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DE19640596A1 - Radialkolbenpumpe - Google Patents

Radialkolbenpumpe

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Publication number
DE19640596A1
DE19640596A1 DE19640596A DE19640596A DE19640596A1 DE 19640596 A1 DE19640596 A1 DE 19640596A1 DE 19640596 A DE19640596 A DE 19640596A DE 19640596 A DE19640596 A DE 19640596A DE 19640596 A1 DE19640596 A1 DE 19640596A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radial piston
piston pump
drive shaft
pump according
piston
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE19640596A
Other languages
English (en)
Inventor
Egon Eisenbacher
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Mannesmann Rexroth AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mannesmann Rexroth AG filed Critical Mannesmann Rexroth AG
Priority to DE19640596A priority Critical patent/DE19640596A1/de
Priority to DE59708963T priority patent/DE59708963D1/de
Priority to ES97939965T priority patent/ES2184129T3/es
Priority to EP97939965A priority patent/EP0929743B1/de
Priority to PCT/DE1997/001785 priority patent/WO1998014704A1/de
Publication of DE19640596A1 publication Critical patent/DE19640596A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404Details or component parts
    • F04B1/0452Distribution members, e.g. valves
    • F04B1/0456Cylindrical
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/053Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with actuating or actuated elements at the inner ends of the cylinders
    • F04B1/0535Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with actuating or actuated elements at the inner ends of the cylinders the piston-driving cams being provided with inlets and outlets
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
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    • F04B9/04Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • F04B9/045Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being eccentrics
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05CINDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
    • F05C2201/00Metals
    • F05C2201/04Heavy metals
    • F05C2201/0469Other heavy metals
    • F05C2201/0475Copper or alloys thereof
    • F05C2201/0478Bronze (Cu/Sn alloy)

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  • Details Of Reciprocating Pumps (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Bei derartigen Pumpen sind in der Regel eine Vielzahl von Zylindern sternförmig in einer oder mehreren Ebenen um eine Antriebswelle angeordnet, die als Exzenterwelle ausge­ bildet ist. Die Kolben der Zylinder liegen an dem Exzenter an und machen einen konstanten Hub, der der doppelten Ex­ zentrizität entspricht.
Derartige Pumpen sind in der Regel mit Druckventilen - beispielsweise selbsttätige, federvorgespannte Ventile - ausgerüstet, über die das druckbeaufschlagte Medium aus­ stoßbar ist. Das Ansaugen kann über ebenfalls selbsttätige federvorgespannte Saugventile erfolgen, die während des Saughubes des Kolbens öffnen.
In der EP 0 520 286 B1 wird eine Radialkolbenpumpe be­ schrieben, bei der auf der Antriebswelle ein Exzenterring gelagert ist, an dessen Außenumfang Abflachungen vorgesehen sind, an denen die Radialkolben anliegen. Durch die Drehbe­ wegung des Exzenters wird der Exzenterring in eine Taumel­ bewegung versetzt, wobei die Kolben in Radialrichtung be­ wegt werden und zusätzlich noch eine Bewegungskomponente parallel zur Auflagefläche, d. h. in Tangentialrichtung vor­ liegt.
Anstelle der vorbeschriebenen Saugventile sind bei der bekannten Radialkolbenpumpe die Kolben mit Bohrungen verse­ hen, die mit einer Einlaßöffnung in der Stirnfläche des Kolbens münden. In jeder Abflachung ist eine Tangentialnut ausgebildet, die bei vorbestimmten Drehpositionen aufgrund der Tangentialverschiebung des Exzenterringes die Einlaß­ öffnungen freigibt, so daß das zu fördernde Fluid durch die Tangentialnut und die Bohrung des Kolbens hindurch ange­ saugt werden kann.
