DD151487A5

DD151487A5 - Kolbenmaschine,insbesondere kolbenpumpe

Info

Publication number: DD151487A5
Application number: DD80221869A
Authority: DD
Inventors: Bernhard Frey
Original assignee: Hydrowatt Syst
Priority date: 1979-06-20
Filing date: 1980-06-16
Publication date: 1981-10-21
Also published as: EP0153982B1; ATE14915T1; PL130376B1; JPH0250358B2; CH645435A5; EP0021315B1; BR8003711A; ATE51683T1; AU5935080A; CA1142030A; DE3072177D1; CS229656B2; SU1380617A3; ZA803580B; DE3070978D1; JPS5627086A; HU183151B; EP0153982A2; EP0153982A3; US4671743A

Description

2 2 1 8 8 9 *"4"* Berlin, den 3.10.1980

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Kolbenmaschine, insbesondere Kolbenpumpe

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kolbenmaschine, insbesondere Kolbenpumpe, mit mindestens einer Kolben-Zylinderanordnung zur bildung eines pulsierenden Arbeitsraumes, mit einem weichelastisch verformbaren, vorzugsweise schlauchfö'rmigen, zur Abdichtung des Arbeitsraumes dienenden Dichtungsglied, das sich über eine Flüssigkeit, insbesondere ein Schmiermittel, an einer Stützfläche gleitend abstützt, und mit einer die Kolben betätigenden rotierenden Antriebsvorrichtung.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Aus der DS-OS 25 54 733 sind bereits Kolbenmaschinen mit mindestens einer Kolben-Zylinderanordnung zur Bildung eines pulsierenden Arbeitsraumes, mit einem schlauchförmigen Dichtungsglied zur Abdichtung des Arbeitsraumes, das sich über ein Schmiermittel an einer Pläche gleitend abstützt, und mit einer die Kolben betätigenden Antriebsvorrichtung bekannt.

Kolbenmaschinen, die einen Kurbel- oder Exzenterantrieb aufweisen, sind grundsätzlich mit einem hohen Bauaufwand und Raumbedarf für die Antriebsvorrichtung in bezug auf das nutzbare Hubvolumen behaftet. Besonders Kolbenpumpen mit

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elastisch verformbaren Dichtungsschlauch weisen diesen Nachteil auf, weil die Hubverformung im Hinblick auf die im Dauerbetrieb zulässigen Dehnungen des ^ichtungsmaterials nur· einen Bruchteil der Schlauchlänge ausmacht. Dadurch wird die Baulänge der Kolben-Zylinderanordnung in bezug auf das nutzbare Hubvolumen vergrößert* Von ähnlichem Einfluß sind die "Vorrichtungen für die Abstützung des elastisch verformbaren ^ichtungsschlauches mittels einer Druckschmierung*

Ziel der Erfindung

Es ist Z$gl der Erfindung, unter Beibehaltung und sogar Vergrößerung ihrer Leistung den Bauaufwand für Kolbenmaschinen toT vorgenannten A_rt sowie deren Raumbedarf zu senken und deren Betriebssicherheit zu erhöhen.

Darlegung des ^esens der Erfindung

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Kolbenmaschine, insbesondere Kolbenpumpe die, konstruktiv einfach gestaltet, sich durch geringe Baulänge der- Kolben-Zyilnderanordnung einschließlich der benachbarten Teile der Antriebsvorrichtung auszeichnet.

Erfindungsgemäß wird diese -^ufgabe dadurch gelöst, daß je einem Kolben ein den zugehörigen Zylinder außen umgreifendes und sich wenigstens- über einen £eil der Zylinderlänge erstreckendes, durch die Antriebsvorrichtung in oszillierende Bewegung setzbares Antriebsglied zugeordnet ist» Diese den Zylinder umgreifende Ausbildung des Antriebsgliedes, bei-

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spielsweise eines an sich üblichen, mit einer Exzenter-Antriebsvorrichtung zusammenwirkenden Stößels, ermöglicht "bei gleicher Stütz- und Pührungslänge des Antriebsgliedes grundsätzlich eine beträchtliche Verkürzung £_er Baulänge der Kolben-Zylinderanordnung. Die ohne weiteres mögliche, dünnwandige Ausbildung des den Zylinder umgreifenden Abschnitts des Antriebsgliedes erlaubt dabei die Vermeidung einer wesentlichen Durchmesservergrößerung der Kolben-Zylinderanordnung« Die "Verminderung der Baulänge der Kolben-Zylinderanordnung macht sich insbesondere bei sternförmigen Mehrzylinderanordnungen vorteilhaft bemerkbar, weil diese Baulänge den Gesamtdurchmesser der Pumpe verkleinert.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Antriebsglied an seiner Außenseite in Zylinderlängsrichtung verschiebbar geführt. Das Antriebsglied ist dabei büchsenförmig ausgebildet und umgreift mit seinem zylindrischen Abschnitt den Zylinder des zugehörigen Kolbens. Sein Beckenabschnitt steht in KraftSchlußverbindung mit der Antriebsvorrichtung. Der so an der Außenseite des vom ^Antriebsglied umschlossenen Zylinders gebildete entsprechend der oszillierenden Arbeitsbewegung des Letzteren pulsierende Nebenraum ist erfindungsgemäß über mindestens einen im Querschnitt großflächigen Ausgleichskanal mit einem Druckausgleichsraum verbunden.

Dadurch werden in einfacher ^eise Druckstöße innerhalb der Kolben-Zylinderanordnung vermieden und eine einwandfreie Abführung auch größerer S_chjniermitteldurchsatzmengen gewährleistet. Zweckmäßig wird dabei ohnehin vorhandener Schmiermittel- oder Pördermittel-Vorratsraum (im Hinblick

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auf die Abführung von umlaufendem Schmiermittel bzw. Leckfördermittel aus dem Arbeitsraum) als Sruckausgleichsraum für den pulsierenden Nebenraum vorgesehen.

