DE10121674A1 - Radialkolbenpumpe - Google Patents
RadialkolbenpumpeInfo
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Abstract
Beschrieben ist eine Radialkolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse (3), welches mehrere sternförmig um einen Exzenter (4) angeordnete Zylinderbohrungen (5) zur Aufnahme von Kolben (6) sowie Einlaß- (7) und Auslaßöffnungen (8) zu jedem Zylinderinnenraum (9) mit einem darin komprimierbaren Arbeitsvolumen aufweist. Erfindungsgemäß ist jeder Zylinderinnenraum (9) mit wenigstens einer Drossel versehen, welche das Arbeitsvolumen zur Reduzierung des Druckgradienten während eines Kompressionshubes des Kolbens (6) mit einem Raum geringeren Druckes verbindet und somit das Geräusch der Pumpe reduziert.
Description
Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe mit ei
nem Pumpengehäuse, welches mehrere sternförmig um einen
Exzenter angeordnete Zylinderbohrungen zur Aufnahme von
Kolben aufweist sowie Einlaß- und Auslaßöffnungen, welche
jedem Zylinderinnenraum zugeordnet sind und einem darin
komprimierbaren Arbeitsvolumen.
Die Kolben in dem als feststehenden Zylinderblock aus
gebildeten Pumpengehäuse werden durch einen auf der An
triebswelle angeordneten, rotierenden Exzenter bewegt. Der
Druckmittelfluß in der Pumpe wird in der Regel durch Saug-
und Druckventile gesteuert. Ein anderes Pumpenkonzept ar
beitet über Ansaugschlitze und mit Ventilen auf der Druck
seite, ähnlich dem oben bereits erwähnten.
Radialkolbenpumpen der vorgenannten Bauart sind aus
dem Stand der Stand der Technik hinreichend bekannt. Ein
Nachteil bekannter Radialkolbenpumpen ist das Geräusch, da
bei Förderung eines Druckmediums ein starker Druckstoß im
Kolbeninnenraum entsteht, welcher ein teilweise unangenehm
lautes Geräusch erzeugt. Durch einen derartigen Druckstoß
wird ein steiler Druckgradient mit einer hohen Druckspitze
erzeugt, welche den Auslaßdruck im Sammelkanal der Pumpe um
ein Mehrfaches übersteigt. Diese Druckstöße verstärken sich
prinzipbedingt mit steigender Drehzahl. Die Druckstöße
sämtlicher Kolben regen den Körperschall an, der über die
Gehäusewand als Luftschall abgestrahlt wird. Zur Lösung
dieses Problems sind aus dem Stand der Technik bereits meh
rere unterschiedliche Vorschläge bekannt.
So hat es beispielsweise einen Vorschlag gegeben, das
Pumpengehäuse mit einer Isolierschicht zu versehen oder
auch in einer anderen Form geräuschfest zu kapseln. Der
hierfür notwendige Aufwand und Volumenbedarf ist erheblich.
Der DE 42 41 825 A1 liegt der Ansatz zugrunde, daß
sich die Geräusche im wesentlichen an den Stellen bilden,
wo sehr hohe Druck- bzw. Kraftgradienten vorliegen. Da die
se Gradienten insbesondere am Kolbenfuß auftreten, wird in
dieser Schrift vorgeschlagen, durch den gezielten Einbau
von Elastizitäten am Kolben bzw. der Verbindung zwischen
Kolben und Nadellager die Kraftgradienten und somit auch
die Geräuschintensität zu mindern.
In der DE 43 36 673 C2 wird eine Pumpe beschrieben,
deren Hauptmerkmal darin besteht, daß zwischen den Kolben
und den auf dem Exzenter angeordneten Gleitelementen ein
den Exzenter umfassender Federring eingebaut ist. Die Kol
ben stützen sich somit auf dem Exzenter federnd ab, so daß
die Kolben bei Beginn des Ausschiebens einfedern können, um
auf diese Weise die Druckspitzen zu vermindern.