Da durch die Tangentialnuten im Exzenterring die Aufla­ gefläche jedes Kolbens verringert wird, treten bei derarti­ gen Lösungen relativ hohe Flächenpressungen auf, so daß es erforderlich ist, den Exzenterring aus einem vergleichswei­ se harten Material herzustellen, um Beschädigungen der Ra­ dialkolbenpumpe durch vorzeitigen Verschleiß zu vermeiden.
Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Radialkolbenpumpe zu schaffen, bei der mit minimalem vorrichtungstechnischen Aufwand ein Verschleiß vermindert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentan­ spruchs 1 gelöst.
Durch die Maßnahme, die Einlaßöffnung der Bohrung durch die in Drehrichtung hinten liegende Umfangskante der Aufla­ gefläche - im folgenden Tangentialfläche genannt - des Ex­ zenters aufzusteuern, braucht keine Nut mehr in der Tangen­ tialfläche ausgebildet werden, um die Einlaßöffnung freizu­ geben. Durch den Wegfall der Nuten, die mit hoher Präzision gefertigt werden müssen, können die Fertigungskosten gegen­ über der herkömmlichen Lösung auf ein Minimum reduziert werden. Dabei wird es besonders bevorzugt, wenn zwischen dem Exzenter und dem Kolben ein Exzenterring vorgesehen wird, der gleitend auf der Antriebswelle geführt ist. Durch die flächige Auflage der Kolbenstirnfläche wird die Verwendung eines Materials mit Notlaufeigenschaften für den Exzenterring ermöglicht, wobei aufgrund der niedrigeren Flächenpressung die Kolbenstirnfläche hydrostatisch teilentlastet wird, so daß ein vorzeitiger Verschleiß des Exzenterringes weitestgehend vermieden werden kann.
Prinzipiell bieten sich zwei Lösungen an, um das Auf­ steuern der Einlaßöffnung durch die Umfangskante der Tan­ gentialfläche in optimaler Weise bewirken zu können.
In einer ersten Alternative wird die Kolbenbohrungsach­ se, die bei den herkömmlichen Lösungen jeweils koaxial zu den Mittelachsen des Antriebswellenquerschnittes angeordnet waren, entgegen der Drehrichtung versetzt, so daß die Boh­ rungsachse im Parallelabstand zu der entsprechenden Mittel­ achse verläuft.
In kinematischer Umkehrung des oben genannten Prinzipes kann auch die Tangentialfläche mit Bezug zur Kolbenachse in Drehrichtung versetzt werden, so daß sich der gleiche Ef­ fekt erzielen läßt.
Durch das Maß der seitlichen Versetzung zwischen Kol­ benstirnfläche und Tangentialfläche läßt sich die Relativ­ position der die Einlaßöffnung aufsteuernden Umfangskante mit Bezug zur Einlaßöffnung auf einfache Weise variieren, so daß die Öffnungsdauer während des Saughubes an unterschiedliche Bedingungen anpaßbar ist.
Durch die seitliche Versetzung des Kolbens mit Bezug zur Tangentialfläche werden die auf den Kolben wirkenden Querkräfte während des Arbeitshubes gegenüber der herkömm­ lichen Lösung verringert, so daß geringere Anforderungen an die seitliche Abstützung des Kolbens im zugeordneten Zylin­ der gestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Einlaßöffnung mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgeführt wird, so daß bereits bei Beginn des Aufsteuerns ein maximaler Saug­ querschnitt bereitgestellt wird.
Das Zuströmen des zu fördernden Fluids läßt sich weiter vereinfachen, wenn die Tangentialflächen jeweils durch ei­ nen Radialvorsprung ausgebildet werden, so daß das Fluid ungehindert in den Öffnungsquerschnitt eintreten kann.
Bei der erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe wird es be­ vorzugt, wenn an der Kolbenstirnfläche Dichteinrichtungen vorgesehen werden, so daß eine optimale Abdichtung der Ein­ laßöffnung während des Arbeitshubes möglich ist.
