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Dokumentenidentifikation DE112005002521T5 20.09.2007
Titel Rotationspumpe
Anmelder Nordson Corp., Westlake, Ohio, US
Erfinder Romanin, Mario, Grafton, Ohio, US
Vertreter Eisenführ, Speiser & Partner, 28195 Bremen
DE-Aktenzeichen 112005002521
Vertragsstaaten AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BW, BY, BZ, CA, CH, CN, CO, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EC, EE, EG, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR, HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KM, KN, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, LY, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NA, NG, NI, NO, NZ, OM, PG, PH, PL, PT, RO, RU, SC, SD, SE, SG, SK, SL, SM, SY, TJ, TM, TN, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VC, VN, YU, ZA, ZM, ZW, EP, AT, BE, BG, CH, CY, CZ, DE, DK, EE, ES, FI, FR, GB, GR, HU, IE, IS, IT, LT, LU, LV, MC, NL, PL, PT, RO, SE, SI, SK, TR, OA, BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GQ, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG, AP, BW, GH, GM, KE, LS, MW, MZ, NA, SD, SL, SZ, TZ, UG, ZM, ZW, EA, AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM
WO-Anmeldetag 28.10.2005
PCT-Aktenzeichen PCT/US2005/039193
WO-Veröffentlichungsnummer 2006050233
WO-Veröffentlichungsdatum 11.05.2006
Date of publication of WO application in German translation 20.09.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 20.09.2007
IPC-Hauptklasse F04B 1/107(2006.01)A, F, I, 20070620, B, H, DE
IPC-Nebenklasse F04B 1/04(2006.01)A, L, I, 20070620, B, H, DE   

Beschreibung[de]
Verwandte Anmeldungen

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen U.S.-Patentanmeldung mit der Serien-Nr. 60/622.742 für eine ROTARY PISTON PUMP, angemeldet am 28. Oktober 2004, deren Offenbarung hiermit durch Bezug voll eingeschlossen ist.

Hintergrund der Erfindung

Hin- und hergehende Kolbenpumpen mit einem einzigen hin- und hergehenden Kolben, wie Schuss-Dosiergeräte, sind allgemein bekannt. Die Arbeitsweise dieser Pumpen enthält einen Einlasshub und einen Ausgabehub. Während des Einlasshubes bewegt sich der Kolben innerhalb einer Zylinderbohrung und Fluid tritt in die Pumpe ein. Während des Ausgabehubes bewegt sich der Kolben in die entgegengesetzte Richtung und drückt das Fluid aus den Zylinder. Typischerweise werden Einwegventile benutzt, um sicherzustellen, dass Fluid in die Zylinderbohrung nur während des Einlasshubes gelangt und den Zylinder nur während des Ausgabehubes verlässt. Aus diesem Grunde produzieren Schuss-Dosiergeräte keinen kontinuierlichen Materialstrom, sondern vielmehr einen pulsierenden Strom, weil die Kolbenkammer nach jedem Ausgabehub wieder gefüllt werden muss.

Ein Schuss-Dosiergerät hat normalerweise auch Volumengrenzen, da es nur die Fluidmenge ausgeben kann, die in seine Zylinderbohrung passt. Dies hat zur Folge, dass für große Abgabemengen eine verhältnismäßig große Kolbenkammer und ein entsprechender Antrieb erforderlich sind. Wegen dieser großen Abmessungen muss die Einheit vom Abgabeort entfernt aufgestellt werden und erfordert lange Schläuche, was zu Zuführschlauchschwellungen und Saugeffekten führen kann. Soll ein solches großes System für die Abgabe kleinerer Mengen benutzt werden, enthielte das Schuss-Dosiergerät eine größere Materialmenge als benötigt. Somit verbleiben bei Arbeitsvorgängen mit niedrigeren Materialmengen Restmengen im Kolbenzylinder. Dies hat zur Folge, dass das erste Material, das in die Kammer kommt, nicht notwendigerweise das erste Material ist, das wieder herauskommt, und einiges Material in der Kammer länger als erwünscht verbleibt.

Zahnradpumpen sind eine Form von positiven Verdrängungspumpen mit kontinuierlichem Fluss, die in einigen Schuss-Dosiergerät-Anwendungen benutzt werden können. Zahnradpumpen können jedoch für viele Materialien nicht benutzt werden, insbesondere solche, die durch die zerschlagende Natur von Zahnradpumpen beschädigt oder auf andere Weise beeinträchtigt werden. Zahnradpumpen überstehen auch keine stark schleifenden Materialien und weisen in begrenztem Maße Überströmen (blow-by) auf, so dass sie für hochpräzise Dosieranwendungen nicht geeignet sind.

Zusammenfassung der Erfindung

Die Erfindung befasst sich mit einem Pumpenkonzept, das einen Pumpenbetrieb mit positiver Verdrängung schafft. In einer Ausführungsform wird die Pumpe in der Form einer Rotationspumpe realisiert, die eine in einem Körper angeordnete Kammer und ein in der Kammer angeordnetes Verdrängungsglied aufweist, das sich hierin hin- und herbewegen kann. Ein Antriebsglied wird benutzt, um das Verdrängungsglied innerhalb der Kammer abhängig von der Relativdrehung zwischen dem Körper und dem Antriebsglied zu bewegen. Eine Ventilanordnung kann benutzt werden, um die Zeiten zu steuern, an denen sich die Kammer in Fluidverbindung mit den Einlass- und Auslassports der Pumpe befindet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

In den beigefügten Zeichnungen, die eingeschlossen sind und einen Teil der Anmeldung bilden, werden Ausführungsformen der Erfindung gezeigt, die zusammen mit der vorhergehenden allgemeinen Beschreibung und der nachfolgenden detaillierten Beschreibung dazu dienen, Beispiele der Erfindung aufzuzeigen.

1 zeigt eine Querschnittsansicht einer als Beispiel dienenden Pumpe gemäß der Erfindung, bei der die Pumpenkomponenten in verallgemeinerter Form gezeigt sind;

2 zeigt eine Perspektivansicht einer als Beispiel dienenden Pumpenanordnung gemäß der Erfindung in typischer Anordnung mit einem Antriebsmotor;

3 zeigt eine Seitenansicht der Pumpenanordnung nach 2;

4 zeigt eine Ansicht des Einlassendes oder des hinteren Endes der Pumpenanordnung nach 2;

5 zeigt eine Querschnittsansicht der Pumpe nach 1 entlang der Linie 5-5 in 4;

6 zeigt eine Perspektivansicht einer Ventilanordnung für die Pumpe nach 1;

7 zeigt eine Querschnittsansicht der Ventilanordnung nach 6 entlang der Linie 7-7 in 6;

8 zeigt eine Querschnittsansicht der Pumpe nach 1 entlang der Linie 8-8 in 4;

9 zeigt eine Perspektivansicht eines Zylinderblocks für die Pumpe nach 1;

10 zeigt eine detaillierte Querschnittsansicht eines Zylinderblocks für die Pumpe nach 1;

11 zeigt eine Perspektivansicht einer Kolbenkonstruktion für die Pumpe nach 1;

12 zeigt eine Querschnittsansicht der Kolbenkonstruktion nach 11 entlang der Linie 12-12 in 11;

13 zeigt eine Querschnittsansicht der Pumpe nach 1 entlang der Linie 5-5 in 4;

14 zeigt eine Querschnittsansicht der Pumpe nach 1 entlang der Linie 14-14 in 3;

15 und 16 zeigen eine alternative Ausführung eines Kolbens für eine als Beispiel dienende Pumpe gemäß der Erfindung;

17 zeigt eine Perspektivansicht einer alternativen Ausführung eines Zylinderblocks für die Pumpe gemäß der Erfindung;

18 zeigt eine Perspektivansicht eines Halteringes für den Zylinderblock nach 17; und

19 zeigt einen Teil einer Querschnittsansicht des Kolbens, des Zylinderblocks und des Halteringes der 15 bis 18 in zusammengebautem Zustand.

Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf Fluidpumpen mit positiver Verdrängung. Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Rotationspumpen mit positiver Verdrängung, die eine Alternative zu bekannten Schuss-Dosiergeräten bieten. In einem Ausführungsbeispiel enthält die Pumpe ein oder mehrere Verdrängungsglieder, wie zum Beispiel Kolben, die in einem Körper angeordnet sind und durch ein Antriebsglied, wie zum Beispiel einen Nocken, angetrieben werden. Die Zeitgabe der Einlass- und Ausgabezyklen wird durch eine Ventilanordnung gesteuert, wie zum Beispiel durch ein Radialschieberventil.

Das in dieser Anmeldung vorgestellte Pumpenkonzept kann auch auf andere Pumpenanwendungen als Schuss-Dosiergeräte angewandt werden. Die Pumpenkonstruktion des Ausführungsbeispiels bietet eine echte positive Verdränger-Dosierpumpe mit konstantem Strom, und somit ist die Pumpe für eine Vielzahl von Pumpenanwendungen geeignet. Zum Beispiel kann die Pumpe in einer Vielzahl von Anwendungen in der Automobilindustrie benutzt werden, um viskose Flüssigkeiten an eine Fläche abzugeben, die sich einem Fluss oder einer Selbstnivellierung entgegensetzen, wie z.B. Klebstoffe, Dichtungsmittel oder Dichtungsmassen. Beispiele dieser Anwendung schließen das Zuführen eines Nahtdichtungsmittels entlang der Naht von sich überlappenden und punktgeschweißten Unterbodensektionen, das Zuführen von Epoxidharz um die Naht am Rand oder an den Umfang eines Türblattes und das Zuführen von Urethankleber zum Einkleben einer Windschutzscheibe in eine Automobilkarosserie ein.

Obgleich unterschiedliche Aspekte und Konzepte der Erfindung hier in den Ausführungsbeispielen als in Kombination enthalten beschrieben und dargestellt sind, können diese unterschiedlichen Aspekte und Konzepte in vielen Ausführungsformen entweder einzeln oder in unterschiedlichen Kombinationen und untergeordneten Kombinationen verwendet werden. Wenn dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist, sollen alle solche Kombinationen und untergeordneten Kombinationen als innerhalb des Bereiches der vorliegenden Erfindung liegend gelten. Weiterhin haben, auch wenn unterschiedliche alternative Ausführungsformen hinsichtlich der unterschiedlichen Aspekte und Merkmale der Erfindung, wie alternative Materialien, Strukturen, Konfigurationen, Verfahren, Vorrichtungen, Software, Hardware, Steuerlogik usw. hierin beschrieben sein mögen, solche Beschreibungen nicht das Ziel, eine vollständige oder ausschließliche Liste vorhandener möglicher Ausführungsformen zu sein, ob sie nun zur Zeit bekannt sind oder später entwickelt werden. Fachleute auf diesem Gebiet können ohne weiteres einen oder mehrere der erfindungsgemäßen Merkmale, Aspekte oder Merkmale der Erfindung in zusätzliche Ausführungsformen im Rahmen des Bereiches der vorliegenden Erfindung einfügen, selbst wenn solche Ausführungsformen hier nicht ausdrücklich offenbart sind. Außerdem haben, auch wenn einige Merkmale, Konzepte oder Aspekte der Erfindung hier als bevorzugte Anordnung oder Verfahren beschrieben werden, solche Beschreibungen nicht das Ziel, ein solches Merkmal als erforderlich oder notwendig darzustellen, wenn dieses Ziel nicht ausdrücklich genannt wird. Weiter können repräsentative Werte und Bereiche als Beispiele hier enthalten sein, die jedoch nicht so auszulegen sind, als ob sie eine Begrenzung darstellten, und sie sind als kritische Werte oder Bereiche nur dann zu verstehen, wenn dies ausdrücklich gesagt wird.

1 zeigt eine vereinfachte Querschnittsteilansicht eines Ausführungsbeispiels einer Pumpe gemäß der Erfindung, bei der Teile in verallgemeinerter Form dargestellt sind. Die Pumpe 10 enthält eine Kammer oder einen Zylinder 12, ein Verdrängungsglied 14 und ein Antriebsglied 16. Im Ausführungsbeispiel der 1 kann das Antriebsglied 16 als ein Nocken mit einem Nockenprofil entlang seiner inneren Oberfläche 23 ausgebildet sein, und das Verdrängungsglied 14 kann als ein Kolben ausgebildet sein, der als Kolbenzylinder ausgebildet, in der Kammer 12 angeordnet ist. Wie 1 zeigt, hat die Pumpe 10 typischerweise eine Mehrzahl von Kolbenzylindern 12, die radial in einem Körper 18, wie z.B. einem Zylinderblock 18, angeordnet sind, wobei jeder Zylinder 12 einen entsprechenden, darin angeordneten Kolben 14 aufweist. 1 zeigt die Pumpe 10 mit zehn Zylindern, aber eine besondere Anzahl von Zylindern ist nicht erforderlich. Außerdem kann die Querschnittsform der Kolben 14 und der Kolbenzylinder 12 anders ausgebildet sein. Obgleich die Kolben 14 und die Kolbenzylinder 12 in den Ausführungsbeispielen allgemein mit rundem Querschnitt gezeigt sind, können auch andere Formen und Konfigurationen benutzt werden, wie z.B. oval, quadratisch und dreieckig. Die Pumpenkomponenten können aus den verschiedensten Materialien hergestellt sein. Beispiele solcher Materialien schließen Aluminium, Stahl, rostfreien Stahl, Kunststoff, Gussmaterial, Messing und gesintertes Material ein, sind hierauf jedoch nicht beschränkt.

Die Pumpe 10 ist allgemein eine Rotationspumpe, in der eine Relativdrehung zwischen dem Zylinderblock 18 und dem Nocken 16 stattfindet. In 1 ist der Zylinderblock 18 als entgegen dem Uhrzeigersinn um eine zentrale Achse 20 rotierend gezeigt. Die Drehrichtung kann jedoch umgekehrt werden. Eine Umkehrung der Drehrichtung mag es erforderlich machen, das Nockenprofil umzukehren, wie aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung hervorgeht.

Während der Relativdrehung zwischen dem Kolbenzylinder 12 und dem Nocken 16 um die Achse 20 bewegt sich der Kolben 14 innerhalb des Zylinders 12 zwischen einer ersten oder inneren Position und einer zweiten oder äußeren Position hin und her. Während des Ausgabehubes wird der Kolben 14 innerhalb seines Kolbenzylinders 12 radial nach innen bewegt, indem er dem Profil des Nockens 16 folgt. Während des Einlasshubes zwingt der Fluiddruck des in den Zylinder 12 einströmenden Fluids den Kolben 14 innerhalb seines Zylinders 12 radial nach außen. Das im allgemeinen elliptische Profil der Nockenfläche 23 sorgt für die Bewegung der Kolben und erreicht zwei vollständige Einlasshübe und zwei vollständige Ausgabehübe bei einer Relativdrehung von 360° zwischen dem Nocken 16 und dem Zylinderblock 18.

Die Pumpe 10 enthält eine Ventilanordnung 22 zum Steuern der Zeitgabe des Fluidflusses in die Zylinder 12 und aus diesen heraus. In dem Beispiel nach 1 weist die Ventilanordnung ein Paar von Einlassöffnungen 24 und ein Paar von Auslass- oder Abgabeöffnungen 26 auf, obwohl die Anzahl und die Position der Öffnungen variieren kann. Die Ventilanordnung 22 und der Nocken 16 sind derart angeordnet, dass jeder Kolben Einlass- und Ausgabehübe entsprechend dem Profil des Nocken 16 abwechselt, wobei die Zeitgabe durch den Betrieb der Ventilanordnung 22 gesteuert wird. Somit hat die Pumpe 10 ein zeitgesteuertes Öffnungskonzept, in dem die Ventilanordnung 22 steuert, wann sich die Kolbenzylinder 12 in Fluidverbindung mit den Einlassöffnungen 24 und den Auslassöffnungen 26 befinden. Die Ventilanordnung 22 stellt also sicher, dass die Einlass- und Auslassöffnungen 24, 26 zur richtigen Zeit in Verbindung mit den richtigen Zylindern, aber nicht in Verbindung mit den falschen Zylindern stehen. Zum Beispiel stehen entsprechend dem Profil des Nockens 16 die Ausgabeöffnungen 26 in Verbindung mit Zylindern 12, deren Kolben sich im Ausgabehub befinden, und nicht mit Zylindern 12, deren Kolben sich im Einlasshub befinden.