Eine weitere Lösung des Problems, die Pumpengeräusche
zu verringern, wird in der DE 44 25 929 A1 beschrieben. Der
Vorschlag besteht darin, daß den Kolben Tilgerräume zuge
ordnet sind, welche durch einen Ringkanal miteinander in
Verbindung stehen. Durch diese Maßnahme erhält jeder Kolben
von den Tilgerräumen beruhigtes Saugöl, so daß eine gleich
mäßige Druckraumbefüllung bei geringen Geräuschen stattfin
den soll.
Da jedoch die vorgenannten Ausbildungen der Radialkol
benpumpen die erwartete Geräuschreduzierung zu vertretbaren
Herstellkosten noch nicht erbracht haben, ist es Aufgabe
der vorliegenden Erfindung, eine Radialkolbenpumpe an
zugeben, welche den Druckgradienten, insbesondere während
eines Kompressionshubes des Kolbens, in dem Zylinderinnen
raum reduziert und somit die Pumpe leiser macht.
Diese Aufgabe wird durch eine mit den Merkmalen im
Anspruch 1 angegebene Radialkolbenpumpe gelöst. Vorteilhaf
te Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen ange
geben. Das Hauptmerkmal der neuartigen Pumpe besteht nun
erfindungsgemäß darin, daß das komprimierbare Arbeitsvolu
men durch wenigstens eine Drossel mit einem Raum geringeren
Druckes verbindbar ist. Dadurch wird der Druckgradient im
Zylinderinnenraum während eines Kompressionshubes des Kol
bens bereits im Entstehen reduziert und somit vorteilhaft
erweise eine signifikante Geräuschminderung der Pumpe er
reicht. Die Anzahl der mit einer Drossel versehenen Zylin
der einer Pumpe ist von dem jeweiligen Einsatzfall abhän
gig. Vorteilhafterweise ist jeder Zylinder mit wenigstens
einer Drossel versehen.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist
die Anbringung einer Fase an der mit der Einlaßöffnung zu
sammenwirkende Vorderkante des Kolbens vorgesehen. Dabei
kann die Phase am gesamten Umfang des Kolbens angebracht
werden oder nur um den Teilumfang, welcher mit der Ein
laßöffnung zusammenwirkt. Während eines Kompressionshubs
überstreicht der Kolben die Einlaßöffnung und schließt die
se dicht ab. Wird der Kompressionshub fortgeführt, verdich
tet sich das als Arbeitsvolumen eingeschlossene Medium in
nerhalb des Zylinderinnenraumes. Die Fase am Kolben verhin
dert nun einen plötzlichen Druckanstieg im Zylinderinnen
raum, da zwischen der Einlaßöffnung und dem Kolbenquer
schnitt das Druckmedium kurzzeitig noch in den vor der Ein
laßöffnung liegenden Raum geringeren Drucks strömen kann
und somit der Druck im Zylinderinnenraum entspannt wird.
In einer besonderen Weiterbildung der Erfindung ist
vorgesehen, daß die Einlaßöffnung als Einlaßfenster zu dem
Zylinderinnenraum ausgebildet ist, wobei die radial außen
liegende Kante des Einlaßfensters üblicherweise als Steuer
kante bezeichnet wird. "Radial" ist in diesem Zusammenhang
bezogen auf die Rotationsachse der Radialkolbenpumpe. In
einer Ausführung ist die Drossel erfindungsgemäß als
Drosselöffnung ausgebildet und radial außerhalb der Steuer
kante des Einlaßfensters in dem Pumpengehäuse angeordnet,
so daß die Drosselöffnung einen größeren Abstand zur Rota
tionsachse der Pumpe aufweist als die Steuerkante und daß
der Drosselvorgang bei einem Arbeitshub unmittelbar nach
dem Verschließen des Einlaßfensters durch den Kolben be
ginnt.
Die Drosselöffnung kann prinzipiell an jeder beliebi
gen Stelle, die technisch sinnvoll ist, in der Zylinderboh
rung angeordnet sein. Es wird jedoch insbesondere vorge
schlagen, daß die wenigstens eine Drosselöffnung diametral
zu dem Einlaßfenster in der Zylinderbohrung angeordnet ist.