Insbesondere beim Ausführungsbeispiel mit einer recht­ eckförmigen Einlaßöffnung ist es erforderlich, dem Radial­ kolben eine Verdrehsicherung zuzuordnen, so daß die Rela­ tivposition zwischen der aufsteuernden Umfangskante der Tangentialfläche und der benachbarten Umfangskanten der Einlaßöffnung erhalten bleibt.
Die seitliche Versetzung zwischen der Wellenquer­ schnittsachse und der Bohrungsachse läßt sich auch einstel­ len, indem die Achse der Einlaßöffnung im Abstand zur Kol­ benachse ausgebildet wird.
Eine besonders gleichmäßige Belastung des Exzenterrings und damit der Antriebswellen erhält man, wenn drei Zylinder mit jeweils einem Arbeitskolben in einer oder mehreren Ebe­ nen in Radialrichtung gleichmäßig am Außenumfang der An­ triebswelle verteilt werden.
Ein Kippen des Exzenterringes läßt sich verhindern, wenn der Arbeitshub des Kolbens auf ein Maximum begrenzt wird, so daß stets eine flächige Anlage der Kolbenstirnflä­ che an der Tangentialfläche gewährleistet ist.
Sonstige vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Unteransprüche.
Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch ein erstes Ausführungs­ beispiel einer Radialkolbenpumpe;
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1;
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein weiteres Ausfüh­ rungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe;
Fig. 4 eine Detaildarstellung einer Kolbenstirnfläche und einer Tangentialfläche eines Exzenterringes eines wei­ teren Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Radial­ kolbenpumpe;
Fig. 5 eine Detaildarstellung eines mit einer Aufsteuerfase versehenen Kolbens und
Fig. 6 eine Detaildarstellung einer Kolbenstirnfläche mit Dichtung und eines Exzenterringes eines letzten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpe 1, bei der in einem zylinder- oder topfförmigen Gehäuse 2 drei über den Umfang verteilte Pump­ zylinder 4 angeordnet sind, deren Kolben 6 durch eine Pum­ pen-Antriebswelle 8 angetrieben werden, wobei die Hubachsen der jeweiligen Kolben 6 etwa in Radialrichtung der An­ triebswelle 8 angeordnet sind.
Das Gehäuse 2 hat einen Befestigungsflansch, der in Fig. 1 geschnitten dargestellt ist und an dem auf einem Teilkreis verteilte Durchgangsbohrungen 10 für Flansch­ schrauben (nicht gezeigt) ausgebildet sind, so daß eine stirnseitige Abdeckung befestigbar ist. In einer Rückwan­ dung 12 des Gehäuses sind eine Vielzahl von Gewindebohrun­ gen 14 ausgebildet, über die die Pumpe an einem Aggregat befestigbar ist.
Die Drehachse 16 der Pumpen-Antriebswelle 8 verläuft koaxial zur Gehäusemittelachse, wobei in der Darstellung nach Fig. 1 lediglich ein Exzenter 18, der sich senkrecht zur Zeichenebene erstreckenden Antriebswelle 8 zu sehen ist. Die Exzenterachse ist in Fig. 1 mit dem Bezugszeichen 20 versehen. Das Maß der Exzentrizität e entspricht - wie bereits eingangs erwähnt - der halben Hubhöhe des Kolbens 6.