In dem Beispiel nach 1 ist der Nocken 16 als eine allgemein ringförmige Komponente dargestellt, die zentral zu einer Achse 20 angeordnet ist und ein nicht-kreisförmiges, im allgemeinen elliptisches Nockenprofil entlang ihrer Antriebsfläche oder inneren Fläche 23 aufweist. Der Zylinderblock 18 ist als eine allgemein ringförmige Komponente dargestellt, die radial einwärts vom Nocken 16 angeordnet ist. Darüber hinaus ist die Ventilanordnung 22 als radial einwärts vom Zylinderblock 18 angeordnet dargestellt. Die in 1 dargestellte Ausrichtung und der Aufbau sind nur beispielhafter Natur und sollten nicht in beschränkendem Sinne ausgelegt werden. Eine Pumpe gemäß der vorliegenden Erfindung kann ebenso gut in alternativer Ausrichtung oder Ausbildung realisiert werden. Zum Beispiel kann das Profil der Antriebsfläche oder inneren Fläche 23 in verschiedenen Formen ausgebildet sein, wie zum Beispiel elliptisch, abgeflacht oder kreisförmig. Darüber hinaus kann der Nocken auf einer äußeren Fläche mit einer profilierten Antriebsfläche ausgebildet und radial einwärts des Zylinderblocks angeordnet sein mit einer Ventilanordnung, die radial auswärts des Blocks ausgebildet ist. Außerdem können Nocken und Ventilanordnung so ausgebildet sein, dass sie rotieren und der Zylinderblock still steht. Weitere Konfigurationen und Ausrichtungen werden dem Fachmann klar, wenn er die hierin enthaltene Offenbarung liest.

In Verbindung mit 2 ist ein beispielhafter Aufbau einer Rotationspumpe 10 gemäß der Erfindung dargestellt. Die Pumpe 10 kann auf einer Grundplatte 32 mit einer Montageplatte 34 befestigt werden und mit einem Antriebsmechanismus 36, z.B. einem Motor, verbunden werden. Der Antriebsmechanismus 36 kann ein beliebiger geeigneter Mechanismus sein, der ein ausreichendes Drehmoment zum Antrieb der Pumpe 10 liefert. Der Motor 36 kann mit einer Steuerfunktion für eine variable Drehzahl ausgerüstet oder die Drehzahlsteuerfunktion kann getrennt vorgesehen sein. Ein Betrieb mit variabler Drehzahl ist nicht erforderlich, aber wird in den meisten Fällen benutzt, weil die Ausgangsleistung der Pumpe 10 eine direkte Funktion der Drehzahl ist, mit der die Pumpe betrieben wird.

Auf der Grundplatte 32 kann ein Haltewinkel 38 montiert sein, um den Motor 36 zu haltern. Es können jedoch auch alternative Halterungen für den Antriebsmechanismus 36 und die Pumpe 10 benutzt werden. Zum Beispiel kann der Motor an der Pumpe über einen C-Flansch, wie er allgemein bekannt ist, befestigt werden.

Die Pumpe 10 weist ein Hauptgehäuse auf, das einen Nabenkörper 40 und eine Vorderabdeckung 42 enthält, die an dem Nabenkörper mit einer Anzahl von Bolzen 44 oder anderen geeigneten Mitteln befestigt ist. Die Pumpe hat eine erste oder Einlassseite 46 und eine zweite oder Auslassseite 48. Eine Sensoranordnung 50 kann an dem Nabenkörper oder an einer anderen geeigneten Stelle befestigt werden, für Zwecke, die später noch näher beschrieben werden.

Nunmehr wird Bezug auf 3 genommen. Eine Antriebswellenanordnung 52 kann benutzt werden, um die Pumpe 10 mit dem Motor 36 (1) zu koppeln. Die Antriebswellenanordnung 52 enthält eine Antriebswelle 54, die sich aus dem Nabenkörper 40 heraus erstreckt und entsprechend ausgebildet sein kann, um mit dem Antriebsmechanismus 36 wirksam verbunden oder gekuppelt zu werden. Ein Fluideinlassbolzen 56 ist an dem Nabenkörper 40 auf der ersten oder Einlassseite 46 der Pumpe 10 angeordnet. Ein Versorgungsschlauch oder eine Versorgungsleitung (nicht gezeigt) von einer zu pumpenden Fluidquelle (nicht gezeigt) kann an den Einlassbolzen 56 angeschlossen werden. Auf der zweiten oder Auslasseite 48 der Pumpe 10 ist eine Kappe 58 befestigt. Die Kappe 58 enthält einen Auslass 60 (2) oder steht mit diesem in Verbindung, durch den das gepumpte Fluid die Pumpe 10 verlassen kann oder von dieser ausgegeben werden kann. Ein oder mehrere entfernbare Stopfen 62 sind in entsprechenden Bohrungen 64 vorgesehen, die sich durch die Wand des Nabenkörpers 40 erstrecken. Das Entfernen der Stopfen 62 ermöglicht einen Zugang zur Pumpe 10, um diese zu entleeren oder Schmieröl zuzusetzen.

4 stellt die Einlassseite 46 der Pumpe 10 dar und dient in erster Linie dazu, die Schnittlinien für die 5, 8 und 13 zu zeigen, wobei die 5 und 13 Schnitte entlang der Linie 5-5 und 8 einen Schnitt entlang der Linie 8-8 zeigen. 5 und 13 zeigen zwar Schnitte entlang derselben Schnittlinie, sie stellen aber die Pumpe 10 und den Zylinderblock 18 in verschiedenen Relativpositionen gegenüber der Ventilanordnung 22 dar, was nachfolgend beschrieben wird.

Die Antriebswellenanordnung 52 ist mit der Einlassseite 46 der Pumpe 10 über eine Anzahl von Bolzen 66 verbunden. Passstifte oder Antriebskeile 68 können auf der Antriebswelle 54 für einen formschlüssigen Antrieb vom Antriebsmechanismus 36 vorgesehen sein. Zur Befestigung der Pumpe 10 auf dem Grundrahmen 32, z.B. durch die vertikale Montageplatte 34 (2), kann eine Reihe von Schraubenlöchern 70 vorgesehen sein. Passstifte 72 können vorgesehen sein, um eine richtige Ausrichtung der Pumpe 10 sicherzustellen, wenn sie an der Platte 34 befestigt wird.

In 5 ist zu sehen, dass die Antriebswelle 54 um eine Achse 74 drehbar ist und in einem Rollenlager 76 gelagert ist. Die Antriebswelle 54 trägt ein Antriebsritzel 78, das in ein drehbar gelagertes Abtriebszahnrad 80 eingreift. Das Abtriebszahnrad 80 enthält zwei zylindrische Bohrungen 82, die jeweils das erste Ende eines Antriebsstiftes 84 aufnimmt. Schrauben 86 oder andere geeignete Befestigungen verbinden das Abtriebszahnrad 80 mit den Antriebsstiften 84. Die Antriebsstifte 84 erstrecken sich nach vorn in Richtung auf die Auslassseite 48 der Pumpe 10 und werden von entsprechenden Buchsen 88 aufgenommen. Die Buchsen 88 sind in Durchgangslöchern 90 im drehbar gelagerten Zylinderblock 18 angeordnet. Federringe 92 oder andere geeignete Mittel werden benutzt, um die Antriebsstifte 84 in den Buchsen 88 zu halten.

