DE3027043A1

DE3027043A1 - Hydraulische fluegelpumpe

Info

Publication number: DE3027043A1
Application number: DE19803027043
Authority: DE
Inventors: Giulio Sacchi
Original assignee: Orfisa S A Financiere Ind Et C
Current assignee: Orfisa S A Financiere Ind Et C
Priority date: 1979-07-23
Filing date: 1980-07-17
Publication date: 1981-02-12
Also published as: GB2054043A; FR2461834A1; JPS5618089A; GB2054043B; US4371320A; CH641251A5; FR2461834B1; IT7924557A0; IT1122261B

Description

PATENTANWÄLTE 302/043

DR.-ING. H. H. WILHELM - DJPL.-IMG. H. DAUSTER D-7000 STUTTGART 1 - GYMNASIUMSTRASSE 31B - TELEFON (07 11) 291133

Anmelder; D 6O5O/7a

Dr. W/m

OEi¹ISA societe anonyme financiere
industrielle et commerciale
36, BId. des Tranchees

1206 Geneva/Schweiz

Hydraulische Flügelpumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine doppelwirkende hydraulische Kolbenpumpe, die aus einem Pumpenkörper besteht, der einen i'lüssigkeitsein- und Auslaß aufweist und in dem ein Kugelteil montiert ist, der um eine Achse schwingt und als Kolben wirkt. Eine so geartete hydraulische Pumpe wird eine Flügelpumpe genannt.

Bei bekannten I'lügelpumpen weist der Pumpenkörper im allgemeinen einen feststehenden Zylinder auf und hat zwei Verteilerventile, wobei die Ventilglieder des einen Ventiles in dem schwingenden Kugelteil ausgebildet werden. Die Ventilglieder des anderen Abschnittes werden in der Einlaßöffnung der Pumpe gebildet. Die Pendelbewegung des schwingenden Kugelteils muß dabei von Hand ausgeführt werden. Solche Pumpen arbeiten nur bei geringen Pumpfrequenzen zufriedenstellend, was der Grund dafür ist, daß ihr Anwendungsbereich sehr begrenzt ist. Praktisch werden solche Flügelpumpen nur dazu verwendet, um eine Flüssigkeit von einem Behälter in einen anderen überzuführen.

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Um eine zusammenhängende Saugwirkung, hohe Betriebszuverlässigkeit und große Pumpraten zu erreichen, war es bisher nötig, Rotationspumpen mit axialen Drehkolben zu verwenden, bei denen die Drehkolben in einem Zylinderblock angeordnet sind, der sich um eine Achse dreht, die mit der Achse des Pumpenantriebes zusammenfällt (In-Line-Pumpen) oder, alternativ dazu, der sich um eine Achse dreht, die zu der Antriebsachse der Pumpe geneigt ist (Knickachsen-Pumpen).

Diese Drehkolben-Pumpen haben einen automatischen Steuerantrieb zur automatischen Verteilung der Pumpflüssigkeit, wobei das durch eine der folgenden Methoden erreicht wird:

Durch entsprechende Öffnungen, die miteinander in Verbindung stehen und in den Zylinderblock eingebracht sind, wobei diese öffnungen weiterhin mit dem Auslaß bzw. dem Einlaß der Pumpe in Verbindung stehen und durch die Bewegung des Drehkolbens relativ zum Zylinderblock übereinander gebracht werden.

Durch ein automatisches Ventil, welches am Ausgang vorgesehen ist und durch eine automatische Verteilungseinrichtung mit Öffnungen, die im Einlaß vorgesehen ist.

Solche Pumpen haben sehr komplexe strukturelle und funktioneile Eigenschaften, die eine sehr präzise Herstellung aller Bestandteile der Pumpe erfordern. Sie müssen auch aus entsprechenden Materialien hergestellt werden, speziell mit geeigneten, einen niedrigen Reibungskoeffizienten besitzenden Metall-Legierungen, z.B. Legierungen aus Silber, Antimon und Zinn. Das gilt insbesondere für die sich bewegenden Teile der Pumpe. Diese Pumpen erfordern weiterhin sehr genau und häufig durchzuführende Wartungsarbeiten. Daher ist die Herstellung, der Betrieb sowie die Wartung solcher Pumpen sehr teuer.

