DE3743574A1 - Radialkolbenpumpe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf den Bau von hydraulischen Maschinen, insbesondere auf eine Radial­ kolbenpumpe.

Die Erfindung kann bevorzugt als hochleistungsfähige Hochdruck-Radialkolbenpumpe mit schwingenden Kolben in Antrieben von hydraulischen Maschinen, beispielsweise in Pressen, angewendet werden.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte Radialkolbenpumpe kann in Maschinen für den Bergbau und die holzverarbeitende Industrie, in der Hochofen-, Walz­ werks- und Gießereiausrüstung, bei der Erzeugung von Düngemitteln und überharten künstlichen Materialien sowie in anderen Zweigen der Technik verwendet werden.

Es ist eine Radialkolbenpumpe bekannt (SU, A, 9 79 689), die ein Gehäuse mit einer Eintritts- und einer Austritts­ öffnung für den Durchfluß eines Fluidums besitzt. Im Ge­ häuse ist eine Antriebswelle drehbar gelagert, die einen zylindrischen Exzenterzapfen aufweist.

Im Gehäuse sind Zylinder vorhanden, die in bezug auf die Antriebswelle radial angeordnet sind.

Jeder Zylinder hat einen Fuß mit zylindrischer In­ nenfläche, der in ständigem Gleitkontakt mit dem zylindri­ schen Exzenterzapfen steht mit Möglichkeit einer begrenz­ ten Verschiebung des Fusses in axialer Richtung relativ zur Antriebswelle dank Ringen, welche die Zylinderfüße von außen dicht umfassen und einen geringen Seitenspalt zwischen Fuß und Ringen in axialer Richtung in bezug auf die Antriebswelle aufweisen.

In jedem Fuß ist eine Axialbohrung zur Verbindung des Hohlraumes des Zylinders mit der Oberfläche des zy­ lindrischen Exzenterzapfens ausgeführt.

In jedem Zylinder ist ein Kolben angeordnet, der eine durchgehende Längsbohrung aufweist. An dem aus dem Zylin­ der radial nach außen herausragenden Ende des Kolbens ist ein Kugelkopf vorhanden.

Im Gehäuse sind mehrere in bezug auf die Achse der Antriebswelle radiale zylindrische Ausdrehungen gemäß der Zahl der Zylinder ausgeführt.

In jeder zylindrischen Ausdrehung des Gehäuses befin­ det sich die Lagerung eines Kolbens. Die Kolbenlagerung weist eine mit dem Kugelkopf des Kolbens in Kontakt stehende Ku­ gelfläche und eine durchgehende Axialbohrung auf, die mit der durchgehenden Längsbohrung im Kolben verbunden ist.

Jede in der zylindrischen Ausdrehung des Gehäuses befindliche Kolbenlagerung stützt sich an einem Vorsprung ab, der in jeder zylindrischen Ausdrehung des Gehäuses auf der Seite ausgeführt ist, wo sie in den Innenhohlraum des Gehäuses einmündet.

In jeder zylindrischen Ausdrehung des Gehäuses ist ein Druckventil zwischen der Kolbenlagerung und der Aus­ trittsöffnung eingebaut. Das Druckventil hat einen Sitz, der aus einem Stück mit der Kolbenlagerung ausgeführt ist. Im Sitz ist eine durchgehende Bohrung ausgebildet, die mit der durchgehenden Axialbohrung in der Kolbenlagerung gleichachsig ist.

Das Druckventil besitzt auch ein abgefedertes Ver­ schlußelement, das die durchgehende Axialbohrung im Sitz überdeckt.

Die Feder des Verschlußelementes befindet sich in einem Hohlraum, der durch einen die radiale Ausdrehung des Gehäuses verschließenden Deckel und die Seitenwände einer in der Kolbenlagerung deckelseitig ausgeführten Axialbohrung gebildet ist. Der Hohlraum, in dem die Feder des Verschlußelementes aufgenommen ist, steht mit der Austrittsöffnung im Gehäuse in Verbindung.

Auf einem mit dem Zylinderfuß im Saugbereich kontak­ tierenden Teil der zylindrischen Oberfläche des Exzenter­ zapfens der Antriebswelle ist eine Nut eingearbeitet, de­ ren Symmetrieachse zur Achse der Antriebswelle senkrecht ist, und ihre Breite übersteigt um ein geringes den Durch­ messer der Axialbohrung im Zylinderfuß.

Die Länge der Nut an der Mantelfläche des zylindri­ schen Exzenterzapfens und ihre Tiefe sind ausgehend von der Bedingung gewählt, optimale Verhältnisse des Ansau­ gens der Fluidums in die Zylinder der Radialkolbenpumpe sicherzustellen.

Die bekannte Radialkolbenpumpe gewährleistet die Förderung des Fluidums unter Druck und wird in den Antrieben von modernen hydraulischen Maschinen verwendet. Die sich abzeichnende Tendenz zur Erhöhung der Betriebsdrücke, bei­ spielsweise in solchen Maschinen wie Pressen, erfordert auch von ihren Pumpen eine Arbeit mit höheren Drücken.