Die Radialkolbenpumpe 1 hat koaxial zur Antriebswel­ lenachse 16 und zum Gehäuse 2 ein Innengehäuse 22, das mit drei sich in Radialrichtung erstreckenden Zylinderaufnahmen 24 versehen ist, in die die Zylinder 4 eingeschraubt sind. Die Axiallänge der Zylinderaufnahmen 24 und der Zylinder 4 ist so gewählt, daß der in Fig. 1 zur Antriebswelle 8 wei­ sende Endabschnitt jedes Zylinders 4 etwa tangential zu dem zylinderförmigen Innenraum 26 des Innengehäuses 22 ver­ läuft. Jeder Zylinder 4 ist mit einem Anschlagbund 28 ver­ sehen, mit dem der Zylinder 4 an der außenliegenden Stirn­ seite der Zylinderaufnahme 24 abgestützt ist. An den An­ schlagbund 28 schließt sich in Richtung zur Wandung des Ge­ häuses 2 ein Zylinderkopf 30 an, in dem eine Ventileinrich­ tung 32 aufgenommen ist, über die eine Zylinderbohrung nach außen, d. h. zu dem vom Gehäuse 2 einerseits und von dem In­ nengehäuse 22 andererseits eingeschlossenen Ringraum 34 ab­ sperrbar ist.
Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1, wobei einer der Zylinder 4 mit dem entsprechenden Teil des Exzenters 18 in vergrößerter Darstellung gezeigt ist. Demgemäß wirkt die Ventileinrichtung 32 auf einen Ven­ tilkörper 36, der über eine Feder 38 gegen einen Ventilsitz 40 m Zylinderkopf 30 vorgespannt ist. Der Ventilkörper 36 liegt an der äußeren Stirnseite des Zylinderkopfes 30 an, so daß die Ventileinrichtung 32 eine Fluidströmung aus dem Zylinderraum heraus zuläßt, eine Rückströmung jedoch ver­ hindert.
Selbstverständlich können anstelle des in den Fig. 1 und 2 dargestellte Rückschlagventiles auch andere Ventil­ konstruktionen, wie beispielsweise Membranventile, etc. verwendet werden.
An einer Innenstirnfläche 42 des Zylinderkopfes 30 ist eine Feder 44 abgestützt, über die der Kolben 6 in Richtung auf den Exzenter 18 vorgespannt ist.
Die Zylinderbohrung ist im Anschluß an den Ventilsitz 36 in Radialrichtung stufenförmig erweitert, wobei durch einen ersten Stufenabschnitt die Innenstirnfläche 42 gebil­ det wird. An diesen ersten stufenförmigen Abschnitt schließt sich dann die in Radialrichtung erweiterte Zylin­ derbuchse 46 an, in der der Kolben 6 gleitend aufgenommen ist.
Der Kolben 6 hat einen etwa tassenförmigen Querschnitt, wobei im Boden des Kolbens eine Einlaßöffnung 48 ausgebil­ det ist.
An der durch den Boden gebildeten Innenstirnfläche des Kolbens 6 greift die Kolbenfeder 44 an, um den Kolben 6 vorzuspannen. Der antriebswellenseitige Endabschnitt ist als durchmesserverringerter Radialvorsprung 50 ausgebildet, dessen Stirnfläche die Anlagefläche des Kolbens 6 bildet.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel liegt der Kolben 6 mit seiner Stirnfläche nicht direkt auf dem Außenumfang des Exzenters 18 der Antriebswelle 8 auf, sondern zwischen Ex­ zenter 18 und Vorsprung 50 ist ein Exzenterring 52 mit ei­ ner Innenbohrung 54 ausgebildet, die von dem Exzenter 18 gleitend durchsetzt wird.
Am Außenumfang des Exzenterrings 52 sind drei am Umfang verteilte Abflachungen 56 ausgebildet (siehe Fig. 1), die als Stützflächen für die Kolben 6 dienen, die durch die Fe­ dervorspannung mit ihren Stirnflächen auf den Abflachungen 56 abgestützt sind.
Wie insbesondere der Darstellung des in Fig. 1 oben in Vertikalstellung angeordneten Zylinders 4 entnehmbar ist, ist die Kolbenachse 60 in der in Fig. 1 dargestellten obe­ ren Totpunktstellung dieses Kolbens 6 gegenüber der eine Senkrechte auf die Abflachung 56 enthaltende Mittelebene der Antriebswelle 16 um das Maß a entgegen der Drehrichtung Z (siehe Pfeil in Fig. 1) versetzt.