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelpumpe zu schaffen, die für mittlere und hohe i'lüssigkeitssäulen verwendet werden kann, die mindestens so zuverlässig und effektiv arbeitet wie die bekannten, oben erwähnten Drehkolben-Pumpen, die aber in ihrem Aufbau und in ihrer Funktionsweise wesentlich einfacher als die bekannten Pumpen ist. Die Erfindung besteht darin, daß Anschläge vorgesehen sind, die den Schwenkbereich des Kugelteils innerhalb des Pumpenkörpers begrenzen, wobei die Pumpe ein festes Gehäuse aufweist, auf welchem der Pumpenkörper zur Drehung um eine Achse, die senkrecht zur Schwingungsachse des Kugelteils steht, mit Hilfe von zwei Schwenklagern befestigt ist,die von koaxialen rohrförmigen Vorsprüngen gebildet und vom Gehäuse getragen sind und die die Verbindung zwischen dem Innenraum des Pumpenkörpers und dem Ein- bzw. Auslaß herstellen, daß die Ventilglieder im wesentlichen aus einer Vielzahl von Flüssigkeitskanälen bestehen, die in dem Schwenklager angebracht sind und daß Antriebselemente vorgesehen sind, die eine gleichzeitige Winkelversetzung des Pumpenkörpers und des Kugelteils bewirken.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist der Pumpenkörper kugelförmig und der Kugelteil besteht im wesentlichen aus einem einzelnen Glied, welches kugelsegmentförmige Bereiche aufweist, die sich symmetrisch zu einer Welle erstrecken, die koaxial zur Schwingungsachse verläuft.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Beispieles, wie es in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:

I'ig. 1 einen teilweise perspektivischen Querschnitt durch eine hydraulische Flügelpumpe nach einer Ausführungsform der Erfindung,

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-b'ig. 2 eine Draufsicht auf die teilweise im Schnitt dargestellte Pumpe der Fig. 1 ,

Fig. 3+4 zeigen Querschnitte entlang der Linien I1I-II1 und IV-TV gem. der i'ig. 2 und

-big. 5 eine Seitenansicht der hydraulischen Pumpe der i'ig. 1.

Die in den Zeichnungen dargestellte Pumpe weist ein äußeres 'Trägergehäuse 1 auf, welches vier i'üße 2 besitzt, mit denen das Gehäuse in nicht gezeigter Weise montiert werden kann. Innerhalb des Gehäuses 1 ist in einer Weise, die später noch , genauer beschrieben werden wird, eine hydraulische !''lügelpumpe nach der Erfindung befestigt, die mit 3 bezeichnet ist. Die Pumpe 3 besteht aus einem kugeiförmigen Pumpenkörper 4, in dem ein Kugelteil 5 befestigt ist,- der um einen Winkelberelch sowohl in Vorwärts- al's* in' Hücitwärtsrichtung um eine Achse Z-Z des kugelförmigen PumpenkörperS 4 schwenkbar ist. Im folgenden wird die Z-Z-Achse als" die Schwingungsachse des Kugelteils 5 bezeichnet.

Der K-ugelteil 5 besteht aus einem Stück und weist zwei diametral gegenüberliegende kugelausschnittsförmige Teile 6, 7 auf, die ^Λ~ sich symmetrisch von einer mittleren Welle 8 nach außen er- '" strecken, die mit der Schwingungsachse Z-Z zusammenfällt. " Um den Schwingungsbereich des Kugelteils 5 in beiden Richtungen zu begrenzen, sind zwei Anschläge 9 und 10 vorgesehen, die ebenfalls kugelausschnittsförmlg ausgebildet sind und sich über' denselben Winkelbereich erstrecken, wie die Teile 6 und 7· Die Anschläge 9 und 10 sind fest mit dem Pumpenkörper 4 verbunden und liegen sich diametral gegenüber«,

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Die radialen Innenwände der Anschläge 9, 10, die sich gegenüberliegen, sind im Querschnitt kreisbogenförmig und bilden zusammen eine teilweise zylindrische Anschlagflache, in der die Welle 8 des Kugelteils 5 drehbar gehalten wird, wobei die Abmessungen dieser Anschlagflächen so hergestellt sind, daß sie einen flüssigkeitsdichten Sitz gewährleisten.

Der Pumpenkörper 4 weist zwei koaxiale zylindrische Ansätze 11, 12 auf, welche sich diametral gegenüberliegen und in ihrer Position mit den Anschlägen 9 und 10 zusammenfallen. Hit Hilfe dieser Ansätze 11, 12 wird der Pumpenkörper 4 drehbar auf zwei rohrförmigen, koaxialen Vorsprüngen 13 und 14 gehalten, die identisch ausgebildet sind und an dem äußeren Gehäuse 1 gehalten werden. Die genieinsame Achse X-X dieser Vorsprünge 13, 14 ist senkrecht zu der Schwingungsachse Z-Z des Abschnittes 5-Die Vorsprünge 13, 14 haben kegelstumpfförmige innere Endabschnitte 15, 16, die einen flüssigkeitsdichten Sitz mit den Anschlägen 9 und 10 bilden und werden in entsprechend ausgebildeten kegelförmigen Sitzen 17, 18 drehbar gehalten, die in radialer Richtung in die Anschläge 9 und 10 eingebracht sind, wie dies am besten aus der Fig. 2 gesehen werden kann.