Die Verwendung der bekannten Radialkolbenpumpe mit höheren Drücken führt zur Verringerung ihrer Nutzungsdauer, und zwar wegen Funktionsstörungen des Kugelgelenkes, das durch die Kolbenlagerung mit Kugelfläche und den Kugelkopf des Kolbens gebildet ist. Dies erklärt sich dadurch, daß das Verschlußelement des Druckventils bei der Einwirkung auf den Sitz, welcher aus einem Stück mit der Kolbenlage­ rung ausgeführt ist, die sphärische Aussparung der Kolben­ lagerung verformt, was eine Erhöhung der Flächenpressungen im Kugelgelenk hervorruft.

Deshalb wird dabei die Nutzungsdauer der Radialkolben­ pumpe durch die zulässige Größe der Verformung der sphäri­ schen Aussparung der Kolbenlagerung oder durch die zulässi­ ge Höhe des Betriebsdrucks bestimmt, bei dem diese Verfor­ mung keinen wesentlichen Einfluß auf die Nutzungsdauer des Kugelgelenkes und der Radialkolbenpumpe im ganzen ausübt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radialkolbenpumpe zu schaffen, bei der durch Verminderung der Verformung der Kolbenlagerung ein Betrieb bei höheren Drücken möglich wird.

Diese Aufgabe wird durch die Schaffung einer Radial­ kolbenpumpe gelöst, in deren Gehäuse, das eine Eintritts- und eine Austrittsöffnung für den Durchfluß eines Fluidums aufweist, eine Antriebwelle, die einen zylindrischen Ex­ zenterzapfen besitzt, und mindestens ein in bezug auf die­ sen Exzenterzapfen radial angeordneter Zylinder unterge­ bracht sind, welcher einen Fuß mit zylindrischer Innen­ fläche, der mit dem zylindrischen Exzenterzapfen in Kon­ takt steht, welcher über ein Mittel zur periodischen Ver­ bindung des Zylinders mit dem Hohlraum des Gehäuses ver­ fügt, sowie einen im Zylinder angeordneten Kolben besitzt, der einen an einem aus dem Zylinder radial nach außen herausragenden Ende befindlichen Kugelkopf und eine durch­ gehende Axialbohrung aufweist, wobei im Gehäuse mindestens eine radial in bezug auf die Antriebswelle angeordnete und mit dem Hohlraum des Gehäuses und mit der Austrittsöffnung des Gehäuses in Verbindung stehende Ausdrehung ausgeführt ist, in welcher eine Lagerung für den Kolben befestigt ist, die eine sphärische Aussparung zur Aufnahme in dieser des Kugelkopfes des Kolbens unter Bildung eines Kugelgelen­ kes und eine durchgehende Axialbohrung aufweist, die mit der durchgehenden Axialbohrung des Kolbens in Verbindung steht, und in welcher ein Druckventil zur periodischen Verbindung der durchgehenden Axialbohrung im Kolben mit der Austrittsöffnung des Gehäuses eingebaut ist, welches Ventil über einen Sitz mit einer durchgehenden Bohrung, die mit der durchgehenden Axialbohrung in der Kolbenla­ gerung verbunden ist, und über ein abgefedertes Verschluß­ element verfügt, in welcher Radialkolbenpumpe erfindungs­ gemäß in der Kolbenlagerung konzentrisch zu ihrer durch­ gehenden Axialbohrung ein Ringraum ausgeführt ist, der mit dieser Axialbohrung in Verbindung steht und in einem gewissen Abstand von der sphärischen Aussparung liegt.

Dadurch, daß in der Kolbenlagerung ein Ringraum konzentrisch zur durchgehenden Axialbohrung der Kolben­ lagerung ausgeführt ist, findet bei der Arbeit der Radial­ kolbenpumpe bei hohem Druck keine Verformung der Kolben­ lagerung und keine Verzerrung der geometrischen Form der sphärischen Aussparung statt, was sich auf die Funktion des Kugelgelenkes und der Radialkolbenpumpe im ganzen positiv auswirkt.

Dies erklärt sich dadurch, daß die Verformung des Sitzes, die beim Saughub des Kolbens infolge der Wirkung des durch den Fluidumdruck belasteten Verschlußelementes auf den Sitz entsteht, zur Kolbenlagerung nicht übertra­ gen wird und die geometrische Form der sphärischen Aus­ sparung nicht verzerrt, was dem zwischen Sitz und Lagerung vorgesehenen Ringraum zu verdanken ist.

Beim Förderhub des Kolbens wird dank dem in einem gewissen Abstand von der sphärischen Aussparung ausge­ führten Ringraum die Kolbenlagerung von den Kräften des Fluidumdrucks seitens des Kolbens hydraulisch entlastet, und es findet keine Verformung der sphärischen Aussparung statt. Die Kraft des Fluidumdrucks, die auf den Kolben wirkt, wird dank den vorhandenen durchgehenden Axialbohrun­ gen im Kolben und in der Kolbenlagerung durch die Kraft des Fluidumdrucks ausgeglichen, welche auf die Kolbenlagerung seitens des Ringraumes wirkt.

