DE10156835C1 - Drehkolbenpumpe - Google Patents

Abstract

In einer Drehkolbenpumpe mit einem Gehäuse, einem Ringkolben in Form eines Rohrabschnittes, der mit einer in dem Gehäuse drehbaren Welle drehfest verbunden und in einem zu der Welle koaxialen Ringraum des Gehäuses drehbar und axial verschiebbar geführt ist, wobei die einander zugekehrten axialen Endflächen des Ringraumes und des Ringkolbens als Wellenflächen mit achsparalleler Amplitude und mit mindestens einem Wellenberg und einem Wellental ausgebildet sind, und mit jeweils mindestens einem Einlaß- und einem Auslaßkanal, die in dem Gehäuse so ausgebildet sind, daß die ringraumseitige Einlaß- bzw. Auslaßöffnung innerhalb eines axialen Bereiches einer Ringraummantelfläche liegen, der durch den maximalen axialen Abstand der Wellentäler der einander zugewandten Endflächen bestimmt wird, hat der Ringkolben zu seiner axialen Endfläche hin offene Steuertaschen zur Steuerung der Einlaß- und Auslaßöffnungen, wobei die Lage, Form und Größe der Steuertaschen und der Einlaß- und Auslaßöffnungen so gewählt sind, daß die Einlaßöffnung bei einer Kolbenbewegung zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt und die Auslaßöffnung bei einer Kolbenbewegung zwischen dem unteren und dem oberen Totpunkt einen maximalen Volumenstrom des zu fördernden Mediums ermöglichen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe mit einem Gehäuse, einem Ringkolben in Form eines Rohrabschnittes, der mit einer in dem Gehäuse drehbaren Welle drehfest verbunden und in einem zu der Welle co-axialen Ringraum des Gehäuses drehbar und axial verschiebbar geführt ist, wobei die einander zugekehrten axialen Endflächen des Ringraumes und des Ringkolbens als Wellenflächen mit achsparalleler Amplitude und mit mindestens einem Wellenberg und einem Wellental ausgebildet sind, und mit jeweils mindestens einem Einlaß- und einem Auslaßkanal, die in dem Gehäuse so ausgebildet sind, daß die ringraumseitigen Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen innerhalb eines axialen Bereiches einer Ringraummantelfläche liegen, der durch den maximalen axialen Abstand der einander zugewandten Endflächen bestimmt wird.

Eine derartige Drehkolbenpumpe ist aus der DE 199 53 168 A bekannt. Bei der bekannten Drehkolbenpumpe werden die Ein- und Auslaßöffnungen durch die Kontur der Wellenfläche des Ringkolbens gesteuert. Es hat sich dabei gezeigt, daß die Öffnungsquerschnitte relativ klein ausgeführt werden müssen, um die Ein- und Auslaßsteuerung des zu pumpenden Mediums ohne zusätzliche Steuerungselemente wie Rückschlagventile bewerkstelligen zu können. Ferner hat sich gezeigt, daß die Änderungen des Öffnungsquerschnittes aufgrund der kombinierten Hub- und Drehbewegung des Kolbens, über den Drehwinkel des Kolbens betrachtet, nur relativ langsam erfolgen. Dadurch wird einlaßseitig eine optimale Füllung des Ringraumes bei höheren Drehzahlen durch die zunehmende Drosselwirkung verhindert. Nachteilig wirkt sich ferner aus, daß im unteren Totpunkt der Einlaß- und Auslaßkanal nicht voneinander getrennt werden können. Ohne ein zusätzliches Rückschlagventil strömt daher das zu fördernde Medium während des Durchlaufs des Ringkolbens durch den unteren Totpunkt vom auslaßseitigen Hochdruckbereich in den etwa auf atmosphärischem Druck liegenden Einlaßbereich zurück. Die vorstehend genannten Erscheinungen beeinträchtigen die Förderleistung der Drehkolbenpumpe oder verlangen Maßnahmen, welche den Aufbau der Drehkolbenpumpe komplizierter machen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehkolbenpumpe der eingangs genannten Art unter Beibehaltung eines möglichst einfachen Aufbaus so auszubilden, daß die Förderleistung der Pumpe erheblich gesteigert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ringkolben zu seiner axialen Endfläche hin offene Steuertaschen zur Steuerung der Einlaß- und Auslaßöffnungen hat und daß die Lage, Form und Größe der Steuertaschen und der Einlaß- und Auslaßöffnungen so gewählt sind, daß die Einlaßöffnung bei einer Kolbenbewegung zwischen dem oberen und unteren Totpunkt und die Auslaßöffnung bei einer Kolbenbewegung zwischen dem unteren Totpunkt und dem oberen Totpunkt einen maximalen Volumenstrom des zu fördernden Mediums ermöglichen.

Konstruktionsbedingt steht für die Freigabe der Einlaß- bzw. Auslaßöffnung nur ein bestimmter Drehwinkel des Ringkolbens zur Verfügung. Durch das Vorsehen der Steuertaschen ist es möglich, die Steuerung des Öffnungsquerschnittes in dem Sinne zu optimieren, daß ein möglichst großer Teil des Öffnungsquerschnittes der Einlaßöffnungen während eines möglichst großen Teiles des zur Verfügung stehenden Drehwinkels des Kolbens offen ist um so einen maximalen Volumenstrom des zu fördernden Mediums in den Ringraum zu erzielen. Während also die Kontur der Wellenflächen des Ringraumes und des Kolbens im Hinblick auf eine optimale harmonische Bewegung des Kolbens gewählt sind, kann durch die Wahl der Form und der Lage der Steuertaschen der Volumenstrom des zu fördernden Mediums durch die Einlaß- und Auslaßöffnungen optimiert werden. Darüber hinaus kann durch die Lage und Form der Steuertaschen sichergestellt werden, daß während des Durchlaufs des Ringkolbens durch den unteren Totpunkt, d. h. dann wenn die Endfläche des Ringkolbens ihren maximalen axialen Abstand von der ihr zugewandten Endfläche des Ringraumes hat, eine Abdichtung von Einlaßöffnungen und Auslaßöffnungen gegeneinander sichergestellt wird, so daß kein Medium überströmen kann. Die Verwendung zusätzlicher Ventile hierzu ist nicht erforderlich.