Des weiteren sind die Breite B der Abflachung und die lichte Weite o der Einlaßöffnung 48 so gewählt, daß die in Fig. 1 senkrecht zur Zeichenebene verlaufende, rechte Um­ fangskante gerade noch außerhalb der Einlaßöffnung 48 ver­ läuft. Da die Einlaßöffnung 48 während der weiteren Drehbe­ wegung des Exzenters 18 durch diese Umfangskante aufgesteu­ ert wird, wird diese im folgenden als Saugsteuerkante 62 bezeichnet.
Da der Exzenterring 52 gleitend auf dem Exzenter 18 aufliegt, macht dieser die Drehbewegung des Exzenters 18 nicht mit, sondern wird durch diesen in eine Taumelbewegung versetzt, wobei diese Taumelbewegung eine Bewegungskompo­ nente in Hubrichtung und eine Bewegungskomponente parallel zur Abflachung, d. h. in Tangentialrichtung aufweist. Demzu­ folge wird bei einer Drehung des Exzenters 18 in Pfeilrich­ tung Z in Fig. 1 die Abflachung 56 (oben in Fig. 1) auf­ grund der Exzentrizität e radial nach innen und tangential nach links (Ansicht nach Fig. 1) bewegt, so daß der Kolben 6 in der Darstellung nach Fig. 1 nach unten bewegt wird und die Saugsteuerkante 62 die Einlaßöffnung 48 aufsteuert. Daraufhin kann das sich im Innenraum 26 des Innengehäuses 22 befindliche Fluid durch die Einlaßöffnung 48 in das Kol­ beninnere einströmen. Das Fluid wird durch eine nicht ge­ zeigte Zuführleitung aus einem Tank dem Innenraum 26 zuge­ führt.
Der in Fig. 1 rechts unten dargestellte Kolben befin­ det sich gerade in dieser Saugstellung, in der das Fluid in das Kolbeninnere gesaugt wird. Aufgrund des Unterdruckes im Zylinderraum und der Federvorspannung ist die Ventilein­ richtung 32 geschlossen, so daß das angesaugte Fluid nicht durch den Zylinderkopf 30 hindurch austreten kann.
Der Saughub des in Fig. 1 oben liegenden Kolbens 6 ist beendet, wenn sich die Antriebswelle 6 - ausgehend von der gezeigten Bezugsposition - um 180° gedreht hat, so daß sich der Exzentermittelpunkt in Vertikalrichtung unterhalb des Antriebswellenmittelpunktes befindet, so daß entsprechend der Saughub das doppelte der Exzentrizität e beträgt. In dieser Drehposition der Antriebswelle wird die Saugsteuer­ kante 62 aufgrund der Taumelbewegung des Exzenterringes 52 wieder in seine Ausgangsposition zurückbewegt, so daß die Einlaßöffnung 48 gerade zugesteuert ist und kein Fluid mehr angesaugt werden kann.
In der Folge, d. h. bei der weiteren Drehung der Antrie­ bswelle 8 hin zur in Fig. 1 dargestellten Ausgangsposition wird der Kolben 6 wieder nach oben bewegt (Arbeitshub), wo­ bei die Saugsteuerkante 62 stets außerhalb der Einlaßöff­ nung 48 angeordnet ist, so daß diese geschlossen bleibt (siehe den in Fig. 1 links unten angeordneten Kolben 6). Der Kolben 6 führt nun seinen Arbeitshub durch, bei dem das druckbeaufschlagte Fluid durch die sich öffnende Ventilein­ richtung 32 hindurch in den Ringraum 34 ausgestoßen wird, bis der Kolben 6 seinen in Fig. 1 oben dargestellten obe­ ren Totpunkt erreicht hat. Das druckbeaufschlagte Fluid im Ringraum 34 wird über eine nicht gezeigte Gehäusebohrung zum Verbraucher hin abgegeben.