Es empfiehlt sich, daß der Ringraum der Kolbenlagerung einen Außendurchmesser besitzt, der dem Außendurch­ messer des Kolbens im wesentlichen gleich ist.

Dies gestattet es, die Kolbenlagerung von den Kräften des Fluidumdrucks, die auf die Lagerung seitens des Kolbens wirken, vollständig hydraulisch zu entlasten und die Verformung der sphärischen Aussparung beim Förderhub des Kolbens auszuschließen.

Bei solchen geometrischen Abmessungen des Ringraumes führt die Verformung des Sitzes des Druckventils zu keiner Verzerrung der Form der sphärischen Aussparung bem Saughub des Kolbens.

Falls der Außendurchmesser des Ringraumes wesentlich größer, als der Kolbendurchmesser ist, so wird beim För­ derhub des Kolbens die Kraft des Fluidumdrucks auf die Lagerung seitens des Ringraumes die ihr entgegenwirkende Kraft des Drucks auf den Kolben übersteigen, und das Kräftegleichgewicht wird gestört. Dies führt zur Verfor­ mung der Lagerung in Richtung der sphärischen Aussparung.

Wenn der Außendurchmesser des Ringraumes wesentlich kleiner als der Kolbendurchmesser ist, so wird beim För­ derhub des Kolbens dieKraft des Fluidumdrucks auf die Kolbenlagerung seitens des Kolbens die ihr entgegenwirken­ de Kraft des Drucks auf die Kolbenlagerung seitens des Ringraumes übersteigen. Dies führt zur Verformung der Kolbenlagerung in Richtung des Ringraumes. Beim Saughub des Kolbens ruft die Verformung des Sitzes der Druck­ ventils eine Verzerrung der geometrischen Form der sphä­ rischen Aussparung hervor.

Es ist zweckmäßig, daß der Ringraum der Kolbenla­ gerung in Form einer auf der Seite der Kolbenlagerung befindlichen Ausdrehung ausgeführt ist, die zur sphärischen Aussparung entgegengesetzt und dem Druckventil zugewandt ist, während der Sitz des Druckventils in Gestalt eines von der Kolbenlagerung abgesonderten Elementes ausgebil­ det ist, welches eine Oberfläche aufweist, die an der Kolbenlagerung auf der Seite der Ausdrehung anliegt.

Die Ausführung des Ringraumes der Kolbenlagerung in Form einer auf der Seite des Kolbens befindlichen Aus­ drehung, die zur sphärischen Aussparung entgegengesetzt und dem Druckventil zugewandt ist, vereinfacht die Kon­ struktion der Kolbenlagerung, weil ein solcher Ringraum leicht und einfach herzustellen ist.

Die Ausbildung des Sitzes des Druckventils in Gestalt eines von der Kolbenlagerung abgesonderten Elementes, das eine an der Kolbenlagerung auf der Seite der Ausdrehung anliegende Oberfläche aufweist, erlaubt es, den Einfluß der Verformung des Sitzes auf die Arbeit des Kugelgelen­ kes auszuschließen.

Dank einer solchen Ausführung können die Kolbenlage­ rung und der Sitz des Druckventils aus verschiedenen Werk­ stoffen bestehen, die herkömmlicherweise für diese Einzel­ teile verwendet werden, was die Möglichkeit bietet, durch eine vollständigere Ausnutzung der Festigkeitseigenschaf­ ten der Werkstoffe den Auslegungs-Betriebsdruck der Ra­ dialkolbenpumpe zusätzlich zu erhöhen.

Somit kann die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte Radilakolbenpumpe lange und effektiv bei ho­ hen Drücken in einem weiten Bereich der Förderströme ar­ beitet.

Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe hat eine recht einfache Konstruktion, ist leicht bedienbar und betriebssicher, weist ein geringes Gewicht und geringe Abmessungen auf.

Die genannten Besonderheiten und andere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nach­ folgenden Beschreibung eines konkreten Ausführungsbeispiels derselben und anhand Zeichnungen besser ver­ ständlich; es zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung die erfindungs­ gemäß ausgeführte Radialkolbenpumpe im Längsschnitt;

Fig. 2 den Schnitt nach Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 die Einzelheit A von Fig. 1 in vergrößertem Maßstab.

Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe besitzt ein Gehäuse 1 (Fig. 1, 2) mit einem zylindrischen Innenhohlraum 2, der eine Längsachse 3 (Fig. 1) aufweist. Im Gehäuse 1 ist eine Eintrittsöffnung 4 zum Einströmen eines Fluidums in den Hohlraum 2 und eine Austrittsöffnung 5 zum Aus­ strömen des Fluidums aus dem Hohlraum 2 ausgeführt.

Im Gehäuse 1 ist eine Antriebswelle 6 mit einer geo­ metrischen Längsachse, die mit der Achse 3 zusammenfällt, mittels Lagern 7, 8 einer beliebigen bekannten, für die­ sen Zweck geeigneten Konstruktion gelagert. Das gemäß Fig. 1 linke Ende der Welle 6, das sich im Lager 7 abstützt, ist aus dem Gehäuse 1 nach außen herausgeführt und zur Verbindung mit einem Antrieb bestimmt, als welcher ein (nicht gezeigter) Elektromotor bekannter Bauart zum Einsatz gelangt.