Dadurch wird vorteilhafterweise eine örtliche Trennung des
saugseitigen Einlaßfensters von der druckseitigen Drossel
öffnung mit einer signifikanten Reduktion des Druckgradien
ten erreicht.
Die Drosselöffnung ist beispielsweise derart ausgebil
det, daß diese eine im wesentlichen spiegelsymmetrische
Form aufweist, wobei die Symmetrieebene im wesentlichen
senkrecht zur Zylinderlängsachse verläuft. Die Drosselöff
nung kann als eine oder mehrere Drosselbohrungen, als ein
Langloch oder als ein Schlitz ausgebildet sein oder die
Form einer Linse oder ähnliches aufweisen, wobei die Längs
achse, beispielsweise des Langlochs oder der Linse, im we
sentlichen in Richtung der Zylinderachse angeordnet ist.
In einer besonderen Weiterbildung wird vorgeschlagen,
daß die Drosselöffnung eine sich radial nach außen verklei
nernde Öffnungsfläche aufweist, welche beispielsweise in
Form eines Dreiecks ausgebildet ist, wobei die Spitze des
Dreiecks in Kompressionsrichtung des Kolbens von der Rota
tionsachse der Pumpe weg radial nach außen zeigt. Da bei
Kompressionsbeginn, also bei beginnendem Aufbau des Druck
gradienten, zunächst auch die größte Ölmenge in dem Zylin
derinnenraum zur Verfügung steht, wird durch die Form der
Drosselöffnung vorteilhafterweise erreicht, daß zunächst
auch eine große Ölmenge durch den "großen" Teil der Öffnung
entweichen kann. Mit zunehmendem Arbeitshub des Kolbens
wird dann die zum Drosseln zur Verfügung stehende Öffnungs
fläche durch den Kolben verkleinert, da zu diesem Zeitpunkt
auch das in dem Zylinderinnenraum befindliche Ölvolumen
bereits reduziert ist.
Nachfolgend werden weitere Drosselöffnungsformen be
schrieben, welche im wesentlichen der Form eines Dreiecks
entsprechen. So kann die Drosselöffnung beispielsweise aus
drei Bohrungen bestehen, welche derart angeordnet sind, daß
deren Mittelpunkte ein Dreieck bilden.
In einer besonders vorteilhaften Ausbildung der Erfin
dung wird vorgeschlagen, daß die Drosselöffnung aus zwei
radial versetzt zueinander angeordneten Drosselbohrungen
besteht, wobei die radial außenliegende Bohrung einen klei
neren Durchmesser als die radial innenliegende Bohrung auf
weist. Eine derartige Drosselöffnung ist technisch einfach
ausführbar und kostengünstig herstellbar. Die Bohrungen
sind vorteilhafterweise im wesentlichen senkrecht zur Zy
linderachse in die Zylinderwandung des Pumpengehäuses ein
gebracht.
Der radiale Abstand zwischen den Mittelpunkten dieser
beiden Drosselbohrungen entspricht im wesentlichen etwa dem
ein- bis dreifachen Durchmesser der Bohrungen selbst, so
daß diese beiden Bohrungen relativ dicht nebeneinander an
geordnet sind und von ihrem Drosseleffekt im wesentlichen
einer Drosselöffnung mit einer sich radial nach außen ver
kleinernden Öffnungsfläche entsprechen, wie sie oben be
reits beschrieben ist.
Die Drosselöffnung ist üblicherweise derart ausgebil
det, daß sie eine feste Öffnungsfläche aufweist. Alternativ
kann die Drosselöffnung auch als Blende mit variabler Blen
denöffnung ausgebildet sein, so daß beispielsweise eine
temperaturabhängige Verstellung der Drosselöffnung ermög
licht wird.
Es wird weiter vorgeschlagen, daß die Drosselöffnungen
über einen umlaufenden Ringkanal miteinander verbunden
sind. Dadurch wird erreicht, daß das durch die Öffnungen
aus den Zylindern austretende Druckmedium in dem Ringkanal
gesammelt und dem Prozeß wieder zur Verfügung gestellt wer
den kann.
In einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschla
gen, daß der Ringkanal in einem separaten Flanschring ange
ordnet ist. Damit kann der Ringkanal einfach und kosten
günstig in einem separaten Bauteil, beispielsweise durch
Drehen, hergestellt werden. Der Flanschring wird anschlie
ßend auf einen Bund des Pumpengehäuses aufgeschoben, wobei
der Bund auf der der Saugseite gegenüberliegenden Gehäuse
seite angeordnet ist. Der Ringkanal kann alternativ auch
auf der Saugseite in einem Anschlußgehäuse vorgesehen sein.
Weitere Ziele, Vorteile und Ausgestaltungen der Erfin
dung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des
Ausführungsbeispiels, das in den Figuren näher dargestellt
und beschrieben ist. Dabei bilden alle beschriebenen und/
oder bildlich dargestellten Merkmale bzw. Kennzeichen für
sich oder in beliebiger, sinnvoller Kombination den Gegens
tand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in
den Ansprüchen und deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Kolben-/Zylindereinheit einer Radial
kolbenpumpe mit einer ersten erfindungsgemä
ßen Drossel, nämlich Drosselbohrungen, in
Schnitt-Darstellung;
Fig. 2 bis 4 den Verlauf der Druckpulsation und des
Zylinderinnendrucks für eine erste Radial
kolbenpumpe im nicht modifizierten Ausgangs
zustand sowie in zwei mit Dämpfungsbohrungen
versehenen modifizierten Versionen für einen
Betriebspunkt von n = 1000 U/min und
p = 30 bar;
Fig. 5 den Verlauf der Schalldruckpegel für die
nichtmodifizierte Version sowie für die mo
difizierten Versionen gemäß Fig. 2 bis 4 in
Abhängigkeit von der Drehzahl;
Fig. 6 den Verlauf der Schalldruckpegel für eine
zweite Radialkolbenpumpe in nicht modifi
zierter Version im Vergleich zu einer modi
fizierten Version mit adaptiertem, volu
mentrischen Wirkungsgrad;
Fig. 7 eine Kolben-/Zylindereinheit einer Radial
kolbenpumpe mit einer zweiten erfindungsge
mäßen Drossel, nämlich einer Fase am Kolben,
in Schnitt-Darstellung und
Fig. 8 einen Ausschnitt A aus Fig. 7 in vergrößer
ter Darstellung.
Eine Radialkolbenpumpe 1 (Fig. 1) besteht im wesentli
chen aus einem Pumpengehäuse 3, welches mehrere sternförmig
um eine Rotationsachse 2 angeordnete Zylinderbohrungen 5
zur Aufnahme von Kolben 6 aufweist. Die Kolben 6 werden
durch einen Exzenter 4, welcher auf einer um die Rotations
achse 2 drehbaren Antriebswelle gelagert ist, angetrieben.
Dieser durch den Exzenter 4 erzeugten, radial nach außen
wirkenden Kraft wirkt eine durch die Druckfeder 11 erzeugte
Kraft radial nach innen entgegen. Saugseitig ist ein Ein
laßfenster 7 in dem Pumpengehäuse 3 angeordnet, dessen ra
dial außenliegende Kante die Steuerkante 14 des Einlaß
fensters bildet. Während eines Kompressionshubes über
streicht der Kolben 6 das Einlaßfenster 7 und komprimiert
nach dem Schließen des Einlaßfensters 7 das als Arbeitsvo
lumen in dem Zylinderinnenraum 9 eingeschlossene Druckmedi
um, so daß das Druckmedium über eine, beispielsweise mit
einer Bandfeder ausgestattete Auslaßöffnung 8 druckseitig
austritt.
Es ist allgemein bekannt, daß für das hohe Laufge
räusch einer Radialkolbenpumpe nach allgemeinen Erkenntnis
sen der hohe Druckgradient innerhalb der einzelnen Zylin
derräume während der Kompressionsphase verantwortlich ist.