Eine von &en vorgenannten Gesichtspunkten ausgehende Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der pulsierende Nebenraum mit einem am Zylinderende innerhalb des Antriebsgliedes befindlichen, entsprechend der oszillierenden Arbeitsbewegung pulsierenden Raum durch einen Drosselkanal verbunden ist. Der Drosselkanal wird durch einen ^üpaltraum zwischen der Innenfläche des Antriebsgliedes und der Außenseite des Zylinders gebildet« Als Drosselausgleichsraum für den pulsierenden Nebenraum ist ein Schmiermittel-Vorratsraum vorgesehen. Diese Ausbildung nutzt den pulsierenden Haum zwischen Zylinderende und Antriebsglied, in den sich das vom Zylinder oder vom Dichtungsschlaüch abströmende Schmiermittel bzw* die Leckflüssigkeit aus dem Arbeitsraum sammelt, als Pumpen- oder Hilfs-Arbeitsraum für den laufenden Ausstoß der sich ansammelnden Flüssigkeit, wobei der Drosselkanal in besonders einfacher Weise die Rückströmung der Flüssigkeit vom druckentlasteten Nebenraura am anderen Ende des Antriebsgliedes auf ein geringes Maß begrenzt. Der Drosselkanal wirkt somit wie ein Rückschlagventil·

Eine andere Weiterbildung der .Erfindung, die besonders vorteilhaft in Verbindung mit den vorgenannten Brfindungsmerkmalen, gegebenenfalls jedoch auch unabhängig davon bei andersartigen Kraft- und Arbeitsmaschinen, z. B_e Kolbenmaschinen, anwendbar ist, bezieht sich auf eine Druckumlaufschmierung, wie sie insbesondere für die Schmierung und

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Abstützung eines elastisch verformbaren ^ichtungsschlauches bei seiner Gleitbewegung an einer Stützfläche verwendet werden kann. Bei einer Maschine mit Druckumlaufschmierung, die eine Druckschmierpumpe, einen Rücklauf-Sammelraum, eine ftücklaufpumpe und einen die Druckschmierpumpe speisenden Vorratsraum aufweist, kennzeichnet sich diese Weiterbildung der Erfindung durch einen den Vorratsraum mit dem Rücklauf-Sammelraum verbindenden Überströmkanal, welcher mit einem die ^trömung vom Vorratsraum ²^m Rücklauf-Sammelraum steuernden Stellglied versehen ist,

Zvcr ^Aufrechterhaltung einer Mindestfüllung für den Rücklauf-Sammelraum ist eine Regel- und Steuereinrichtung vorgesehen, welche mit dem tellglied des Überströmkanals in Wirkverbindung steht.

Der die Druckschmierpumpe speisende Vorratsraum ist vorteilhafterweise ringförmig, die Rotationsachse der Antriebsvorrichtung umgebend, vorzugsweise konzentrisch zu diesen, ausgebildet, ^ie Ringebene des Vorratsraumes verläuft im wesentlichen vertikal. In den Scheitelbereich des Vorratsraumes mündet ein an die Rücklaufpumpe angeschlossener Rückforder-, kanal«, ei einer als sternförmige Mehrzylinder anordnung ausgebildeten Kraft- oder Arbeitsmaschine ist der ringförmige

orratsraum stirnseitig und koaxial zu der sternförmigen

Mehrzylinderanordnung in einem gemeinsamen Gehäuse mit dieser angeordnet.

Die Rücklaufpumpe ist als Rotationspumpe mit mindestens einem sich über eins Radiusdifferenz bezüglich der Rotationsachse

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erstreckenden, rotierenden Schmiermittel-Stauraum ausgebildet, der wenigstens auf einem '-i'eil seiner Umlaufbahn mit Abströmöffnungen für Schmierflüssigkeit mit geringerem bzw_e größerein Gas- oder Schaumgehalt in Verbindung steht« Die Abströmöffnung für ^chmierflüssigkeit mit vergleichsweise großem Gas- oder Schaumgehalt ist dabei als auf mindestens einer Seite des Pumpenrotors angeordneten und mit dem S_chmiermittel-Stauraura in Verbindung stehenden Spaltraum ausgebildet, und die Abströmöffnung für Schmiermittel mit vergleichsweise" geringem Gas- oder Schaumgehalt als eine sich über einen ¹OiI von vorz-ugsv/eise weniger als 180° des Umfanges des Pumpenrotors erstreckende Steueröffnung.Eine weitere für Schmiermittel mit vergleichsweise großem Gas- oder Schaumgehalt vorgesehene Abströmöffnung ist als eine über einen •'•eil von vorzugsweise weniger als 180° des Umfangos des Pumpenrotors erstreckende, des ersteren in Umdrehungsrichtung nachfolgend angeordnete Steueröffnung ausgebildet»

Diese Ausbildung ermöglichst auf einfache "eise eine sichere Füllung und damit einen einv/andfreien Betrieb der Rücklaufpumpe und damit die für die gesamte Betriebssicherheit wesentliche Aufrechterhaltung des Schmiermitteldruckes. Dies ist besonders bei Hochdruckpumpen mit geschmiertem Dichtungsschlauch bedeutsam, weil ein Ausfall der Schmierung an der Stützfläche sehr rasch eine Beschädigung des Dichtungsschlauches zur Folge haben kann*

Kolbenmaschinen der vorliegenden Art erfordern bei hohen Leistungsdichten besondere Maßnahmen für eine zuverlässige Schmierung der hochbelasteten Lagerstellen und der Kolben-

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Gleitflächen* Hierfür wird im allgemeinen eine Druckumlaufschmierung mit einer ^schmiermittel~Kühleinrichtung vorgesehen. Die Erfindungsaufgabe, nämlich in erster Linie die Verminderung des Raumbedarfes unter Nahrung eines vergleichsweise geringen Bauaufwandes, erstreckt sich demgemäß auch auf die Ausbildung der druckumlaufschmierung und insbesondere der Kühleinrichtung, weil diese Baugruppen - vor allem die Kühleinrichtung - bei üblichen Ausführungen vergleichsweise große Abmessungen aufweisen.