Das gemäß Fig. 1 rechte Ende der Welle 6, das sich im Lager 8 abstützt, ist im Gehäuse 1 aufgenommen und durch einen Deckel 9 verdeckt, welcher am Gehäuse 1 mittels Schrauben 10 befestigt ist.

Die Antriebswelle 6 besitzt einen zylindrischen Ex­ zenterzapfen 11, dessen geometrische Längsachse 12 von der Achse 3 der Antriebswelle 6 um eine Größe ε ver­ setzt ist, die ausgehend von den Bedingungen des erforder­ lichen geometrischen Volumens der Radialkolbenpumpe be­ stimmt wird.

Der Durchmesser des Exzenterzapfens 11 ist dem Durch­ messer der Welle 6 gleich. Zur Beseitigung einer durch den Exzenterzapfen 11 hervorgerufenen Unwucht sind zu beiden Seiten desselben auf die Welle 6 zylindrische Buchsen 13 mit Gegengewichten 14 aufgesetzt, die als exzentrische Ringe ausgebildet sind. Die Buchsen 13 stüt­ zen sich an den Lagern 7, 8 ab.

Das gemäß Fig. 1 linke Ende der Welle 6 ist an der Austrittswelle aus dem Gehäuse 1 gegenüber dem Gehäuse 1 durch eine Manschettendichtung 15 bekannter Konstruktion abgedichtet.

Im Hohlraum 2 des Gehäuses 1 sind radial in bezug auf den Exzenterzapfen 11 Zylinder 16 in einer Anzahl von drei Stück angeordnet. Die Zylinder 16 sind in bezug auf die Außenfläche des Exzenterzapfens 11 gleichmäßig im Kreisumfang verteilt. Die Längsachse 17 jedes Zylinders 16 steht senkrecht zur Achse 12 des Exzenterzapfens 11 und zur Achse 3 der Welle 6.

Jeder Zylinder 16 besitzt einen Fuß 18 mit einer (nicht bezeichneten) zylindrischen Innenfläche, die mit dem Exzenterzapfen 11 in Kontakt steht. Dieser Kontakt wird mit Hilfe von zwei Andrückringen 19 erreicht, die auf die zylindrischen Außenflächen der Füße 18 aller Zylinder 16 aufgesetzt sind. Die Ringe 19 sind zu beiden Seiten aller drei Zylinder 16 angeordnet.

Zur Verhinderung beträchtlicher axialer Verschiebun­ gen der Zylinder 16 dienen die (nicht bezeichneten) Stirn­ wände der Gegengewichte 14.

Der Gleitkontakt der zylindrischen Oberfläche jedes Fußes 18 und des zylindrischen Exzenterzapfens 11 ge­ stattet es den Zylindern 16, beim Umlauf der Antriebswel­ le 6 schwingende und hin- und hergehende Bewegungen aus­ zuführen, und der geringe Seitenspalt zwischen jedem Fuß 18 und den Ringen 19 ermöglicht es den Zylindern 16, sich in der axialen Richtung zu verschieben und die Herstellungs­ ungenauigkeiten sowie die Ungenauigkeiten der Montage der Zylinder 16 und der Antriebswelle 6 zu kompensieren.

Der Exzenterzapfen 11 verfügt über ein Mittel 20 (Fig. 1, 2) zur periodischen Verbindung des Zylinders 16 mit dem Hohlraum 2 des Gehäuses 1, welches Mittel eine Nut darstellt, die an der Mantelfläche des Exzenterzap­ fens 11 eingearbeitet und mit derselben Bezugszahl 20 bezeichnet ist.

Die Breite, Tiefe und Länge der Nut 20 werden aus­ gehend von den optimalen Verhältnissen des Ansaugens des Fluidums in die Zylinder 16 der Radialkolbenpumpe gewählt.

In jedem Fuß 18 ist eine Bohrung 21 zur periodischen Verbindung des Hohlraumes des Zylinders 16 mit dem Hohl­ raum 2 des Gehäuses 1 über die Nut 20 ausgeführt.

In jedem Zylinder 16 ist ein Kolben 22 angeordnet, der an seinem radial nach außen aus dem Zylinder 16 her­ ausragenden Ende (nicht bezeichneten) einen Kugelkopf 23 aufweist. In jedem Kolben 22 ist eine durchgehende Axial­ bohrung 24, ausgeführt, die entlang der Achse 17 des Zy­ linders 16 verläuft. Zwischen der (nicht bezeichneten) Stirnfläche des Kolbens 22, dem Fuß 18 und den inneren Seitenwänden des Zylinders 16 ist ein Arbeitsraum 25 (Fig. 2) gebildet, dessen Volumen sich beim Umlauf der Antriebs­ welle 6 und bei der Bewegung des Kolbens 22 im Zylinder 16 verändert.

