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Dokumentenidentifikation DE4002712A1 09.08.1990
Titel Radialkolbenpumpe
Anmelder Zahnradfabrik Friedrichshafen AG, 7990 Friedrichshafen, DE
Erfinder Liska, Georg, 7071 Zimmerbach, DE
DE-Anmeldedatum 31.01.1990
DE-Aktenzeichen 4002712
Offenlegungstag 09.08.1990
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.08.1990
IPC-Hauptklasse F04B 49/02
IPC-Nebenklasse F04B 11/00   F04B 1/04   
Zusammenfassung An das Pumpengehäuse (1) einer Radialkolbenpumpe ist ein als Sammelraum und Schwingungstilger dienender Topf (16) angebaut. Der Topf (16) ist mit einer Öffnung (22) auf einen Zwischendeckel (21) aufgeschraubt. Der Zwischendeckel (21) dient als Lagerbuchse für eine Antriebswelle (2) und als Träger einer als Schraubpatrone (23) ausgeführten Druckbegrenzungsventils (DBV). Durch die auf den Zwischendeckel (21) einwirkende Lagerbelastung einerseits und die Kräfte der Druckpulsation andererseits konnte sich der bisher gebräuchliche Zwischendeckel in seiner Gewindeverbindung mit dem Topf (16) lockern. Man mußte deshalb aufwendige Maßnahmen zur Sicherung der Gewindeverbindung vornehmen. Nach der Erfindung weist die DBV-Schraubpatrone (23) ein Kegelgewinde (24) auf, das beim Einschrauben den Zwischendeckel (21) im Bereich seines Außengewindes aufweitet. Auf diese Weise verspannt man den Zwischendeckel (21) in der Öffnung (22), so daß dieser gegen Lösen zuverlässig gesichert ist (Fig. 1).

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Eine Radialkolbenpumpe dieser Bauart ist z. B. aus der DE-OS 37 06 028 bekannt. Ein besonderes Merkmal dieser Pumpe besteht darin, daß an das Pumpengehäuse ein als Ölsammelraum und Druckschwingungstilger wirkender Topf angebaut ist. In eine Wandöffnung des Topfes ist ein sogenannter Zwischendeckel eingeschraubt, der in das Pumpengehäuse hineinragt und dort als Lagerbuchse den Zapfen einer Antriebswelle abstützt. In einem in den Topf hineinragenden, der Lagerbuchse gegenüberliegenden Fortsatz des Zwischendeckels sitzt ein in einem Gewinde verschraubtes Druckbegrenzungsventil. Dieses im folgenden kurz als DBV bezeichnete Druckbegrenzungsventil ist als Schraubpatrone vormontiert.

Infolge der durch die geometrische Anordnung der Förderkolben erzeugten Druckpulsation und des gleichzeitig hohen Druckes im Topf, wirken auf die äußere Gewindeverbindung des Zwischendeckels große in ihrer Höhe wechselnde Kräfte. Hinzu kommen die gleichfalls im Zwischendeckel abgestützen Lagerkräfte, die sich durch den einseitigen Zug auf eine am freien Ende der Antriebswelle montierte Riemenscheibe noch verstärken. Diese auf den Zwischendeckel ausgeübte Wechselbeanspruchung stellt eine sehr hohe Anforderung an die Festigkeit einer Gewindeverbindung mit dem Topf. Man muß daher vor der Montage aufwendige Vorbereitungen zur ausreichenden Sicherung des Zwischendeckels im Topf treffen: Zunächst werden Zwischendeckel und Topf entfettet. Anschließend bringt man mit einem Dosiergerät auf das Gewinde des Zwischendeckel einen aushärtenden Kunststoff auf. Der aufgetragene Kunststoff benötigt vor der Montage eine Aushärtezeit von 24 Stunden, die man überwachen muß. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt, daß trotz dieser umfangreichen Vorbereitungen in Einzelfällen noch ein Lockern des Zwischendeckels auftreten kann, was oft zum Fressen der Kolben und zu Undichtigkeiten an der Trennfläche Zwischendeckel/Pumpengehäuse führt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die kostspieligen Sicherungsmaßnahmen zu vermeiden und gleichzeitig eine den auftretenden Belastungen einwandfrei standhaltende Gewindeverbindung zu schaffen.

Diese Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Anspruch 2 enthält eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung, während der Anspruch 3 die Reihenfolge der Montageschritte angibt.