Das Abtriebszahnrad 80 ist mittels einer Rollenlageranordnung 94 auf einer Lagerwelle 96 drehbar gelagert. Zwischen der Rückfläche 100 des Abtriebszahnrades 80 und einer Lagerfläche 102 der Innenwand des Nabenkörpers 40 ist ein Axiallager 98 vorgesehen. Das Axiallager 98 verhindert Kontakt zwischen dem Abtriebszahnrad 80 und dem Nabenkörper 40 bei einer Axialbewegung des Zahnrades. Die beschriebene Anordnung der Zahnräder, der Lager und der Lagerwelle minimiert die axiale Belastung auf die Pumpe 10. Darüber hinaus werden durch Trennung der Zahnradantriebsfunktion vom Zylinderblock 18 durch die Benutzung der Antriebsstifte 84 radiale Lasten auf den Zylinderblock 18 vermieden.

Der Nabenkörper 40 bildet eine Ölkammer 104, die Öl zum Schmieren der Pumpenkomponenten enthält, wie zum Beispiel der Rollenlageranordnung 94 und der antreibenden und der angetriebenen Zahnräder 78, 80. Dichtungselemente können innerhalb der Pumpe an verschiedenen Stelle vorgesehen sein, um gegen Ölverlust abzudichten. Zum Beispiel sind Dichtungen 106 an den Flächen zwischen dem Zylinderblock 18 und einer Ventilanordnung 22 vorgesehen, um Ölverluste durch die Ventilanordnung 22 zu vermeiden. Zusätzlich hält eine Endkappe 108 eine Dichtung 110, um Ölverlusten um die Antriebswelle 54 vorzubeugen. Die verschiedenen Dichtungen innerhalb der Pumpe 10 können aus den verschiedensten Dichtungsmaterialien hergestellt werden, wie z.B. Polyethylen und den meisten anderen Polymeren.

Der Einlassbolzen 56 enthält einen länglichen Schaft 112 mit einem Gewindeende 114, das sich in eine Gewindebohrung 116 in der Endkappe 58 erstreckt. Somit halten der Einlassbolzen 56 und die Kappe 58 den Zylinderblock 18, die Lagerwelle 96, die Rollenlageranordnung 94 und den Nabenkörper 40 axial zusammen.

Der Einlassbolzen 56 enthält darüber hinaus eine Fluidpassage 116, die in dem länglichen Schaft 112 ausgebildet ist. Auf der Einlassseite 46 der Pumpe 10 öffnet sich die Passage 116 in einen Einlassport 118, der eine Kupplung oder eine andere Verbindung zu einer Fluidquelle aufnehmen kann. Im Innern der Pumpe 10 öffnet sich die Passage 116 in einen Satz von Querbohrungen 118, die in dem Schaft 112 gebildet sind. Die Querbohrungen 118 öffnen sich in einen gemeinsamen Ringraum 120, der mit der Ventilanordnung 22 in Verbindung steht.

Wie die 6 bis 7 des Ausführungsbeispiels zeigen, ist die Ventilanordnung 22 in der Form eines Radialschieberventils ausgebildet. Das Schieberventil 22 ist im allgemeinen zylindrisch und enthält zwei diametral gegenüberliegende Einlassöffnungen oder Schlitze 24 und zwei Ausgabeöffnungen oder Schlitze 26. Die Schlitze 24, 26 sind in Umfangsrichtung durch Stege 121 voneinander getrennt. Das Schieberventil 22 enthält darüber hinaus eine Zentralöffnung 122, die den mit einem Port versehenen Abschnitt des Einlassschaftes 112 (5) aufnimmt. Die Zentralöffnung 122 steht über eine Verbindungsbohrung 124 (7) mit den sich diametral gegenüberliegenden Einlassöffnungen 24 in Verbindung, die in der Ventilanordnung 22 gebildet sind. Da die beiden Einlassschlitze sich diametral gegenüberliegen und die beiden Ausgabeschlitze sich diametral gegenüberliegen, wird das Druckungleichgewicht in der Ventilanordnung 22 minimiert.

8 zeigt die Pumpe 10 mit den Einlassöffnungen 24 der Ventilanordnung 22 in Fluidverbindung mit den Kolbenzylindern 12. Somit kann Fluid in die Pumpe 10 über den Einlassport 118 eintreten, die Passage 116 entlangströmen und durch die Querbohrungen 118, die Verbindungsbohrungen 124 und die Einlassöffnungen 24 in die Kolbenzylinder 12 eintreten. Der Druck des in den Zylinder 12eintretenden Fluids bewegt die Kolben 14 innerhalb des Zylinders 12 radial nach außen bis zum Angriff an dem Nocken 16.

Wie 8 (sowie auch 5) zeigt, ist der Nocken 16 allgemein als Platte ausgebildet werden, deren innere Nockenfläche 23 so ausgebildet ist, dass sie am Kolben 14 angreift. Der Nocken 16 ist axial zwischen der Vorderabdeckung 42 und dem Nabenkörper 40 eingeschlossen. O-Ringe 125 können als Dichtung zwischen dem Nocken 16 und der Vorderabdeckung 42 und dem Nabenkörper 40 verwendet werden.

9 und 10 zeigen den Zylinderblock 18 des Ausführungsbeispiels der Pumpe 10. Der Zylinderblock 18 ist allgemein zylindrisch und enthält eine Mehrzahl von sich radial erstreckenden Kolbenzylindern 12. In dem Ausführungsbeispiel enthält der Zylinderblock 18 zehn Zylinder 12, die gleichmäßig um den Umfang des Blocks verteilt sind. Jeder Zylinder 12 weist eine sich axial erstreckende Schulter 126 auf und kann auch einen Ausrichtmechanismus 128 enthalten. In dem Ausführungsbeispiel der 9 und 10 enthält der Ausrichtmechanismus 128 einen Schlitz, der sich radial von der Schulter 126 bis zu einer radialen Außenfläche 130 des Zylinderblocks 18 erstreckt. Der Schlitz 128 und die Schulter 126 wirken mit dem Kolben 14 (8) zusammen, wie hiernach beschrieben wird. Der Zylinderblock 18 weist außerdem eine Zentralöffnung 132 auf, die die Ventilanordnung 22 gleitfähig aufnimmt, so dass der Zylinderblock 18 die Lagerung für die Ventilanordnung 22 bildet.

11 und 12 zeigen eine Ausführung des Kolbens 14. Der Kolben weist einen Kolbenkörper 134, eine Rolle 136, einen Rollenstift 138, einem Ausrichtstift 140 und ein zusätzliches Dichtungselement 142 auf. Der Kolbenkörper 134 ist allgemein zylindrisch und enthält einen ersten Abschnitt 144 und einen zweiten Abschnitt 146, die durch eine sich axial erstreckende Schulter 148 miteinander verbunden sind.

Der erste Abschnitt 144 kann einen Dichtungspfosten 149 enthalten, der sich von dem Körper 134 des Kolbens 14 erstreckt. Der Pfosten 149 kann dazu benutzt werden, das Dichtungselement 142 zu haltern und während der Pumpvorgänge eine Abdichtung mit dem Zylinder 12 vorzunehmen. Die Dichtung 142 kann aus den verschiedensten Dichtungsmaterialien hergestellt sein, wie z.B. Polyethylen und den meisten anderen Polymeren.

Der zweite Abschnitt 146 enthält zwei sich radial erstreckende Arme 150, die dazu ausgebildet sind, zwischen sich die Rolle 136 aufzunehmen. Die Rolle 136 ist auf dem Rollenstift 138 drehbar gelagert, der an den Armen 150 in Bohrungen 152 der Arme befestigt ist. Andere Verfahren zur drehbaren Lagerung der Rolle können gemäß der Erfindung durch den Fachmann realisiert werden. Die Rolle 136 bietet einen reibungsarmen Angriff an dem Nocken 16. Niedrige Reibung zwischen den Kolben 14 und der Nockenfläche 16 reduziert sowohl die Leistungsaufnahme der Pumpe 10 als auch die Wärmeerzeugung und die Neigung der Pumpe, sich festzufressen.

