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Patent Searching and Data


Title:
RADIAL PISTON PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2002/048548
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a radial piston pump for supplying fuel to the driving gear of a plane. The individual star-shaped pistons (22) are arranged in two groups which are situated next to each other in axially separated planes. The pistons (22) of each group are axially displaced in their respective cylinder chambers (24) by means of an eccentric actuating body which is arranged on a drive shaft (14). An axially displaceable regulating shaft (50) is located in the drive shaft (14), by which means the eccentricity of the actuating bodies can be adjusted. The quantity of fuel supplied can thus be linearly modified between a maximum value and a minimum value.

Inventors:
KATHMANN PETER B (LU)
Application Number:
PCT/EP2001/014645
Publication Date:
June 20, 2002
Filing Date:
December 10, 2001
Export Citation:
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Assignee:
SENECA HOLDING S A (LU)
KATHMANN PETER B (LU)
International Classes:
F04B1/04; F04B1/053; F04B49/12; (IPC1-7): F04B1/053; F04B1/04; F04B49/12
Foreign References:
DE343886C
FR2296778A11976-07-30
BE484038A
FR1563223A1969-04-11
FR2321608A11977-03-18
GB173264A1921-12-19
US3827831A1974-08-06
DE4134184A11993-04-22
DE343686C
BE484038A
FR1563223A1969-04-11
Attorney, Agent or Firm:
Meyers, Ernest (route d'Arlon Boîte postale 111 Strassen, LU)
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Claims:
PATENTANSPRÜCHE
1. Radialkolbenpumpe zur Verdrängung von Flüssigkeiten mit einer in einem Pumpengehäuse (10) axial gelagerten drehbaren Antriebs welle (14), die in bezug zur Achse exzentrische oder in Umfangrichtung nockenartig ausgebildete Betätigungsorgane aufweist und mit mehreren bezüglich der Antriebswelle (14) radial in einem jeweiligen Zylinderraum (24) gelagerten und mit dem jeweiligen Betätigungsorgan zusammenwir kenden Kolben (22), die beim Umdrehen der Antriebswelle (14) in ihrem Zylinderraum (24) in radialer Richtung hinund her bewegbar sind, mit im Pumpengehäuse (10) angeordneten Flüssigkeitseintrittsund austrittsöffnungen (16,18) und mit Öffnungen (28,30) auf der Ansaugseite und der Druckseite der jeweiligen Zylinderräume (24), wobei die einzelnen Kolben (22) in wenigstens zwei separaten axial getrennten Kolbengruppen (201, 20r) angeordnet sind und der radiale Hub der einzelnen Kolben (22) linear zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert verstellbar ist, gekennzeichnet durch zwei ansaugseitig und druckseitig fest auf der Antriebswelle (14) sitzende und mit dieser mitdrehenden Steuervorrichtungen welche die Verbindungen zwischen den Einund Austrittsöffnungen (16), (18) und den Öffnungen (28), (30) auf der Ansaugseite und der Druckseite der einzelnen Zylinderräumen (24) synchron mit den Kolbenbewegungen in den Zylinderräumen herstellt und unterbricht.
2. Radialkolpbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnungen (28,30) an der Ansaugseite und der Druckseite der einzelnen Zylinderräume (24) kranzförmig angeordnet sind und dass die Öffnungskränze der einen Kolbengruppe (201) einen grösseren Radius haben als die Öffnungskränze der anderen Kolbengruppe (20r).
3. Radialkolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2 dadurch gekennzeichnet, dass jede Steuervorrichtung aus einer Steuerscheibe (74) mit wenigstens zwei gegeneinander gerichteten, nierenförmigen, sich über weniger als 180° erstreckenden Schlitzen (76,78) besteht, dass die beiden Schlitze (76,78) verschiedene Krümmungsradien haben welche den Radien der Öffnungskränze der verschiedenen Kolbengruppen (201), (20r) entsprechen so dass die grossen Schlitze (76) der beiden Steuerscheiben (74) die Öffnungen der einen Kolbengruppe (201) und die kleinen Schlitze (20r) die Öffnungen der anderen Kolbengruppe (24r) steuern.
4. Radialkolbenpumpe nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Steuervorrichtung aus zwei Steuerelementen (174) mit einer zylindrischen sich axial erstreckenden Mantelfläche (174b) besteht, dass jede Mantelfläche (174b) wenigstens einen sich über weniger als 180 erstreckenden Schlitz (176), (178) aufweist, dass die zwei Schlitze (176), (178) einer Mantelfläche axial zueinander verschoben sind und dass die sich entsprechenden Schlitze (176,178) jeder Steuervorrichtung die Öffnungen auf der Ansaugseite und der Druckseite der ihnen zugeordneten Kolbengruppen (201) bwz. (20r) steuern.
5. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Abstand zwischen den beiden Schlitzen (176,178) derart berechnet ist, dass das durch den Druck der Flüssigkeit in der Verdrängungsphase an gegenüberliegenden Stellen der Mantelfläche (174b) in bezug zum Kolbenmittelpunkt (o) erzeugte differentiale Kippmoment, das durch die einander quer gegenüberliegenden Kolben (221) (22r) während der Verdrängungsphase auf die Antriebswelle ausgeübte Kippmoment ausgleichen.
6. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen sternförmig angeordneten Kolben (22) einer Kolbengruppe (201) gegenüber den Kolben (2) der nächsten Kolbengruppe (20r) um einen Winkel versetzt sind, der dem halben Winkel zwischen zwei benachbarten Kolben (22) in einer der beiden Kolbengruppen (201, 20r) entspricht.
7. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolbengruppe (201, 20r) ein Betätigungsorgan mit regelbarer Exzentrizität zugeordnet ist.
8. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekenn zeichnet, daß bei zwei Kolbengruppen (201, 20r) die Betätigungsorgane um 180° zueinander winkelversetzt sind.
9. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Betätigungsorgan aus einer in einem kreisrunden Exzenterring (56) angeordneten hufeisenförmigen Nocken scheibe (32) mit zwei Schenkeln besteht, welche geradlinige innere Seiten (34,36) aufweisen, die auf entsprechende Abflachungen (38,40) der Antriebswelle (14) schiebbar sind, dass jede Nockenscheibe (32) einen mittleren in eine entsprechende Öffnung (44) der Antriebswelle (14) eindringbaren Stutzen (42) mit einer als schiefen Rampe (46) ausge bildeten Kopffläche aufweist, dass im Innern der Antriebswelle (14) eine axial gegen die Kraft einer Druckfeder (52) verschiebbare Regelwelfe (50) vorgesehen ist und dass die Regelwelle (50) den inneren schiefen Rampen (46) der Nockenscheiben (32) entsprechende und mit letzteren zusammenwirkenden schiefen Rampen (54) aufweist, so dass durch das Zusammenwirken der jeweiligen schiefen Rampen (46,54) eine Axial bewegung der Regelwelle (50), eine Radialbewegung der Nocken scheiben (32) und ihrer Exzenterringen (56) erzeugt.
10. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen den Schenkeln jeder Nockenscheibe (32) eine Druckfeder (58) angeordnet ist, welche sich auf der Aussenseite der Antriebswelle (14) und auf der Innenseite des Exzenterringes (56) abstützt und dafür sorgt, dass die jeweiligen Rampenpaare (46,54) ständig miteinander in Reibkontakt sind.
11. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Zylinderraum (24) auf der dem Betätigungsorgan entgegengesetzten Kopffläche des Kolbens (22) eine Druckfeder (60) vorgesehen ist, um den entsprechenden Kolben in Richtung Antriebswelle zu belasten.
12. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Betätigungsorgan mit dem Exzenter ring (56) in einer nicht drehbaren ringförmigen Zwangsführung (62) gelagert ist und dass die jeweiligen Kolben (22) in radialer Richtung an der Zwangsführung (62) befestigt sind.
13. Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (10) von der Flüssig keit durchströmt ist und dass sämtliche sich bewegende Teile von der Flüssigkeit geschmiert und gekühlt werden.
14. Radialkolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekenn zeichnet, daß die Regelwelle (50) mit Hilfe von mechanisch, hydraulisch und elektrisch verstellbaren Betätigungsorganen (66,70,68) axial gegen die Wirkung der Druckfeder (52) verstellbar ist.
15. Verwendung einer Radialkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 zur Kraftstoffversorgung der Triebwerke eines Flugzeuges.
Description:
RADIALKOLBENPUMPE Die vorliegende Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe zur Verdrängung von Flüssigkeiten mit einer in einem Pumpengehäuse axial gelagerten drehbaren Antriebswelle, die in bezug zur Achse exzentrische oder in Umfangrichtung nockenartig ausgebildete Betätigungsorgane aufweist und mit mehreren bezüglich der Antriebswelle radial in einem jeweiligen Zylinderraum gelagerten und mit dem jeweiligen Betätigungsorgan zusammenwirkenden Kolben, die beim Umdrehen der Antriebswelle in ihrem Zylinderraum in radialer Richtung hin-und her bewegbar sind, mit im Pumpengehäuse angeordneten Flüssigkeitseintritts- und-austrittsöffnungen wobei die einzelnen Kolben in wenigstens zwei separaten axial getrennten Kolbengruppen angeordnet sind und der radiale Hub der einzelnen Kolben linear zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert verstellbar ist.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf eine Pumpe zur Kraftstoffversorgung der Triebwerke eines Flugzeuges. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese bevorzugte Anwendung begrenzt, sondern kann auch auf anderen Gebieten zur Beförderung oder Verdrängung von Flüssigkeiten eingesetzt werden.