Nach dem Hauptmerkmal der Erfindung weist die DBV- Schraubpatrone ein Kegelgewinde auf, das beim Einschrauben das Gewinde am Außenumfang des Zwischendeckels so in der Öffnung des Pumpengehäuses radial verspannt, daß sich dieser nicht mehr lösen kann. Das kegelige Gewinde übt also durch seine Spreizwirkung eine radiale Kraft auf das Außengewinde im Zwischendeckel bzw. auf die Gewindeverbindung Zwischendeckel/Topf aus. Diese Verbindung bietet gegenüber der herkömmlichen Klebemethode erhebliche Vorteile. So entfallen die zusätzlichen Arbeiten für das Entfetten und Auftragen des Kunststoffs sowie der Zeitverlust für das Aushärten. Außerdem lassen sich die für das Entfetten benötigten umweltschädigenden Kohlenwasserstoffe einsparen. Ferner ist zu beachten, daß sich im Reparaturfall die Verbindung ohne zusätzlichen Aufwand lösen läßt. Will man dagegen das nach der Klebemethode gesicherte Gewinde lösen, so läßt sich dies nur unter Temperatureinwirkung von ≤ 180°C durchführen. Für den Zusammenbau muß man anschließend das Gewinde nachschneiden.

Da das kegelige Gewinde gut abdichtet, kann die in der bekannten Ausführung vorgesehene Abdichtung der DBV- Schraubpatrone gegen einen stirnseitigen Anschlag entfallen. Die das DBV einhüllende Wand des Zwischendeckels läßt sich somit kürzen, was einer Vergrößerung des Aufnahmevolumens des Topfes zugute kommt. Schließlich läßt sich der Zwischendeckel kostengünstig aus einem Rundmaterial oder Rohr herstellen.

Nach Anspruch 2 steigt das Kegelgewinde der DBV- Schraubpatrone in Richtung des Topfes an. Diese Maßnahme hat den Vorteil, daß der Dicht- und Verspannkegel der Patrone durch den im Topf herrschenden Betriebsdruck in den Zwischendeckel hineingedrückt wird, wodurch sich die radiale Spannwirkung in der Öffnung des Topfes noch vergrößert. Der Anspruch 3 legt das schrittweise Vorgehen bei der Montage des Zwischendeckels fest. Dies geschieht auf folgende Weise:

Man schraubt zunächst die DBV-Patrone bis zur Schwergängigkeit in den Zwischendeckel. Daraufhin dreht man die vormontierte Montageeinheit mit dem Außengewinde bis zum Anschlag des Zwischendeckels in die Öffnung des Topfes hinein. Schließlich schraubt man mit einem Innensechskantschlüssel das Kegelgewinde der DBV-Schraubpatrone in gleicher Drehrichtung in den Zwischendeckel, wobei die Aufweitung und Verspannung des Außengewindes erfolgt. Nachfolgend läßt sich die gesamte Topfeinheit mit langen Schrauben an das Pumpengehäuse anflanschen. Die mit Hilfe des Kegelgewindes gesicherte Verschraubung ermöglicht eine gleichmäßige Last- und Spannungsverteilung über die gesamte Verbindungslänge. Man erzeugt ein hohes Lösemoment bei geringem Einschraubmoment des Zwischendeckels.

Eine Ausführung nach dem nebengeordneten Anspruch 4 bezieht sich auf eine preisgünstige Alternative. Dort ist im Anschluß an das Gewinde der Schraubpatrone eine Kegelfläche vorgesehen. An dem Zwischendeckel befindet sich eine entsprechende Gegenkegelfläche, die beim Eindrehen der Schraubpatrone mit der ersten Kegelfläche zusammenwirkt. Auch auf diese Weise läßt sich der Zwischendeckel aufweiten und in der Öffnung des Topfes verspannen.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Radialkolbenpumpe im Längsschnitt;

Fig. 2 die aufeinanderfolgenden Montageschritte beim Einbau des Zwischendeckels und

Fig. 3 eine weitere Ausführungsform.