Vorzugsweise haben die Steuertaschen mindestens annähernd achsparallele Steuerkanten, wobei der Taschenboden mindestens annähernd der Kontur des - in Umfangsrichtung des Ringkolbens betrachtet - zwischen den Steuerkanten liegenden Wellenflächenabschnittes folgt. Durch diese Ausgestaltung der Steuertaschen wird erreicht, daß die Änderung des Öffnungsquerschnittes pro Winkelweg des Ringkolbens maximal wird, so daß die für das Einströmen und Ausströmen des zu fördernden Mediums zur Verfügung stehende Zeit optimal genutzt wird. Zum selben Zweck wird vorgeschlagen, daß die Einlaßöffnung eine achsparallele Vorder- und Rückkante (bezogen auf die Drehrichtung) hat und daß der der Wellenfläche des Ringraumes nahe obere Rand der Einlaßöffnung so geformt ist, daß sie annähernd deckungsgleich mit der Kontur der Wellenfläche des Ringkolbens ist, wenn die rückwärtige Steuerkante einer Steuertasche die Vorderkante der Einlaßöffnung erreicht, d. h. die Einlaßöffnung geschlossen ist. Diese Form der Einlaßöffnung berücksichtigt auch, daß der Ringkolben nicht nur eine Drehbewegung sondern auch eine axiale Bewegung ausführt. Vorzugsweise folgt dabei der der Wellenfläche des Ringraumes ferne untere Rand der Einlaßöffnung mindestens annähernd der Bewegungsbahn der vorderen unteren Ecke einer Steuertasche bei der Bewegung des Ringkolbens vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt.

Um den für das Einströmen des zu fördernden Mediums zur Verfügung stehenden Drehwinkel oder Zeitraum optimal zu nutzen ist es bei einer Wellenflächenform mit zwei Wellengipfeln und zwei Wellentälern zweckmäßig, wenn die in Umfangsrichtung des Kolbens gemessene Breite der Einlaßöffnung und die Breite der Steuertaschen so aufeinander abgestimmt sind, daß die Einlaßöffnung über den kompletten Hub des Ringkolbens zwischen oberen Totpunkt und unterem Totpunkt geöffnet ist.

Die Steuerung des Querschnittes der Auslaßöffnung ist für den Gesamtvolumendurchsatz weniger kritisch als die Steuerung des Querschnittes der Einlaßöffnung. Vorzugsweise wird aber die Auslaßöffnung auch so ausgebildet, daß ihre Rückkante mindestens annähernd achsparallel gerichtet ist, daß ein an die Rückkante der Auslaßöffnung anschließender erster Abschnitt des oberen Randes der Auslaßöffnung parallel zu der Wellenfläche des Ringkolbens gerichtet ist, wenn die vordere Steuerkante einer Steuertasche die Rückkante der Auslaßöffnung erreicht, und daß ein an den ersten Abschnitt anschließender zweiter Abschnitt des oberen Randes der Auslaßöffnung der Kontur des Steuertaschenrandes folgt, wenn der Ringkolben den oberen Totpunkt erreicht hat.

Bei der Anwendung einer Drehkolbenpumpe der vorstehend genannten Art ist es unter Umständen wünschenswert, das Fördervolumen der Pumpe bei gleichbleibender Drehzahl zu verändern oder umgekehrt das Fördervolumen bei sich ständig ändernder Drehzahl des Ringkolbens konstant halten zu können. Letzterer Fall tritt beispielsweise beim Einsatz einer derartigen Drehkolbenpumpe im Kraftfahrzeugsektor auf, wenn die Pumpe direkt vom Fahrzeugmotor angetrieben wird, dessen Drehzahl sich im Betrieb ständig ändert, ohne daß man dabei gleichzeitig eine Änderung des Fördervolumens der Pumpe wünscht.

Um dieser Aufgabe auf möglichst einfache Weise zu lösen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß zwei Ringraum/Ringkolbenanordnungen ko-axial zueinander so angeordnet sind, daß die auf derselben Welle angeordneten Kolben sich gemeinsam zwischen den Endflächen der beiden Ringräume bewegen, daß die beiden Ringräume über eine radial innerhalb der Ringkolben liegende Fluidverbindung miteinander in Verbindung stehen und daß die radial innere Wand jedes Ringraumes von der Außenfläche einer Steuerhülse gebildet ist, die in dem Gehäuse drehfest aber axial verschiebbar so angeordnet sind, daß sie mittels eines Steuerantriebes zwischen einer axial inneren Position, in der sie die Fluidverbindung sperren, und einer die Fluidverbindung mindestens teilweise freigebenden axial äußeren Position verstellbar sind.

Diese Lösung gibt die Möglichkeit, das Fördervolumen der Pumpe dadurch zu steuern, daß ein mehr oder weniger großer Anteil des Volumens zwischen den beiden Ringräumen hin und her gepumpt wird, d. h. nicht nach außen von der Pumpe abgegeben wird. Wird die Fluidverbindung durch die Steuerhülsen gesperrt, so gibt die Pumpe ihr maximales Fördervolumen ab. Wird dagegen der Querschnitt der Fluidverbindung mehr oder weniger geöffnet, wird weniger oder mehr Fluid von der Pumpe nach außen abgegeben. Der Öffnungsquerschnitt der Fluidverbindung kann dabei so gewählt werden, daß bei maximaler Öffnung der Fluidverbindung kein Medium nach außen abgegeben wird, d. h. die Pumpe nichts fördert. Wird die Pumpe beispielsweise von einem Kraftfahrzeugmotor angetrieben, dessen Drehzahl sich im Betrieb sehr häufig ändert, so kann durch das axiale Verschieben der Steuerhülsen sehr rasch und feinfühlig auf eine solche Drehzahländerung reagiert und auf diese Weise das Fördervolumen der Pumpe trotz der sich ändernden Drehzahl konstant gehalten werden.

Zweckmäßigerweise sind hierbei die Steuerhülsen zwischen ihren axial inneren und äußeren Endstellungen stufenlos verstellbar. Grundsätzlich kann als Steuerkante an den Steuerhülsen das axial innere Ende der Steuerhülsen dienen. Um der Axialbewegung des Ringkolbens während einer Umdrehung aber Rechnung zu tragen, ist es zweckmäßig, wenn die Steuerhülsen mindestens einen achsparallel gerichteten Steuerschlitz haben, der das Öffnen oder die Steuerung der Fluidverbindung unabhängig von der Axialbewegung des Ringkolbens ermöglicht. Zweckmäßigerweise sind bei der vorstehend beschriebenen Lösung die Auslaß- und Einlaßöffnungen in der jeweils radial äußeren Wand der Ringräume ausgebildet, um einen möglichst einfachen Aufbau der Pumpe zu gewährleisten. Dabei können in an sich bekannter Weise die beiden Ringkolben zu einem einstückigen Doppelkolben vereinigt sein.