Die anderen beiden Kolben (unten in Fig. 1) durchlau­ fen entsprechende Saug-/Arbeitszyklen, wobei diese versetzt zu denjenigen des in Fig. 1 oben dargestellten Kolbens 6 verlaufen, so daß ein quasi kontinuierlicher Förderstrom erzielbar ist.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die seitliche Versetzung (a) des Kolbens 6 mit Bezug zur Antriebswellenebene erreicht, indem die Aufnahmebohrung der Zylinderaufnahme 24 exzentrisch ausgebildet wird, so daß die Zylinderaufnahme 24 in der Darstellung nach Fig. 1 an der linken Seite eine größere Wandstärke als an der rechten Seite hat. Selbstverständlich ließe sich die seit­ liche Versetzung auch durch eine entsprechende Anordnung der Zylinderaufnahme 24 bewirken, so daß dann die Aufnahme­ bohrung zentrisch eingebracht werden kann. Durch die Wahl der Überdeckung a läßt sich die Länge des Saug- und Ar­ beitshubes bestimmen, wobei für eine optimale Füllung des Kolbens ein 180°-Saughub angestrebt wird.
Gegenüber konventionellen Lösungen von sauggedrosselten Radialkolbenpumpen mit Saugöffnungen im Kolbenhemd hat die erfindungsgemäße Lösung den weiteren Vorteil, daß kein Hubvolumenverlust auftritt.
Da der Kolben 6 mit etwa ½ Exzentrizität achsversetzt zur Wellenachse angeordnet ist, werden die auf den Kolben 6 wirkenden Querkräfte während des Arbeitshubes auf ein Minimum reduziert.
Eine besonders gute und schnelle Füllung des Kolben- und Zylinderinnenraumes läßt sich erzielen, wenn die Ein­ laßöffnung 48 mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausge­ führt ist, wobei eine Seitenkante parallel zur Saugsteuer­ kante 62 angeordnet ist, so daß bereits zu Beginn des Auf­ steuervorgangs ein großer Saugquerschnitt zur Verfügung ge­ stellt wird. Bei dieser Variante muß dem Kolben 6 jedoch eine Verdrehsicherung (nicht gezeigt) zugeordnet werden.
Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird der Exzenter­ ring 52 aus einem Material mit Notlaufeigenschaften, wie beispielsweise Bronze ausgeführt, wobei durch die Selbstnachstellung (Federvorspannung des Kolbens 6 hin zur Stützfläche (Abflachung 56)) eine Verschleißkompensation stattfinden kann. Diese Materialwahl ermöglicht es auch, den Exzenterring 52 direkt auf dem Exzenter 18 der Antriebswelle 8 zu lagern, ohne daß eine Lagerbuchse vorgesehen werden muß.
Anstelle der seitlichen Versetzung des Kolbens mit Be­ zug zu der Antriebswellenebene kann auch die Einlaßöffnung 48 exzentrisch im Kolbenboden ausgeführt werden, so daß sich der gleiche Effekt einstellt (Verdrehsicherung erfor­ derlich).
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unter­ scheidet sich von dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel lediglich in der Ausgestaltung des Exzenterringes 52, so daß auf die nochmalige Beschreibung der sonstigen Bauele­ mente verzichtet werden kann.
Der Exzenterring 152 des in Fig. 3 dargestellten Aus­ führungsbeispiels ist nicht ringförmig mit Abflachungen ausgebildet, sondern mit drei Radialvorsprüngen 64, die in Radialrichtung aus der Ringumfangsfläche 66 hervorstehen. D.h., bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die mit X gekennzeichneten, die Abflachungen 56 be­ grenzenden Seitenbereiche freigeschnitten, so daß bei auf­ gesteuerter Einlaßöffnung 48 das Einströmen des Fluids in den Kolben 6 erleichtert wird, so daß die Druckverluste in der Pumpe auf ein Minimum reduzierbar sind und somit der Wirkungsgrad erhöht wird. Des weiteren ist bei diesem Aus­ führungsbeispiel der Materialaufwand zur Herstellung des Exzenterringes 152 auf ein Minimum reduziert, da die Ring­ wandungen im Bereich der Ringumfangsflächen 66 auf ein Mi­ nimum reduziert sind.