Der zweite Abschnitt 146 enthält außerdem den Ausrichtstift 140, der sich allgemein rechtwinklig vom zweiten Abschnitt 146 erstreckt. Der Schlitz 128 des Zylinderblocks 18 nimmt den Stift 140 auf, um eine Verdrehung des Kolbens 14 innerhalb des Zylinders 12 während des Betriebes zu verhindern und eine einwandfreie Ausrichtung der Kolben bei der Installation sicherzustellen.

13 zeigt eine Querschnittsansicht der Pumpe 10 mit den Auslassöffnungen 26 der Ventilanordnung 22 in Fluidverbindung mit den Kolbenzylindern 12. Die Kolben 14 sind in den Zylindern 12 angeordnet, wobei die Rolle 136 an dem Nocken 16 angreift. Der Ausrichtstift 140 an dem Kolben 14 ist gezeigt, wie er in dem Schlitz 128 des Zylinderblocks 18 zu liegen kommt.

Als Resultat der Relativdrehung zwischen dem Zylinderblock 18 und dem Nocken 16 bewegt der Nocken 16 den Kolben 14 radial nach innen. Die Schulter 126 auf dem Block 18 bildet einen formschlüssigen Anschlag für die Schulter 148 des Kolbens 14, um sicher zu stellen, dass der Pfosten 149 an dem Kolben 14 die Ventilanordnung 22 nicht berührt. Sobald sich der Kolben 14 radial nach innen bewegt, wird das Fluid im Zylinder 12 in die Auslassöffnung 26 der Vertilanordnung 22 ausgegeben.

Die Auslassöffnung 26 öffnet sich in ein Paar von Auslasspassagen 154, die in der Kappe 58 gebildet sind. Die Auslasspassagen 154 stehen mit dem Auslass 60 über Querbohrungen 156 in Verbindung, die es ermöglichen, dass Fluid von der Pumpe 10 ausgegeben wird. Somit geben die beiden Abgabeschlitze 26 über den gemeinsamen Auslass 60 ab. Falls gewünscht, kann jeder Abgabeschlitz 26 mit einem eigenen Auslass in Verbindung stehen, so dass die Pumpe zwei Abgabesysteme speisen kann. Der Fluiddruck in den beiden Ausgangsleitungen müsste in einigen Anwendungsfällen jedoch gleich gehalten werden, um radiale Belastungen an dem Schieberventil 22 zu vermeiden.

14 zeigt einen Querschnitt entlang der Linie 14-14 der 3 (und der 5). In dem Beispiel der Pumpe nach 14 versetzen die treibenden und angetriebenen Zahnräder 78, 80 den Zylinderblock 18 gegenüber dem Nocken 16 und der Ventilanordnung 22 in Drehung, aufgrund des damit über die Antriebsstifte 84 gekoppelten Abtriebszahnrades. In der Ansicht der 14 rotiert der Zylinderblock 18 in Uhrzeigerrichtung. Das Rotieren des Zylinderblocks 18 bewirkt, dass jeder der Mehrzahl von Kolben 14 (im Ausführungsbeispiel zehn Kolben) sich radial innerhalb seines Kolbenzylinders 12 in Übereinstimmung mit dem radialen Profil des Nockens 16 bewegt. Die Kolben 14 werden innerhalb des Zylinders 12 (im Einlasshub) unter dem Einfluss des Druckes der gepumpten Flüssigkeit radial nach außen gedrückt und (im Ausgabehub) innerhalb des Zylinders 12 durch das Profil des Nockens 16 radial nach innen gedrückt.

Während des Einlasshubes strömt das Fluid von der Passage 116 durch die Querbohrungen 118 in die Einlassschlitze 24. Vier Querbohrungen 118 sind vorgesehen, um einen freien Strom von der Fluidpassage 116 in die Einlassschlitze 24 sicherzustellen. Dies vermeidet Ausrichtprobleme zwischen den Bohrungen 118 und den Schlitzen 24, wenn der Schaft 112 in die Öffnung 116 eingeschraubt wird (5). Fluiddruck von den Einlassschlitzen 24 drückt die Kolben 14 radial nach außen, so dass die Rolle 136 während der Rotation des Zylinderblocks 18 dem Profil der Nockenfläche 28 folgt. Der Nocken 16 hat ein derartiges Profil, dass der gewünschte Ausgabehub der Kolben 14 erzeugt wird. Während des Ausgabehubes verdrängen die Kolben 14 Flüssigkeit aus ihren entsprechenden Zylindern 12 in die Abgabeschlitze 26, die in Fluidverbindung mit dem Auslassport 60 (13) stehen. Jeder Kolben 14 wechselt somit zwischen Einlasshub und Ausgabehub entsprechend dem Profil des Nockens 16, wobei die Zeiten durch den Betrieb der Ventilanordnung gesteuert werden.

Der Kolben 14 befindet sich am Ende des Ausgabehubes im wesentlichen an dem radial innersten Rand des Zylinders 12. Somit ist nach Beendigung eines Ausgabehubes im wesentlichen das gesamte Fluid aus dem Kolbenzylinder 12 ausgegeben. In dieser Weise erreicht die Pumpe 10 einen Betrieb, bei dem das zuerst ankommende Fluid zuerst ausgegeben wird (first-in-first-out = FIFO), da nur kleine oder gar keine Fluidmengen in dem Zylinder aus dem Ausgabehub in den nächsten Einlasshub hinübergelangen.

Das Schieberventil 22 steuert somit die Einlass- und Ausgabezeiten des Fluidstroms in die und aus den Kolbenzylindern 12 ohne Benutzung von Einwegventilen. Der Nocken 16 steuert die Geschwindigkeit und die Zeitgabe der Einlass- und Ausgabehübe der Kolben 14, wenn der Zylinderblock 18 rotiert. Der Nocken 16 ist an die Geometrie des Schieberventils 22 derart angepasst, dass die Einlassschlitze 24 während der Einlasshubabschnitte des Nockenprofils zu den Zylindern 12 offen sind und die Abgabeschlitze 26 während der Abgabe- oder Ausgabehubabschnitte des Nockenprofils zu den Zylindern offen sind. Somit hat die Pumpe ein zeitgesteuertes Portkonzept.

Das Schieberventil 22 dient im Betrieb der Pumpe 10 der vollständigen Trennung der Einlass- und Auslassfließpfade. Die Stege 121 des Schieberventils 22 sind breiter als die Breite jedes Zylinders 14. Somit steht keiner der Zylinder 14 zur gleichen Zeit mit der Einlassöffnung 24 und der Auslassöffnung 26 in Verbindung.

In dieser Weise arbeitet die Pumpe 10 als echte positive Verdrängungspumpe, in der der Abgabefluss unabhängig vom Einlassdruck und somit eine Funktion der Geschwindigkeit ist, mit der die Kolben 14 sich während des Ausgabehubes bewegen. Die Geschwindigkeit der Kolben 14 während des Ausgabehubes wird durch das ausgewählte Profil des Nocken 16 und die Drehgeschwindigkeit bestimmt, mit der der Zylinderblock 18 durch den Antriebsmechanismus in Drehung versetzt wird. Somit können sehr genaue Flussraten sogar bei sehr niedrigen Fließgeschwindigkeiten erzielt werden.