Um einen für hohe Drehzahlen erforderlichen ruhigen und verschleißarmen Lauf der erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe zu gewährleisten, soll der Ringkolben eine in axialer Richtung harmonische Schwingbewegung ausführen. Das bedeutet, daß der Scheitelpunkt der Kolbenkontur, d. h. der Gipfel eines Wellenberges - in einer Abwicklung betrachtet - der Funktion

y = A.cosx (1)

folgt, wobei y den axialen Hub des Kolbens und x den Drehwinkel des Kolbens bezeichnen. Um das vorstehend gesteckte Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Kontur der Wellenfläche des Ringraumes - in einer Abwicklung betrachtet - in dem von den Funktionen

y = cosx (2)

und

eingeschlossenen Bereich liegt, wobei die Konturen der beiden aneinandergleitenden Wellenflächen so gewählt sind, daß die Wellenflächen mindestens in dem Bereich, in dem sie aneinander geführt sind oder einander bei der Kolbendrehung berühren, stetig sind. Während es auf den ersten Blick als naheliegend erscheint, beide einander zugewandte Wellenflächen als reine Sinusflächen auszubilden, zeigt sich in der Praxis, daß bei einer solchen Lösung der Kolben niemals gleichförmig und ruhig umlaufen kann. Bei Erreichen des oberen Totpunktes würden die beiden Wellenflächen vollflächig aneinander anliegen. Um den Kolben aus dieser Position weiterzubewegen ist eine besondere Kraft und damit eine ruckartige Änderung der Beschleunigung erforderlich. Das wiederum bedeutet, daß der Kolben nicht nur äußerst unruhig läuft, sondern auch einem hohen Verschleiß ausgesetzt ist. Dieser wird bei der oben beschriebenen Lösung dadurch minimiert, daß sich die Konturen der Wellenflächen immer nur in einem Punkt berühren, der darüber hinaus bei einer Umdrehung des Ringkolbens um den jeweiligen Scheitelpunkt der Kolbenkontur hin und her wandert.

In den vorstehend angegebenen Gleichungen (2) und (3) wurde der Amplitundenfaktor A der Einfachheit halber = 1 gesetzt. A kann selbstverständlich einen größeren oder kleineren Wert haben.

In der Praxis wird nach Festlegung der Kontur der Wellenfläche des Ringraumes die Kolbenkontur so bestimmt, daß sich die harmonische Bewegung des Kolbens ergibt. Dabei werden die Konturen der beiden aneinander gleitenden Wellenflächen zweckmäßigerweise so aufeinander abgestimmt, daß im verschleißkritischsten Bereich, wenn der Scheitelpunkt der Kolbenkontur den Scheitelpunkt der Kontur der Wellenfläche des Ringraumes überstreicht, die Summe des Verschleißes der aneinander geführten Flächen möglichst gering ist, wie dies später noch näher erläutert wird.

Bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist die Drehkolbenpumpe so ausgebildet, daß in der Wellenfläche des Ringkolbens im Bereich des Scheitelpunktes eines Wellenberges ein über die Wellenfläche hinausragender Wälzkörper, z. B. eine Rolle, eine Kugel oder ein Kegel mit radial zur Kolbenachse gerichteter Drehachse gelagert ist, wobei die Kontur der Wellenfläche des Ringraumes so gewählt ist, daß - in einer Abwicklung betrachtet - der Lagermittelpunkt des Wälzkörpers auf einer durch die Funktion y = A.cosx gegebenen Kurve läuft und der Berührpunkt zwischen Ringkolben und Endfläche des Ringraumes während einer Kolbenumdrehung stets auf dem Wälzkörperumfang liegt. Das bedeutet, daß der Ringkolben nicht gleitend an der Wellenfläche des Ringraumes oder Stators geführt ist, sondern mit der Rolle auf der Wellenfläche des Ringraumes oder Stators rollt, während er sich um seine Achse dreht. Diese Lösung kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn die Drehkolbenpumpe zum Pumpen von nicht schmierfähigen flüssigen Medien oder gasförmigen Stoffen verwendet werden soll. Hier ergibt sich ein verbessertes Verschleißverhalten, da die Relativbewegung zwischen dem Ringkolben und dem Stator im wesentlichen vom Lager des Wälzkörpers aufgenommen wird. Anstatt am Ringkolben kann der jeweilige Wälzkörper auch in er Statorwellenfläche gelagert sein.

Die vorstehend beschriebene Bedingung für die Form der Wellenflächenkontur des Ringraumes wird durch eine Linie erfüllt, deren Abstand von der die Bahnkurve des Lagermittelpunktes des Wälzkörpers beschreibenden Funktion y = A.cosx in jedem Punkt gleich dem Wälzkörperradius ist. In diesem Falle ist gewährleistet, daß die Axialbewegung des Ringkolbens einer harmonischen Schwingung entspricht.

Auch für die abgewandelte Ausführungsform gilt, daß A in der Formel y = A.cosx einen beliebigen Wert annehmen kann.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen die Achse enthaltenden schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe,

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung des zwischen den Endflächen der Ringräume liegenden Drehkolbens der in Fig. 1 dargestellten Drehkolbenpumpe ohne das Gehäuse,

Fig. 3 einen Schnitt entlang III-III in Fig. 1,

Fig. 4 eine schematische Darstellung des zwischen den Endflächen der Ringräume liegenden Drehkolbens mit den schematisch dargestellten Einlaßöffnungen in 10 um jeweils 10° verschiedenen Drehwinkelstellungen des Kolbens zwischen 0° und 90°

Fig. 5 eine der Fig. 4 entsprechende Darstellung der Drehkolben mit den schematisch dargestellten Auslaßöffnungen in 10 um jeweils 10° verschiedenen Drehwinkelstellungen des Kolbens zwischen 90° und 180°,