Die herkömmlichen Pumpen zur Brennstoffversorgung eines Flug- zeugtriebwerkes werden unmittelbar von den Triebwerken angetrieben.

Da diese Triebwerke, mit Ausnahme beim Landevorgang, mit konstanter Drehzahl laufen, werden die Pumpen ebenfalls mit konstanter Drehzahl betrieben, so dass das Fördervolumen des Brennstoffes zeitlich konstant ist und so berechnet sein muss, dass es dem höchsten Brennstoffverbrauch nachkommen kann. Dieser Brennstoffverbrauch hängt jedoch von den Flugbedingungen ab und wird im wesentlichen durch den Piloten über den Steuerhebel bestimmt.

Dieser Steuerhebel wirkt auf eine der Brennstoffpumpe nachgeschaltete Regelvorrichtung, welche die Leistung und den Brennstoffverbrauch bestimmt. Ausser der mechanischen Regelung durch

den Steuerhebel erfährt die Regelvorrichtung auch noch eine sensorgesteuerte hydraulische Regelung in Abhängigkeit verschiedener Flugparameter wie Höhe, Druck, usw., so wie eine elektrische Regelung zur Verfeinerung der hydraulischen Regelung.

Die Regelvorrichtung erhält demgemäss eine zeitlich konstante Brennstoffmenge und speist das zugehörige Triebwerk mit einer kleineren zeitlich veränderlichen Brennstoffmenge. Die Differenz oder überschüssige Brennstoffmenge wird von der Regelvorrichtung abgezweigt und in den Brennstofftank zurückgeführt.

Die Tatsache, dass die herkömmlichen Pumpen unter den meisten Bedingungen mehr Brennstoff befördern als tatsächlich verlangt ist, bedeutet einen doppelten Energieverlust. Einerseits muss die Pumpenergie aufgebracht werden zur Beförderung einer nicht benutzten Brennstoffmenge. Andererseits verlangt die zwangsläufige Rückführung eines Teil des Brennstoffs eine Abkühlung, weil durch die zwangsläufige Rückführung eine Druckerhöhung und eine Erwärmung des Brennstoffs und des Systems entsteht. In anderen Worten, es wird nicht nur Energie aufgebracht, die nicht verwendet wird, sondern diese Energie muss auch noch vernichtet werden.

Der schlimmste Nachteil dieser bekannten Pumpen mit einer Oberbeförderung von Brennstoff ist jedoch die Gefahr, insbesondere die Explosionsgefahr. Die Untersuchungen nach den Ursachen eines Flugzeugabsturzes vor einigen Jahren haben nämlich ergeben, dass eine ausser Kontrolle geratene Erhitzung in der Rückführleitung des Brennstoffs zu einer Explosion des Brennstofftanks und zum Absturz der Maschine geführt hat.

Es gibt zwar Radialkolbenpumpen der eingangs beschriebenen Gattung bei welchen der radiale Hub der einzelnen Kolben linear verstellbar ist so dass das Fördervolumen entsprechend geregelt werden kann. Solche Pumpen sind z. B. in den Dokumenten DE 343 686, BE 484038 und FR 1563 223 beschrieben. Diese bekannten Pumpen konnten jedoch in der Flugzeugindustrie aus verschiedenen Gründen keine

Verwendung finden. Einer dieser Gründe ist, dass diese Pumpen nur mit begrenzter Drehzahl betrieben werden können. Da sie aber vom Triebwerk selbst, welches mit mehr als 18000 UpM dreht, angetrieben werden, werden grosse Untersetzungsgetriebe benötigt, was natürlich. hinsichtlich Raumbedarf und Gewicht nachteilig ist.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde eine Radialkolbenpumpe zu schaffen, welche nur so viel Brennstoff befördert, wie vom zugehörigen Triebwerk verbraucht wird und welche mit hoher Drehzahl betrieben werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe weist die erfindungsgemässe Radial- kolbenpumpe, die im Hauptanspruch vorgesehenen Merkmale auf.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unter- ansprüchen.

Bei der erfindungsgemässen Pumpe handelt es sich demgemäss um eine volumetrisch arbeitende regelbare Konstruktion. Der benötigte Volumenstrom wird durch auf zwei Ebenen verteilte radial angeordnete Verdrängungskolben auf das geforderte Druckniveau gebracht. Die Kolben werden entsprechend den zwei Ebenen durch zwei auf einer gemeinsamen Antriebswelle angeordnete Betätigungsorgane mit variabler Exzentrizität angetrieben, wobei diese durch die Vorrichtung zwangsgeführt werden.

Die beiden Betätigungsorgane sind um 180° zu einander versetzt und über einen integrierten in der Antriebswelle angeordneten Mechanis- mus gegeneinander verschiebbar, wodurch sich der Volumenstrom gleich- mässig vergrössern oder verkleinern lässt. Durch diese Konstruktion heben sich sowohl die Massenkräfte als auch die Kompressionskräfte innerhalb der Pumpe bei jeder Fördermengeneinstellung auf und gewähr- leisten einen vibrationsarmen Lauf.

