Kolbenpumpe mit mehreren Kolben

Abstract

 Es wird eine Kolbenpumpe mit mehreren Kolben (6, 7) vorgeschlagen, die über einen Exzenter (4) angetrieben werden, wobei der Exzenter (4) auf die Kolben (6, 7) lediglich eine Druckkraft ausübt. Erfindungsgemäß sind die Kolben (6, 7) über ein Element (8), das im Betrieb der Kolbenpumpe zumindest Zugkräfte aufnehmen kann, miteinander verbunden.

Beschreibung

Stand der Technik

[0001] Vorrichtungen zum Fördern von Fluiden, also von Gasen oder Flüssigkeiten, wie z.B. Pumpen mit mehreren Kolben bzw. Kolbenpumpen, bei welchen die Kolben in einem Kolbenraum bewegt werden, sind in vielfältiger Ausgestaltung bekannt.

[0002] Beispielsweise können die Kolben über einen angetrieben drehbaren bzw. rotierbaren Exzenter eine fortlaufend sich wiederholende Hin- und Herbewegung ausführen. Mit insbesondere genau einem Exzenter können zwei oder mehr Kolben bewegt werden. Der Exzenter kann dabei durch Einwirken auf eine Anlagefläche an einem Kolben diesen aus einer Ausgangsposition wegbewegen bzw. wegdrücken in eine maximal von der Ausgangslage wegbewegten Position. Die Druckkraft wird dabei insbesondere über die gesamte Dauer einer Hin- oder Herbewegung auf den Kolben aufgebracht. Anschließend bewegt sich der Kolben unter einer Umkehr der Bewegungsrichtung wieder in die Ausgangslage zurück bevor er unter erneuter Umkehr der Bewegungsrichtung vom Exzenter wieder weggedrückt wird. Der Exzenter übt dabei lediglich eine Druckkraft auf den Kolben aus. In der Regel sind die Bewegungsphasen der zwei oder mehr Kolben zueinander phasenverschoben. Bei zwei Kolben läuft die Hinbewegung des einen Kolbens vorteilhafterweise simultan mit der Herbewegung des anderen Kolbens und umgekehrt.

Aufgabe und Vorteile der Erfindung

[0003] Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kolbenpumpe der einleitend genannten Art im Hinblick auf technische und wirtschaftliche Aspekte zu verbessern, insbesondere zuverlässiger, einfacher bzw. kompakter zu realisieren.

[0004] Diese Aufgabe wird durch den Anspruch 1 gelöst.

[0005] In den abhängigen Ansprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung definiert.

[0006] Die Erfindung geht aus von einer Kolbenpumpe mit mehreren Kolben, die über einen Exzenter angetrieben werden, wobei der Exzenter auf die Kolben lediglich eine Druckkraft ausübt. Der Kern der Erfindung liegt darin, dass die Kolben über ein Element, das im Betrieb der Kolbenpumpe zumindest Zugkräfte aufnehmen kann, miteinander verbunden sind. Damit lässt sich eine entsprechende Kolbenpumpe besonders einfach und platzsparend realisieren.

[0007] Damit wird besonders vorteilhaft nach einer Bewegung des Kolbens durch dessen Wegdrücken mittels des Exzenters eine zuverlässige Rückbewegung realisiert. Ein Kolben, der in einem fortlaufend wiederholbaren Bewegungszyklus eine Hin- und eine der Hinbewegung entgegengesetzte Herbewegung durchführt, kann über das Element eine Rückstellwirkung erfahren. Mit dem Element wird das Rückstellen eines Kolbens während des Bewegungszyklus eingerichtet. Dies erfolgt ebenfalls fortlaufend wiederholend, wobei der Kolben über das Element insbesondere in eine Ausgangslage am Ende der Hin- oder Herbewegung bringbar ist.

[0008] Insbesondere sind bisher vorgesehene Maßnahmen bzw. Rückstellmittel, mit denen ein Zurückbewegen des Kolbens erfolgte, ersetzbar durch eine vergleichsweise deutlich einfachere und kompakter bauende Lösung.