Im Gehäuse 1 sind drei radial in bezug auf die An­ triebswelle 6 angeordnete Ausdrehungen 26 (Fig. 3) aus­ geführt. Jede Ausdrehung 26 steht mit dem Hohlraum 2 des Gehäuses 1 und mit der Austrittsöffnung 5 in Verbindung, was weiter unten eingehender beschrieben wird. Die Längs­ achse B (Fig. 1, 2) jeder Ausdrehung 26 verläuft senkrecht zur Achse 3.

In der Ausdrehung 26 ist ein ringförmiger Vorsprung 27 (Fig. 3) im Bereich der Verbindung der Ausdrehung 26 mit dem Hohlraum 2 des Gehäuses 1 ausgeführt, welcher Vorsprung zu der zur Achse 3 senkrechten Achse B (Fig. 1, 2) gerichtet ist. In der Ausdrehung 26 ist im Bereich des ringförmigen Vorsprungs 27 eine Lagerung 28 (Fig. 1, 2, 3) für den Kolben 22 befestigt.

Der gemäß Fig. 1 untere Teil der Lagerung 28 ist in den ringförmigen Vorsprung 27 (Fig. 3) frei eingesetzt, während der gemäß Fig. 1 obere Teil derselben sich mit seiner Stirnfläche auf der (nicht bezeichneten) Auflage­ fläche des Vorsprungs 27 abstützt.

Die Lagerung 28 weist eine sphärische Aussparung 29 (Fig. 3) zur Aufnahme in dieser des Kugelkopfes 23 des Kolbens 22 unter Bildung eines Kugelgelenkes auf, dank welchem der Kolben 22 und der Zylinder 16 schwingende Bewegungen beim Umlauf der Welle 6 in der durch die Achse B gehenden Ebene ausführen können.

Die schwingenden Bewegungen des Kolbens 22 und des Zylinders 16 gestatten es, die Entstehung von in bezug auf die Achse B quergerichteten Kräften in der Verbin­ dung des Kolbens 22 mit dem Zylinder 16 zu verhindern, was den Verschleiß beträchtlich verringert und den me­ chanischen Wirkungsgrad der Radialkolbenpumpe erhöht.

In der Lagerung 28 des Kolbens 22 ist eine durchgehen­ de Axialbohrung 30 (Fig. 3) ausgeführt, die mit der durch­ gehenden Axialbohrung 24 des Kolbens 22 in Verbindung steht und mit ihr bei der Lage des Kolbens 22 in den "Totpunkten", d. h. bei Änderung der Bewegungsrichtung der Kolbens 22, gleichachsig ist.

In der Ausdrehung 26 ist ein Druckventil 31 (Fig. 2) zur periodischen Verbindung der durchgehenden Axialbohrung 24 des Kolbens 22 mit der Austrittsöffnung 5 des Gehäuses 1 eingebaut.

Das Druckventil 31 verfügt über einen Sitz 32 (Fig. 3) mit einer durchgehenden Bohrung 33, die mit der durchge­ henden Axialbohrung 30 in der Lagerung 28 des Kolbens 22 gleichachsig ist und mit ihr in Verbindung steht.

Der Sitz 32 stellt ein ringförmiges Einzelteil dar, das an der Lagerung 28 des Kolbens 22 anliegt.

Das Druckventil 31 besitzt auch ein Kugel-Verschluß­ element 34 (Fig. 2, 3) und ein Gehäuse 35, in dessen Hohl­ raum eine Feder 36 (Fig. 3) untergebracht ist, welche zum Andrücken des Verschlußelementes 34 an den Sitz 32 be­ stimmt ist. Das Gehäuse 35 des Ventils 31 hat eine zylindri­ sche Form, und seine Längsachse fällt mit der Achse B zusammen.

Auf der Außenfläche des Gehäuses 35 des Ventils 31 ist ein Gewinde 37 (Fig. 2) zur Verbindung des Gehäuses 35 des Ventils 31 mit dem Gehäuse 1 ausgeführt. Es ist eine Mutter 38 in Form einer Kappe vorhanden, die mit dem Gehäuse 35 ebenfalls mittels des Gewindes 37 verbun­ den ist. Die Mutter 38 samt einer Dichtung 39 bekannter Konstruktion ist zur hermetischen Abdichtung des Hohlraumes der Ausdrehung 26 bestimmt. In dem gemäß Fig. 1 oberen Teil des Gehäuses 35 ist eine Aussparung 40 zum Beispiel ein Innensechskant zum Angriff eines Schlüssels aus­ geführt.

Der (nicht bezeichnete) Hohlraum des Gehäuses 35 des Druckventils 31 steht mit der Austrittsöffnung 5 (Fig. 1) des Gehäuses 1 der Pumpe über Kanäle 41 (Fig. 3) im Ge­ häuse 35, über einen Ringraum 42 in der Ausdrehung 26, welcher durch die Lagerung 28 des Kolbens 22, das Gehäu­ se 36 und die Seitenwände der Ausdrehung 26 begrenzt ist, und über einen im Gehäuse 1 parallel zur Achse 3 verlau­ fenden Kanal 43 in Verbindung.

