CH630997A5

CH630997A5 - Pumpenanordnung mit einer kolbenpumpe.

Info

Publication number: CH630997A5
Application number: CH875578A
Authority: CH
Inventors: Viktor Dulger; Franz Ernst
Original assignee: Viktor Dulger
Priority date: 1977-09-10
Filing date: 1978-08-17
Publication date: 1982-07-15
Also published as: AT357042B; JPS5452303A; GB2004017B; FR2402780B1; NL7809258A; FR2402780A1; DE2740913A1; DE2740913C3; DE2740913B2; US4235130A; GB2004017A

Description

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch die Kinematik der Pumpenanordnung gemäss der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch ein Gehäuse der Pumpenanordnung senkrecht zur gehäusefesten Drehachse mit einer Seitenansicht der Innenteile,

Fig. 3 einen durch die gehäusefeste Drehachse gehenden Schnitt, wobei die Kulisse etwa parallel zur Zeichenebene verläuft und

Fig. 4 eine Draufsicht auf die Antriebswelle.

Aus Fig. 1 ergibt sich, dass eine Kulisse 1 um eine feste Drehachse 2 an einem Endpunkt der Kulisse aus der voll ausgezogenen Stellung A in die gestrichelt gezeichnete Stellung B

schwenkbar ist. Über einen Träger 3 ist die Kulisse 1 fest mit einem Lager 4 für eine Kurbelwelle 5 verbunden, deren Kurbel 6 über ein Gelenk 7 mit einer Pleuelstange 8 verbunden ist. Diese ist über ein Gelenk 9 mit einer Schubstange 10 verbun-5 den, welche ihrerseits über ein Gelenk 11 mit einem Kolben 12 einer Pumpe verbunden ist, der in einem Zylinder 13 axial verschiebbar ist. Das Gelenk 9 ist in der Kulisse 1 geführt. Die Kulisse hat die Form des Abschnitts eines Kreises, dessen Radius gleich der Schubstangenlänge ist und dessen Mittelpunkt in 10 der Stellung A mit dem Gelenk 11 zusammenfällt, dessen Länge in dieser Stellung dem oberen Totpunkt des Kolbens 12 entspricht.

Wenn die Kurbel 6 in der Stellung A der Kulisse 1 rotiert, vollführt die Schubstange 10 lediglich eine Schwenkbewegung 15 um den Winkel a. Ein Hub erfolgt hierbei nicht. Wird die Kulisse 1 über den Winkel b in die gestrichelt gezeichnete Stellung B verschwenkt, verkleinert sich der Schwenkwinkel der Schubstange 10 auf den Wert a', während gleichzeitig der Schwenkbewegung eine Axialbewegung überlagert wird, welche den Kol-20 ben 12 zwischen der voll ausgezogenen oberen Totpunktlage und der gestrichelten Stellung 12', also dem Maximalhub L, hin-und herbewegt. Je mehr sich die Kulisse 1 der Stellung B nähert, um so stärker nähert sich auch die Richtung der von der Pleuelstange 8 übertragenen Kraftkomponente der Richtung der von 25 der Schubkurbel 10 zu übertragenden Kraftkomponente an. Infolgedessen wird die Kulisse verhältnismässig wenig belastet.