[0009] So werden bisher zum Beispiel Spiralfedermittel als Rückstellmittel eingesetzt, welche auf den Kolben unter Vorspannung dauerhaft wirken. Diese Federkraft, welche beim Zusammendrücken der Spiralfeder außerdem ansteigt, muss der Exzenter beim Wegdrücken des Kolbens überwinden und übertreffen, um die gewünschte Hinbewegung des Kolbens zu ermöglichen. Nach Wegfall der Druckeinwirkung des Exzenters auf den Kolben, kann die bei der Hinbewegung entsprechend gespannte Feder die Rückstellung des Kolbens bewirken. Ein kurzzeitiger starker Stoß auf den Kolben, so dass dieser in eine Anschlagposition gedrängt wird, kann im Hinblick auf Verschleiß und störende Geräusche nachteilig sein.

[0010] Außerdem ist es nachteilig, dass diese Anordnung einen Mehraufwand für Konstruktion und Montage und auch an Teilen bedeutet. Zudem lassen mechanische Federn besonders unter wechselnden Belastungen in ihrer Federfunktion mit der Zeit nach bzw. können ermüden, ggf. verklemmen und/oder verkanten, womit die Pumpe versagen kann.

[0011] Weiter wird vorgeschlagen, dass zwei Kolben vorhanden sind, welche über den Exzenter eine Hin- und eine Herbewegung durchführen, wobei die wenigstens zwei Kolben bei der Bewegung über das Element in eine Ausgangsposition versetzbar sind. So kann nach einer maximal möglichen Hinbewegung eines Kolbens dieser durch das Element wieder in die Ausgangsposition zurückgezogen werden.

[0012] Besonders vorteilhaft ist es, dass das Element über eine lösbare Verbindung mit einem Kolben verbunden ist. So kann die Anordnung und insbesondere das Element besonders einfach montiert und demontiert werden.

[0013] Weiter wird vorgeschlagen, dass das Element über eine Steckverbindung mit einem Kolben verbunden ist. Eine insbesondere werkzeuglos einrichtbare und lösbare Steckverbindung ermöglicht eine schnelle und unkomplizierte Montage bzw. eine Demontage des entsprechenden Elements.

[0014] Bevorzugt ist das Element im Wesentlichen als starres Bauteil ausgebildet. So kann das Element besonders stabil realisiert werden.

[0015] Insbesondere ist das Element vorteilhafterweise einstückig ausgestaltet. Auch dies erleichtert die Montage bzw. Demontage der Kolbenpumpe.

[0016] Es ist weiter von Vorteil, dass die lösbare Steckverbindung derart ausgebildet ist, dass das Element in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung eines Kolbens in den Kolben einsteckbar ist. So kann verhindert werden, dass durch bei der Bewegung des Kolbens auf das Element wirkende Kräfte in Einsteckrichtung des Elements wirken. So lässt sich die Gefahr eines ungewollten Lösens der Steckverbindung ausschließen.

[0017] Bevorzugt ist das Element als Stiftelement ausgebildet, das einen umgebogenen Endabschnitt aufweist, der im eingebauten Zustand in eine auf den Endabschnitt abgestimmte Aufnahmeöffnung eingesteckt ist. Damit ist das Element einfach und preisgünstig bereitstellbar.

[0018] Besonders vorteilhaft ist es, dass genau zwei Kolben vorgesehen sind, die über ein gemeinsames U-förmiges Element verbunden sind. So kann besonders vorteilhaft eine Kopplung der beiden Kolben erreicht werden. Insbesondere ist es von Vorteil, wenn die beiden Kolben mit ihren Längsachsen fluchten und dazwischen der Exzenter sitzt. Die Bewegungsrichtungen der Kolben, also der Hin- und Herbewegung, fällt ebenfalls mit der Längsausrichtung der Kolben zusammen. Das Element kann dabei den vom Exzenter eingenommenen Bereich überbrücken und die Kolben miteinander koppeln. Dabei kann das Element parallel zur Längsrichtung der Kolben sozusagen in deren Verlängerung eingesetzt werden.