In der Lagerung 28 des Kolbens 22 ist konzentrisch zu ihrer durchgehenden Axialbohrung 30 ein Ringraum 44 (Fig. 1, 2, 3) ausgeführt, der mit dieser Axialbohrung 30 (Fig. 1) in Verbindung steht. Der Ringraum 44 liegt in einem gewissen Abstand von der sphärischen Aussparung 29.

Der Ringraum 44 ist dazu bestimmt, bei einer Verfor­ mung des Sitzes 32 des Druckventils 31 die Verformung der sphärischen Aussparung 29 der Lagerung 28 beim Saughub des Kolbens 22 zu vermeiden und die Lagerung 28 hydraulisch zu entlasten sowie die Verformung der sphärischen Ausspa­ rung 29 beim Förderhub des Kolbens durch seitens des Kol­ bens 22 wirkende Kräfte zu verhindern.

Der Ringraum 44 der Lagerung 28 des Kolbens 22 be­ sitzt einen Außendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Kolbens 22 im wesentlichen gleich ist. Solche geome­ trische Abmessungen des Ringraumes 44 sind bevorzugt, weil sie es gestatten, minimale Verformungen der sphärischen Aussparung 29 beim Saug- und Förderhub des Kolbens 22 zu erreichen.

Eine wesentliche Vergrößerung oder Verkleinerung des Durchmessers des Ringraumes 44 führt zur Störung der hy­ draulischen Entlastung der Lagerung 28 von den Kräften seitens des Kolbens 22, was eine Verzerrung der geometri­ schen Form der sphärischen Aussparung 29 beim Förderhub des Kolbens 22 hervorruft.

Auf die Vergrößerung der Verformung der sphärischen Aussparung 29 übt beim Saughub des Kolbens 22 eine Ver­ ringerung des Durchmessers des Ringraumes 44 einen großen Einfluß aus. Eine Vergrößerung des Durchmessers des Ringraumes 44 führt zur Vergrößerung der Abmessungen der Lagerung 28.

Der Ringraum 44 der Lagerung 28 des Kolbens 22 ist in Form einer auf der Seite der Lagerung 28 des Kolbens 22 befindlichen Ausdrehung ausgeführt, die zur sphärischen Aussparung 29 entgegengesetzt und dem Druckventil 31 zu­ gewandt ist.

Der Sitz des Druckventils 31 ist in Gestalt eines von der Lagerung 28 des Kolbens 22 abgesonderten Elementes aus­ gebildet, welches eine (nicht bezeichnete) Oberfläche auf­ weist, die an der Lagerung 28 des Kolbens 22 auf der Seite der Ausdrehung anliegt, wie dies in Fig. 3 ersichtlich ist.

Eine solche Ausbildung des Ringraumes 44 vereinfacht die Konstruktion der Lagerung 28, schaltet den Einfluß der Verformung des Sitzes 32 auf die Lagerung 28 aus und gestattet die Ausführung der Lagerung 28 und des Sitzes 32 aus verschiedenen Werkstoffen, was eine zusätzliche Re­ serve für die Erhöhung des Drucks und Verlängerung der Nutzungsdauer der Radialkolbenpumpe aufgrund der optimalen Ausnutzung der Festigkeitseigenschaften der Werkstoffe darstellt.

Die gemäß der vorliegenden Erfindung ausgeführte Radialkolbenpumpe arbeitet folgenderweise.

Beim Einschalten des mit dem Ende der Welle 6 ver­ bundenen Antriebs beginnt die Antriebswelle 6 entgegen dem Uhrzeigersinn umzulaufen, indem sie die Drehbewegung dem zylindrischen Exzenterzapfen 11 und den beiderseits des­ selben angeordneten, auf die Welle 6 aufgesetzten zylindri­ schen Buchsen 13 mit Gegengewichten 14 mitteilt. Ein bei der Drehung des Exzenterzapfens 11 entstehende Unwucht wird durch die umlaufenden Gegengewichte 14 ausgeglichen.

Die Zylinder 16, die mit dem Exzenterzapfen 11 über die Füße 18 und mit Hilfe der Andrückringe 19 in Gleit­ kontakt stehen, vollführen mit den in ihnen angeordneten Kolben 22, deren Kugelköpfe 23 in den sphärischen Ausspa­ rungen 29 der Lagerung 28 unter Bildung eines Kugelgelen­ kes untergebracht sind, hin- und hergehende und schwingen­ de Bewegungen. Bei diesen Bewegungen ändert die Arbeits­ kammer 25 ihr Volumen. Bei der eine Vergrößerung des Vo­ lumens der Kolbenkammer 25 herbeiführenden Bewegung jedes Zylinders 16 erfolgt das Ansaugen des Fluidums, und bei der eine Verringerung des Volumens der Kolbenkammer 25 herbeiführenden Bewegung jedes der Kolben 16 geschieht das Fördern des Fluidums.

Beim Ansaugen gelangt das Fluidum über die Eintritts­ öffnung 4 im Gehäuse 1 in den zylindrischen Innenhohlraum 2. Aus dem Hohlraum 2 strömt das Fluidum über die Nut 20 des Exzenterzapfens 11 der Antriebswelle 6 und die Bohrung 21 im Fuß 18 in die Arbeitskammer 25.