Es hat sich gezeigt, daß durch die Beeinflussung des inne
ren Druckaufbaus ein deutlicher Einfluß auf das Pumpenge
räusch genommen werden kann. Daher wurden je Zylinder zwei
übereinanderliegende Drosselbohrungen 10 und 15 in die Zy
linderwand eingebracht, wobei die Bohrungen im wesentlichen
senkrecht zur Zylinderbohrung 5 der Pumpe angeordnet sind.
Auf der Außenseite der beiden Bohrungen 10, 15 ist ein
Ringkanal 12 vorgesehen, welcher beispielsweise in einen
separaten Flanschring 13, z. B. durch Drehen, eingebracht
ist. Dieser Flanschring 13 kann relativ einfach auf die
Außenseite des Pumpengehäuses 3 aufgesetzt und an diesem
befestigt werden. Der Ringkanal kann alternativ auch auf
der Saugseite der Pumpe in einem Anschlußgehäuse angeordnet
sein und anstelle der Drosselöffnungen, beispielsweise in
Form von Bohrungen, können auch Drosselventile vorgesehen
sein.
Die Drosselbohrungen 10 und 15 sind radial, bezogen
auf die Rotationsachse 2 der Pumpe 1, hintereinanderliegend
angeordnet, so daß die radial innenliegende Bohrung bereits
radial außerhalb der Steuerkante 14 des Einlaßfensters 7
liegt. Bei einem Ausführungsbeispiel einer Radialkolbenpum
pe mit einem Zylindervolumen von 22 cm3/Umdrehung wurden
Drosselbohrungen mit einem Durchmesser von ca. 0,7
bis 1,5 mm vorgesehen. Der Abstand zwischen den Bohrungs
achsen betrug ca. 1,6 mm.
Durch eine derartige konstruktive Ausführung der Zy
linder mit zwei übereinanderliegenden Drosselbohrungen wird
erreicht, daß im Kompressionshub nach dem Verschließen des
Einlaßfensters 7 durch den Kolben 6 der Druckstoß bzw. der
Druckgradient in dem Zylinderinnenraum 9 abgesenkt wird.
Dabei entweicht eine geringe Leckagemenge an Druckmedium
durch die Bohrungen 10 und 15 aus dem Zylinderinnenraum 9.
Diese Verlustmenge tritt jedoch nur während einer kurzen
Phase auf, nämlich in der Zeitspanne, nachdem der Kolben 6
das Einlaßfenster 7 verschlossen hat bis zu dem Zeitpunkt,
zu welchem der Kolben 6 im weiteren Verlauf seines Arbeits
hubes die Bohrungen 10 und 15 überdeckt. Da die Bohrun
gen 10 und 15 aller Zylinder über eine umlaufende Ring
nut 12 miteinander verbunden sind, kann das Leckageöl ge
sammelt werden und steht anderen Zylindern zur Ansaugung
zur Verfügung. Bei Versuchen mit Drosselbohrungen auf der
Saugseite, d. h., die Drosselbohrungen befinden sich auf
der in Fig. 1 dargestellten Schnitt-Zeichnung oberhalb des
Einlaßfensters 7, zeigte sich eine etwas geringere Ge
räuschreduzierung bei einer meßbar höheren Leckage. Eine
negative Beeinträchtigung der Selbstansaugfähigkeit konnte
dabei nicht beobachtet werden.
Bei einem Verlauf der Druckpulsation und des Innen
drucks einer nicht modifizierten Radialkolbenpumpe (Fig. 2)
mit einem Saugvolumen von 12 cm3 und einem Betriebspunkt
von 30 bar bei 1000 U/min erkennt man die ausgeprägte Pul
sation des Druckes um den Arbeitsdruck von ca. 30 bar mit
einer Vielzahl kleiner Druckspitzen. Insbesondere im Moment
des Einlaßschlusses entsteht ein ausgeprägter Druckgradient
des Zylinderinnendrucks, welcher eine steile Druckspitze
von ca. 50 bar aufweist.
