wird von einer Querbohrung 32 durchdrungen, die mit dem Innenraum 15 der Pumpe kommuniziert und die in der Zylinderwandung saugseitige Steuerquerschnitte 33 ausbildet. Durch sie ge langt Druckmittel in die Zylinder 18.Each bore which forms a cylinder 18 in the rotor 17 is penetrated by a transverse bore 32 which communicates with the interior 15 of the pump and which forms control cross sections 33 on the suction side in the cylinder wall. Through them ge pressure medium in the cylinder 18th
Die Wirkungsweise der Radialkolbenpumpe 10 wird im Folgenden
erläutert, wobei auf Fig. 1 und 2 Bezug genommen wird:
Bei der gemäß Fig. 2 als rechtsdrehend dargestellten Pumpe 10
ragt der Steuerzapfen 16 exzentrisch nach unten versetzt in
den vom Gehäuse gebildeten zylindrischen Innenraum 15. Der
auf dem Steuerzapfen 16 gelagerte Rotor 17, mit seinen Ar
beitskolben 21 und Zylindern 18 wird über einen nicht ge
zeichneten Antriebsmotor in Drehbewegung versetzt. Die Ar
beitskolben 21 gleiten infolge von Zentrifugalkräften bei
ausreichender Drehzahl nach außen, bis ihre Stirnflächen am
Hubring 22 anliegen. Die zwischen Arbeitskolben 21 und
Hubring 22 zunächst vorhandene Reibung versetzt diesen eben
falls in Drehbewegung, so daß eine verschleißerzeugende Rela
tivbewegung zwischen Hubring 22 und Arbeitskolben 21, abge
sehen von einem geringen Hin- und Herwandern während des Be
triebs, auf das Anlaufen der Pumpe beschränkt bleibt.
The mode of operation of the radial piston pump 10 is explained below, reference being made to FIGS. 1 and 2:
In the FIG. 2 shown as dextrorotatory pump 10 of the control pin 16 projects eccentrically displaced downwards into the housing formed by the cylindrical inner space 15. The mounted on the control pin 16 rotor 17 , with its Ar beitskolben 21 and cylinders 18 is rotated via a drive motor not shown ge. The Ar beitskolben 21 slide due to centrifugal forces at a sufficient speed to the outside until their end faces abut the cam ring 22 . The friction present between the working piston 21 and the lifting ring 22 sets this just in case of rotary movement, so that a wear-generating rela tive movement between the lifting ring 22 and the working piston 21 , seen abge from a slight back and forth during operation, is limited to the start of the pump remains.
Da Hubring 22 und Rotor 17 zueinander exzentrisch angeordnet sind, wird den Arbeitskolben 21 während einer Rotorumdrehung ei ne Hubbewegung aufgezwungen.Since the cam ring 22 and the rotor 17 are arranged eccentrically to one another, the working piston 21 is forced during a rotor revolution ei ne stroke movement.
So hat z. B. der Arbeitskolben 20 seinen äußeren Totpunkt, bei welchem der Spalt zwischen Hubring 22 und Rotor 17 maxi mal war, gerade überschritten. Der sich drehende Rotor 17 in Zusammenwirkung mit dem Hubring 22 drücken den Arbeitskolben 20 nun einwärts in Richtung Steuerzapfen 16. Im Verlauf dieser Bewegung verschließt der Arbeitskolben 20 allmählich die zwei saugseitigen Steuerquerschnitte 33, die von der Querbohrung 32 im Zylinder 18 gebildet werden.So z. B. the working piston 20 its outer dead center, at which the gap between the cam ring 22 and the rotor 17 was maxi times just exceeded. The rotating rotor 17 in cooperation with the cam ring 22 now press the working piston 20 inwards in the direction of the control pin 16 . In the course of this movement, the working piston 20 gradually closes the two control cross sections 33 on the suction side, which are formed by the transverse bore 32 in the cylinder 18 .
Der von Arbeitskolbenunterseite, Steuerzapfen 16 und Zylin derbohrung umschlossene Hubraum des Zylinders 18 wird über die Steuerquerschnitte 33 mit Druckmittel aus dem Innenraum 15 der Pumpe 10 gefüllt. Die fortwährende Drehbewegung des Rotors 17 bewirkt, daß der Zylinder 18 im wesentlichen gleichzeitig mit dem Verschließen der saugseitigen Steuer querschnitte 33 durch den einwärts strebenden Arbeitskolben 20 über den Steuerschlitz 28 im Steuerzapfen 16 mit der Druckseite der Pumpe 10 verbunden wird. Durch diese Verbin dung wird das im Zylinder 18 vorhandene Druckmittel über den Längskanal 26 zum Druckanschluß 25 der Pumpe 10 gedrückt.The engine bore underside, control pin 16 and Zylin derbohrung enclosed cylinder 18 is filled via the control cross-sections 33 with pressure medium from the interior 15 of the pump 10 . The continuous rotation of the rotor 17 causes the cylinder 18 to be connected to the pressure side of the pump 10 substantially simultaneously with the closing of the suction-side control cross-sections 33 through the inward working piston 20 via the control slot 28 in the control pin 16 . Through this connec tion, the pressure medium present in the cylinder 18 is pressed via the longitudinal channel 26 to the pressure connection 25 of the pump 10 .
Dieser Arbeitstakt ist beendet, sobald der Spalt zwischen Hub ring 22 und Rotor 17 ein Minimum angenommen hat und der Arbeits kolben 20 sich in seinem inneren Totpunkt befindet.This cycle is ended as soon as the gap between the lifting ring 22 and the rotor 17 has assumed a minimum and the working piston 20 is in its inner dead center.