Eine praktische Ausführungsform ist in den Figuren 2 bis 4 veranschaulicht. Hierbei sind für die entsprechenden Teile dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet. 30 Ein Gehäuse 14, das in der Praxis aus mindestens zwei Teilen zusammengesetzt ist, weist in beiden Seitenwänden 15 und 16 je ein Lager 17 und 18 für eine Welle 19 auf, welche die gehäusefeste Drechachse 2 definiert. Diese Welle kann zusätzlich in einem Lager 20 abgestützt sein, das in einem an der 35 Deckwand 21 befestigten Ausleger 22 ausgebildet ist. Des weiteren sind in den Seitenwänden 16 und 17 Lager 23 und 24 für eine Antriebswelle 25 vorgesehen, die an dem einen Ende ein herausragendes Kupplungsstück 26 und am anderen Ende ein entsprechendes Kupplungsgegenstück 27 trägt. Ausserdem ist 40 an dieser Antriebswelle ein Ritzel 28 befestigt. Das Ritzel treibt ein Zahnrad 29, das fest mit einem Zahnrad 30 verbunden ist. Beide Zahnräder sind auf der Welle 19 gelagert. Das Zahnrad 30 kämmt mit einem Zahnrad 31, welches die Kurbelwelle 5 antreibt. Der Träger 2 weist zwei Wangen 32 und 33 auf, die je 45 einen die Kulisse 1 bildenden Ausschnitt 1 beziehungsweise 1' und ein Kurbelwellenlager 4 beziehungsweise 4' aufweisen. Auch die Kurbel besteht aus zwei Wangen 6,6', die zwischen sich Pleuelstangen 8 aufnehmen. Deren Ende ist gegabelt und nimmt zwischen sich die Hubstange 10 auf. Die Enden des Zap-50 fens 34 des Gelenks 9 sind mit Rollen 35 beziehungsweise 35' versehen, welche in den Kulissenausschnitten 1 beziehungsweise 1 ' rollen können. An der Wange 32 ist ein Schneckenradsegment 36 angebracht, an dem ein Schneckenrad 37 angreift. Die zugehörige Welle 38 erstreckt sich durch eine weitere Wand 39 55 des Gehäuses und endet in einem Betätigungselement 40, das hier die Form eines Handrades hat. An der gegenüberliegenden Wand 41 ist der Zylinder 13 der Pumpe angeordnet, der aussen durch Rippen 49 verstärkt ist und stirnseitig einen Flansch 42 zum Anschluss eines beliebigen Pumpenkopfes trägt. Des weite-60 ren ist in der oberen Wand 21 ein Schlitz 43 vorgesehen, unterhalb dessen sich ein teilzylindrischer Streifen 44 mit einer Skala auf der Oberseite befindet. Dieser Skala ist die eine Kante 45 des Trägers 3 als Zeiger zugeordnet. Infolgedessen lässtsich dort der eingestellte prozentuale Hub ablesen.

65 In der Seitenwand 15 befinden sich Gewindelöcher 46, mit deren Hilfe ein Motor an dieser Seitenwand befestigt werden kann. Dieser Motor hat eine Austrittswelle, die in das Gegenkupplungsstück 27 (Fig. 4) eingreifen kann. An der gegenüber

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liegenden Seitenwand 16 sind Gewindelöcher 47 die dazu dienen können, ein gleichartiges weiteres Gehäuse 14 anzubringen, bei dem das Gegenkupplungsstück 27 auf das Kupplungsstück 26 der veranschaulichten Pumpenanordnung greift. In allen Fällen ist die Bodenwand 48 frei von irgendwelchen Bauelementen, so dass die Anordnung auf dieser Fläche abgesetzt werden kann.

Bei einem Ausführungsbeispiel hatte der Motor eine Drehzahl von 1 470 U/min. Dies führte bei einer Untersetzung von 10 zu 1 mit Hilfe des Ritzels 28 und der Zahnräder 29,30 und 31 zu einer Hubzahl von 147 Hüben pro Minute. Der Durchmesser des Kolbens und der Maximalhub L waren so bemessen,

dass bei dieser Hubzahl eine maximale Fördermenge von 1000 1/h bei einem Druck von 30 bar geliefert werden konnte. Diese Fördermenge liess sich kontinuierlich bis auf Null herabregeln.

Statt der veranschaulichten Handverstellung des Hubvolu-5 mens kann auch ein Elektromotor vorgesehen sein, der ferngesteuert wird, beispielsweise über eine Rückmeldevorrichtung. Wenn das Gehäuse teilweise mit Öl gefüllt ist, kann eine rote Warnlampe (Leuchtdiode) vorgesehen sein, die anspricht, wenn der Ölstand einen vorgegebenen Pegel unterschreitet. Ferner 10 kann auch der Einbau eines Betriebsstundenzählers vorgesehen sein. In diesem Fall empfiehlt es sich, alle elektrischen Geräte flüssigkeitsdicht unter einem durchsichtigen Deckel für das Gehäuse 14 vorzusehen.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims

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PATENTANSPRÜCHE Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpenanordnung mit

1. Pumpenanordnung mit einer Kolbenpumpe, deren einer Kolbenpumpe, deren Schubkolben mittels einer motorge-Schubkolben mittels einer motorgetriebenen Kurbelwelle, einer triebenen Kurbelwelle, einer Pleuelstange und einer Schubstan-Pleuelstange und einer Schubstange antreibbar ist, die über ein ge antreibbar ist, die über ein erstes Gelenk mit der Pleuelstan-erstes Gelenk mit der Pleuelstange und über ein zweites Gelenk 5 ge und über ein zweites Gelenk mit dem Kolben verbunden ist, mit dem Kolben verbunden ist, wobei das erste Gelenk auf einer wobei das erste Gelenk auf einer Kreisbahn geführt ist, die mit-Kreisbahn geführt ist, die mittels einer Einstellvorrichtung ver- tels einer Einstellvorrichtung verlagerbar ist und deren Mittellagerbar ist und deren Mittelpunkt in einer Einstellung auf der punkt in einer Einstellung auf der Bahn des zweiten Gelenks Bahn des zweiten Gelenks liegt, dadurch gekennzeichnet, dass liegt.

die Kreisbahn durch eine Kulisse (1) gebildet ist, die um eine 10 Pumpenanordungen dieser Art sind bekannt. Mit ihnen gehäusefeste Drehachse (2) schwenkbar ist und die Form eines können variable Fördermengen abgegeben werden. Sie können

Abschnitts eines Kreises hat, dessen Radius gleich der Länge insbesondere als Dosierpumpen Verwendung finden,

der Schubstange (10) ist, und dass das Lager (4) für die Kurbel- Bei einer bekannten Pumpenanordnung ist die Kurbelwelle welle (5) mit der Kulisse fest verbunden ist. gehäusefest angeordnet. Mit Hilfe der Einstellvorrichtung wird
2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 der Drehpunkt für einen Hebel geändert, welcher das erste Gezeichnet, dass die gehäusefeste Drehachse (2) an einem Ende lenk auf einem Kreisbogen führt, der je nach Einstellung unter-der Kulisse (1) angeordnet ist und der Kreismittelpunkt in einer schiedliche Länge hat. Um einen Nullhub zu erzielen, muss der Schwenkstellung mit der Stellung des zweiten Gelenks (11) im Hebel die gleiche Länge wie die Schubstange haben und der oberen Totpunkt beim Maximalhub zusammenfällt. Drehpunkt gleichachsig mit dem zweiten Gelenk angeordnet
3. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 20 werden. Dies hat zur Folge, dass der Kolben aus dem Zylinder zeichnet, dass das Lager (4) für die Kurbelwelle (5) auf einer herausragen, also verhältnismässig lang sein muss. Darüber hin-etwa die beiden Kulissenendpunkte verbindenden Geraden auf aus ergeben sich Schwierigkeiten, wenn bei begrenztem Raum der der Kulisse (1) gegenüberliegenden Seite der gehäusefesten eine lange Schubstange verwendet oder ein grosser Regeibe-Drehachse (2) angeordnet ist. reich erzielt werden soll.
4. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpenanzeichnet, dass die Kurbelwelle (5) ein erstes Zahnrad (31) trägt, Ordnung der eingangs beschriebenen Art, die stufenlos bis zur das mit einem um die gehäusefeste Drehachse (2) drehbaren Fördermenge Null heruntergeregelt werden kann, anzugeben, zweiten Zahnrad (30) kämmt. bei der die konstruktive Auslegung nicht durch einen das erste
5. Pumpenanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Gelenk führenden Hebel behindert ist.

zeichnet, dass das zweite Zahnrad (30) drehfest mit einem gros- 30 Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass seren dritten Zahnrad (29) verbunden ist, das mit einem von die Kreisbahn durch eine Kulisse gebildet ist, die um eine ge-einer gehäusefest gelagerten Antriebswelle (25) getragenen Rit- häusefeste Drehachse schwenkbar ist und die Form eines Ab-

zel (28) kämmt. schnitts eines Kreises hat, dessen Radius gleich der Länge der
6. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Schubstange ist, und dass das Lager für die Kurbelwelle mit der zeichnet, dass die Einstellvorrichtung ein mit der Kulisse (1) 35 Kulisse fest verbunden ist.