Fig. 6 den Fig. 4 und 5 entsprechenden schematische Darstellungen des Dreh- oder Ringkolbens in verschiedenen Winkelstellungen zur Erläuterung der Regelung des Fördervolumens, wobei die Steuerhülsen in einer axial äußeren Position gezeigt werden,

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Darstellung mit den Steuerhülsen in einer axial mittleren Stellung,

Fig. 8 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Form der Kontur der Wellenflächen des Ringkolbens und des zugehörigen Ringraumes und

Fig. 9 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Form der Kontur der Wellenflächen des Ringkolbens und des zugehörigen Ringraumes bei einer abgewandelten Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt in einem die Achse enthaltenden Schnitt in schematischer Form eine erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe mit einem zylindrischen Gehäuse 10, dessen zylindrische Bohrung 12 jeweils durch ein Endstück 14 bzw. 16 verschlossen ist. In dem zwischen den Endstücken 14 und 16 eingeschlossenen Raum ist ein rohrförmiger Ringkolben 18 gelagert, der über ein Linearlager 20 drehfest aber axial verschiebbar mit einer Welle 22 verbunden ist, die co-axial zu dem zylindrischen Gehäuse 10 das Endstück 16 durchsetzt. Der Ringkolben 18 hat an seinen axialen Enden jeweils eine Wellenfläche 24, mit der er jeweils an einer an dem Endstück 14 bzw. 16 ausgebildeten Wellenfläche 26 geführt ist. Die soweit beschriebene Drehkolbenpumpe ist in der DE 199 53 168 A1 näher erläutert. Für die grundsätzliche Funktion dieser Pumpe wird auf diese Druckschrift verwiesen.

Bei der in Fig. 1 dargestellten Lösung sind der zwischen der Wellenfläche 26 des ersten Endstückes 14 und der ihr zugewandten Wellenfläche 24 des Ringkolbens 18 liegende Ringraum 28 und der zwischen der Wellenfläche 26 des unteren Endstückes 16 und der ihr zugewandten Wellenfläche 24 des Ringkolbens 18 liegende Ringraum 30 durch einen oder mehrere achsparallele Kanäle 32 miteinander verbunden, die in Fig. 1 gestrichelt angedeutet sind. Diese Kanäle bilden eine Fluidverbindung zwischen den beiden Ringräumen 28 und 30. In dem oberen Endstück 14 ist eine erste Steuerhülse 34 drehfest aber axial verschiebbar angeordnet, welche die radial innere Begrenzungswand des Ringraumes 28 bildet. In dem Endstück 16 ist eine zweite Steuerhülse 36 drehfest aber axial verschiebbar angeordnet, welche die radial innere Begrenzungswand des Ringraumes 30 bildet. Beide Steuerhülsen 34 und 36 können durch einen nicht dargestellten Stellantrieb in Richtung der eingezeichneten Doppelpfeile axial verstellt werden, um auf diese Weise die Kanäle 32, d. h. die Fluidverbindung zwischen den Ringräumen 28 und 30 zu sperren oder mehr oder weniger weit zu öffnen. Die Funktion dieser Steuerhülsen 34 und 36 wird später noch anhand der Fig. 6 und 7 näher erläutert.

In den Fig. 2 und 3 erkennt man, daß in dem Ringkolben zu der jeweiligen Wellenfläche 24 offene Steuertaschen 38 ausgebildet sind, die dazu dienen, den Zufluß des zu fördernden Mediums zu bzw. den Abfluß des Mediums aus den Ringräumen 28 und 30 zu steuern und deren Form und Zusammenwirken mit den Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen nun anhand der Fig. 4 und 5 näher erläutert werden soll.

In den einzelnen Darstellungen der Fig. 4 sind die Einlaßöffnungen 40 eingezeichnet, die die Mündung eines Einlaßkanales in die Bohrung 12 des Gehäuses 10 darstellen. Die jeweilige Einlaßöffnung 40 hat - bezogen auf die Drehrichtung des Ringkolbens 18 - eine Vorderkante 42 und eine Rückkante 44, die jeweils parallel zur Achse des Ringkolbens 18 sind. Der untere Rand 46 und der obere Rand 48 einer Einlaßöffnung sind annähernd parallel zur Kontur der Wellenfläche 24 des Ringkolbens 18, wenn dieser sich in seiner 90°-Stellung befindet, wie dies später noch erläutert wird.

Die Steuertaschen 38 haben ebenfalls jeweils eine Vorderkante 50 und eine Rückkante 52, die parallel zur Achse des Ringkolbens verlaufen. Die Tasche 38 ist zur Wellenfläche 24 hin offen. Der Taschenboden 54 verläuft annähernd parallel zur Kontur der Wellenfläche 24 zwischen den Kanten 50 und 52.

Im folgenden wird zunächst nur der obere Teil der in Fig. 4 dargestellten Doppelkolbenpumpe betrachtet. Bei 0° befindet sich der Ringkolben 18 an seinem oberen Totpunkt. In dieser Stellung ist die Vorderkante 50 der Steuertaschen 38 deckungsgleich mit der Rückkante 44 der Einlaßöffnung 40. Damit steht die gesamte Höhe der Einlaßöffnung zur Querschnittsveränderung zur Verfügung, wenn der Ringkolben 18 den oberen Totpunkt verläßt und sich in Richtung des Pfeiles A in die 10°-Stellung dreht. Im weiteren Verlauf der Drehung folgt die vordere untere Ecke der Steuertasche 38 annähernd dem schrägen unteren Rand 46 der Einlaßöffnung 40, da sich der Ringkolben 18 mit der Drehung auch axial nach unten bewegt. Zwischen 30° und 60° steht der gesamte Querschnitt der Einlaßöffnung 40 für das Einströmen des Mediums zur Verfügung. Ab 70° gleitet der Rückrand 52 der Steuertasche 38 über die Einlaßöffnung 40. Beim Übergang von 80° zum unteren Totpunkt auf 90° wird wieder die gesamte Höhe der Einlaßöffnung durch die abschließende Kolbenkante überquert. Durch die axial etwa gleich langen Öffnungskanten ergeben sich beim Öffnungs- und Schließvorgang in etwa gleiche Werte der Querschnittsänderung. Bei 90°, d. h. im unteren Totpunkt ist die Einlaßöffnung 40 geschlossen. Die obere schräge Kante der Einlaßöffnung ist in etwa deckungsgleich mit der Kontur der Wellenfläche des Kolbens, der die maximale obere Lage des Randes 48 der Einlaßöffnung vorgibt. Die Breite der Einlaßöffnung und die Bogenlänge der Steuertasche sind so aufeinander abgestimmt, daß sich die Öffnungsdauer der Einlaßöffnung über den Gesamthub des Ringkolbens 18 zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt, d. h. über den Drehwinkel von 90° erstreckt. Dieser Teil der Kolbenbewegung entspricht also dem Ansaughub im oberen Ringraum 28, der dabei mit dem zu fördernden Medium gefüllt wird.