Die Radialkolbenpumpe enthält in einem Pumpengehäuse 1 eine Welle 2 mit einem Exzenter 3, der mehrere in einer radialen Schnittebene gleichmäßig verteilte Förderkolben 4 betätigt. Die Förderkolben 4 gleiten in Zylinderbohrungen 5, die durch Schraubkappen 6 verschlossen sind. Auf Führungsbolzen 7 gesteckte Druckfedern 8 halten die Förderkolben 4 am Exzenter 3 in Anlage. Ein nicht gezeichneter Ölbehälter steht über einen Sauganschluß 10 und einen Ringkanal 11 mit einem Saugraum 12 in Verbindung. Der Saugraum 12 umgibt alle dem Exzenter 3 zugewandten Kolbenfüße. Jeder Förderkolben 4 hat mehrere Einlaßöffnungen 13, die bei rotierender Welle während des Saughubes in den Saugraum 12 eintauchen. Beim Druckhub stehen Innenräume der Förderkolben 4 nacheinander über Druckkanäle 14 und Rückschlagventile 15 mit einem Topf 16 in Verbindung. Der Topf 16 hat die Hauptaufgabe, die durch die Förderkolben 4 verursachten auslaßseitigen Druckschwingungen zu dämpfen, so daß diese von einem mit einem Auslaß 17 verbundenen Verbraucher ferngehalten werden. O-Ringe 18 dichten die Druckkanäle 14 nach außen ab.

Ein als Lagerbuchse für die Aufnahme eines Zapfens 20 der Antriebswelle 2 dienender Zwischendeckel 21 ist mit einem Außengewinde eines Kragens 21A in einer Öffnung 22 des Topfes 16 verschraubt. Außerdem enthält der Zwischendeckel 21 ein in den Topf 16 hineinragendes Druckbegrenzungsventil (DBV), welches als vormontierbare Schraubpatrone 23 ausgeführt ist. Die DBV-Patrone 23 weist im Innern, wie üblich, ein gegen Federkraft öffnendes Ventil auf. Es schützt die Pumpe und den angeschlossenen Verbraucher vor Überlastung. Eine Bohrung 23A ermöglicht den Zutritt des Drucköls. Nach der Erfindung weist die DBV-Schraubpatrone 23 ein in Richtung zum Topf 16 ansteigendes Kegelgewinde 24 (z. B. M 16×1,5) auf, das nach dem Einschrauben mit Hilfe eines Innensechskants 25 den Kragen 21A des Zwischendeckels 21 in der Öffnung 22 radial aufweitet (Fig. 1 und Fig. 2A).

Die Fig. 2 erläutert die einzelnen Montageschritte: Nach Fig. 2A dreht man die DBV-Schraubpatrone 23 bis zur Schwergängigkeit in den Zwischendeckel 21 ein. In einem weiteren Montageschritt Fig. 2B und Fig. 2C schraubt man die vormontierte Einheit 21, 23 in die Öffnung 22 des Topfes 16, wobei der Traganteil der vorderen Gewindegänge überwiegt. Fig. 2D zeigt die Endmontage, während der man das Kegelgewinde 24 der DBV-Schraubpatrone 23 in den Zwischendeckel 21 vollständig hineindreht. Durch die Aufweitung wird die Gewindeverbindung am Topf 16 und am Kragen 21A auf ihrer ganzen Länge aktiviert, so daß sich eine gleichmäßige Last- und Spannungsverteilung ergibt. Auf diese Weise erhält man ein hohes Lösemoment bei geringem Montagedrehmoment des Zwischendeckels 21.

Im Falle eines Pumpendefekts ist es ohne weiteres möglich, den Zwischendeckel 21 ohne zusätzlichen Aufwand zu lösen. Auch läßt es die kurze Ausführung des Zwischendeckels zu, eine vorhandene Lagerbuchse von hinten auszupressen, wenn diese beschädigt ist. Diese Auspreßmöglichkeit war bei der die DBV-Schraubpatrone voll umschließenden Ausführung des Zwischendeckels 21 nach dem Stand der Technik nicht vorhanden.

In der Variante nach Fig. 3 sieht man an der DBV- Schraubpatrone 33 eine Kegelfläche 30 vor. Ein Kragen 31A eines Zwischendeckels 31 weist eine der Kegelfläche 34 entsprechende Gegenkegelfläche 32 auf. Zur Montage schraubt man zunächst den Zwischendeckel 31 in eine Öffnung 34 eines Topfes 36 ein. Anschließend dreht man die DBV- Schraubpatrone 33 aus der Montagerichtung 37 mit einem normalen zylindrischen Gewinde 35 in den Kragen 31A. Sobald die Kegelflächen 30 und 32 miteinander in Kontakt kommen, - wobei sich der Einschraubwiderstand erhöht -, dreht man die DBV- Schraubpatrone 33 noch um einen bestimmten Winkelbetrag weiter, so daß eine ausreichende Aufweitung des Kragens 31A in der Öffnung 34 zustande kommt.