verbundenes Schneckenradsegment (36) und eine Schnecke Bei dieser Konstruktion ist der Hub des Kolbens durch Ver-(37) aufweist, deren mit einem Betätigungselement (40) verse- Schwenkung der Kulisse änderbar. Die Länge der Schubstange hene Welle (38) senkrecht zur gehäusefesten Drehachse (2) kann durch die Wahl des Radius der Kulisse berücksichtigt werverläuft. den. Es kann ein kurzer Kolben vorgesehen sein, bei dem das
7. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 40 zweite Gelenk in der Nullstellung innerhalb des Zylinders liegt, zeichnet, dass Antriebswelle (25), Ritzel (28), Zahnräder (29, Da auch das Lager für die Kurbelwelle mit der Kulisse ver-

30,31), Kurbelwelle (5), Kulisse (1), Pleuelstange (8) und schwenkt wird, ergeben sich bei jeder Einstellung für die Pleuel-

Schubstange (10) in einem Gehäuse (14) untergebracht sind, in Stange und ihre Führung in der Kulisse dieselben Verhältnisse, dessen beiden Seitenwänden (15,16) die Antriebswelle gelagert Insbesondere bleibt der durchlaufende Kreisbogen konstant,

ist, wobei die erste Seitenwand (15) Befestigungsmittel (46) 45 was sich bei gegebenen Abmessungen von Schubstange und zum Anschluss des Motors aufweist sowie an einer dritten Wand Pleuelstange günstig auf den Platzbedarf auswirkt.

(41) der Pumpenzylinder (13) und an einer vierten Wand (39) Günstig ist es, wenn die gehäusefeste Drehachse an einem das Betätigungselement (40) der Einstellvorrichtung angeord- Ende der Kulisse angeordnet ist und der Kreismittelpunkt in net ist. einer Schwenkstellung mit der Stellung des zweiten Gelenks im
8. Pumpenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn- 50 oberen Totpunkt beim Maximalhub zusammenfällt. Dies hat zur zeichnet, dass an einer (21) der vierten bis sechsten Wände eine Folge, dass der Totpunkt im gesamten Regelbereich gleich den prozentualen Hub anzeigende Skala (44) angeordnet ist, bleibt und der Hub lediglich durch Veränderung des unteren deren Zeiger (45) mit der Kulisse (1) verbunden ist. Totpunkts geändert wird. Der Totraum der Pumpe bleibt daher
9. Pumpenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn- immer gleich und kann verhältnismässig klein gehalten werden, zeichnet, dass die zweite Seitenwand (16) Befestigungsmittel 55 Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das Lager für (47) zum Anschluss eines weiteren Gehäuses aufweist und die die Kurbelwelle auf einer etwa die beiden Kulissenendpunkte Antriebswelle (25) einseitig über das Gehäuse (14) übersteht verbindenden Geraden auf der der Kulisse gegenüberliegenden sowie an einem Ende ein Kupplungsstück (26) und am anderen Seite der gehäusefesten Drehachse angeordnet. Auf diese Weise Ende ein dazu passendes Gegenkupplungsstück (27) aufweist. wird für einen vorgegebenen Kurbelbahndurchmesser der
10. Pumpenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekenn- 60 grösstmögliche maximale Kolbenhub erreicht. Je mehr die Ku-zeichnet, dass die Kulisse (1 ) durch Ausschnitte in zwei Wangen lisse in Richtung auf einen grösser werdenden Kolbenhub ver-(32,33) gebildet ist, die je ein Lager (4,4') für die Kurbelwelle schwenkt wird, um so mehr nähert sich die Kraftkomponente (5) aufweisen und je einen in den Seitenwänden (15,16) gela- der Pleuelstange für den Pumphub der entsprechenden Kraftgerten Wellenstummel tragen, dass das erste Gelenk (9) einen komponente der Schubstange.