14 zeigt, dass das Nockenprofil eine Anzahl von unterschiedlichen Abschnitten und Funktionen aufweisen kann. Ein erster Abschnitt 160 des Nockens 16 ist derjenige, der dem Schieberventil 22 am nächsten ist und somit dem Endabschnitt der Ausgabehübe entspricht. Ein zweiter Abschnitt 162 ist gekennzeichnet durch ein Oberflächenprofil mit steilem Winkel (was bedeutet, dass der Radius der Nockenfläche 28 deutlich pro Bogeneinheitslänge zunimmt). Dies ist vorgesehen, damit der Kolben 14 während des Einlasshubes schnell radial nach außen bewegt werden kann. Ein dritter Abschnitt 164 ist gekennzeichnet durch ein Nockenflächenprofil mit einem etwas flacheren Winkel. Dies führt zu einer etwas langsameren Bewegung des Kolbens während des Ausgabehubes als im Einlasshub. Darüber hinaus schafft dies die notwendige Länge zum Erreichen einer gesteuerten Überlappung von Beschleunigung und Verzögerung der Kolben, wie hiernach noch beschrieben wird. Die Änderungsgeschwindigkeit des Radius des Nockenprofils für den Ausgabehub kann so ausgebildet werden, dass die Fluidausgaberate von den Kolbenzylindern nahezu konstant ist. Dies ist ein optionales Merkmal für Anwendungen, die einen gleichmäßigen Flüssigkeitsstrom von der Pumpe benötigen. Schließlich kann ein vierter Abschnitt 166 des Nockenprofils zwischen den verschiedenen Einlass- und Ausgabehüben benutzt werden und ist gekennzeichnet durch einen konstanten Radius der Nockenfläche (die im Querschnitt „flach" erscheint). Diese Abschnitte können als Verweilzeiten betrachtet werden, in denen die Kolben stationär sind.

Wie in den 7 und 14 gezeigt, sind die Auslass- oder Abgabeschlitze 26 größer als die Einlassschlitze 24. In anderen Worten, die Abgabeschlitze 26 erstrecken sich über einen Bogen, der größer ist als der Bogen der Einlassschlitze 24. In diesem Beispiel sind die Einlassschlitze 24 so dimensioniert, dass während eines Einlasshubes maximal zwei Kolbenzylinder 12 zu jedem Einlassschlitz 24 offen sind, so dass sich in einem Einlasshub des Nockenprofils gleichzeitig eine Summe von maximal vier Zylindern füllen. Die Abgabe- oder Ausgabeschlitze 26 sind jedoch groß genug, damit sich während der Ausgabeabschnitte des Nockenprofils drei Zylinder in Fluidverbindung mit jeden Abgabeschlitz 26 drehen können. Das Profil des Nockens 16 gleicht die Kolbengeschwindigkeiten jedoch derart aus, dass die Pumpe 10 in jedem Ausgabehub ein Fluidvolumen in jeden Abgabeschlitz abgeben kann, das äquivalent zu zwei Kolbenzylindern ist, also ein Gesamtvolumen von vier Zylindern.

Insbesondere in Bezug auf die Kolben A bis C der 14 arbeiten die äußeren Kolben in komplementärer Weise nach dem Nockenprofil, was bedeutet, dass wenn einer der äußeren Kolben (z.B. Kolben C in 14) verzögert wird (d.h. seinen Ausgabehub abschließt), der andere äußere Kolben A beschleunigt (d.h. seinen Ausgabehub beginnt). Die Verzögerungsrate des Kolbens C und die Beschleunigungsrate des Kolbens A sind derart ausgeglichen, dass sie zusammen die gleiche Kolbengeschwindigkeit und Ausgaberate wie der mittlere Kolben B haben. Der mittlere Kolben B befindet sich zu dieser Zeit im allgemeinen in Mittenausrichtung mit dem Ausgabeschlitz 26. Das Profil des Nockens 16 ist derart, dass während der größten Zeit des Ausgabehubes die Kolben 12 sich mit konstanter Geschwindigkeit bewegen. Somit bietet das Nockenprofil während des größten Bereiches des Ausgabehubes im allgemeinen eine konstante Kolbengeschwindigkeit, und Überlappungen von Beschleunigungen und Verzögerungen der Kolben halten die Ausgaberate der Pumpe im allgemeinen konstant, wenn die Drehzahl der Pumpe allgemein konstant ist.

Das Ausführungsbeispiel nach 14 erreicht einen kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom aus der Pumpe, weil das Nockenprofil sicherstellt, dass zu jedem gegebenen Zeitpunkt das Äquivalent von vier Zylindern sich im Abgabehubzyklus befindet. Somit wird die Flüssigkeit konstant ausgepumpt. Darüber hinaus erzeugt die Pumpe keinen pulsierenden Strom, weil die kumulierte Geschwindigkeit der Abgabezylinder im allgemeinen konstant ist. Wird jedoch ein pulsierender Strom gewünscht, kann das Nockenprofil derart modifiziert werden, dass die Kolben ohne Überlappungsbetrieb ausgeben.

Die Kolben 14 können so ausgebildet sein, das sie eng toleriert in die Zylinder 12 passen, um ein Durchlecken von Öl in die Ausgabeschlitze 26 zu vermeiden. Zusätzlich sind die Stege 121 der Ventilanordnung 22 eng toleriert in die Innenfläche der Öffnung 132 des Zylinderkopfes 18 eingesetzt, um einen Fluidübergang vom Einlassschlitz 24 in den Ausgabeschlitz 26 zu verhindern oder zu minimieren. Aufgrund von engen Fertigungstoleranzen und Spiel zwischen bewegten Metallteilen ist anzunehmen, dass eine Ölschmierung allein nicht ausreicht, den Reibungskoeffizienten zwischen eng benachbarten Metallteilen zu reduzieren, wie zum Beispiel zwischen den Kolben 14 und den Zylindern 12 und zwischen dem Schieberventil 22 und dem Zylinderblock 18. Somit können die Flächen, die einem hohen Reibungskontakt mit anderen Flächen ausgesetzt sind, auf erforderliche Weise behandelt werden, um den Reibungskoeffizienten zu reduzieren. Zum Beispiel kann eine Festflächenbehandlung benutzt werden, wie z.B. eine amorphe diamant-ähnliche Beschichtung (ADLC). Dieses Verfahren enthält die Plasma-Beschichtung der Oberfläche in Verbindung mit einem chemischen Aufdampf-Prozess und ist dem Fachmann als kommerziell zur Verfügung stehendes Verfahren allgemein bekannt. Andere Verfahren oder Beschichtungen können je nach Erfordernis angewandt werden, wie zum Beispiel ein MOSTTM-Verfahren der Firma Ion Bond. Einige Pumpenkonstruktionen und -anwendungen können jedoch auch mit Ölschmierung allein auskommen.

Wie aus 14 zu sehen ist, ist die Sensoranordnung 50 in der Form eines Annäherungssensors 170 ausgeführt, z.B. mit einem induktiven Annäherungssensor, wie er allgemein bekannt ist. Der Sensor 170 kann in einer Öffnung 172 installiert werden, die in dem Nocken 16 gebildet ist. Die Öffnung 172 erstreckt sich vollständig durch den Nocken 16, so dass der Sensor 174 neben oder bündig mit der Innenfläche 28 des Nockens 16 positioniert ist, so dass der Sensor das Vorhandensein der Kolben 14 erkennen kann, wie noch beschrieben wird. Der Sensor 170 kann, z.B. durch Signaldrähte, elektronisch mit einer Sensor-Befestigungsanordnung 176 gekoppelt sein, die am äußeren Umfang des Nabenkörpers 40 befestigt werden kann. Die Sensoranordnung 50 kann einen elektrischen Verbinder 178 aufweisen (2 und 3), um das Ausgangssignal des Sensors 170 an eine Ananalyseschaltung weiterzugeben.