Bei der Bewegung des Ringkolbens 18 aus seinem unteren Totpunkt (90°) zurück in den oberen Totpunkt (180°) wird das angesaugte Fluid nun wieder ausgestoßen. Dies ist in Fig. 5 dargestellt. In Fig. 5 ist die Kontur der Auslaßöffnung 56 dargestellt.

Die Kontur der Auslaßöffnung resultiert aus den konstruktiven Vorgaben, welche einlaßseitig getroffen wurden. Bei 90° (unterer Totpunkt) ist die Auslaßöffnung 56 noch geschlossen. Die Rückkante 58 der Auslaßöffnung 56 verläuft parallel zur Achse des Drehkolbens 18 und deckungsgleich mit der Vorderkante 50 der Steuertasche 38. Ein erster Abschnitt 60 des oberen Randes der Auslaßöffnung 56 verläuft annähernd parallel zur Wellenfläche 24 in diesem Bereich. Wird der Kolben aus dem unteren Totpunkt in Richtung auf die 100°-Stellung bewegt, so erhält man dadurch eine maximale Änderung des Öffnungsquerschnittes. Die achsparallele Ausdehnung der Öffnung zur Mitte ist bestimmt durch die Steuertaschentiefe bzw. an die benötigte Mindestgröße des sich ergebenden Öffnungsquerschnittes entsprechend den Leistungsanforderungen der Pumpe angepaßt. Zwischen 120° und 140° etwa hat die Auslaßöffnung 56 ihren maximalen Öffnungsquerschnitt. Dann beginnt sich die Auslaßöffnung wieder zu schließen. In der 180°-Stellung, d. h. dem oberen Totpunkt ist die Auslaßöffnung vollständig geschlossen. Man erkennt, daß der zweite Abschnitt 62 des oberen Öffnungsrandes der Auslaßöffnung 56 dem Verlauf des unteren Randes 54 der Steuertasche 38 angepaßt ist.

Man erkennt, daß in den Fig. 4 und 5 die Vorgänge bezüglich des unteren Ringraumes 30 jeweils um 90° verschoben sind. In der 0°-Stellung in Fig. 4 ist die untere Einlaßöffnung soeben geschlossen worden und es beginnt der anhand der Fig. 5 erläuterte Ausstoß des Fluides aus dem Ringraum 30, während in Fig. 5 wiederum Fluid in den unteren Ringraum 30 eingesaugt wird.

Anhand der Fig. 6 und 7 soll nun erläutert werden, wie mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Steuerhülsen 34 und 36 der Förderstrom des von der Pumpe geförderten Fluides geregelt werden kann. Die Fig. 6 zeigt dabei den Ringkolben in verschiedenen Drehstellungen, wobei die Steuerhülsen stets maximal axial ausgefahren sind. In dieser Stellung ist der effektive Volumendurchsatz praktisch 0. Die Pumpe fördert kein Fluid. Bei maximal eingefahrenen Steuerhülsen dagegen fördert die Pumpe das maximale Volumen und verhält sich damit wie die bereits bekannte Drehkolbenpumpe ohne diese Regelung durch die Steuerhülsen. Fig. 7 zeigt die Pumpe mit den Steuerhülsen in einer mittleren Stellung.

In der Fig. 7 gehören jeweils zwei übereinanderliegende Darstellungen der Pumpe zusammen. Die obere Darstellung zeigt die relevante Funktion des oberen Ringraumes oder der oberen Kammer und die untere Darstellung zeigt die relevante Funktion der unteren Kammer. Im oberen Totpunkt (Fig. 7, rechte Darstellung) ist die achsparallele Vorderkante 50 der Steuertasche 38 deckungsgleich mit der Rückkante eines achsparallelen Schlitzes 64, der in der Steuerhülse 34 ausgebildet ist. Die obere Kammer 28 ist noch nach innen, d. h. zu den Verbindungskanälen 32 hin geschlossen. Die untere Kammer 30 ist dagegen über einen punktschraffiert gekennzeichneten Querschnitt mit den Kanälen 32 verbunden. Bei einer Drehung des Kolbens um 10° (Fig. 7, zweite Darstellung von rechts) gibt der Ringkolben 18 einen Öffnungsquerschnitt nach innen frei. In dieser Phase strömt Fluid in die obere Kammer 28 ein, das aus der unteren Kammer verdrängte Fluidvolumen entweicht in das Innere der Pumpe und strömt durch die Verbindungskanäle 32 drucklos in die obere Kammer 28.

Bei ca. 50° nach dem oberen Totpunkt (Fig. 7, Mitte) ist die untere Kammer 30 geschlossen. Das restliche Hubvolumen wird komprimiert über den Auslaßkanal in dem Gehäuse 10 ausgestoßen. Die obere Kammer 28 ist weiterhin nach innen offen. Da die Verbindung zur unteren Kammer 30 unterbrochen ist, wird das restliche Ansaugvolumen aus dem Einlaßkanal zugeführt. Dieser Zustand setzt sich bei weiterer Kolbendrehung bis 80° nach oberem Totpunkt und 90° nach oberem Totpunkt fort. Anschließend wiederholt sich der Vorgang nur mit Umkehrung der Takte von der oberen zur unteren Kammer.

Bei der in der Fig. 6 dargestellten Stellung der Steuerhülsen 34 und 36 wiederholen sich die anhand der Fig. 7 erläuterten Abläufe mit dem Unterschied, daß die Öffnung der unteren Kammer nach innen während ihres gesamten Kompressionshubes geöffnet bleibt, so daß das in ihr enthaltene Fluid drucklos zu der oberen, sich im Ansaugtakt befindenden Kammer 28 gefördert wird. Bei dieser Einstellung der Steuerhülsen 34 und 36 wechselt das komplette Fluidvolumen zwischen der oberen und der unteren Kammer. Es strömt der Pumpe weder Fluid zu noch wird Fluid von der Pumpe abgegeben.