Bei einer Modifizierung der Radialkolbenpumpe durch
zwei Drosselbohrungen mit einem Durchmesser von je 0,7 mm
(Fig. 3) erkennt man schon eine Verflachung der Druckspitze
sowie eine Glättung des Zylinderinnendrucks, welcher direkt
auch eine Glättung der Druckpulsation hinter der Pumpe er
zeugt.
Bei einer Modifikation der Pumpe mit zwei Bohrungen
mit einem Durchmesser von je 1,0 mm (Fig. 4) wird die
Druckspitze des Zylinderinnendrucks gänzlich vermieden und
es werden sowohl der Verlauf des Zylinderinnendrucks als
auch die Druckpulsation hinter der Pumpe stark geglättet.
Mittels der vorgenannten Modifikationen der Radialkol
benpumpe wird eine Geräuschverminderung erreicht (Fig. 5),
welche in Abhängigkeit von dem Bohrungsdurchmesser und der
Pumpendrehzahl meßtechnisch ermittelt wurde. Dabei zeigen
die Gesamtgeräusch-Pegelverläufe eine deutliche Geräuschre
duktion bis zu 11 dBA mit zunehmendem Drosselbohrungsdurch
messer. Bei zwei Bohrungen mit je 1,0 mm Durchmesser wurden
bei 1000 U/min eine Geräuschreduktion von 10 dBA, bei
1500 U/min das Maximum von 11 dBA und bei 2000 U/min noch
7 dBA gegenüber der nicht modifizierten Version ermittelt.
Die Reduktion des Lärmpegels bei 1500 U/min um 11 dBA ent
spricht subjektiv mehr als 50% weniger Lärm. Oberhalb von
ca. 2500 U/min ist praktisch keine Wirkung der Dämpfungs
drosseln mehr festzustellen, da die Drosselwirkung der Boh
rung aufgrund der hohen Kolbengeschwindigkeit sowie der
Unterbefüllung der Zylinder im Abregelbereich vernachläs
sigbar ist.
Diese signifikante Geräuschreduzierung einerseits be
wirkt andererseits durch die gezielte Leckage eine Reduzie
rung des volumetrischen Wirkungsgrades der Radialkolbenpum
pe. Zur Kompensation dieser Reduzierung wird eine Anhebung
des theoretischen Verdrängungsvolumens, beispielsweise von
17 auf 22 cm3/Umdrehung, vorgeschlagen, welche beispiels
weise durch Vergrößerung der Exzentrizität der Pumpenwelle
und/oder Vergrößerung der Zylinderbohrung erreichbar ist.
Eine derart modifizierte Radialkolbenpumpe mit einem Ver
drängungsvolumen von 22 cm3 wurde mit Drosselbohrungen von
1,5 und 1,2 mm Durchmesser versehen (Fig. 6, unterer Kur
venverlauf). Die obere Kurve in Fig. 6 zeigt den Schall
druckverlauf einer nicht modifizierten Radialkolbenpumpe in
einem zweiten Ausführungsbeispiel mit 17 cm3/Umdrehung,
wobei der volumetrische Wirkungsgrad dieser beiden Pumpen
vergleichbar ist. Bei den Messungen hat sich herausge
stellt, daß die Geräuschreduzierung dieser modifizierten
Pumpe mit 22 cm3 gegenüber den in Fig. 5 aufgezeigten Ver
läufen eine nochmalige Verbesserung erreicht. So verschob
sich die maximale Geräuschreduzierung von 13 dBA zu niedri
geren Drehzahlen auf 1000 U/min. während in Fig. 5 das
Maximum von 11 dBA bei 1500 U/min ermittelt wurde. Die
Geräuschreduzierung bei Drehzahlen größer 1000 U/min ist
abnehmend, wobei oberhalb ca. 2500 U/min eine Geräuschminde
rung nicht mehr feststellbar ist. Trotz der Reduktion des
volumetrischen Wirkungsgrades ist aufgrund der gleichen
Volumenänderungsarbeit kein erhöhter Leistungsbedarf im
Maße des gesteigerten Verdrängungsvolumens zu erwarten.