Der Sensor 170 kann dazu benutzt werden, festzustellen, wann jeder Kolben 14 sich während des Einlasshubes radial voll in Richtung des Nockens 16 bewegt hat. Ist dies der Fall, so erkennt der Annäherungssensor 170 das äußere entfernte Ende jedes Kolbens 14, wenn dieses an dem Sensor vorbei rotiert. Das Signal (typischerweise die Zählimpulse) des Sensors 170 kann dann mit der Drehzahl der Pumpe 10 verglichen werden, um festzustellen, wenn irgendeiner der Kolben 14 nicht einwandfrei funktioniert. Die Drehzahl der Pumpe kann durch konventionelle Mittel gemessen werden, zum Beispiel durch einen Tachometer (nicht gezeigt) oder einen anderen Geschwindigkeitsanzeiger. Fehlende „Zählimpulse" können z.B. anzeigen, dass der Einlassdruck nicht ausreicht, die Zylinder 12 zu füllen, oder dass sich ein Leck oder eine andere Unregelmäßigkeit in der Pumpe 10 befindet. Alternativ kann ein Einlasssensor (nicht gezeigt) in Kombination mit dem Sensor 170 benutzt werden, eine Druckmessung des Fluids am Einlass durchzuführen. Ein einwandfreier Pumpenbetrieb kann bestätigt sein, wenn die „Zählimpulse" des Sensors 170 mit der Drehzahl der Pumpe zusammenpassen und der Einlassdruck als ausreichend erkannt wird.

15 und 16 zeigen eine andere Ausführungsform eines Kolbens für ein Pumpenbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Kolben 14' ist allgemein zylindrisch und enthält einen ersten Endabschnitt 200 und einen zweiten Endabschnitt 202. Der erste Endabschnitt 200 ist im wesentlichen gleich dem ersten Abschnitt 144 des Kolbens 14 der 11 bis 12, außer dass der erste Abschnitt 200 nicht den zusätzlichen Dichtungspfosten 149 und das Dichtungselement 142 des Kolbens 14 hat. Der Kolben 14' kann jedoch so ausgebildet sein, dass er ein Dichtungselement hat, wenn dies gewünscht ist.

Der zweite Endabschnitt 202 enthält einen sich axial erstreckenden Schlitz 204, der eine Ausrichtlippe 206 bildet. Die Ausrichtlippe 206 bildet einen Teil eines Ausrichtmechanismus 207, der hiernach noch beschrieben wird. Der Kolben 14' enthält außerdem eine gekrümmte „Folge"-Fläche 208. Diese Fläche 208 ist ausgewählt, um einen Kontakt mit niedriger Reibung mit dem Nocken 16 herzustellen, vorzugsweise, aber nicht notwendigerweise, mit linienförmiger Berührung.

17 zeigt eine andere Ausführung eines Zylinderblocks für ein Pumpenbeispiel gemäß der vorliegenden Erfindung. In dieser Ausführung hat der Zylinderblock 18' dieselbe Grundkonstruktion und die gleichen Merkmale, wie sie vorstehend für den Zylinderblock 18 der 9 bis 10 beschrieben wurden. So ist der Zylinderblock 18' im allgemeinen zylindrisch und enthält eine Mehrzahl von am Umfang im Abstand angeordneten Kolbenzylindern 200 und eine zentrale Öffnung 212 zur Aufnahme der Ventilanordnung 22 (nicht gezeigt).

In diesem Beispiel weisen die Kolbenzylinder 200 jedoch keine Schulter wie die Schulter 126 der Zylinder 12 der 10 auf. Stattdessen sind die Kolbenzylinder 200 im Zylinderblock 18' im wesentlichen gerade, zur Anpassung der Kontur an die Kolben 14'. Außerdem enthält der Zylinderblock 18' ebenfalls eine Stufe 214 entlang seiner Außenfläche 216. Die Stufe 214 bildet eine Kerbe 218 in jedem Zylinder 200 und eine sich axial erstreckende Schulter 220 auf der Außenfläche 216.

Wenn jeder Kolben 14' richtig in seinen Zylinder 200 eingesetzt ist, muss die Lippe 206 mit der Kerbe 218 ausgerichtet sein. Ein Kolbenhaltering 222 (18) ist im Presssitz auf die Schulter 220 neben dem Kerbabschnitt 218 der Zylinder 200 aufgesetzt. Die Schulter 220 ist in einen Abschnitt der Zylinder 12 eingeformt, so dass wenn der Ring 222 aufgesetzt ist, ein innerer peripherer Abschnitt 224 in die Kolbenschlitze 204 hineinreicht (siehe 19). In dieser Weise verhindert der Ring 222, dass die Kolben 14' während der Montage der Pumpe aus dem Zylinderblock 18' herausfallen. Der Ring 222 kann eine Reihe von Kerben 226 enthalten, von denen jede mit einem entsprechenden Zylinder 200 ausgerichtet ist, um den Ölfluss innerhalb des Zylinders 200 zu ermöglichen.

Der Ausrichtmechanismus 207 dieses Ausführungsbeispiels kann deshalb den Kolbenschlitz 204, die Zylinderkerbe 218 und den Haltering 222 enthalten. Diese Anordnung stellt während des Pumpvorganges eine einwandfreie Ausrichtung der Kolben 14' mit dem Nocken 16 sicher.

Die Erfindung wurde mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben. Modifikationen und Änderungen werden nach dem Lesen und Verstehen dieser Beschreibung anderen klar. Es ist beabsichtigt, dass alle solchen Modifikationen und Änderungen eingeschlossen sind, die innerhalb des Schutzumfanges der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalente liegen.

Zusammenfassung

Es wird eine Rotationspumpe geschaffen, die eine in einem Körper angeordnete Kammer und ein Verdrängungsglied aufweist, das in der Kammer angeordnet ist und hierin hin- und herbewegt werden kann. Ein Antriebsglied wird benutzt, um das Verdrängungsglied innerhalb der Kammer abhängig von einer Relativdrehung zwischen dem Körper und dem Antriebsglied zu bewegen. Eine Radialventilanordnung kann benutzt werden, um die Zeiten anzugeben, wann die Kammer in Fluidverbindung mit Einlass- und Auslassports der Pumpe steht.


Anspruch[de]
Rotationspumpe

mit einer in einem Körper angeordneten Kammer,

mit einem in der Kammer angeordneten Verdrängungsglied, das sich hierin hin- und herbewegen kann, wobei positiver Druck eines in die Kammer eintretenden Fluids das Verdrängungsglied aus einer ersten Position in eine zweite Position bewegt, und

mit einem Antriebsglied zum Bewegen des Verdrängungsgliedes aus der zweiten Position in die erste Position als Reaktion auf eine relative Rotation zwischen dem Antriebsglied und dem Körper.
Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im wesentlichen die gesamte Fluidmenge aus der Kammer abgegeben wird, wenn das Verdrängungsglied sich von der zweiten Position in die erste Position bewegt. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper um eine Achse drehbar ist. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied eine nicht-kreisförmige Antriebsfläche aufweist. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Verdrängungsgliedes von der zweiten Position in die erste Position langsamer ist als die Bewegung des Verdrängungsgliedes von der ersten Position in die zweite Position. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper und das Antriebsglied zentral auf einer Achse angeordnet sind. Rotationspumpe

mit einer in einem Körper angeordneten Kammer, wobei der Körper eine zentrale Achse aufweist,

mit einem in der Kammer angeordneten Verdrängungsglied, das sich hierin hin- und herbewegen kann, und

mit einem auf der Achse zentral angeordneten Antriebsglied zum Bewegen des Verdrängungsgliedes in der Kammer als Reaktion auf eine relative Rotation zwischen dem Antriebsglied und dem Körper.
Rotationspumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper um eine Achse drehbar ist. Rotationspumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Antriebsglied ein etwa ringförmiger Nocken mit einem nicht-kreisförmigen Nockenprofil entlang einer radialen Innenfläche ist. Rotationspumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Nockenprofil etwa elliptisch ist. Rotationspumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe Fluid mit einer etwa konstanten Flussrate ausgibt, wenn die Geschwindigkeit der Relativdrehung etwa konstant ist. Rotationspumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungsglied ein Ausrichtglied zum Verhindern einer Rotation des Verdrängungsgliedes in der Kammer aufweist. Rotationspumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausrichtglied einen Ausrichtstift enthält, der in einem radialen Schlitz angeordnet ist. Rotationspumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungsglied eine Rolle zum Angriff an dem Antriebsglied aufweist. Rotationspumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass darüber hinaus eine Ventilanordnung vorgesehen ist, die steuert, wann die Kammer in Fluidverbindung mit einem Einlassport und einem Auslassport der Pumpe steht. Rotationspumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventilanordnung ein Paar von einander diametral gegenüberliegenden Einlassöffnungen und ein Paar von einander diametral gegenüberliegenden Auslassöffnungen aufweist. Rotationspumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