Figurenbeschreibung

[0019] Anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispieles einer erfindungsgemäßen Kolbenpumpe werden weiterer Merkmale und Vorteile der Erfindung erläutert.

[0020] Im Einzelnen zeigt:

Figur 1

einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe unter Weglassung einzelner Teile z.B. einer Gehäuseabdeckung und

Figur 2

einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Kolbenpumpe gemäß Linie A - A in Figur 1, wobei eine in Figur 1 nicht dargestellte Gehäuseseite in Figur 2 nicht weggelassen ist.

[0021] Eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe 1 weist als Antriebseinheit zum Beispiel einen Elektromotor 2 auf, mit welchem über ein hier als Planetengetriebe 3 ausgebildetes Getriebe ein Exzenter 4 rotatorisch antreibbar ist. Der Exzenter 4 weist außen ein Rillenkugellager 5 auf, so dass der Exzenter 4 außen durch eine umfängliche Außenseite eines Außenlaufrings 5a des Rillenkugellagers 5 gebildet ist, der gegenüber einem dazugehörigen Innenlaufring 5b, der mit dem rotierend antreibbaren Innenteil 4a des Exzenters 4 drehfest verbunden ist, eine Relativbewegung durchführen kann. Damit können Relativbewegungen bzw. kann Reibung zwischen der Außenseite des Außenlaufrings 5a und einer innen liegenden Stirnseite 6a bzw. einer innen liegenden Stirnseite 7a zweier gegenüberliegend positionierter zylindrischer Kolben 6 bzw. 7 vermieden oder zumindest in maßgeblichem Umfang verringert werden, wenn der Exzenter 4 den jeweiligen Kolben 6 bzw. 7 wegdrückt. Das Wegdrücken der Kolben 6, 7 erfolgt aufgrund des mit der Drehung des Exzenters 4 sich ändernden wirksamen Radius des betreffenden Außenabschnitts des Außenlaufrings 5a, wobei der betreffende Außenabschnitt mit der jeweiligen Stirnseite 6a bzw. 7a in Kontakt ist und dabei Druckkräfte auf die Stirnseite 6a bzw. 7a ausübt. Dabei wird immer nur ein Kolben 6 oder 7 weggedrückt bzw. auf eine der Stirnseiten 6a, 7a Druckkräfte übertragen. Der andere Kolben 6 bzw. 7 wird demgegenüber bewegungsgekoppelt wieder zum Exzenter 4 herangezogen, was weiter unten erklärt ist.

[0022] Mit der Rotation des Exzenters 4 werden wie beschrieben die Kolben 6, 7 nach außen bzw. vom Exzenter 4 weg bewegt. Diese Bewegung der Kolben 6, 7 nach außen ist durch den Pfeil P1 für den Kolben 6 bzw. durch den Pfeil P2 für den Kolben 7 angedeutet. In der gemäß Figur 1 dargestellten Position ist der Kolben 7 über den Exzenter 4 nach außen gemäß Pfeil P2 gedrückt. Auf den Kolben 6 wird hingegen vom Exzenter 4 gerade keine Druckkraft aufgebracht bzw. liegt dessen Stirnseite 6a nur berührend an der Außenseite des Außenlaufrings 5a an.

[0023] Um eine Rückstellung der nach außen über den Exzenter 4 gedrückten Kolben 6, 7 in eine weiter innen liegende Position zu erreichen, also nach einer Bewegung gemäß der Pfeile P1 und P2 eine entgegengesetzte Richtung eine Bewegung der Kolben 6, 7 zu ermöglichen, ist ein Rückstellelement, welches hier als Klammer 8 ausgebildet ist, vorgesehen. Wenn der Exzenter 4 gemäß Figur 1 weiterdreht, wird der Kolben 7 gemäß Pfeil P2 nachdem er sich in eine maximal zu erreichende Position bewegt hat, die über den Maximalwert des Außenradius des Exzenters 4 festgelegt ist, anschließend wieder in entgegen gesetzter Richtung zu P2, also gemäß Pfeil P1, nach innen gezogen. Dies wird über die Klammer 8 bewerkstelligt.