Fig. 7 zeigt eine Schnitt-Darstellung durch eine zu
Fig. 1 alternative Kolben-/Zylindereinheit einer Radialkol
benpumpe 1. Das Druckmedium tritt durch das Einlaßfenster 7
als Arbeitsvolumen in den Zylinderinnenraum 9 ein. Ein Ex
zenter 4 treibt den Kolben 6 an, welcher das Druckmedium
bzw. das Arbeitsvolumen im Zylinderinnenraum 9 verdichtet.
Wird der Kolben 6 am Einlassfenster 7 vorbei und dabei in
den Zylinderinnenraum 9 gehoben, steigt dort der Druck so
stark an, daß das Bandventil 19 über die Feder 11 angehoben
wird.
Das Rückschlagventil auf der Druckseite wird geöffnet
indem das über dem Stopfen liegende Bandventil 19 angehoben
wird. Aufgrund der Steifigkeit des Bandes und deren Träg
heit muß im Zylinderinnenraum 9 der Systemdruck einschließ
lich eines zusätzlichen Öffnungsdrucks aufgebracht werden.
Da das Bandventil 19 zum Abheben eine gewisse Zeit braucht,
sind die Spalte anfänglich ziemlich klein, wodurch es zu
großen Drucküberhöhungen kommt. Der Öffnungsmechanismus
kann so beschrieben werden: je größer der Öffnungsdruck,
desto schneller öffnet das Ventil. Würde man die Öffnungs
zeit etwas verlängern, könnte man diesen Druck reduzieren.
Dies erreicht man mit einer zum Rückschlagventil parallel
geschalteten Drossel, deren Querschnitt so bemessen ist,
daß sie aufgrund ihrer Leckage nur einen Druckaufbau zu
läßt, der geringfügig über dem Öffnungsdruck des Rück
schlagventils liegt. Durch die geringere Druckkraft öffnet
das Rückschlagventil langsamer, wodurch die Trägheit eben
falls kleiner wird.
Eine Fase 20 an der mit der Einlaßöffnung 7 zusammenwirken
den Vorderkante des Kolbens 6 wirkt wie eine parallele
Drossel zum Rückschlagventil, da die Fase 20 eine Leckage
in den drucklosen Bereich zuläßt.
Fig. 8 stellt eine Momentaufnahme des Ausschnitts A
der Fig. 7 detailliert dar. Es ist ein Teil des Kolbens 6
im Zylinderinnenraum 9 gezeigt, der die Einlaßöffnung 7
während eines Kompressionshubs passiert. An der Vorderkante
des Kolbens 6, die mit der Einlaßöffnung 7 zusammenwirkt,
ist eine Fase 20 angebracht, welche in dieser Ausführung um
den gesamten Mantelumfang des Kolbens 20 läuft und durch
die Fasenlänge 17 und den Fasenwinkel 18 definiert wird.
Zwischen der Fase und der Steuerkante 14 kann, wie in
Fig. 8 gezeigt, gerade noch ein Leckagestrom fließen, wel
cher den schnellen Druckanstieg des Arbeitsvolumens im Zy
linderinnenraum 9 verhindert. Die Fläche zwischen der Steu
erkante 14 und der Fase 20 bildet in Fig. 7 den Drossel
querschnitt 16, welcher immer kleiner wird, je mehr der
Kolben 6 mit seiner Mantelfläche die Einlaßöffnung 7 ver
schließt.