Gleichzeitig wird die Belastung der Antriebswellenhauptlager erheb- lich minimiert, was geringen Verschleiss und dadurch eine längere wartungsfreie Laufzeit zur Folge hat.

Durch die verhältnismässig grosse Anzahl Verdrängerkolben wird eine wesentlich geringere Pulsation des Fördermediums erreicht, wodurch eine wesentlich geringere mechanische Belastung aller kraftstoffführenden Teile, wie Rohre und Schläuche erreicht wird.

Die Ein-und Auslaßsteuerung der einzelnen Kolben wird durch ansaug-und druckseitig fest auf der Antriebswelle sitzenden und mit dieser mitdrehenden Steuervorrichtungen gesteuert. Diese zwangsgeführte Steuerung hat gegenüber einer einfachen Steuerung mit federbelasteten Rückschlagventilen den Vorteil, dass die Pumpe mit einer wesentlich höheren Drehzahl betrieben werden kann.

Das gesamte Pumpgehäuse wird vom Brennstoff durchströmt, so dass die Schmierung und Kühlung durch den beförderten Brennstoff erfolgen. Hieraus ergibt sich ein wartungsfreier und verschleissarmer Betrieb.

Die Leistungsregelung erfolgt durch den Flugzeugführer über den mechanischen Steuerhebel, wobei zusätzlich die elektromechanische Regelung möglich ist.

Die weiter geforderte Regelmöglichkeit, d. h. z. B. variabler Volumen- strom bei konstantem Druck und konstanter Drehzahl, wird durch ein in der Pumpe eingebautes Stellglied (z. B. Kolben), welches durch den Systemdruck selbständig hydraulisch über die Verschiebung der Exzenter den Volumenstrom anpasst, erreicht.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbei- spiels der Erfindung. Es zeigen : Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführung einer erfindungsgemässen Radialkolbenpumpe längs der Schnittlinie Il-Il in Figur 2 für die linke (auf Figur 1 bezogen) Kolbengruppe und längs der Schnittlinie Ir-Ir für die rechte Kolbengruppe.

Fig. 1b eine Axialansicht auf die Steuerscheibe der linken Kolbengruppe.

Fig. 1c einen Axialschnitt durch die Steuerscheibe der Fig. 1b.

Fig. 2 einen Diagonalschnitt durch die linke Kolbengruppe der Figur 1 Fig. 3 eine axiale Draufsicht auf die verstellbare Nockenscheibe.

Fig. 4 einen Axialschnitt durch die Nockenscheibe längs der Schnittlinie IV-IV in Figur 3.

Fig. 5 eine axiale Draufsicht auf den Exzenterring.

Fig. 6 ein Teil der Antriebswelle im Axialschnitt längs der Schnitt- linie Il-Il in Figur 2.

Fig. 7 ein Axialschnitt durch die Antriebswelle längs der Schnittlinie VII-VII in Figur 6.

Fig. 8 einen Axialschnitt durch eine zweite Ausführung einer erfindungsgemässen Radialkolbenpumpe längs der Schnittlinie II-II in Fig. 2 für die linke (auf Figur 8 bezogen) Kolbengruppe und längs der Schnittlinie Ia-Ir für die rechte Kolbengruppe.

Die Figuren 1 und 2 zeigen ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Radialkolbenpumpe zur Versorgung eines Flugzeugtriebwerkes mit Brennstoff. Die Pumpe umfasst eine in einem Pumpgehäuse 10 in Rollen-oder Kugellagern 12 drehbar gelagerte Antriebswelle 14. Die Welle 14 wird über nicht gezeigte Mitteln vom Triebwerk mit einer konstanten Drehzahl von z. B. 8000 UpM oder mehr angetrieben. Das Pumpgehäuse umfasst wenigstens eine Brennstoffeintrittsöffnung 16 und eine Brennstoffaustrittsöffnung 18, welche mit dem zugehörigen Triebwerk verbunden ist.

Im Gehäuse 10 befindet sich eine Anzahl sternförmig angeordnete Zylinderräume, worin sich radial bewegende Kolben befinden. Die erfindungsgemässe Radialkolbenpumpe umfasst wenigstens zwei Kolbengruppen 201 und 20r in zwei axial getrennten parallelen Ebenen.