Zur Lösung der Aufgabenstellung hinsichtlich der Druckumlaufschmierung und der Kühleinrichtung ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die Kühleinrichtung mindestens einen mit dem Schmiermittel und mit dem Arbeitsmittel der Maschine beaufschlagten Wärmetauscher aufweist. Auf diese ^eise können nicht nur die üblichen, aufwendigen und räumlich großen Einrichtungen für die Beaufschlagung von Kühlern oder Wärmetauschern mit externen Kühlmitteln, etwa durch einen Ventilator in Bewegung versetzte A_Uß_enluft, eingespart werden, vielmehr ergeben sich auch besonders vorteilhafte Möglichkeiten zur Einbeziehung eines solchen Wärmetauschers in das Maschinengehäuse, womit sich eine weitere Raumeinsparung ergibt. Dabei erweist es sich als besonders zweckmäßig, den Wärmetauscher im Bereich eines Schmiermittel-Vorrats- oder ^üammelraumes der Druckumlaufschmierung anzuordnen.

Der Wärmeaustauscher ist dabei als ein von dem Arbeitsmittel durchströmtes Kanalsystem ausgebildet und innerhalb des Schmiermittel-Vorratsraumes angeordnet. Das Kanalsystem v/eist eine Mehrzahl ringförmiger, sich in Umfangsrichtung des

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Schmiermittel-Vorratsraumes erstreckender Wärmetauscherrohre auf, deren Außenflächen wenigstens teilweise mit dem Schmiermittel in Berührung stehen. Es ist mit mindestens zwei, vorzugsweise diametral zueinander im ringförmigen Schmiermittel-Vorratsraum angeordneten Ausschlüssen versehen, deren einer als Zuströmverteiler und deren anderer als Abströmsammler ausgebildet ist« Es verläuft jeweils eine Mehrzahl zueinander parallel geschalteter Wärmetauscherrohre in beiden Umfangsrichtungen vom Zuströmverteiler bogenförmig zum Abströmsammler· Öiese bogenförmig in Umfangsrich-•tung des Vorratsraumes verlaufenden Wärmetauscherrohre bilden eine im wesentlichen zylindrische Anordnung von in Zylinderrichtung nebeneinanderliegenden Rohren«, Der Arbeitsmitteldurchsatz im' Vorratsraum einerseits und die Schmiermittelströmung im Wärmetauscher andererseits verlaufen wenigstens

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abschnittsweise zueinander im ^uegenstrom.

Eine Weiterbildung der Erfindung bezieht sich auf jene bekannte Bauart von als Kolbenpumpe ausgebildeten Kolbenmaschinen, bei denen eine Vorförderpumpe für die Sruckzuführung des Arbeitsmittels an der Zuströmseite der Pumpe vorgesehen ist* Ein besonders intensiver Wärmeaustausch zwischen Arbeitsmittel und Schmiermittel und damit wiederum die Möglichkeit der räumlichen Verkleinerung der Kühleinrichtung ergibt sich hierfür erfindungsgemäß dadurch, daß die Arbeitsmittel-Zuströmseite des Wärmetauschers an die Abströmseite der Vorförderpumpe angeschlossen ist. Damit wird die ohnehin vorhandene Vorförderpumpe für einen Zwangsumlauf des kühlenden Arbeitsmittels im Schmiermittel-Wärmetauscher ausgenutzt. Eine besonders vorteilhafte Ausführung ergibt sich in diesem

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Zusammenhang durch Ausbildung des Arbeitsmittelsystems des Wärmetauschers als Nebenstromzweig zwischen der Abströmseite und der Zuströmseite der Vorförderpumpe, Um hierbei die Rückströmung des Arbeitsmittels in passenden Grenzen zu halten, kann nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung im Wärmetauscher-Uebenstromzwelg mindestens eine einstellbare Drosselschraube angeordnet werden.

Nach einem letzten Merkmal der Erfindung ist der ringförmige

chniiermittel-Vorratsraum wenigstens annähernd koaxial zu der vorzugsweise als Axial-Strömungsmaschine ausgebildeten Vorförderpumpe und diese axial wenigstens teilweise überdeckend angeordnete Der Zuströmverteiler und der Abströmeammler sind in eine axiale Stirnwandung des Yorratsraumes eingesetzt und über in dieser • Hirnwandung verlaufende Kanäle mit der Zu- bzw. Abströmseite der Yorförderpumpe verbunden,

Ausführungsbeispiel

Die Erfindung soll nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen:

Pig. 1 den Axialschnitt einer Kolbenpumpe mit sternförmiger Mehrzyiinderanordnung mit Exzenterantrieb;

Pig. 2 das Prinzipschaltbild des ^achmiermittelsystems der Kolbenpumpe nach Pig. 1;

Pig, 3 in größerem Maßstab die Axialansicht einer Rück-

. laufpumpe des Schmiermittelsystems der Kolbenpumpe nach Pig„ 1;

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Pig. 4 den Teilschnitt IV-IV des Kolbenpumpenrades nach KLg. 3;