Die Ausdehnung des Steuerschlitzes 28 im Steuerzapfen 16 ist so gewählt, daß zu diesem Zeitpunkt zwischen der Druckseite der Pumpe 10 und dem Zylinder 18 keine Verbindung mehr be steht.The extension of the control slot 28 in the control pin 16 is selected so that there is no connection between the pressure side of the pump 10 and the cylinder 18 at this time.
Im Verlauf der weiteren Rotorumdrehung strebt der Arbeits kolben 20 nach außen und gibt auf diesem Weg allmählich wieder die saugseitigen Steuerquerschnitte 33 frei. Durch sie wird der Hubraum des Zylinders wieder mit Druckmittel gefüllt und der oben beschriebene Ablauf beginnt erneut.In the course of the further rotor rotation, the working piston 20 strives outwards and gradually releases the control cross sections 33 on the suction side in this way. Through them, the displacement of the cylinder is filled with pressure medium again and the process described above begins again.
Durch die alleinige Ausbildung der Druckseite im Steuerzap fen 16 kann selbst in klein bauenden Pumpen, die Steuerzap fen 16 mit geringen Durchmessern aufweisen, ein relativ gro ßer Querschnitt für den druckseitigen Längskanal 26 ausge bildet werden, ohne daß der Querschnitt des Steuerzapfens 16 unzulässig geschwächt wird. Weiterhin lassen sich nun im Steuerzapfen 16 radiale Ausgleichbohrungen 29 anordnen, die mit der Druckseite der Pumpe 10 in Verbindung stehen und über die das Druckmedium für ein Kräftegleichgewicht am Ro tor 17 sorgt. Dadurch verbessern sich Rotorlagerung und Spaltverluste der Pumpe 10.The sole design of the pressure side in the Steuerzap fen 16 can be formed even in small pumps, the Steuerzap fen 16 with small diameters, a relatively large cross section for the pressure side longitudinal channel 26 without the cross section of the control pin 16 being unduly weakened . Furthermore, radial compensation bores 29 can now be arranged in the control pin 16 , which are connected to the pressure side of the pump 10 and via which the pressure medium ensures a balance of forces on the tor tor 17 . This improves the rotor bearing and the gap losses of the pump 10 .
Fig. 3 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite Radialkol benpumpe 40 in vereinfachter Darstellung. Sie unterscheidet sich von der beschriebenen Ausführung nach Fig. 1 und 2 da durch, daß der ebenfalls im Deckelteil 12 angeordnete Längs kanal 26 nun über einen Stichkanal 37 radial nach außen ge führt ist. Dadurch kann der Druckanschluß 25 so angeordnet werden, daß er sich auf der gleichen Seite der Pumpe 40 be findet wie der Sauganschluß 31. Weiterhin ist im Deckelteil 12 ein Druckbegrenzungsventil 34 angeordnet, welches bei Überschreitung einer einstellbaren Druckschwelle eine Verbindungsbohrung 38 zur Saugseite der Pumpe 40 freigibt. Der Gehäusegrundkörper 41 weist in entsprechender Weise wie bei der Radialkolbenpumpe 10 nach Fig. 1 und 2 die Anbauflä che 42 für einen Antriebsmotor 36 auf. Ebenso sorgt der Ge häusegrundkörper 41 für die axiale Lagefixierung des Rotors 17 auf dem Steuerzapfen 16 und nimmt Hub- sowie Stützring 22, 23 auf. Fig. 3 shows a longitudinal section through a second radial piston pump 40 in a simplified representation. It differs from the described embodiment according to FIGS. 1 and 2 by the fact that the longitudinal channel 26 which is also arranged in the cover part 12 is now guided radially outwards via a branch channel 37 . As a result, the pressure connection 25 can be arranged such that it is on the same side of the pump 40 as the suction connection 31st Furthermore, a pressure limiting valve 34 is arranged in the cover part 12 , which opens a connection bore 38 to the suction side of the pump 40 when an adjustable pressure threshold is exceeded. The housing base body 41 , in a manner corresponding to the radial piston pump 10 according to FIGS. 1 and 2, has the mounting surface 42 for a drive motor 36 . Likewise, the Ge basic housing body 41 ensures the axial position fixing of the rotor 17 on the control pin 16 and takes up lifting and support ring 22, 23 .
Eine derartige Bauweise für eine Radialkolbenpumpe 40 zeich net sich besonders dadurch aus, daß infolge der Verlegung des Druckanschlusses ein Tank 35 an das Deckelteil 12 anbau bar ist. Die koaxial zueinander angeordneten Baugruppen Tank 35, Radialkolbenpumpe 40 und Antriebsmotor 36 lassen sich dadurch zu einer sehr kompakten Einheit zusammensetzen bei der die Radialkolbenpumpe 40 mit ihren beschriebenen Vortei len das Mittelteil zwischen Tank 35 und Antriebsmotor 36 darstellt.Such a design for a radial piston pump 40 is particularly characterized in that, due to the relocation of the pressure connection, a tank 35 is attached to the cover part 12 bar. The coaxially arranged modules tank 35 , radial piston pump 40 and drive motor 36 can thereby be assembled into a very compact unit in which the radial piston pump 40 with its described advantages len represents the middle part between the tank 35 and drive motor 36 .
Selbstverständlich sind Änderungen an den gezeigten Ausfüh rungsformen möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzu weichen.Of course, changes to the version shown are tion forms possible without departing from the spirit of the invention give way.
Claims (11)
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