Die linke Kolbengruppe 201 besteht aus den einzelnen Kolben 221, welche sich in den jeweiligen Zylinderräumen 241 bewegen und die rechte Kolbengruppe 20r besteht aus den einzelnen Kolben 22r, welche sich in den jeweiligen Zylinderräumen 24r bewegen.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel (Siehe Figur 2) besteht jede Kolbengruppe 201, 20r aus fünf Kolben 221, bzw. 22r. Die Anzahl Kolben kann jedoch auch grösser wie z. B. sieben, neun, usw., oder auch kleiner sein. Die Laufruhe der Pumpe ist umso grösser, je grösser die Anzahl Kolben ist. Wichtig ist, dass die Kolben der einen Gruppe winkelmässig gegenüber den Kolben der anderen Gruppe versetzt sind. Im vorliegenden Beispiel mit fünf Kolben, sind die Kolben 22r um 36° gegenüber den Kolben 221 versetzt, d. h. dass, wenn ein Kolben 221 der Gruppe 201, wie in Figur 2 gezeigt ist, nach Norden orientiert ist, ist ein entsprechender Kolben 22r der Kolbengruppe 20r nach Süden orientiert.

Jeder Kolben 221, 22r ist in seinem Zylinderraum 241, bzw. 24r, abgedichtet. Diese Dichtung ist in Figur 1 beispielsweise durch eine einfache O-Ringdichtung 26 dargestellt.

Jeder Zylinderraum 241, 24r ist ansaugseitig über eine Ansaugöffnung 28 mit der Eintrittsöffnung 16 und druckseitig über eine Ausstossöffnung 30 mit der Austrittsöffnung 18 verbunden. Zur Steuerung dieser Öffnungen 28,30 sind weiter unten beschriebene Zwangssteuervorrichtungen vorgesehen. Durch die Hin-und Herbewegung der einzelnen Kolben wird demgemäss in an sich bekannter Weise Brennstoff aus der Eintrittsöffnung 16 angesaugt und durch die Austrittsöffnung 18 verdrängt.

Bei der erfindungsgemässen Pumpe ist der Hub der einzelnen Kolben linear zwischen einem Maximalwert und einem Minimalwert einstellbar. Zu diesem Zweck werden die einzelnen Kolben 221, 22r über die in den Figuren 3 und 4 gezeigte Nockenscheibe 32 betätigt, wobei jeweils eine Nockenscheibe 321 bzw. 32r für jede Kolbengruppe 201, 20r vorgesehen ist. Die Nockenscheibe 32 ist hufeisenförmig ausgebildet mit einem kreisrunden äusseren Umfang und parallel verlaufenden Innenseiten 34,36 zwischen den beiden Schenkeln. Die Antriebswelle 14 weist auf zwei gegenüberliegenden Seiten in der Mitte jeder Kolbengruppe 201, 20r entsprechende Abflachungen 38,40 auf, deren Abstand dem Abstand zwischen den inneren Seitenflächen 34,36 der Nockenscheibe

32 entspricht, so dass diese drehfest auf die Antriebswelle gestochen werden kann. Hierbei ist zu erwähnen, dass die den beiden Gruppen zugeordneten Nockenscheiben 321, 32r von entgegengesetzten Seiten (Siehe Figur 1 und 6) auf die Antriebswelle 14 geschoben werden.

Jede Nockenscheibe 32 weist im Öffnungsboden zwischen den beiden inneren Seitenflächen 34,36 einen zylindrischen Stutzen 42 auf, welcher durch eine entsprechende Öffnung 441 bzw. 44r in der Antriebs- welle 14 dringt, wenn die Nockenscheibe 32 auf die Welle 14 geschoben wird. Die Kopffläche des Stutzens 42 ist als schiefe Rampe 46 ausge- bildet, welche eine gewisse Neigung gegenüber der Antriebswelle 14 hat.

Die Antriebswelle 14 umfasst eine axiale Bohrung 48 in welcher eine Regelwelle 50 axial beweglich ist. In der Bohrung 48 ist die Regel- welle 50 der Kraft einer Druckfeder 52 ausgesetzt. Im Bereich der Kolben- gruppen 201, 20r umfasst die Regelwelle 50 jeweils eine schiefe Rampe 541, 54r mit einer der Neigung der Rampen 46 der Nockenscheiben 321, 32r entsprechenden Neigung so, dass die zueinander gehörigen Rampen 461, 541 bzw. 46r, 54r zusammenwirken können.

Jede Nockenscheibe 32 sitzt in einem kreisrunden in Figur 5 ge- zeigten Exzenterring 56, welcher bei 59 drehschlüssig mit der Nocken- scheibe 32 verschraubt ist. In der Öffnung zwischen den beiden Schen- keln den Nockenscheibe 32 befindet sich eine Druckfeder 58, welche sich auf der Aussenseite der Antriebswelle 14 und der Innenseite des Exzenterrings 56 abstützt. Diese Feder sorgt demgemäss dafür, dass die zusammenwirkenden Rampen 461, 541, bzw. 46r, 54r jeweils miteinander in Kontakt sind.