Fig, 5 die Axialansicht der Kolbenpumpe entsprechend Pig. 1 mit abgewandeltem -Bereich der ^orförderpumpe und des Schmiermittel-Vorratsraumes mit eingesetztem Wärmetauscher teilweise geschnitten und

Pig. 6 d.en Schnitt VI-VI der Kolbenpumpe nach Pig. 5 im •bereich des ^chmiermittel-Vorratsrauines mit Wärmetauscher,,

Die Antriebsvorrichtung 10 der Kolbenpumpe besteht aus einer mit einem nicht-dargestellten Motor gekuppelten Welle mit Exzenter 2, auf dem ein nichtrotierendes, translatorisch umlaufendes ^leitstück 3 gelagert ±st. dieses Gleitstück 3 weist eine der Zylinderzahl entsprechende Anzahl von tangential en Druckflächen 4 auf« In Pig* 1 ist eine solche Druckfläche 4 in Wirkverbindung mit dem Antriebsglied 30 eines Kolbens 20 angedeutet, der mit einem elastisch verformbaren Dichtungssehlauch 22 verbunden ist. -%ne Schraubenfeder 23 drückt den Kolben 20 gegen den -^odenabschnitt 30b des büchsenförmigen ^Antriebsgliedes 30 und setzt den -^ichtungsschlauch 22 unter axiale Zugvorspannung, Der -^i chtungs schlauch 22 sitzt in der bohrung eines Zylinders 25, mit dem er am oberen nde fest verbunden ist, und dichtet den im Schlauchinneren gebildeten ^Arbeitsraum 24 hermetisch ab. -^ieser Arbeitsraum 24 verändert sein Volumen entsprechend der oszillierenden -^ewegung des Antriebsgliedes 30 und erzeugt in Verbindung mit Rückschlagventilen 26; 27 die an einen Pörder- und Ansaugkanal 28· angeschlossen sind,- die Pumpwirkung.

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Das Schmiersystem der Kolbenpumpe ist als ^rucklaufschmierung mit einer Druckschmierpumpe 100, einem den Exzenter 2 der Antriebsvorrichtung 10 umgebenden Rücklauf »Sammelraum 120, einem die Rotationsachse ZX der Antriebsvorrichtung 10 konzentrisch umgebenden, ringförmigen Vorratsraum 110 sowie einer aus dem Rücklauf-äammelraum 120 in den Vorratsraum 110 fördernden Rücklaufpumpe 105 ausgebildet, ^iese Anordnung des Vorratsraumes 110 ermöglicht eine besonders raumsparende Mehrsylin&er~Pumpenkonstruktion mit symmetrischer Verteilung der Anschlüsse zu den einzelnen Zylindern über den Ringumfang. Dem gleichen Zweck dient auch die Einbeziehung des Vorratsraumes 110 in das zylindrische Gehäuse der sternförmigen Mehrzylinderanordnung·

Die Drucksehmierpumpe 100 fördert aus dem Vorratsraum 110 über Kanäle 103; 104 sowie ein ^ilter 102 in einen ringförmigen ^erteilerkanal 101, von wo aus Druckkanäle 90; 95 mit Einstelldrosseln 90a; 95a zu den einzelnen Zylindern 25 führen» Die unter Druck stehende Schmierflüssigkeit aus dem ^rückkanal 90 vdrd zur 'Abstützung der Gleitbewegung der Außenfläche des Dichtungsschlauches 22 zugeführt und strömt in Azialrichtung des Zylinders 25 (gemäß Pig. 1 nach unten) in einen im Bereich des unteren Kolben- und Zylinderendes gebildeten, pulsierenden Raum 42 ab. Dieser Raum 42 steht über einen Drosselkanal 45» der als paltraum zwischen der Innenfläche des zylindrischen Abschnitts 30a des Antriebsgliedes 30 und der Außenseite des Zylinders 25 ausgebildet ist, mit einem am oberen ^nde des zylindrischen Abschnitts 30a gebildeten, ebenfalls pulsierenden liebenraum 35 in Verbindung, -^uf diese ^weise wird die in dem Raum 42 abströmende, entspannte Schmierflüssigkeit über den als Rückschlagventil

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wirkenden Drosselkanal 45 in den Nebenraum 35 gefördert, so daß der Raum 42 im v/esentliehen als Hiederdruckraum für eine ungestörte Anströmung des Schmiermittels aus dem Spaltraum zwischen Dichtungsschlauch 22 und Zylinderbohrung wirkt« ^¹Ur diese selbsttätige Abström-Pumpwirkung ist auch im Hebenraum 35 Iiiederdruck erforderlich. Dazu ist letzterer über einen im Querschnitt großflächigen Jtusgleichskanal 40 mit dem Vorratsraum 110 verbunden, der somit als Druckausglei chsrauni dient«

Das über den Bruckkanal 95 zugeführte Schmiermittel gelangt an die Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 30a des Antriebsgliedes 30, wo letzteres koaxial zum Zylinder 25 verschiebbar geführt ist β über Schmierkanäle 47 fließt das Schmiermittel sodann zu den Druckflächen 4 und weiterhin in den Rücklauf-Sammelraum 120_e Damit ist auch dieser Schmiermittelkxeislauf geschlossen.