Um ein Kippen des Exzenterringes 152 mit Bezug zum Kol­ ben 6 zu verhindern, sind die Axiallängen von Zylinder 4 und Kolben 6 sowie der Radialabstand der Abflachung 56 mit Bezug zur Exzenterachse 20 so gewählt, daß der Kolben 6 am Zylinderkopf 30 anschlägt, bevor der Exzenterring aus sei­ ner Anlageposition herauskippen kann, so daß ein Kippen oh­ ne Beschädigung des Exzenterringes 152 nahezu ausgeschlos­ sen ist.
In Fig. 4 ist eine weitere Möglichkeit dargestellt, mit der die seitliche Versetzung zwischen der Kolbenstirn­ fläche und der Abflachung 56 einstellbar ist.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem lediglich der Stütz- oder Exzenterring 252 und einer der Kolben 6 dargestellt sind, schneidet die Kolbenachse 58 stets die Wellenachse 16, so daß die Kolbenachsen 58 jeweils in einer Mittelebene der Antriebswelle 8 enthalten sind.
Die seitliche Versetzung wird bei diesem Ausführungs­ beispiel dadurch bewirkt, daß die Abflachungen (Stützflächen) nicht symmetrisch zu den Mittelebenen durch die Exzenterachse 20 angeordnet sind, sondern seitlich ver­ setzt dazu, so daß diese Mittelebenen die Abflachungen 256 in zwei Teilflächen mit unterschiedlicher Breite d, f un­ terteilen. D.h., durch die seitliche "Verschiebung" der Ab­ flachung 256 mit Bezug zur Kolbenachse 58 wird ebenfalls erreicht, daß die Saugsteuerkante 62 im Bereich des oberen Totpunktes des Kolbens gerade noch die Einlaßöffnung 48 ab­ deckt. Das in Fig. 4 gezeigte Ausführungsbeispiel ist somit eine kinematische Umkehr des Konstruktionsprinzips der in den Fig. 1 und 3 gezeigten Ausführungsbeispiele, bei de­ nen die Kolbenachse oder besser gesagt die Achse der Ein­ laßöffnung 48 gegenüber den Wellenachsenebenen seitlich versetzt wurde. Um den gleichen Effekt erzielen zu können, erfolgt die seitliche Versetzung der Abflachung 256 nicht entgegen sondern in Drehrichtung Y (siehe Fig. 4).
In den Fig. 5 und 6 sind zwei weitere Varianten dar­ gestellt, bei denen die stirnflächenseitigen Endabschnitte der Kolben 6 gegenüber den vorbeschriebenen Ausführungsbei­ spielen abgewandelt wurden.
Bei dem in Fig. 5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Einlaßöffnung 48 im Mündungsbereich durch eine Anfasung 68 erweitert, so daß die Einlaßöffnung 48 zu Beginn des Auf­ steuervorganges durch die Saugsteuerkante 62 zunächst zu einem durch die Anfasung 68 bestimmten Spalt aufgesteuert wird. Durch diese Variante wird ein "weicher" Umsteuervor­ gang vom Arbeitshub zum Saughub gewährleistet. Das Einbrin­ gen dieser Anfasung im Kolben 6 bereitet fertigungstechni­ sch keinerlei Schwierigkeiten, so daß diese zusätzliche Va­ riante sehr kostengünstig hergestellt werden kann.