Wie bereits oben erwähnt, ist jeder Zylinderraum 241, 24r mit einer Ansaugöffnung 28 und mit einer Ausstossöffnung 30 versehen welche mit der Eintrittsöffnung 16 bzw. mit der Austrittsöffnung 18 durch Steuervorrichtungen in Verbindung gesetzt werden. Im Pumpenkörper geschieht diese Verbindung durch zwei Gruppen von fünf achsenparallelen Kanälen die zwischen den einzelnen Zylinderräumen 24 verlaufen und teilweise bei 72 In Fig. 1 sichtbar sind.

Die Steuerung der Verbindung dieser Kanäle mit den Ein-und Austrittsöffnungen erfolgt in der Ausführung von Fig. 1 durch zwei ansaugseitig und druckseitig angeordnete und in den Figuren 1 b und 1 c näher gezeigten Steuerscheiben 74. Diese beiden Steuerscheiben 74 sind einander identisch und sind fest mit der Antriebswelle 14 verbunden um mit dieser mitzudrehen.

Jeder Steuerscheibe 74 umfasst einen ersten sich über etwa 160° (bei fünf Kolben und je nach Öffnungsdurchmesser) erstreckenden nierenförmigen Schlitz 76 und einen zweiten sich ebenfalls etwa über 160° erstreckenden nierenförmigen Schlitz 78 wobei, wie Figur 1b zeigt, der Krümmungsradius des ersten Schlitzes 76 grösser ist als derjenige des zweiten Schlitzes 78. Der erste Schlitz 76 der ansaugseitigen Steuerscheibe 74 ist den Ansaugöffnungen 28 der linken Zylinderräume 241 zugeordnet während der zweite Schlitz 78 derselben ansaugseitigen Scheibe 74 den Ansaugöffnungen und den diesbezüglichen Verbindungskanälen 72 der rechten Zylinderräume 24r zugeordnet ist.

In ähnlicher Weise ist der zweite Schlitz 78 der druckseitigen Steuerscheibe 74 den Ausstossöffnungen der rechten Zylinderräume 24r zugeordnet während der erste Schlitz 76 dieser Steuerscheibe 74 den Ausstossöffnungen und den diesbezüglichen Verbindungskanälen 72 der linken Zylinderräume 241 zugeordnet ist.

Da die beiden Steuerscheiben 74 fest mit der Antriebswelle 14 verbunden sind, entspricht jeder Umdrehung der Steuerscheiben 74 ein voller Arbeitszyklus der einzelnen Kolben 24 und umgekehrt. Beim Drehen der ansaugseitigen Scheibe 74 öffnet der Schlitz 76 nacheinander die Ansaugöffnungen 28 der linken Zylinderräume 241 wenn die einzelnen Kolben 221 in der Ansaugphase sind und sich axial nach innen bewegen.

Der dem Schlitz 76 gegenüberliegende volle Teile der Scheibe 74 verschliesst gleichzeitig nacheinander die Ansaugöffnungen der Zylinderräume 241 auf der anderen Seite der Pumpe in welchen die Kolben 241 sich in der Verdrängungsphase befinden.

Bei der in Figur 1 gezeigten Stellung befinden sich der linke obere Kolben 22 1 und der rechte untere Kolben 22r am Totpunkt zwischen der Verdrängungsphase und der Ansaugphase. Die ansaugseitige Steuerscheibe 74 befindet sich hier in der Stellung von Fig. 1b in welcher die vollen oberen und unteren Bereiche zwischen den Schlitzen 76 und 78 die Zugänge zu dem oberen linken Zylinderraum 241 und zu dem unteren rechten Zylinderraum 24r verschliessen. Beim Drehen der Steuerscheibe 74, ausgehend aus dieser Stellung, bei gleichzeitiger Einwärtsbewegung der Kolben 221 und 22r werden die Zugänge zu diesen jetzt in die Ansaugphase kommenden Zylinderräume 24) und 24r von den Schlitzen 76 bzw. 78 freigegeben und mit der Eintrittsöffnung 16 und dem zugehörigen ringförmigen Kanal verbunden.

Die druckseitige Steuerscheibe 74 ist gegenüber der ansaugseitigen Steuerscheibe um 180° winkelversetzt aber die Arbeitsweise ist genau dieselbe. Bei der oben beschriebenen beginnenden Ansaugphase des oberen linken Zylinderraums 241 und des unteren rechten Zylinderraums 24r werden, ausgehend von der Stellung der Figur 1, der Verbindungskanal zum Zylinderraum 241 und die Ausstossöffnung 30 des Zylinderraums 24r von der druckseitigen Steuerscheibe 74 geschlossen damit diese Zylinderräume 241 und 24r ansaugen können.

Ebenfalls ausgehend aus dieser Stellung werden nach einer Drehung von 36° die Ausstossöffnung des oberen rechten Zylinderraums 24r und der Verbindungskanal zum linken unteren Zylinderraum 241 von den Schlitzen 78 bzw. 76 der druckseitigen Steuerscheibe 74 freigegeben so dass die zugehörigen in die Verdrängungsphase kommenden Kolben 24r und 241 den Brennstoff in den mit der Austrittsöffnung 18 verbundenen Ringkanal verdrängen können.