Beim maximalen Volumen der Arbeitskammer 25, d. h. am Ende des Ansaugens, überdeckt der Exzenterzapfen 11 die Bohrung 21 im Fuß 18 und isoliert die Arbeitskammer 25 von dem zylindrischen Innenhohlraum 2. Bei dem weiteren Umlauf der Antriebswelle 6 wird die Bewegungsrichtung des Zylin­ ders 16 umgekehrt, d. h., es findet eine Verringerung des Volumens der Arbeitskammer 25 statt.

Beim Fördern erreicht das Fluidum aus der Arbeitskam­ mer 25 kommend über die durchgehende Axialbohrung 24 im Kolben 22, die durchgehende Axialbohrung 30 in der Lage­ rung 28, durch den Ringraum 44 hindurch, über die durch­ gehende Bohrung 33 des Sitzes 32 des Druckventils 31 das Verschlußelement 34.

Beim Erreichen eines dem Druck in der Austrittsöffnung 5 gleichen Drucks in der Arbeitskammer 25 verschiebt das Fluidum das durch die Feder 36 belastete Verschluß­ element 34 und öffnet das Ventil 31.

Durch das geöffnete Ventil 31 gelangt das Fluidum über die Kanäle 41 im Gehäuse 35 in den Ringraum 42, der mit der Austrittsöffnung 5 über den Kanal 43 im Gehäuse 1 verbunden ist.

Nach Erreichen des minimalen Volumens der Arbeitskam­ mer 25, d. h. am Ende des Förderns, kommt der Zylinder 16 zum Stillstand, der Strom des Fluidums durch das Ventil 31 hört auf, und unter der Wirkung der Feder 36 setzt sich das Verschlußelement 34 auf den Sitz 32 auf, indem es die Arbeitskammer 25 von der Austrittsöffnung 5 abtrennt.

Die weitere Bewegung des Zylinders 16 erfolgt in der umgekehrten Richtung im Sinne einer Vergrößerung des Volumens der Arbeitskammer 25. Hierbei wird die Bohrung 21 im Fuß 18 mit der Nut 20 des Exzenterzapfens 11 der Antriebswelle 6 in Verbindung gesetzt, und es findet das Ansaugen statt.

In der Radialkolbenpumpe, die drei im Hohlraum 2 gleichmäßig angeordnete Zylinder 16 besitzt, saugt und fördert stets mindestens ein Zylinder 16, weshalb die Zuführung des Fluidums aus der Eintrittsöffnung 4 zur Austrittsöffnung ununterbrochen vonstatten geht.

Beim Fördern bildet das Fluidum, indem es über die Bohrung 21 im Fuß 18 in das Spiel zwischen dem Fuß 18 und der Oberfläche des Exzenterzapfens 11 eindringt, einen Flüssigkeitsfilm, der den Fuß 18 von den auf den Boden des Zylinders 16 wirkenden Druckkräften entlastet. Dadurch wird der Verschleiß verhindert und die Nutzungsdauer des Fusses 18 und des Exzenterzapfens 11 verlängert sowie der mechanische Wirkungsgrad der Radialkolbenpumpe erhöht.

Beim Fördern dringt das Fluidum über die durchgehende Axialbohrung 24 im Kolben 22 in das Spiel des Kugelgelen­ kes, welcher zwischen dem Kugelkopf 23 des Kolbens 22 und der sphärischen Aussparung 29 der Lagerung 28 besteht, sowie über die durchgehende Axialbohrung 30 in der La­ gerung 28 in den Ringraum 44 ein.

Hierbei bildet sich im Spiel des Kugelgelenkes ein Flüssigkeitsfilm, in welchem der Druck mit gleicher Kraft auf den Kugelkopf 23 und die sphärische Aussparung 29 wirkt. Die auf den Kugelkopf 23 wirkende Druckkraft im Flüssigkeitsfilm wird durch die Kraft des Fluidumdrucks auf den Kolben 22 seitens der Kolbenkammer 25 ausgeglichen, während die auf die sphärische Aussparung 29 wirkende Druckkraft im Flüssigkeitsfilm durch die Kraft des Fluidum­ drucks ausgeglichen wird, welche auf die Lagerung 28 sei­ tens des Ringraumes 44 wirkt.

Dank diesem Umstand wird die Lagerung 28 nicht ver­ formt, die geometrischen Abmessungen der sphärischen Aus­ sparung 29 werden nicht verzerrt, das Spiel im Kugelgelenk wird nicht verändert und der Flüssigkeitsfilm im Spiel wird stabil beibehalten.

Dies bietet die Möglichkeit, den Verschleiß des Kugelkopfes 23 beim Schwingen in der sphärischen Ausspa­ rung 29 zu verhindern, die Nutzungsdauer des Kugelgelenks und der Radialkolbenpumpe im ganzen zu verlängern.