dass eine Mehrzahl von Kammern in dem Körper angeordnet ist,

dass eine Mehrzahl von Verdrängungsgliedern vorgesehen ist, von denen jedes Verdrängungsglied in einer der Mehrzahl von Kammern zum Hin- und Herbewegen darin angeordnet ist, wobei zu einer Zeit drei der Mehrzahl von Kammern in der Lage sind, in Fluidverbindung mit einer Auslassöffnung zu stehen, und

dass die kumulative Geschwindigkeit der Verdrängungsglieder in zweien der drei Kammern im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit des Verdrängungsgliedes in der dritten Kammer ist.
Rotationspumpe

mit einem Körper,

mit einer in dem Körper angeordneten Kammer,

mit einem in der Kammer angeordneten bewegbaren Glied, das sich hierin hin- und herbewegen kann, und

mit einem Nocken zum Bewegen des bewegbaren Gliedes innerhalb der Kammer als Reaktion auf eine relative Rotation zwischen dem Körper und dem Nocken, wobei der Nocken eine nicht-kreisförmige Antriebsfläche aufweist.
Kolbenpumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die nicht-kreisförmige Antriebsfläche ein etwa elliptisches Profil hat. Rotationspumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper um eine Achse drehbar ist. Rotationspumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper und der Nocken zentral auf im wesentlichen derselben Achse angeordnet sind. Rotationspumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdrängungsglied eine Rolle zum Angriff an dem Antriebsglied aufweist. Rotationspumpe

mit einem drehbaren Körper, der eine Kammer aufweist,

mit einem in der Kammer angeordneten bewegbaren Glied, das sich hierin hin- und herbewegen kann,

mit einem Mittel zum Bewegen des bewegbaren Gliedes innerhalb der Kammer und

mit einem Mittel, das steuert, wann die Kammer in Fluidverbindung mit einem Einlassport und einem Auslassport der Pumpe steht.
Kolbenpumpe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Steuern eine Mehrzahl von einander diametral gegenüberliegenden Einlassöffnungen und eine Mehrzahl von einander diametral gegenüberliegenden Auslassöffnungen aufweist. Rotationspumpe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Steuern eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung aufweist, wobei die Auslassöffnung größer als die Einlassöffnung ist. Rotationspumpe nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zum Bewegen des bewegbaren Gliedes eine nicht-kreisförmige Antriebsfläche aufweist. Rotationspumpe

mit einer in einem Körper angeordneten Kammer, wobei der Körper um eine zentrale Achse drehbar ist,

mit einem in der Kammer angeordneten Verdrängungsglied, das sich hierin zwischen einer ersten Position und einer zweiten Position hin- und herbewegen kann, und

mit einem Sensor zum Erkennen, wann sich das Verdrängungsglied in der zweiten Position befindet.
Rotationspumpe nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Position sich radial näher an der Achse befindet als die zweite Position. Rotationspumpe nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor neben einer Nockenfläche angeordnet ist. Rotationspumpe nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor ein induktiver Annäherungssensor ist. Rotationspumpe nach Anspruch 27, weiter gekennzeichnet durch einen Antriebsmechanismus zum Drehen des Körpers, und eine Einrichtung zum Messen der Drehzahl des Antriebsmechanismus. Rotationspumpe mit einem Kolbenzylinder, der relativ zu einer radialen Ventilanordnung drehbar ist, wobei die Ventilanordnung eine Mehrzahl von einander diametral gegenüberliegenden Einlassöffnungen und eine Mehrzahl von einander diametral gegenüberliegenden Auslassöffnungen aufweist und wobei die Ventilanordnung die Zeiten steuert, wann die Zylinder sich in Fluidverbindung mit den Einlassöffnungen und den Auslassöffnungen befindet. Rotationskolbenpumpe zum Liefern eines kontinuierlichen Fluidstromes

mit einem Einlassport und einem Auslassport,

mit einem Zylinderblock, der auf einer Achse zentriert ist,

mit einer Mehrzahl von sich radial erstreckenden Kolbenzylindern, die in dem Zylinderblock angeordnet sind,

mit einer Mehrzahl von Kolben, von denen jeder in einem der Mehrzahl von Kolbenzylindern zum Hin- und Herbewegen darin angeordnet ist,

mit einem Nockenring, der ein nicht-kreisförmiges Antriebsflächenprofil aufweist und der die Mehrzahl von Kolben innerhalb der Zylinder abhängig von der Relativbewegung zwischen dem Zylinderblock und dem Nocken bewegt, und

mit einer Radialventilanordnung, die abhängig von der Relativbewegung zwischen dem Zylinderblock und der Ventilanordnung die Zeiten steuert, wann jeder der Mehrzahl von Kolbenzylindern sich in Fluidverbindung mit dem Einlassport und dem Auslassport befindet.
Rotationspumpe nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialventilanordnung eine Mehrzahl von einander diametral gegenüberliegenden Einlassöffnungen und eine Mehrzahl von einander diametral gegenüberliegenden Auslassöffnungen aufweist. Rotationspumpe nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Mehrzahl von Auslassöffnungen in der Lage ist, zu einer Zeit in Fluidverbindung mit drei Kammern zu treten, wobei die kumulative Geschwindigkeit der Verdrängungsglieder in zweien der drei Kammern im wesentlichen gleich der Geschwindigkeit des Verdrängungsgliedes in der dritten Kammer ist. Rotationspumpe nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Nockenring im wesentlichen auf der Achse zentriert ist. Rotationspumpe nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluideinlassdruck den Kolben während des Einlasshubes antreibt und der Nockenring den Kolben während des Ausgabehubes antreibt. Verfahren zum Pumpen eines Fluids mit folgenden Verfahrensschritten:

Füllen einer Kammer in einem Körper einer Rotationspumpe mit Fluid unter positivem Einlassdruck,

Rotieren des Körpers um eine Achse und

Ausgeben des Fluids aus der Kammer.
Verfahren nach Anspruch 38, weiter gekennzeichnet durch abwechselndes Verbinden der Kammer in Fluidverbindung mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung abhängig von der Rotation des Körpers. Verfahren nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe wie in Anspruch 1 definiert ausgebildet ist. Verfahren zum Pumpen eines Fluids mit einer Rotationspumpe mit folgenden Verfahrensschritten:

Verbinden einer Kammer in einem Körper in Fluidverbindung mit einem Fluideinlass,

Füllen der Kammer mit einem Fluid,

Rotieren des Körpers, um die Kammer in Fluidverbindung mit einem Fluidauslass zu bringen, und

Ausgeben des Fluids aus der Kammer in der Weise, dass im wesentlichen die gesamte Fluidmenge aus der Kammer entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe wie in Anspruch 1 definiert ausgebildet ist. Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, dass der Schritt des Ausgebens des Fluids aus der Kammer das radiale Bewegen des Verdrängungsgliedes innerhalb der Kammer mit einem Antriebsglied einschließt. Verfahren nach Anspruch 41, weiter gekennzeichnet durch den Schritt des Positionierens eines Sensors neben dem Antriebsglied zum Erkennen des Verdrängungsgliedes. Verfahren zum Abgeben eines viskosen Materials auf eine Oberfläche mit folgenden Verfahrensschritten:

Veranlassen, dass das viskose Material eine Kammer in einem Körper einer Rotationspumpe füllt,

Erzeugen einer Relativdrehung zwischen dem Körper und einem Antriebsglied und

Ausgeben des viskosen Materials aus der Kammer durch eine radiale Ventilanordnung.
Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe wie in Anspruch 1 definiert ausgebildet ist. Verfahren nach Anspruch 45, dadurch gekennzeichnet, dass das viskose Material ein Klebstoff ist.






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