Zapfen (34) aufweist, der an beiden Enden je eine in einem 65 Die Kurbelwelle kann unmittelbar von einem Motor ange-

Ausschnitt geführte Rolle (35,35') trägt, und dass auf dem trieben werden, der dann allerdings mit der Kulisse schwenkbar einen Wellenstummel das zweite und dritte Zahnrad (29,30) sein müsste. Es ist daher günstiger, wenn die Kurbelwelle ein gelagert sind. erstes Zahnrad trägt, das mit einem um die gehäusefeste Dreh-

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achse drehbaren zweiten Zahnrad kämmt. Auf diese Weise kann ein feststehender Motor verwendet werden, der das zweite Zahnrad antreibt.

Es besteht die Möglichkeit, dass das zweite Zahnrad drehfest mit einem grösseren dritten Zahnrad verbunden ist, das mit einem von einer gehäusefest gelagerten Antriebswelle getragenen Ritzel kämmt. Hierbei bilden Ritzel und drittes Zahnrad ein Untersetzungsgetriebe, das die Verwendung eines schnellaufenden Antriebsmotors erlaubt.

Die Einstellvorrichtung weist zweckmässigerweise ein mit der Kulisse verbundenes Schneckenradsegment und eine Schnecke auf, deren mit einem Betätigungselement versehene Welle senkrecht zur gehäusefesten Drehachse verläuft. Die Schnecke arretiert die Kulisse in der gewählten Schwenkstellung, obwohl auch das Betätigungselement noch zusätzlich arretiert werden kann. Da die Welle der Einstellvorrichtung und die Kolbenachse senkrecht zur gehäusefesten Drehachse verläuft, ist es leicht möglich, die einzelnen äusseren Funktionselemente so anzuordnen, dass sie sich nicht gegenseitig behindern.

Eine besonders sinnvolle Anordnung ergibt sich, wenn Antriebswelle, Ritzel, Zahnräder, Kurbelwelle, Kulisse, Pleuelstange und Schubstange in einem Gehäuse untergebracht sind, in dessen beiden Seitenwänden die Antriebswelle gelagert ist, wobei die erste Seitenwand Befestigungsmittel zum Anschluss des Motors aufweist sowie an einer dritten Wand der Pumpenzylinder und an einer vierten Wand das Betätigungselement der Einstellvorrichtung angeordnet ist. Hierbei sind drei Wände mit je einem Funktionselement besetzt, so dass noch weiteren drei Wänden bestimmte Aufgaben zugeordnet werden können, zum Beispiel einer Wand die Aufgabe einer Bodenfläche und einer angrenzenden Wand die Aufgabe einer nicht zugänglichen Rückwand.

An einer der vierten bis sechsten Wände kann eine den prozentualen Hub anzeigenden Skala angeordnet sein, deren Zeiger mit der Kulisse verbunden ist.

Auf jeden Fall steht die zweite Seitenwand noch für weitere Funktionen zur Verfügung. Daher können an dieser zweiten Seitenwand Befestigungsmittel zum Anschluss eines weiteren Gehäuses vorgesehen sein und die Antriebswelle einseitig über das Gehäuse überstehen sowie an einem Ende ein Kupplungsstück und am anderen Ende ein dazu passendes Gegenkupplungsstück aufweisen. Die Grundkonstruktion der Pumpenanordnung macht es daher möglich, eine Anzahl von einzeln regelbaren Pumpen mit Hilfe eines einzigen Antriebsmotors anzutreiben.

Konstruktiv ist es empfehlenswert, wenn die Kulisse durch Ausschnitte in zwei Wangen gebildet äst, die je ein Lager für die Kurbelwelle aufweisen und je einen in den Seitenwänden gelagerten Wellenstummel tragen, dass das erste Gelenk einen Zapfen aufweist, der an beiden Enden je eine in einem Ausschnitt geführte Rolle trägt, und dass auf dem einen Wellenstummel das zweite und dritte Zahnrad gelagert sind. Dies ergibt eine platzsparende und reibungsarme Arbeitsweise.