Beim Ansaugen, wenn im Ringraum 44 und in der durch­ gehenden Bohrung 33 der Fluidumdruck fehlt, wird der Sitz 32 bei der Wirkung des durch den Fluidumdruck belasteten Verschlußelementes 34 auf denselben verformt. Jedoch wird diese Verformung dank dem vorhandenen Hohlraum 44 auf die Lagerung 28 nicht übertragen, und die geometrischen Abmes­ sungen der sphärischen Aussparung 29 verändern sich nicht.

Deshalb fehlt beim Ansaugen der Verschleiß des Ku­ gelkopfes 23 des Kolbens 22 und der sphärischen Ausspa­ rung 29 der Lagerung 28.

Dies verlängert die Nutzungsdauer des Kugelgelenkes und der Radialkolbenpumpe im ganzen.

Die hergestellten Versuchsmuster der gemäß der vor­ liegenden Erfindung ausgeführten Radialkolbenpumpe durch­ liefen allseitige Prüfungen. Die Prüfungsergebnisse zeig­ ten, daß die Radialkolbenpumpen eine lange Zeit beim Druck von 63 MPa ohne Verschleiß des Kugelgelenkes ar­ beiten. Geprüft wurden Radialkolbenpumpen mit Fördervolu­ mina von 6,3 bis 500 cm³. Der größte Effekt wurde bei der Prüfung von Radialkolbenpumpen mit größeren Förder­ volumina erzielt.

Die erfindungsgemäßen Radialkolbenpumpen sind kon­ struktiv einfach und leicht bedienbar, sie haben ein gerin­ ges Gewicht und geringe Außenabmessungen. Der Wirkungs­ grad beträgt 0,92 bis 0,93 und wird im Laufe einer lang­ andauernden Betriebszeit aufrechterhalten. Diese Pumpen arbeiten stabil bei der Selbstansaugung, d. h. ohne saugseitigen Druck.

Claims (3)

1. Radialkolbenpumpe, in deren Gehäuse (1), das eine Eintrittsöffnung (4) und eine Austrittsöffnung (5) für den Durchfluß eines Fluidums aufweist, eine Antriebswelle (6) die einen zylindrischen Exzenterzapfen (11) besitzt, und mindestens ein in bezug auf diesen Exzenterzapfen (11) radial angeordneter Zylinder (16) untergebracht sind, wel­ cher einen Fuß (18) mit zylindrischer Innenfläche, der mit dem zylindrischen Exzenterzapfen (11) in Kontakt steht, welcher über ein Mittel (20) zur periodischen Ver­ bindung des Zylinders (16) mit dem Hohlraum (2) des Ge­ häuses (1) verfügt, sowie einen im Zylinder (16) angeord­ neten Kolben (22) besitzt, der einen an einem aus dem Zylinder (16) radial nach außen herausragenden Ende be­ findlichen Kugelkopf (23) und eine durchgehende Axialboh­ rung (24) aufweist, wobei im Gehäuse (1) mindestens eine radial in bezug auf die Antriebswelle (6) angeordnete und mit dem Hohlraum (2) des Gehäuses (1) und mit der Austrittsöffnung (5) des Gehäuses (1) in Verbindung ste­ hende Ausdrehung (26) ausgeführt ist, in welcher eine Lagerung (28) für den Kolben (22) befestigt ist, die ei­ ne sphärische Aussparung (29) zur Aufnahme in dieser des Kugelkopfes (23) des Kolbens (22) unter Bildung eines Kugelgelenkes und eine durchgehende Axialbohrung (30) auf­ weist, die mit der durchgehenden Axialbohrung (24) des Kolbens (22) in Verbindung steht, und in welcher ein Druck­ ventil (31) zur periodischen Verbindung der durchgehenden Axialbohrung (24) im Kolben (22) mit der Austrittsöffnung (5) des Gehäuses (1) eingebaut ist, welches Ventil über einen Sitz (32) mit einer durchgehenden Bohrung (38), die mit der durchgehenden Axialbohrung (30) in der Lagerung (28) des Kolbens (22) verbunden ist, und über ein abgefeder­ tes Verschlußelement (31) verfügt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Lagerung (28) des Kolbens (22) konzentrisch zu ihrer durchgehenden Axialbohrung (30) ein Ringraum (44) ausgeführt ist, der mit dieser Axial­ bohrung (30) in Verbindung steht und in einem Abstand von der sphärischen Aussparung (29) liegt.

2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ringraum (44) der La­ gerung (28) des Kolbens (22) einen Außendurchmesser be­ sitzt, der dem Außendurchmesser des Kolbens (22) im we­ sentlichen gleich ist.

3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ringraum (44) der La­ gerung (28) des Kolbens (22) in Form einer auf der Seite der Lagerung (28) des Kolbens (22) befindlichen Ausdrehung ausgeführt ist, die zur sphärischen Aussparung (29) ent­ gegengesetzt und dem Druckventil (31) zugewandt ist, wäh­ rend der Sitz (32) des Druckventils (31) in Gestalt eines von der Lagerung (28) des Kolbens (22) abgesonderten Ele­ mentes ausgebildet ist, welches eine Oberfläche besitzt, die an der Lagerung (28) des Kolbens (22) auf der Seite der Ausdrehung anliegt.