Die Regelung der Pumpe ergibt sich bereits aus der obigen Beschreibung. Wenn die Regelwelle 50 sich unter der Wirkung der Druck- feder 52 in der extremen rechten Stellung befindet, sitzt jede Nocken- scheibe 321, 32r mit ihrer Rampe 461, 46r unter der Wirkung der Feder 58

auf der Sohle der zugehörigen Rampe 541, 54r der Regelwelle 50. In dieser Stellung sind die Antriebswelle 14, die Nockenscheiben 32 und die Exzenterringe 56 koaxial, d. h. dass bei einer Drehung der Antriebswelle 14 die einzelnen Kolben 22 sich nicht in ihren Zylinderräumen 24 bewegen, d. h. die Pumpe arbeitet nicht.

Wird die Antriebswelle 50 gegen die Kraft der Feder 52 nach links verschoben, drücken die schiefen Rampen 541, 54r die Nockenscheiben 32 mit ihren Exzenterringen 56 unter Zusammendrücken der Feder 58 radial nach aussen. Die Achsen der Nockenscheiben 32 und des Exzenterrings 56 liegen jetzt nicht mehr auf der Achse der Antriebswelle 14 und sind nicht mehr koaxial. Bei einer Drehung der Antriebswelle 14 erfährt jeder Exzenterring 56 demgemäss eine exzentrische Kreisbe- wegung durch die Nockenscheibe 32 und drückt die einzelnen Kolben 22 nacheinander nach aussen, so dass der sich in den Zylinderräumen befindliche Brennstoff über etwa 180° Drehbewegung in die Austrittsöffnung 18 verdrängt wird und weiterhin über etwa 180° neuer Brennstoff angesaugt wird.

Durch eine axiale Verstellung der Regelwelle wird somit eine lineare Vergrösserung oder Verkleinerung des Hubes der einzelnen Kolben, d. h. des Fördervolumens der Pumpe möglich. Wichtig ist, dass die Längen und Steigungen der beiden schiefen Rampen 541, 54r einander genau identisch sind. Die Steigungen und Längen der Rampen können jedoch den Pumpbedingungen angepasst sein. Eine lange und leichte Steigung ermöglicht eine genauere Dosierung des Brennstoffs als eine kurze und steile Steigung.

Die Einwärtsbewegung der einzelnen Kolben d. h. das Ansaugen des Brennstoffs kann auf verschiedenen Arten erfolgen. In den Figuren 1 und 2 sind zwei Möglichkeiten gezeigt, wobei jedoch entweder die eine oder die andere zur Anwendung kommt. Die einfachste Möglichkeit besteht in einer Druckfeder 60, welche in jedem Zylinderraum 24 (einfachheitshalber sind in Figur 2 nur zwei Federn gezeigt) auf der Kopfseite angeordnet ist und die Kolben nach innen in Kontakt mit dem

Exzenterring 56 drückt. Die Federn 60 können aber auch durch eine Zwangsführung der einzelnen Kolben 22 ersetzt werden. Diese Zwangsführung kann z. B. aus zwei nicht drehbaren radial beweglichen kreisrunden Ringen 62 bestehen mit einem dem Aussendurchmesser des Exzenterringes 56 entsprechenden Innendurchmesser, damit der Exzenterring 56 in dieser Zwangsführung 62 drehen kann und sie nach aussen und nach innen mitnehmen kann. Die einzelnen Kolben 22 brauchen dann nur an der Aussenseite des Ringes 62 befestigt zu werden. Dies kann z. B., wie gezeigt, dadurch erfolgen, dass die Aussenseite der Ringe 62 schienenförmig mit einem T-förmigen Quer- schnitt ausgebildet ist und in entsprechende Seitenrillen der einzelnen Kolben eingreift. Um den Zusammenbau zu ermöglichen, kann der Ring 62 aus zwei separaten Teilen bestehen, welche durch einen Spreizring zusammengehalten werden.

Figur 1 zeigt ebenfalls ein Ausführungsbeispiel zur Betätigung der Pumpe, insbesondere zum Einstellen der Regelwelle, d. h. zur Regelung des Fördervolumens. Am rechten Ende der Regelwelle 50 ist durch ein geeignetes Axiallager eine Betätigungsscheibe 64 angeordnet. Mit 66 ist schematisch ein um eine Achse 68 schwenkbarer und vom Piloten betätigbaren Steuerhebel bezeichnet. Wenn der Steuerhebel 66 nach rechts gekippt wird, wird die Regelwelle 50 axial nach links gegen die Kraft der Feder 52 verschoben, so dass das verdrängte Brennstoffvolumen gemäss oben beschriebenem Vorgang erhöht werden kann. Diese, mechanische Steuerung wird noch durch einen automatischen sensor- gesteuerten hydraulischen Antrieb, welcher schematisch mit 70 ange- deutet ist, ergänzt. Diese hydraulische Steuerung erfährt zusätzlich noch eine motorelektrische Feineinstellung, z. B. indem die Achse 68 des Steuerhebels 66 als Exzenter ausgebildet ist und gedreht werden kann.