Aus den Fig. 2, 3 und 4 ist zu erkennen, daß Plüssigkeitskanäle I9, 20 in das kegelstumpf förmige Ende 16 des Vorsprunges 14 eingebracht sind und daß die Kanäle 19, 20 im wesentlichen senkrecht zueinander sind, um abwechselnd mit den Kanälen 21, 22,die in dem Anschlag 10 eingebracht sind, eine Verbindung herzustellen und eine Öffnung in den konischen Sitz 18 darstellen. Der Kanal 21 öffnet zur Kammer 23 hin, in der der kugelausschnittsförmige Teil 7 des Kugelteils 5 sich bewegt, während der Kanal 22 in die Kammer 24 öffnet, in der der kugelausschnittsförmige Teil 6 des Kugelteils 5 sich bewegt. Das kegelstumpf förmige Ende 15 des Vorsprunges 13 ist mit den Kanälen 25, 26 ausgebildet, die Achsen aufweisen, die im wesentlichen senkrecht zueinander sind, um abwechselnd eine Verbindung mit den Kanälen 27, 28 herzustellen, die im Anschlag 9 vorgesehen sind.

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Die Kanäle 27, 28 öffnen zu dem Kegelsitz 17 Mn, welcher den konischen Teil 15 aufnimmt und öffnen in die oben erwähnten Kammern 23 bzw. 24.

Die Kanäle 19, 20, 21, 22, 25, 26, 27 und 28 stellen das Verteilerventil der hydraulischen Pumpe dieser Erfindung dar, zusammen mit anderen Kanälen, die gestrichelt gezeichnet mit den Referenznummern 29 und 30 versehen sind und in radialer Hichtung in die Welle 8 eingebracht sind, um die Flüssigkeit in die Kammern 23 und 24 einzubringen, die miteinander durch den Kugelteil 5 in Verbindung stehen.

Die Vorsprünge 13, 14 stellen die Verbindung mit dem Einlaß bzw. Auslaß der Pumpe dar. Eine Antriebswelle 31, die in bekannter, nicht näher gezeigter Weise angetrieben wird, ist drehbar im äußeren Gehäuse 1 gelagert. Die Drehachse Ϊ-Υ dieser Antriebswelle 31 schneidet die Schwingungsachse Z-Z des Kugelteils 5 und steht senkrecht auf der Achse X-Z der Vorsprünge 13, 14 und daher auch senkrecht zur Schwenkachse des kugelförmigen Pumpenkörpers 4 auf diesen VorSprüngen.

Das innere Ende der Antriebswelle 31, welches sich innerhalb dem Gehäuse 1 befindet, nimmt ein Ende eines gebogenen Hebels auf, wobei das andere Ende über einen Drehbolzen 33 mit dem freien Ende 34a eines gebogenen Verbindungsarmes 34 in Verbindung steht. Das andere Ende 34b des Verbindungsarmes 34 ist fest mit einem Teil 8a der Welle 8 verbunden, der sich außerhalb des Pumpenkörpers 4 erstreckt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform fallen die Achse der Rotation I-Y der Welle 31 , die S chwingungs achse Z-Z des Kugel-" teils 5 sowie die Schwenkachse X-X des Pumpenkörpers 4 auf den Vorsprüngen 13, 14 und die Achse des Drehbolzens 33 so zusammen, daß sie alle durch den Mittelpunkt des kugelförmigen Körpers 4 gehen. Durch das rotierende Antreiben der Achswelle in dem Sinne, wie es in der Pig. 1 durch den Pfeil Έ gekenn-

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zeichnet ist, führt der Drehbolzen 33* welcher die Drehverbindung zwischen dem Hebel 32 und dem Verbindungsarm 34 herstellt, eine kreisförmige Bahn um die Achse der Achswelle 31 aus, die das Ende 34a des Verbindungsarmes 34 mit sich zieht. Das andere Ende 34b des Verbindungsarmes 34, welches mit der Welle 8 des Kugelteils 5 und damit mit dem Pumpenkörper 4 verbunden ist, wird diesen Drehschwingungen unterworfen und bewirkt gleichzeitig eine Versetzung in Richtung der Linie, die zu jeder Zeit die Verbindung zwischen dem Ende 34d und dem Drehbolzen 33 herstellt. Daraus folgt, daß der Verbindungsarm 34 die kontinuierliche Drehbewegung der Antriebswelle 31 in eine Schwingungsbewegung des Kugelteils 5 um die Achse Z-Z umwandelt und gleichzeitig eine Hin- und Herbewegung des kugelförmigen Pumpenkörpers 4- um die Rotationsachse X-X dieses Körpers auf den Vorsprüngen 13, 14 hervorruft.