Die Rücklaufρnape 105 saugt über einen Kanal 115 aus dem unteren ^iI des Rücklaufsammelraumes 120 an und fördert über einen aufsteigenden Hückförderkanal 106 in den Scheitelbereich 110a des Vorratsraumes 110. Damit ergibt sich eine wirksame Entlüftung des in den Vorratsraum eintretenden Schmiermittelstromes· Zur sicheren Füllung der Rücklaufpumpe 105 ist ein deren Ansaugraum, d. h, den unteren '^eil des Sammelraums 120, mit dem Vorratsraum 110 verbindender Überströmkanal 130 vorgesehen, der ein Leersaugen dieses Raumes verhindert« Für die begrenzung der Überströmung ist ein Stellglied 135, beispielsweise eine justierbare Drossel 135a, vorgesehen. In der Darstellung entsprechend

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Pig. 2 ist das Stellglied 135 zur Überströmregelung als steuerbares Ventil mit einem Schwimmer als Regel- oder Steuereinrichtung 140 vorgesehen. Dies erlaubt die Aufrechterhai tung eines optimalen Füllungsstandes im Ansaugraum der Rücklaufpumpe 105. ^Ie ausreichende Füllung der Rücklaufpumpe 105 ist insbesondere zur Vermeidung von Schaumbildung wesentlich, die eine zuverlässige Druckumlaufschmierung beeinträchtigen würde.

Der Vermeidung von Schaumbildung im Fördersystem der Druckumlaufschmierung dient besonders die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausbildung des Pumpenrotors 105a mit einer Mehrzahl von als Schmiermittel-Stauräume 105b ausgebildeten Schlitzen, die nach A^t einer Radial-Schleuderpumpe angeordnet sind und sich über eine Radiusdifferenz bezüglich der Rotationsachse XI der Kolbenpumpe erstrecken« Das in diesen Stauräumen befindliche Schmiermittel unterliegt infolge der starken Zentrifugalkräfte einer Separierung zwischen Schmiermittel mit größerem bzw. geringerem Flüssigkeitsgehalt bzw. geringerem und größerem Gas- oder Schaumgehalt« Im -"ereich einer sich über weniger als 180 erstreckenden Ausströmöffnung 108 wird bei geeigneter Verlangsamung oder Drosselung der Abströmung von der Kolbenpumpe im wesentlichen nur derjenige '^eil des Schmiermittels aus den Schmiermittel-Stauräumen 105b radial ausgestoßen, der nur einen sehr geringen Gas- oder Schaumgehalt aufweist. Anschließend treten die Stauräume mit einer Abströmöffnung 109b in ^verbindung, die den gas- bzw, schaumreichen Teil des Schmiermittels aufnimmt und über einen nicht näher dargestellten Abströmkanal 109c in den Rücklauf-Sammelraum 120

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zurückführt. Im Bereich zwischen den Abströmöffnungen 108 und 109b, die sich gleichermaßen über einen Winkel von wesentlich weniger als 180° erstrecken, sind die Schmiermittel-Stauräume 105b an ihren äußeren Enden durch eine Gehäuseinnenfläche 107 verschlossen, so daß dieser ^<J-'eil des Umlaufes für eine ^eparierung der unterschiedlichen dichten Schmiermittelanteile ohne Störung zur Verfügung steht*

Ein weiterer Mechanismus, der zur Gas- und Schaumabscheidung innerhalb des Pumpenrotors 105a beiträgt, ist in Pig, 4 angedeutet* Danach kann mittels einer vergleichsweise breiten^ axial neben dem Pumpenrotor 105a angeordneten Abströmöffnung 109a, die stark verzerrend größer dargestellt ist, eine radiale Zirkularströmung mit einem bei A angedeuteten Verlauf erzeugt v/erden, welche die Ansammlung des gasarmen Schmiermittels in den radial äußeren Bereichen der Schmiermittel-Stauräume 105b begünstigt und gegebenenfalls auch eine teilweise Rückführung des in den radial inneren Stauraumbereichen angesammelten Schaumes in Richtung zum Ansaugraum der Kolbenpumpe bewirkt«

Besonders ist zu erwähnen, daß die aus ^"ig. 1 ersichtliche, kompakte Konstruktionsform der Kolbenpumpe noch dadurch begünstigt wird, daß innerhalb des ringförmigen und stirnsei tig zu den Zylindern 25 angeordneten Vorratsraumes 110 auch eine V_OrfÖrderpumpe 150 für das Arbeitsmittel der KoI-benpumpe untergebracht ist.

Bei der in den S¹Ig₈ 5 und 6 dargestellten Pumpenausführung ist eine Kühleinrichtung 200 für das S_cnmi_ermittel innerhalb des ringförmigen Vorratsraumes 110 untergebracht. Diese

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Kühleinrichtung 200 besteht im wesentlichen aus einem Wärmetauscher 210, der ein vom ""rbeitsmittel der Pumpe durchströmtes, im einzelnen aus Fig. 6'ersichtliches Kanalsystem . 212 aufweist. Die Strömung des Arbeitsmittels in diesem .Kanalsystem 212 wird mittels der Vorförderpumpe 150 erreicht_s die koaxial zum ringförmigen Vorratsraum 110 sowie mit axialer tiberdeckung in dessen innerem Aussparungsraum 140 untergebracht ist. Die Zuströmseite 160 der Vorförderpumpe 150 liegt im ^ereich eines axialen Stirndeckels 155 des Pumpengehäuses, der mit einer den Vorratsraum 110 abschließenden ^stirnwandung 230 fluchtet. Die Vorförderpumpe 150 ist als Axial-Strömungspumpe ausgebildet, deren Rotor in der aus Pig. 5 ersichtlichen Weise auf der Welle 1 sitzt und deren "Abströmseite 170 durch Radialkanäle 182 mit einem j^ingkanal 174 verbunden ist. Von letzterem führen axiale Abzweigkan^äle 176 (in Fig· 5 ist nur einer dieser Kanäle dargestellt) zu den einzelnen, sternförmig angeordneten Pumpenzylindern· A_uf diese Weise erhalten die Kolben-Zylinderanordnungen der Pumpe das Arbeitsmittel mit einem Vordruck von beispielsweise einigen atu, der für eine sichere Füllung im Saughüb der Kolben 20 ausreicht·