Figur 8 zeigt eine zweite Ausführung einer erfindungsgemässen Radialkolbenpumpe welche sich von der Ausführung nach Fig. 1 nur durch die Durchflußsteuerung unterscheidet. Die Regelung der Pumpe ist genau

dieselbe wie in Figur 1 und die entsprechenden Bauteile sind mit denselben Bezugszahlen bezeichnet.

Bei der Ausführung von Fig. 8 sind die beiden Steuerscheiben 74 der Figur 1 durch zwei ebenfalls mit der Antriebswelle 14 mitdrehenden tellerförmig ausgebildeten Steuerelementen 174 ersetzt. Die Steuerelemente 174 drehen in mit der Eintrittsöffnung 16 und der Austrittsöffnung 18 in Verbindung stehenden ringförmigen Kammern und bestehen aus einer mit der Antriebswelle verbundenen radialen Scheibe 174a und einem daran anschliessenden äusseren sich axial nach aussen erstreckenden zylindrischen Mantel 174b. Die in der Ausführung von Figur 1 vorgesehenen in axialer Richtung offenen nierenförmigen Schlitze 76, 78 sind hier durch entsprechende bogenförmige Schlitze 176,178 ersetzt.

Diese diametral offenen Schlitze 176,178 sind in dem zylindrischen Mantelbereich 174b der Steuerelemente 174 vorgesehen und erstrecken sich ebenfalls über einen Bogenwinkel von etwa 160°. Damit die Schlitze 176 und 178 in Figur 8 unabhängig steuern können sind sie in axialer Richtung gegeneinander versetzt anstatt in radialer Richtung wie bei der Ausführung von Figur 1. Jeder Schlitz 176 und 178 in jedem Steuerelement 174 ist entsprechenden durch den Pumpenblock zu den einzelnen Zylinderräumen 241 und 24r führenden Bohrungen zugeordnet.

Die Arbeitsweise der Steuerelemente 174 ist demgemäss genau dieselbe wie diejenige der Steuerscheiben 74 von Figur 1 so dass eine nähere Beschreibung sich erübrigt.

Die Ausführung gemäss Figur 8 hat gegenüber derjenigen von Figur 1 den Vorteil eines besseren Kräfte-und Momentausgleichs. Wenn ein Kolben, z. B. der obere Kolben 221 in der Verdrängungsphase ist, übt er eine entgegengesetzte Reaktionskraft auf die Antriebswelle 14 aus. Der im Takt arbeitende quer gegenüberliegende Kolben 24r übt eine entsprechende entgegengesetzt gerichtete Reaktionskraft auf die Antriebswelle 14 aus. Hierdurch entsteht natürlich ein entsprechendes im trigonometrischen Sinn um den Mittelpunkt O wirkendes Kippmoment auf die Antriebswelle 14. Da aber die beiden erwähnten Kolben in der

Verdrängungsphase sind, wird der Druck der Flüssigkeit auf die beiden verschlossenen ansaugseitigen Öffnungen gegenüber der Mantelfläche des Steuerelementes 174 übertragen und die dadurch entstehende Kraft bewirkt ebenfalls ein Kippmoment der Antriebswelle 14 um den Mittelpunkt O. Wegen der axialen Trennung der Schlitze 176 und 178 ist die Distanz vom Mittelpunkt O zum Schlitz 178 aber grösser als diejenige zum Schlitz 176. Hierdurch ergibt sich ein auf die Antriebswelle 14 wirkendes differentiales Kippmoment, das dem durch die Kolbenbewegung erzeugten Kippmoment entgegengesetzt ist. Das heisst, dass bei einer optimal berechneten axialen Distanz zwischen den Schlitzen 176,178 und einer entsprechenden Anpassung der Durchflussquerschnitte die durch die Verdrängung erzeugten Kippmomente ausgeglichen werden können.

Bei der erfindungsgemässen Radialkolbenpumpe entfällt die Regelvorrichtung, welche bei den herkömmlichen Pumpen erfor-derlich war, um das von der Pumpe geförderte Brennstoffvolumen durch mechanische, hydraulische und elektrische Steuerungen zu drosseln.

Diese Steuerungen wirken nun unmittelbar auf die erfindungsgemässe Radialkolbenpumpe und sind in der Lage die geförderte Brennstoffmenge linear zu vergrössern oder zu verkleinern. Hierdurch ergibt sich nicht nur eine wesentliche Energieeinsparung, sondern auch und insbesondere die Beseitigung eines grossen Risikofaktors.