[0024] Die Klammer 8 ist hier als U-förmig umgebogener Metallstift ausgebildet, wobei die Klammer 8 mit ihren endseitig umgebogenen Enden 8a bzw. 8b in entsprechende Öffnungen 9, 10 bzw. Durchgangsbohrungen im Kolben 6 bzw. im Kolben 7 eingesteckt ist. Der umgebogene Endabschnitt 8a ist in die Öffnung 9 im Kolben 6 und der umgebogene Endabschnitt 8b ist in eine Öffnung 10 im Kolben 7 eingesteckt. Mit dieser Verbindung zwischen den Kolben 6 und 7 wird der jeweilige Kolben nach einer maximalen Bewegung nach außen gemäß der Pfeile P1 bzw. P2 durch Einwirken des Exzenters 4 auf den anderen Kolben, der nach außen weggedrückt wird, wieder zum Exzenter 4 hingezogen. Beim Bewegen nach außen werden die Kolben 6, 7 durch Druckkräfte beaufschlagt und beim anschließenden Bewegen nach innen werden die Kolben 6, 7 durch Zugkräfte zurück in eine Ausgangslage bzw. in eine am weitesten eingezogene Position gebracht.

[0025] Durch die Hin- bzw. Herbewegung der beiden Kolben 6, 7 kann auf bekannte Weise ein Fluid, beispielsweise eine Hydraulikflüssigkeit einer Hydraulikeinheit gefördert werden. Hierbei wird über die Bewegung der Kolben 6, 7 die Hydraulikflüssigkeit beispielsweise in eine druckseitig abgehende Leitung gefördert.

[0026] In Figur 1 ist beispielsweise ein Hydraulikanschluss 11 für den Anschluss einer Hydraulikflüssigkeitsleitung (nicht dargestellt) gezeigt.

Bezugszeichenliste:

[0027] 

1

Kolbenpumpe

2

Elektromotor

3

Planetengetriebe

4

Exzenter

4a

Innenteil

5

Rillenkugellager

5a

Außenlaufring

5b

Innenlaufring

6

Kolben

6a

Stirnseite

7

Kolben

7a

Stirnseite

8

Klammer

8a

Endabschnitt

8b

Endabschnitt

9

Öffnung

10

Öffnung

11

Hydraulikanschluss

Ansprüche

1. Kolbenpumpe (1) mit mehreren Kolben (6,7), die über einen Exzenter (4) angetrieben werden, wobei der Exzenter (4) auf die Kolben (6, 7) lediglich eine Druckkraft ausübt, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolben (6, 7) über ein Element (8), das im Betrieb der Kolbenpumpe (1) zumindest Zugkräfte aufnehmen kann, miteinander verbunden sind.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kolben (6, 7) vorhanden sind, welche über den Exzenter (4) eine Hin- und eine Herbewegung durchführen, wobei die wenigstens zwei Kolben (6, 7) bei der Bewegung über das Element (8) in eine Ausgangsposition versetzbar sind.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (8) über eine lösbare Verbindung mit einem Kolben (6, 7) verbunden ist.

4. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (8) über eine lösbare Steckverbindung mit einem Kolben verbunden ist.

5. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (8) im Wesentlichen als starres Bauteil ausgebildet ist.

6. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (8) einstückig ausgestaltet ist

7. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die lösbare Steckverbindung derart ausgebildet ist, dass das Element (8) in einer Richtung quer zur Bewegungsrichtung eines Kolbens (6, 7) in den Kolben (6, 7) einsteckbar ist.

8. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (8) als Stiftelement ausgebildet ist, das einen umgebogenen Endabschnitt (8a, 8b) aufweist, der im eingebauten Zustand in eine auf den Endabschnitt (8a, 8b) abgestimmte Aufnahmeöffnung (9, 10) eingesteckt ist.

9. Kolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass genau zwei Kolben (6, 7) vorgesehen sind, welche über ein gemeinsames bügelförmiges Element (8) verbunden sind.

Zeichnung