Rückwertig verlängerte Kanalabschnitte 178 verbinden die Abströmseite 170 der Vorförderpumpe 150 mit einem Ringkanal 180 in einem zentralen, deckelartig eingesetzten Abschnitt 232 der Stirnwandung 230. ^von dem %ngksnal 180 aus führt ein Radialkanal 182 zu einem in den äußeren Teil der Stirnwandung 230 eingesetzten Zuströmverteiler 216 des Wärmetauschers 210. Von diesem im unteren Scheitelbereich des Vorratsraumes 110 angeordneten Zuströmverteiler 216 gelangt der von der Abströmseite 170 der Vorförderpumpe 150 abgezweigte Teilstrom 'des kühlen Arbeitsmittels über ein im einzelnen aus Fig. 6

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ersichtliches Kanalsystem 212 des Wärmetauschers 210 zu einem im oberen Scheitelbereich 110a des V_orratsraumes 110, d. h. diametral zum Zuströmverteiler 216 angeordneten Abströmsammler 218. Letzterer ist ebenfalls in den äußeren Teil der ^stirnwandung 230 eingesetzt. Über einen Radialkanal 184 ist der Abströmsammler 218 mit der Zuströmseite 16O der Vorförderpumpe 150 verbunden«, Es ergibt sich somit für den abgezweigten -^eil des Förderstromes der Vorförderpumpe 150 ein Rückstromkreislauf parallel zum Hauptförderstrom, welcher der Zuströmseite der Hauptpumpe zugeleitet wird. Um die Überbrückung und die Druckverhältnisse an der Vorförderpumpe 150 unter Berücksichtigung des Rückströmkreislaufes passend einstellen zu können, ist in die ätirnv/andung 230 eine Drosselschraube 220 eingesetzt, deren Spitze in den Radialkanal 182 eingreift und hier eine Justierbare Drosselstelle in dem ^eilförderstrom zum Zuströmverteiler 216 bildet«

Die -Ausbildung des Wärmetauschers 210 ist im einzelnen aus Fig, 6 ersichtlich. Danach befindet sich dessen Kanalsystem 212 innerhalb des Vorratsraumes 110 praktisch vollständig eingetaucht und unterhalb des Schmiermittelspiegels„ Infolge der Einmündung des Rückförderkanals 106 der Rücklaufpumpe 105 im oberen Scheitelbereich 110a des Vorratsraumes 110 und der Absaugung durch die Druckschmierpumpe 110 im unteren Seheitelbereich ergibt sich in dem ringförmigen Vorratsraum 110 eine Schmiermittelströmung, die im wesentlichen in beiden Umfangsrichtungen vom oberen Scheitelbereich 110a aus abwärts zum unteren Scheitelbereich verläuft» Diese Strömung ist gegensinnig zur Arbeitsmittelströmung im Kanalsystem des Wärmetauschers 210 zwischen dem unteren Zuströmverteiler

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216 und dem oberen Abströmsammler 218 gerichtet. Es ergibt sich also zwischen dem Schmiermitteldurchsatz im Vorratsraum 110 einerseits und der Arbeitsmittelströmung im Kanalsystem 212 des Wärmetauschers 210 andererseits eine ^egenstrom-Wärmeübertragung und damit eine intensive Kühlung des Schmiermittels durch das frisch eintretende Arbeitsmittel.

Das Kanalsystem 212 des ^Märmetauschers 210 umfaßt eine Mehrzahl von ringförmigen, sich in Umfangsrichtung des Vorratsraumes 110 erstreckenden Wärmetauscherrohren 214, die im .wesentlichen unter dem Schmiermittelspiegel und daher über ihre gesamte Oberfläche den Wärmeaustausch ermögliche. Auf beiden ^seiten des Zuströmverteilers 216 und des Abström-Sammlers 218 ist jeweils eine Mehrzahl von zueinander parallel geschalteten, bogenförmig ausgebildeten und der ^ingform des Vorratsraumes 110 angepaßten Wärmetauscherrohren 214 angeschlossen. Es ergibt sich so eine im wesentlichen zylindrische Anordnung von in Zylinderachsrichtung nebeneinanderliegenden ^wärmetauscherrohren 214, d. h. eine den räumlichen Verhältnissen des Vorratsraumes 110 und der Schmiermittelströmung angepaßte, großflächige Anordnung von Wärmeübergangsflächen.

Pur diese intensiv wirkende Wärmetauschanordnung ist kein zusätzlicher -^umbedarf erforderlich, weil die gesamte Anordnung innerhalb des ohnehin vorhandenen Vorratsraumes 110 untergebracht ist* ^Die ringförmige Ausbildung dieses Vorrat srauines 110 ermöglicht nicht nur eine raumsparende

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Einbeziehung in die Gesamtkonstruktion des Maschinengehäuses, sondern erzwingt auch eine Schmiermittelströmung in Umfangsrichtung des Vorratsraumes 110 längs der Wärmetauscherrohre 214 im ^inne der Gegenstroinkühlung,

Claims

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Erfindungsanspruch

1« Kolbenmaschine, insbesondere Kolbenpumpe, mit mindestens einer Kolben-Zylinderanordnung zur Bildung eines pulsierenden Arbeitsraumes, mit einem weichelastisch verformbaren, vorzugsweise schlauchförmigen, zur Abdichtung des Arbeitsraumes dienenden Dichtungsglied, das sich über eine flüssigkeit, insbesondere ein Schmiermittel, an einer Stützfläche gleitend abstützt, und mit einer die Kolben betätigenden rotierenden Antriebsvorrichtung, gekennzeichnet dadurch, daß je einem Kolben (20) ein den zugehörigen Zylinder (25) außen umgreifendes und sich wenigstens über einen Teil der Zylinderlänge erstreckendes, durch die Antriebsvorrichtung in oszillierende Bewegung setzbares Antriebsglied (30) zugeordnet ist·
2. Kolbenmaschine nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das ^Antriebsglied (30) an seiner Außenseite in Zylinderlängsrichtung verschiebbar geführt ist·