1
Radialkolbenpumpe
2
Rotationsachse
3
Pumpengehäuse
4
Exzenter
5
Zylinderbohrungen
6
Kolben
7
Einlaßöffnung, Einlaßfenster
8
Auslaßöffnung
9
Zylinderinnenraum
10
Drosselöffnung, Drosselbohrung
11
Feder
12
Ringkanal
13
Flanschring
14
Steuerkante
15
Drosselbohrung
16
Drosselquerschnitt
17
Fasenlänge
18
Fasenwinkel
19
Bandventil
20
Fase (Drossel)
A Ausschnitt
A Ausschnitt
Claims (15)
1. Radialkolbenpumpe (1) mit einem Pumpengehäuse (3),
welches mehrere sternförmig um einen Exzenter (4) angeord nete Zylinderbohrungen (5) zur Aufnahme von Kolben (6) so wie Einlaß- (7) und Auslaßöffnungen (8) zu jedem Zylinder innenraum (9) mit einem darin komprimierbaren Arbeitsvolu men aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
das Arbeitsvolumen durch wenigstens eine Drossel, insbeson dere zur Reduzierung des Druckgradienten während eines Kom pressionshubes des Kolbens (6), mit einem Raum geringeren Druckes verbindbär ist.
welches mehrere sternförmig um einen Exzenter (4) angeord nete Zylinderbohrungen (5) zur Aufnahme von Kolben (6) so wie Einlaß- (7) und Auslaßöffnungen (8) zu jedem Zylinder innenraum (9) mit einem darin komprimierbaren Arbeitsvolu men aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
das Arbeitsvolumen durch wenigstens eine Drossel, insbeson dere zur Reduzierung des Druckgradienten während eines Kom pressionshubes des Kolbens (6), mit einem Raum geringeren Druckes verbindbär ist.
2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Kolben (6) an seiner
mit der Einlaßöffnung (7) zusammenwirkenden Vorderkante
eine Fase (20) aufweist und die Fase (20) durch eine Fasen
länge (17) und einen Fasenwinkel (18) definierbar ist.
3. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Fase (20) am gesamten
Mantelumfang des Kolbens (6) vorgesehen ist.
4. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Einlaßöffnung als Ein
laßfenster (7) mit einer Steuerkante (14) ausgebildet ist.
5. Radialkolbenpumpe nach einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Fase (20) des Kolbens (6) mit der Steuerkante (14) der Ein
laßöffnung (7) einen veränderlichen Drosselquerschnitt (16)
bildet, während der Kolben (6) bei einem Kompressionshub
die Fasenlänge (17) überstreicht.
6. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß wenigstens eine Drosselöff
nung (10) in dem Zylinderinnenraum (9) radial außerhalb der
Steuerkante (14) angeordnet ist.
7. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 4 und 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die wenigstens eine
Drosselöffnung (10) diametral zu dem Einlaßfenster (7) in
dem Pumpengehäuse (3) angeordnet ist.
8. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drosselöffnung (10)
eine im wesentlichen spiegelsymmetrische Form aufweist,
beispielsweise aus einer oder mehreren Drosselbohrun
gen (10, 15) besteht, oder die Form eines Langlochs, eines
Schlitzes, einer Linse oder ähnliches hat, wobei die Spie
gelachse der Drosselöffnung (10) im wesentlichen senkrecht
zur Zylinderachse angeordnet ist.
9. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 6, 7
oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drossel eine sich radial nach außen verkleinernde Öffnungs
fläche, beispielsweise im wesentlichen in Form eines Drei
ecks, aufweist.
10. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Drossel aus drei Boh
rungen besteht, deren Mittelpunkte ein Dreieck bilden.
11. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Drossel aus zwei radial
versetzt zueinander angeordneten Drosselbohrungen (10, 15)
besteht, wobei die radial außenliegende Bohrung (15) einen
kleineren Durchmesser aufweist als die radial innenliegende
Bohrung (10).
12. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, daß der radiale Abstand
zwischen den Teilkreisdurchmessern der beiden Drosselboh
rungen (10, 15) im wesentlichen dem einfachen bis dreifa
chen Durchmesser des Drosselquerschnitts (10, 15) ent
spricht.
13. Radialkolbenpumpe nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
alle Drosselöffnungen (10, 15) über einen umlaufenden Ring
kanal (12) miteinander verbunden sind.
14. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ringkanal (12) in
einem Flanschring (13) angeordnet ist.
15. Radialkolbenpumpe nach einem der vorangehenden An
sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Drossel (10, 15, 20) eine Leckage aus dem Zylinderinnen
raum (9) in einen drucklosen Bereich zuläßt.
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