Die Winkelversetzungen des Kugelteils 5 innerhalb des Körpers M-bewirken, daß die Flüssigkeit von einem Einlaß durch den rohrförmigen Vorsprung 13 zum Auslsß über den rohrförmigen Vorsprung 14 gepumpt wird. Die Winkelversetzung des kugelförmigen Pumpenkörpers 4 und die an diesem starr befestigten Anschläge 9 und 10 bewirken, daß die gewünschte Ventilwirkung in Phase mit dem Pumpvorgang erfolgt.

Die hier beschriebene hydraulische Flügelpumpe ist hierdurch geeignet, um mittlere bis hohe Flüssigkeitssäulen zu bepumpen, sie arbeitet genauso zuverlässig und mit derselben Fördermenge wie die bekannten Drehkolbenpumpen, wobei im Vergleich zu diesen bekannten Pumpen eine Flüssigkeitspumpe gem. der Erfindung hinsichtlich ihres Aufbaues und ihrer Funktionsweise wesentlich einfacher ist. Eine solche Pumpe ist daher wesentlich wirtschaftlicher zu handhaben als die Pumpen bekannter Bauart. Wegen ihrer einfachen Konstruktionsweise und ihrem einfachen Arbeitsprinzip muß eine gemäß der Erfindung aufgebaute Pumpe keinen speziellen Wartungsarbeiten unterzogen werden.

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Lin weiterer, nicht unwesentlicher Vorteil einer Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung ist auch in der durch die im wesentlichen kugelförmige Ausgestaltung bewirkten Kompaktheit zu sehen.

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Claims

Ansprüche

(i.; Hydraulische Flügelpumpe, die aus einem Pumpenkörper besteht, der einen Plüssigkeitsein- und Auslaß aufweist und in dem ein Kugelteil montiert ist, der um eine Achse schwingt und Eis Kolben wirkt, dadurch gekennzeichnet, daß Anschläge (9, ΊΟ) vorgesehen sind, die den Schwenkbereich des Kugelteils (5) innerhalb des Pumpenkörpers (4) begrenzen, wobei die Pumpe (3) ein festes Gehäuse (1) aufweist, auf welchem der Pumpenkcrper (4) zur Drehung um eine Achse (ä-a), die senkrecht zur Schwingungsachse (Z-Z) des Kugelteils (5) steht, mit Hilfe von zwei Schwenklagern befestigt ist, die von koaxialen rohrförmigen Vorsprüngen (13, 14-) gebildet und vom Gehäuse (1) getragen sind und die die Verbindung zwischen dem Innenraum des Pumpenkörpers (4) und dem Lin- bzw. Auslaß herstellen, daß die Ventilglieder im wesentlichen aus einer Vielzahl von I'lüssigkeitskanalen (19, 20, 21, 22, 25, 26, 27, 28) bestehen, die in dem Schwenklager angebracht sind und daß Antriebselemente (31, 32, 33, JA) vorgesehen sind, die eine gleichzeitige Winkelversetzung des Pumpenkörpers (A-) und des Kugelteils (5) bewirken.

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2. Hydraulische Flügelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenkörper (4) kugelförmig ist und der ivugelteil (5) aus einem Stück besteht und zwei kugelausschnittförmige Teile (6, 7) aufweist, die sich von einer Welle (8) aus symmetrisch erstrecken, wobei die Welle (8) koaxial zur Schwingungsachse (Z-Z) angeordnet ist.
3. Hydraulische Flügelpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge von zwei kugelausschnittsförmigen Teilen (9, 10) gebildet werden, die an sich diametral gegenüberliegenden Stellen innerhalb des Pumpenkörpers (4) befestigt sind, wobei jedes dieser kugelausschnittsförmigen Teile mit einem konischen Sitz (17, 18) versehen ist. der mit den entsprechend ausgebildeten kegelstumpfförmigen Enden (15, 16) d-^er rohrförmigen Vorsprünge (13, 14) ein Schwenklager bildet.
4. Hydraulische Flügelpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die kugelausschnittsförmigen Anschläge (9, 10) sich gegenüberliegende Flächen aufweisen, die einen kreisausschnittförmigen Querschnitt haben und innerhalb des Pumpenkörpers einen kreisförmigen Sitz bilden, in welchem die Welle (8) des schwingenden Kugelteils (5) drehbar mit einem flüssigkeitsdichten Sitz gelagert ist.
5. Hydraulische Flügelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung aus einer Antriebswelle (31) besteht, die am Gehäuse (1) getragen wird und aus einem gebogenen Hebel (32), dessen eines Ende fest an einem Ende der Antriebswelle (31) befestigt ist und dessen anderes Ende an einem freien Ende eines gebogenen Verbindungsarmes (3²O angelenkt ist. welches drehbar am anderen Ende mit dem Teil der Welle (8) des schwingenden Abschnitts (5) verbunden ist, der über den kugelförmigen Pumpenkörper (4) nach außen übersteht.

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