In ihrer vollständig eingeschobenen Stellung sind die Steuerhülsen nicht dargestellt. In dieser inneren Endstellung besteht in der Kompressionsphase keine Öffnung nach innen, so daß das gesamte Hubvolumen zum Auslaß gefördert wird. Die Saugkammer (entsprechend der oberen Kammer in den Fig. 6 und 7) ist zwar nach innen offen, saugt aber das komplette Fluidvolumen aus dem Einlaß, da sich keine andere Möglichkeit ergibt.

Bei der beschriebenen Ausführungsform sind die Steuerhülsen 34 und 36 drehfest angeordnet und nur axial verschiebbar. Dies kann beispielsweise über eine vertikale Führungsnut sichergestellt werden, die nicht dargestellt ist. Unter Umständen kann es sich aber als vorteilhaft erweisen, der reinen Axialbewegung eine Drehbewegung zu überlagern, um ein entsprechend gewünschtes Betriebsverhalten zu erreichen. Diese kombinierte Dreh-Hub-Bewegung kann beispielsweise durch eine schraubenförmige Nut in der jeweiligen Steuerhülse erreicht werden, in die ein mit dem jeweiligen Teil 14 bzw. 16 verbundener Stift eingreift.

Der Querschnitt der Verbindungskanäle 32 ist so zu wählen, daß bei der Höchstdrehzahl der Pumpe ein praktisch drosselfreies Wechseln des Fluidvolumens zwischen den beiden Kammern gewährleistet wird. Zur Verstellung der Steuerhülsen 34 und 36 kann beidseitig ein Stellmotor verwendet werden, der das Eingangssignal (Drehzahl oder Volumenstrom oder Systemdruck oder Kombinationen dieser drei Größen) in eine entsprechende Hubstellung der Steuerhülsen umwandelt. Damit läßt sich das Fördervolumen der Pumpe stufenlos regeln, beispielsweise bei variabler Drehzahl konstant halten.

Ein wesentlicher Vorteil gegenüber bekannten regelbaren Verdrängerpumpen besteht darin, daß die Verstellung der Steuerhülsen 34, 36 ohne Gegendruck erfolgt. Das bedeutet, daß die Verstellung mit relativ geringem Energieaufwand und in relativ kurzer Zeit erfolgen kann, da die zu bewegenden Massen sehr klein sind.

Anhand der Fig. 8 soll nun noch die Form der Wellenflächen 24 und 26 näher erläutert werden. Ziel ist es dabei, beim Pumpen einen harmonischen kinematischen Bewegungsablauf des Ringkolbens 18 zu gewährleisten. Die Konturen der aneinander gleitenden Wellenflächen 24 und 26 des Ringkolbens (Rotor) und der Endstücke 14 bzw. 16 des Gehäuses 10 (Stator) so zu bestimmen, daß dieser Bewegungsablauf gewährleistet wird.

Ein harmonischer kinematischer Bewegungsablauf des Kolbens liegt vor, wenn die translatorische Geschwindigkeitskomponente des Kolbens die Grundgleichung der Geschwindigkeit der harmonischen Schwingung

v = A.ω.cos(ω.t)

erfüllt. Diese Definition bezieht sich auf eine Ausführung, bei welcher der Kolben während eines Umlaufes eine einfache Sinusschwingung ausführt. Die abgeleiteten Beziehungen sind jedoch für eine Doppelschwingung genauso gültig, wenn man auf der Zeitachse die Winkelbeziehung "ω.t" durch "2.ω.t" ersetzt.

Die Herleitung der Formeln spiegelt die Verhältnisse an der äußeren Mantelfläche des Kolbens wieder. Dies ist jedoch keine Voraussetzung für die Gültigkeit der Formeln. Wichtig ist, daß sich die hergeleiteten Beziehungen hinsichtlich des kinematischen Ablaufs auf den gesamten Durchmesser des Kolbens gleichermaßen übertragen und anwenden lassen.

Die Abwicklung der Kolbenkontur ergibt einen Funktionsverlauf nach der Gleichung

f(x) = y = A.cos(x)

Ein harmonischer kinematischer Bewegungsablauf hinsichtlich des Kolbenhubes ist nur dann gegeben, wenn der Scheitelpunkt 1 (Fig. 8) des Kolbens bei einer Drehung desselben auf der Funktion y = cos x abläuft. A kann einen beliebigen Wert haben, wird aber der Einfachheit halber im Folgenden = 1 gesetzt. Da sich der Kolben nicht nur dreht (Fortschreiten der Kontur in x-Richtung), sondern auch axial bewegt (Bewegung des Kolbens in y-Richtung), wird die Folge von Positionen der Kolbenkontur durch eine Kurvenschar mit der Gleichung

f_(x,c) = y = cos(x - c) - (1 - cos(c))

beschrieben. Da der Kolben von der korrespondierenden Statorfläche geführt wird, kann er diesen Bewegungsablauf aus der oberen Totpunktlage nur dann realisieren, wenn die Statorkontur die Einhüllende der Kurvenschar beschreibt. Die Gleichung der Einhüllenden lautet

Wie man der Fig. 8 entnehmen kann, schneidet die Einhüllende die Gerade y = -1 (untere Totpunktachse) unter einem Winkel von 45°. Im dargestellten Fall muß daher die Statorkurve bei 180° eine Spitze mit einem Winkel von 90° (-45°-+45°) aufweisen, wenn der untere Totpunkt bei y = -1 und bei ϕ = π = 180° liegen soll.

Andererseits muß der Kolben an seinem Maximum (= Scheitelpunkt bei ϕ = 0 in Fig. 8) eine Spitze aufweisen, wenn die Statorkontur nach der Funktion f(x) = cos(x) ausgebildet wäre und der Kolben über den Gesamthub von y = +1 bis y = -1 eine harmonische lineare Bewegung ausführen soll.