3« Kolbenmaschine nach Punkt T oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß das Antriebsglied (30) büohsenförmig ausgebildet ist und mit seinem zylindrischen Abschnitt (30a) den Zylinder (25) des zugehörigen Kolbens (20) umgreift sowie mit seinem Bodenabschnitt (30b) in KraftSchlußverbindung mit der Antriebsvorrichtung (10) steht·
4. Kolbenmaschine nach einem der Punkte 1 bis 3, gekennzeichnet dadurch, daß der an der Außenseite des Zylinders (25) durch das Antriebsglied (30) gebildete, entsprechend der oszillierenden Arbeitsbewegung pulsierende Nebenraum (35)

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über mindestens einen im Querschnitt großflächigen Ausgleichskanal (40) mit einem Druckausgleichsraum verbunden ist,

5· Kolbenmaschine nach Punkt 4, gekennzeichnet dadurch, daß der pulsierende Hebenraum (35) mit einem am Zylinderende (25a) innerhalb des Antriebsgliedes (30) befindlichen, entsprechend der oszillierenden Arbeitsbewegung pulsierenden -Kaum (42) durch einen Drosselkanal (45) verbunden ist.
6. Kolbenmaschine nach Punkt 5, gekennzeichnet dadurch, daß der Drosselkanal (45) durch einen ^üpaltraum zwischen der Innenfläche des Antriebsgliedes (30) und der Außenseite des Zylinders (25) gebildet wird.

7» Kolbenmaschine nach einem der Punkte 4 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß als Druckausgleichsraum für den pulsierenden Hebenraum (35) ein Schmiermittel- oder Fördermittel-^ orratsraurn vorgesehen ist.

8* Kolbenmaschine mit mindestens einer Kolben-Zylinderanordnung zur Bildung eines pulsierenden Arbeitsraumes, nach einem der Pun&te 1 bis 7, mit einer Druckumlaufschmierung, die eine D^uckschmierpumpe, einen Rücklauf-Öammelraum, eine Rücklaufpumpe und einen die Druckschmierpumpe speisenden ^orratsraum umfaßt, gekennzeichnet durch einen den Vorratsraum (110) mit dem Rücklauf-Sammelraum (120) verbindenden Überströmkanal (130).

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9. Kolbenmaschine nach Punkt 8, gekennzeichnet dadurch, daß der Überströmkanal (130) mit einem die Strömung vom Vorratsraum (110) zum Rücklauf-Sammelraum (120) steuernden Stellglied (135) versehen ist.
10. Kolbenmaschine nach Punkt 9, gekennzeichnet dadurch, daß zur Aufrechterhaltung einer Mindestfüllung für

. den Rücklauf-Sammelraum (120) eine Regel- oder Steuereinrichtung (140) vorgesehen ist, welche mit dem Stellglied (135) des Überströmkanals (130) in Wirkverbindung steht.
11. Kolbenmaschine, mit mindestens einer Kolben-Zylinderanordnung sowie mit einer rotierenden Antriebsvorrichtung zur bildung eines pulsierenden -^rbeitsraumes, nach einem der Punkte 1 bis 10, mit einer Druckumlaufschmierung, die einen an den Schmiermittelrücklauf angeschlossenen ^vorratsraum aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß der Vorratsraum (110) ringförmig die Rotationsachse (XX) der Antriebsvorrichtung (10) umgebend, vorzugsweise konzentrisch zu dieser, ausgebildet ist.
12. Kolbenmaschine nach Punkt 11, gekennzeichnet dadurch, daß die ^ingebene des Vorratsraumes (110) im wesentlichen vertikal angeordnet ist und ein an die Rücklaufpumpe (105) angeschlossener Rückförderkanal (106) in den Scheitelbereich (110a) des ringförmigen ^vorratsraumes (110) mündet.

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13o Kolbenmaschine nach Punkt 11 oder 12, ausgebildet als sternförmige Mehrzylinderanordnung, gekennzeichnet dadurch, daß der ringförmige Vorratsraum (110) stirnseitig und koaxial zu der sternförmigen Mehrzylinderanordnung in einem gemeinsamen Gehäuse mit dieser angeordnet ist,

14· Kolbenmaschine mit mindestens einer KoIben«Zylinderanordnung zur bildung eines pulsierenden Arbeitsraumes, nach einem der Punkte 1 bis 13$ mit einer Druckumlaufschmierung und einer zugehörigen Rücklaufpumpe, gekenn- zeichnet dadurch, daß die Rücklaufpumpe (105) als Rotationspumpe mit mindestens einem sich über eine Radiusdifferenz bezüglich der Rotationsachse (ΣΧ) erstreckenden, rotierenden Schmiermittel-Stauraum (105b) ausgebildet ist, der wenigstens auf einem ieil seiner Umlaufbahn mit Abströmöffnungen (108; 109a; 109b) für Schmierflüssigkeit mit geringerem bzw. größerem Gas- oder Schaumgehalt in Verbindung steht«

15» Kolbenmaschine nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Abströmöffnung (109a) für Schmierflüssigkeit mit vergleichsweise großem Gas- oder Schaumgehalt als auf mindestens einer ^üeite des Pumpenrotors (105a) angeordneter und mit dem Schmiermittel-Stauraum (105b) in Verbindung stehender Spaltraum ausgebildet ist.