Eine besonders gute Dichtwirkung zwischen der Stirnflä­ che des Kolbens 6 und der Abflachung 56 läßt sich erzielen, wenn im Umfangsbereich der Mündung der Einlaßöffnung 48 ei­ ne Dichteinrichtung 70 vorgesehen ist, über die der Kolben 6 auf der Abflachung 56 abgestützt ist. Dabei kann es sich um eine elastomere Dichtung handeln, die durch Federwirkung oder durch Eigenelastizität in Richtung auf die Abflachung 56 vorgespannt ist.
Durch geeignete Abstimmung der Abflachungsbreite B, des Kolbendurchmessers, des Versatzmaßes a und des Kolbenhubes (Exzentrizität e) kann bei der erfindungsgemäßen Radialkol­ benpumpe der Saughub in optimaler Weise an die Anforderun­ gen angepaßt werden, wobei sich Saughübe über mehr als 180° einer Antriebswellenumdrehung einstellen lassen.

Claims (13)

1. Radialkolbenpumpe mit einer einen Exzenter (18) auf­ weisenden Antriebswelle (8) und mit zumindest einem Zylinder (4), in dem ein gegen eine Tangentialfläche (56) des Exzenters (18) vorgespannter Radialkolben (6) geführt ist, der eine Bohrung mit einer Einlaß­ öffnung (48) hat, durch die hindurch Fluid aus einem Niederdruckteil der Radialkolbenpumpe (1) ansaugbar ist, und mit einem dem Radialkolben (6) zugeordneten Druckventil (32) im Hochdruckteil der Hochdruckpumpe (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Relativposition der Stirnfläche des Radialkolbens (6) mit Bezug zur Tangentialfläche (56) derart gewählt ist, daß die Einlaßöffnung (48) der Bohrung durch eine in Dreh­ richtung (Z) hinten liegende Umfangskante (62) der Tangentialfläche (56) aufsteuerbar ist.
2. Radialkolbenpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Achse der Einlaßöffnung (48) entgegengesetzt zur Drehrichtung (Z) der Antriebswe­ lle (8) versetzt, im Abstand zu der eine Vertikale der Tangentialfläche (56) enthaltenden Mittelebene der Antriebswelle (8) angeordnet ist.
3. Radialkolbenpumpe nach Patentanspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Achse der Einlaßöffnung (48) in einer Antriebswellen-Mittelebene liegt und eine Saugsteuerkante der Tangentialfläche (56) in Richtung der Antriebswellendrehrichtung (Y) versetzt zu der Antriebswellen-Mittelebene angeordnet ist.
4. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ laßöffnung (48) einen rechteckförmigen Querschnitt hat, dessen eine Rechteckkante parallel zur Umfangs­ kante (62) der Tangentialfläche (56) angeordnet ist.
5. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Exzenter (18) der Antriebswelle (8) und dem Kol­ ben (6) ein auf der Antriebswelle (8) gleitend gela­ gerter Exzenterring (52) angeordnet ist.
6. Radialkolbenpumpe nach Patentanspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Tangentialfläche (56) an einem Radialvorsprung (50) des Exzenterringes (52) ausge­ bildet ist.
7. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der Einlaßöffnung (48) mit Bezug zu der Kolbenachse versetzt ist.
8. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Stirnfläche des Radialkolbens (6) eine die Einlaßöff­ nung (48) umgebende Dichteinrichtung (70) vorgesehen ist, die mit der Tangentialfläche (56) zusammenwirkt.
9. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ra­ dialkolben (6) eine Verdrehsicherung hat.
10. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein­ laßöffnung (48) im Mündungsbereich erweitert ist.
11. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterring (52) aus einem Material mit Notlaufeigenschaften, vorzugsweise Bronze besteht.
12. Radialkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Pa­ tentansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ triebswelle (8) drei Zylinder (4) zugeordnet sind.
13. Radialkolbenpumpe nach einem der Patentansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Arbeitshub des Radialkolbens (6) durch einen Anschlag derart be­ grenzt ist, daß der Exzenterring (52) nicht aus sei­ ner Soll-Lage kippen kann.
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