Aus Gründen eines ruhigen gleichmäßigen Laufes und eines optimierten Verschleißverhaltens können Spitzen am Stator oder Kolben nicht akzeptiert werden. Daher empfiehlt es sich, eine Statorkurve zu wählen, die zwischen den beiden Extremen, nämlich der Funktion y = cos(x) (Kurve B in Fig. 8) und der Funktion der Einhüllenden (Kurve C in Fig. 8) liegt. Eine tatsächliche realistische Statorkurve ist in Fig. 8 in den von den Kurven B und C eingeschlossenen Bereich eingezeichnet und mit D bezeichnet. Sie stellt die Einhüllende für die Bewegung der tatsächlichen Rotorkurve E dar. In der Fig. 8 ist die Bewegung eines Kolbens mit der Kontur E durch eine Kurvenschar 1 bis 9 wiedergegeben. Der Kolben bewegt sich dabei mit seinem Scheitelpunkt 1 auf der Kurve B, die durch die Funktion y = cosx wiedergegeben wird. Dabei durchläuft der Scheitelpunkt die verschiedenen Lagen 1 bis 9. Zu den Scheitelpunkten sind die jeweiligen Berührpunkte der Rotorkontur an der Statorkontur dargestellt, gekennzeichnet durch die Punkte 1' bis 9' auf der Einhüllenden D.

Am oberen Totpunkt (x = 0) sind Scheitelpunkt 1 und Berührpunkt 1' identisch. Im weiteren Verlauf ergibt sich ein Voreilen des Berührpunktes, das bei dieser Auslegung in Pos. 6-6' (ϕ = π/2) ein Maximum erreicht. Ab ϕ = π/2 bis ϕ = π geht das Voreilen zurück und in ϕ = π = 180° fallen Scheitelpunkt und Berührpunkt wieder zusammen.

Die Kurve oder Kontur E des Kolbens liegt also unterhalb bzw. maximal auf der Kurve y = cos(x) und ist in ihrer Form von der Statorkurve D so abgeleitet, daß bei jedem Drehwinkel ϕ der Scheitelpunkt 1 auf der Kurve y = cos(x) liegt und gleichzeitig ein Berührpunkt zur Statorkurve vorhanden ist.

Die Wahl der beiden zugeordneten Kurven E und D ist vorzugsweise so, daß im verschleißkritischsten Bereich, wenn der Scheitelpunkt der Kolbenkontur den Scheitelpunkt der Kontur der Wellenfläche des Ringraumes überstreicht, die Summe des Verschleißes der aneinander geführten Flächen möglichst gering ist. In diesem Bereich um ϕ = 180° hat der Berührpunkt seine niedrigste Winkelgeschwindigkeit, d. h. der Berührpunkt bewegt sich nur vergleichsweise langsam sowohl auf dem Scheitel des Rotors bzw. der Kolbenkontur als auch auf dem Scheitel des Stators weiter. Zusätzlich wirkt sich hier das entgegengesetzte Krümmungsverhalten negativ auf die Flächenpressung aus. Eine Verschiebung der Kurve D aus der in Fig. 8 dargestellten Lage zur Kurve C hin bedeutet einen geringeren Verschleiß des Kolbens auf Kosten des Stators, eine Verschiebung der Kurve D zur Kurve B hin einen geringeren Verschleiß des Stators auf Kosten des Kolbens.

Die Zuordnung der Konturen kann beliebig zwischen Kolben und Stator ausgetauscht werden.

Fig. 9 bezieht sich auf die oben beschriebene abgewandelte Ausführungsform, bei welcher der durch die Konturlinie F seiner Wellenfläche repräsentierte Ringkolben nicht an der durch die Kurve G repräsentierten Statorwellenfläche gleitet sondern an dieser mittels einer Rolle 66 geführt ist. Die Rolle 66 ist in einem in der Wellenfläche des Ringkolbens ausgebildeten nicht dargestellten Schlitz um eine radial bezüglich der Kolbenachse gerichtete Drehachse frei drehbar gelagert, die durch den Lagermittelpunkt 68 bezeichnet wird.

Um eine harmonische Axialbewegung des Drehkolbens zu erreichen, muß der Lagermittelpunkt 68 bei einer Umdrehung des Ringkolbens auf einer Bahnkurve H verlaufen, die durch die Funktion y = A.cosx beschrieben wird. Unter der Voraussetzung, daß die Rolle 66 bei einem Kolbenumlauf stets die Statorwellenfläche berührt, erhält man diese harmonische Axialbewegung des Ringkolbens bei einer Kolbenumdrehung dann, wenn die Kontur G parallel zur Kurve H im Abstand des Rollenradius R verläuft. Jeder Punkt der Konturlinie G liegt also auf einer Normalen zu der Kurve y = cos(x) im Abstand R.

Der genaue Verlauf der Kolbenkontur F ist unkritisch, solange sichergestellt ist, daß die Kontur so weit zurückgezogen ist, daß sie während einer Kolbenumdrehung die Statorkontur G nicht berühren kann.

Die Fig. 9 zeigt ebenso wie die Fig. 8 die Kurven stets mit dem Faktor A = 1. Es versteht sich, daß dieser Faktor beliebige Werte annehmen kann.

Die vorstehenden Ausführungen wurden ferner anhand von Abwicklungen erläutert, die stets die äußerste Mantelfläche der dargestellten Rotationskörper zeigen. In der Praxis ist zu berücksichtigen, daß die Wellenflächen und auch die Rolle 66 (Wälzkörper) eine endliche radiale Ausdehnung haben (bezogen auf die Kolbenachse). Dadurch ändern sich die geschilderten Verhältnisse jedoch nicht prinzipiell.

Claims (15)

1. Drehkolbenpumpe mit einem Gehäuse (10), einem Ringkolben (18) in Form eines Rohrabschnittes, der mit einer in dem Gehäuse (10) drehbaren Welle (22) drehfest verbunden und in einem zu der Welle (22) co-axialen Ringraum (28, 30) des Gehäuses drehbar und axial verschiebbar geführt ist, wobei die einander zugekehrten axialen Endflächen (26, 24) des Ringraumes (28, 30) und des Ringkolbens (18) als Wellenflächen mit achsparalleler Amplitude und mit mindestens einem Wellenberg und einem Wellental ausgebildet sind, und mit jeweils mindestens einem Einlaß- und einem Auslaßkanal, die in dem Gehäuse (10) so ausgebildet sind, daß die ringraumseitige Einlaß- bzw. Auslaßöffnung (40, 56) innerhalb eines axialen Bereiches einer Ringraummantelfläche liegen, der durch den maximalen axialen Abstand der einander zugewandten Endflächen (24, 26) bestimmt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkolben (18) zu seiner axialen Endfläche (24) hin offene Steuertaschen (38) zur Steuerung der Einlaß- und Auslaßöffnungen (40, 56) hat und daß die Lage, Form und Größe der Steuertaschen (38) und der Einlaß- und Auslaßöffnungen (40, 56) so gewählt sind, daß die Einlaßöffnung (40) bei einer Kolbenbewegung zwischen dem oberen und dem unteren Totpunkt und die Auslaßöffnung (56) bei einer Kolbenbewegung zwischen dem unteren und dem oberen Totpunkt einen maximalen Volumenstrom des zu fördernden Mediums ermöglichen.

2. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuertaschen (38) mindestens annähernd achsparallele Steuerkanten (50, 52) haben und daß der Taschenboden (54) mindestens annähernd der Kontur des - in Umfangsrichtung des Ringkolbens (18) betrachtet - zwischen den Steuerkanten (50, 52) liegenden Wellenflächenabschnittes folgt.

3. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (40) eine achsparallele Vorder- und Rückkante (42, 44) (bezogen auf die Drehrichtung A) hat und daß der der Wellenfläche des Ringraums (28) nahe obere Rand (48) der Einlaßöffnung (40) so geformt ist, daß er annähernd deckungsgleich mit der Kontur der Wellenfläche (24) des Ringkolbens (18) ist, wenn die rückwärtige Steuerkante (52) einer Steuertasche (38) die Vorderkante (42) der Einlaßöffnung (40) erreicht.

4. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der der Wellenfläche (26) des Ringraums (28) ferne untere Rand (46) der Einlaßöffnung (40) mindestens annähernd der Bewegungsbahn der vorderen unteren Ecke einer Steuertasche (38) bei der Bewegung des Kolbens (18) vom oberen Totpunkt zum unteren Totpunkt folgt.

5. Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Umfangsrichtung des Ringkolbens (18) gemessene Breite der Einlaßöffnung (40) und die Breite der Steuertaschen (38) so aufeinander abgestimmt sind, daß die Einlaßöffnung (40) über den kompletten Hub des Ringkolbens (18) zwischen oberem und unterem Totpunkt geöffnet ist.

6. Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkante (58) der Auslaßöffnung (56) mindestens annähernd achsparallel gerichtet ist, daß ein an die Rückkante (58) der Auslaßöffnung (56) anschließender erster Abschnitt (60) des oberen Randes der Auslaßöffnung (56) parallel zu der Wellenfläche (24) des Ringkolbens (18) gerichtet ist, wenn die vordere Steuerkante (50) einer Steuertasche (38) die Rückkante (58) der Auslaßöffung (56) erreicht, und daß ein an den ersten Abschnitt (60) anschließender zweiter Abschnitt (62) des oberen Randes der Auslaßöffnung (56) der Kontur des Steuertaschenrandes folgt, wenn der Ringkolben den oberen Totpunkt erreicht hat.

7. Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Ringraum/Ringkolbenanordnungen co-axial zueinander so angeordnet sind, daß die auf derselben Welle (22) angeordneten Kolben sich gemeinsam zwischen den Endflächen (26) der beiden Ringräume (28, 30) bewegen, daß die beiden Ringräume (28, 30) über eine radial innerhalb der Ringkolben liegende Fluidverbindung (32) miteinander in Verbindung stehen und daß die radial innere Wand jedes Ringraumes (28, 30) von der Außenfläche einer Steuerhülse (34, 36) gebildet ist, die in dem Gehäuse (10) drehfest aber axial verschiebbar so angeordnet sind, daß sie mittels eines Steuerantriebes zwischen einer axial inneren Position, in der sie die Fluidverbindung (32) sperren, und einer die Fluidverbindung mindestens teilweise freigebenden axial äußeren Position verstellbar sind.

8. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülsen (34, 36) zwischen ihren axial inneren und äußeren Endstellungen stufenlos verstellbar sind.

9. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerhülsen (34, 36) mindestens einen achsparallel gerichteten Steuerschlitz (64) haben.

10. Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaß- und Auslaßöffnungen (40, 56) in der jeweils radial äußeren Wand der Ringräume (28, 30) ausgebildet sind.

11. Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkolben einen einstückigen Doppelkolben (18) bilden.

12. Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß unter der Voraussetzung, daß bei einer Kolbendrehung der Scheitelpunkt der Kolbenkontur (E) - in einer Abwicklung betrachtet - der Funktion y = cosx folgt, wobei y den axialen Hub des Kolbens und x den Drehwinkel des Kolbens bezeichnen, die Kontur (D) der Wellenfläche (26) des Ringraumes (28) - in einer Abwicklung betrachtet - in dem von den Funktionen
eingeschlossenen Bereich liegt, wobei die Konturen (E, D) der beiden aneinandergleitenden Wellenflächen (24, 26) so gewählt sind, daß die Wellenflächen (24, 26) mindestens in dem Bereich, in dem sie aneinander geführt sind oder einander bei der Kolbendrehung berühren, stetig sind.

13. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Konturen (E, D) der beiden aneinandergleitenden Wellenflächen (24, 26) so gewählt sind, daß im verschleißkritischsten Bereich, wenn der Scheitelpunkt der Kolbenkontur den Scheitelpunkt der Kontur der Wällenfläche des Ringraumes überstreicht, die Summe des Verschleißes der aneinander geführten Flächen möglichst gering ist.

14. Drehkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wellenfläche (F) des Ringkolbens im Bereich des Scheitelpunktes eines Wellenberges ein über die Wellenfläche (F) hinaus­ ragender Wältkörper (66) mit radial zur Kolbenachse gerichteter Drehachse gelagert ist und daß die Kontur (G) der Wellenfläche des Ringraumes so gewählt ist, daß - in einer Abwicklung betrachtet - der Lagermittelpunkt (68) des Wälzkörpers (66) auf einer durch die Funktion Yy = A.cosx gegebenen Kurve (H) läuft und der Berührpunkt zwischen Ringkolben und Endfläche des Ringraumes während einer Kolbenumdrehung stets auf dem Wälzkörperumfang liegt.

15. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontur (G) der Wellenfläche des Ringraumes durch eine Linie gegeben ist, deren Abstand von der die Bahnkurve (H) des Lagermittelpunktes (68) des Wälzkörpers (66) beschreibenden Funktion y = A.cosx in jedem Punkt gleich dem Wälzkörperradius (R) ist.