I6_e Kolbenmaschine nach Punkt 14, gekennzeichnet dadurch, daß die Abströmöffnung (108) für Schmierflüssigkeit mit vergleichsweise geringem Gas- oder Schaumgehalt als sich über einen ^eil von vorzugsweise weniger als 180° des umfanges des Pumpenrοtors (105a) erstreckende Steueröffnung ausgebildet ist«,

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17* Kolbenmaschine nach Punkt 16, gekennzeichnet dadurch, daß die Abströmöffnung (109b) für Schmierflüssigkeit mit vergleichsweise großem Gas- oder Schaumgehalt als sich über einen Teil von vorzugsweise weniger als 180° des Umfanges des Pumpenrotors (105a) erstreckende, ebenfalls für Schmierflüssigkeit mit vergleichsweise großem Gas- oder Schaumgehalt vorgesehenen Abströmb'ffnung (109a) in Umdrehungsrichtung nachfolgend angeordnete Steueröffnung ausgebildet ist.
18. Kolbenmaschine für flüssige Arbeitsmittel, insbesondere Kolbenpumpe mit mindestens einer Kolben-Zylinderanordnung zur Bildung eines pulsierenden ^Arbeitsraumes, mit einer Druckumlaufschmierung, die eine Schmiermittel-Kühleinrichtung aufweist, nach einem der vorangehenden Punkte, gekennzeichnet dadurch, daß die Kühleinrichtung (200) mindestens einen mit dem Schmiermittel und mit dem ^Arbeitsmittel beaufschlagten Wärmetauscher (210) aufweist«,
19. Kolbenmaschine nach Punkt 18, bei der die Druckumlaufschmierung einen an den Schmiermittelrücklauf angeschlossenen Vorrats- oder ^sammerraum aufweist, gekennzeichnet dadurch, daß der Y/ärmetauscher (210) im Bereich des Vorratsraumes (110) für das Schmiermittel angeordnet ist.

20» Kolbenmaschine nach Punkt 19» gekennzeichnet dadurch, daß der Wärmetauscher (210) als von dem Arbeitsmittel durchströmtes Kanalsystem (212) ausgebildet, innerhalb des Vorratsraumes (110)'angeordnet ist.

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21. Kolbenmaschine nach den Punkten 11 und 20, gekennzeichnet dadurch, daß das Kanalsystem (212) des Wärmetauschers (210) eine Mehrzahl von ringförmigen, sich in Umfangsrichtung des Vorratsraumes (110) erstreckenden Wärmetauscherrohren (214) aufweist, deren Außenflächen wenigstens teilweise mit dem Schmiermittel in Berührung stehen.

22, Kolbenmaschine nach Punkt 21, gekennzeichnet dadurch, daß das Kanalsystem (212) des Wärmetauschers (210) mindestens zwei vorzugsweise zueinander diametral in dem ringförmigen Vorratsraum (110) angeordnete Anschlüsse aufweist, deren einer als Zuströmverteiler (216) und deren anderer als Abströmsammler (218) ausgebildet ist, und daß jeweils eine Mehrzahl von zueinander parallel geschalteten ^wärmetauscherrohren (214) in beiden Umfangsriehtungen vom Zuströmverteiler (216) bogenförmig zum 'Äbströmsammler (218) verläuft.

23* Kolbenmaschine nach Punkt 22, gekennzeichnet dadurch, daß die bogenförmig in Umfangsrichtung des ^vorratsraumes (110)· verlaufenden Wärmetauscherrohre (214) eine im wesentlichen zylindrische Anordnung von in Zylinderachsrichtung nebeneinanderliegenden bohren bilden.

24* Kolbenmaschine nach einem der Punkte 20 bis 23, gekennzeichnet dadurch, daß der Arbeitsmitteldurchsatz im Vorratsraum (110) einerseits und die Schmiermittelströmung im Wärmetauscher C210) andererseits wenigstens abschnittsweise zueinander im ^egenstrom verlaufen.

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25· Kolbenmaschine nach einem der Punkte 19 bis 24, wobei sie als Einsatz als Kolbenpumpe mit einer das Arbeitsmittel der Zuströmseite der Pumpe zuführenden Vorförderpumpe versehen ist, gekennzeichnet dadurch, daß die Arbeitsmittel-Zuströmseite des Wärmetauschers (210) an die Abströmseite (170) der Vorförderpumpe (150) angeschlossen ist.
26. Kolbenmaschine nach Punkt 25, gekennzeichnet dadurch, daß das -^rbeitsmittelsYstem des Wärmetauschers (210) als Uebenstromzweig zwischen der Abströmseite (170) und der Zuströmseite (160) der Vorförderpumpe (150) ausgebildet ist,
27. Kolbenmaschine nach Punkt 26, gekennzeichnet dadurch, daß im ^ärmetauscher-Hebenstromzweig mindestens eine einstellbare Drosselschraube (220) angeordnet ist.
28. Kolbenmaschine nach den Punkten 21 und 25, gekennzeichnet dadurch, daß der ringförmige Vorratsraum (110) wenigstens annähernd koaxial zu der vorzugsweise als Axial-Strömuiigsmaschine ausgebildeten V_orf_o-_r3erpumpe (150) und diese axial wenigstens teilweise überdeckend angeordnet ist.

29· Kolbenmaschine nach den Punkten 22, 26 und 28, gekennzeichnet dadurch, daß der Zuströmverteiler (216) und der Abströmsamrifer (218) in eine axiale Stirnwandung (230) des Vorratsraumes (110) eingesetzt, über in dieser Stirnwandung (230) verlaufende Kanäle mit der Zuström- bzw. Abströmseite (16O; 170) der Vorförderpumpe (150) verbunden sind.