Bezugszeichen

1 Pumpengehäuse

2 Welle

3 Exzenter

4 Förderkolben

5 Zylinderbohrung

6 Schraubkappe

7 Führungsbolzen

8 Druckfeder

9 -

10 Sauganschluß

11 Ringkanal

12 Saugwurm

13 Einlaßöffnungen

14 Druckkanal

15 Rückschlagventil

16 Topf

17 Auslaß

18 O-Ring

19 -

20 Zapfen

21 Zwischendeckel

21A Kragen

22 Öffnung

23 DBV-Schraubpatrone

23A Bohrung

24 Kegelgewinde

25 Innensechskant

26 -

27 -

28 -

29 -

30 Kegelfläche

31 Zwischendeckel

31A Kragen

32 Gegenkegelfläche

33 Schraubpatrone

34 Öffnung

35 zylindr. Gewinde

36 Topf

37 Montagerichtung


Anspruch[de]
  1. 1. Radialkolbenpumpe mit folgenden Merkmalen:
    1. - An ein Pumpengehäuse ist ein mit einer Öffnung versehener und als Ölsammelraum dienender Topf angeflanscht;
    2. - in der Öffnung des Topfes ist mit Hilfe eines Gewindes ein Zwischendeckel eingeschraubt;
    3. - der Zwischendeckel ist auf der Seite des Pumpengehäuses als Lagerbuchse zur Aufnahme eines Zapfens einer Antriebswelle ausgeführt;
    4. - in einer Bohrung des Zwischendeckels sitzt gleichachsig zur Antriebswelle ein Druckbegrenzungsventil in Form einer Schraubpatrone, das in den Innenraum des Topfes hineinragt,
  2. gekennzeichnet durch folgendes Merkmal:

    die DBV-Schraubpatrone (23) weist ein Kegelgewinde (24) auf, das beim Einschrauben den Zwischendeckel (21) in der Öffnung (22) des Topfes (16) verspannt, so daß dieser gegen Lösen gesichert ist.
  3. 2. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Kegelgewinde (24) der DBV-Schraubpatrone (23) in Richtung des Topfes (16) ansteigt.
  4. 3. Verfahren zur Montage eines Zwischendeckels im Topf einer Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Montageschritte:
    1. - Zunächst schraubt man die DBV-Schraubpatrone (23) in den Zwischendeckel (21), bis Schwergängigkeit auftritt;
    2. - anschließend wird die vormontierte Montageeinheit bis zum Anschlag des Zwischendeckels (21) in den Topf (16) eingeschraubt;
    3. - zur Endmontage schraubt man in gleicher Drehrichtung das Kegelgewinde (24) der DBV-Schraubpatrone (23) in den Zwischendeckel (21) ein.
  5. 4. Radialkolbenpumpe mit folgenden Merkmalen:
    1. - An ein Pumpengehäuse ist ein mit einer Öffnung versehener und als Ölsammelraum dienender Topf angeflanscht;
    2. - in der Öffnung des Topfes ist mit Hilfe eines Gewindes ein Zwischendeckel eingeschraubt;
    3. - der Zwischendeckel ist auf der Seite des Pumpengehäuses als Lagerbuchse zur Aufnahme eines Zapfens einer Antriebswelle ausgeführt;
    4. - in einer Bohrung des Zwischendeckels sitzt gleichachsig zur Antriebswelle ein Druckbegrenzungsventil in Form einer Schraubpatrone, das in den Innenraum des Topfes hineinragt,
  6. gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
    1. - im Anschluß an ein Gewinde (35) der Schraubpatrone (33) befindet sich eine Kegelfläche (30);
    2. - an einem Kragen (31A) des Zwischendeckels (31) befindet sich eine Gegenkegelfläche (32), die beim Eindrehen der Schraubpatrone (33) mit der Kegelfläche (30) zusammenwirkt, so daß
    3. - sich der Kragen (31A) aufweitet und in der Öffnung (34) des Topfes verspannt (Fig. 3).






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