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Stufenlos verstellbarer Exzentertrieb für Radial-Kolberfompen Die
Erfindung betrifft einen stufenlos verstellbaren Exzentertrieb für Radial-Kolbenpumpen,
bei dem eine Exzenterbuchse gegen den Druck mindestens einer Spiralfeder um einen
begrenzten Verstellbereich auf dem Antriebsexzenter der Exzenterwelle verdrehbar
ist.
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Bei einem bekannten Exzentertrieb mit stufenlos veränderbarer Exzentrizität
ist eine Exzenterbuchse auf dem Antriebsexzenter um einen begrenzten Versteilbereich
verdrehbar angeordnet und mit ihm durch mindestens eine Spiralfeder gekuppelt. Dadurch
wird bei wachsendem Flüssigkeitsgegendruck die Exzenterbuchse auf dem Antriebsexzenter
automatisch verdreht und der Förderhub der Kolben und damit die Fördermenge der
Pumpe entsprechend vermindert.
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Die Verwendung solcher Exzentertriebe bei Radial-Kolbenpumpen macht
es wünschenswert, daß sich die Fördercharakteristik zur Anpassung an die Schwere
der Arbeit selbsttätig ändert. Dies gilt sowohl bei einer Verwendung der Pumpen
bei hydraulisch betätigten Biege- und Tielfziehpressen, Ziehbänken, Räum-, Reck-
und Streckmaschinen als auch für hydraulisch angetriebene Lokomotiven, Bagger und
Krane aller Art. Auch beim Heißpressen pulverförmiger Materialien, die nach dem
Vorpressen einen möglichst kurzen Fertigungsverlauf verlangen, wird eine solche
Anpassung der Charaktersitik an den Arbeitsgang gefordert.
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Es ist bereits bekannt, zur Erzeugung einer schwingenden Bewegung
die Exzentrizität eines Kurbelzapfens verstellbar zu machen. Dieser Kurbeltrieb
mit veränderbarem Hub verstellt sich jedoch nicht selbsttätig, vielmehr kann die
Verstellung nur im Stillstand vorgenommen werden. Sie erfolgt gegen die Kraft zweier
Federn, die so angeordnet sind, daß der auf den den Kurbelzapfen tragenden Teil
wirksame Druck parallel angreift. Mit dieser Anordnung der Federn kann keine stufenweise
Veränderung der Arbeitscharakteristik durch eine sich ändernde Federcharakteristik
erzielt werden.
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Es ist jedoch bei einer Teller-Pufferfeder für Eisenbahnfahrzeuge
bekannt, Federteller verschiedener Elastizität übereinander anzuordnen. Durch einen
Aufschlagring zwischen zwei Federtellern kann ein Teil der Feder nach einem bestimmten
Federweg festgelegt werden, so daß im weiteren Verlauf des Federweges eine geänderte
Charakteristik auftritt.
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Es ist auch bereits eine Pumpe zur Förderung dickflüssiger Medien
bekanntgeworden, deren Arbeitscharakteristik veränderbar ist, um die Pumpe der unterschiedlichen
Viskosität von Flüssigkeiten anpassen zu können. Dazu ist ein kreisförmig ausgelegter,
flexibler Schlauch vorgesehen, durch den die Flüssigkeit mittels einer rotierenden
Rolle hindurchgewalkt wird. Diese Rolle ist exzentrisch angeordnet und kann beim
Drehen durch einen druckmittelbeaufschlagten Kolben radial von innen nach außen
gegen den Schlauch verstellt werden. Die Verstellung erfolgt je nach Konsistenz
des Fördergutes, so daß damit die Arbeitscharakteristik der Pumpe dem zu fördernden
Medium angepaßt werden kann. Diese bekannte Pumpe arbeitet nur mit verhältnismäßig
niedrigen Arbeitsdrücken und kann deshalb für Radialkolbenpumpen mit hohen Arbeitsdrücken
nicht verwendet werden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Exzentertrieb
mit stufenlos veränderbarer Exzentrizität für Radial-Kolbenpumpen den Exzentertrieb
so zu verbessern, daß eine Anpassung der Arbeitscharakteristik des Exzentertriebs
an ein vorgesehenes Arbeitsprogramm möglich ist. Außerdem soll sich die Arbeitscharakteristik
des Exzentertriebs durch eine Verstellung von außen zusätzlich in einem gewissen
Bereich verändern lassen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine in an sich bekannter
Weise mit der Spiralfeder in Serie geschaltete zweite Drehfeder, die nach einer
durch einen Anschlag der Exzenterwelle begrenzbaren gemeinsamen Federung allein
verdrehbar ist.
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Bei einem derartigen Exzentertrieb ist vorgesehen, daß die zweite
Drehfeder ein Drehstab ist, welcher in der durchgehenden Längsmittelbohrung der
Exzenterwelle liegt und am einen. Ende drehfest mit
der Exzenterbuchse,
am anderen Ende über die Spiralfeder mit der Exzenterwelle verbunden ist.
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Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dadurch,
daß der Anschlag am spiralfederseitigen Ende des Exzentertriebs innerhalb bestimmter
Drehwinkel verstellbar angeordnet ist.
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Durch diese Anordnung ist es möglich, bei einer Radialkolbenpumpe
das mit der Exzenterbuchse versehene Exzenterwellenende und den Pumpenkörper in
ein Ölbad zu legen und das andere Ende aus diesem herausragen zu lassen, wodurch
die Federn leicht zugänglich sind und schnell und gut eingestellt werden können.
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Diese Anordnung erweist sich deshalb als besonders vorteilhaft, weil
durch sie erreicht wird, daß die zweiphasige Arbeitsweise des Exzentertriebs mit
verstellbaren Anschlägen und Drehfedern verschiedener Charakteristik in einem weiten
Bereich verstellbar ist und so die selbstätige Anpassung der Arbeitscharakteristik
an das vorgesehene Arbeitsprogramm einerseits und zusätzlich eine Veränderung der
Gesamtarbeitscharakteristik anderseits möglich ist.
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Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung ist in der Zeichnung
dargestellt, es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Exzenterwelle einer
Radialkolbenpumpe bei größter Exzentrizität, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie
II-II der Fig.l, F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 111-III der F i g. 1, F i g.
4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der F i g. 1, F i g. 5 einen Schnitt nach Linie
IV-IV der F i g. 1 bei Exzentrizität = 0, F i g. 6 ein p, Q-Diagramm (Druck-Mengendiagramm),
Charakteristik einer Ölpreßpumpe, die durch ein Exzentertrieb nach der Erfindung
angetrieben wird.
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Die Exzenterwelle 1, die in den Lagern L gelagert ist, wird
von dem mit ihr verkeilten Schneckenrad 2 angetrieben. Sie hat einen Antriebsexzenter
1' mit der Exzentrizität E1, auf welchem die Exzenterbuchse 3 mit der Exzentrizität
E 2 verdrehbar angeordnet ist. Diese trägt den Zapfen 4 sowie den Innenring des
Kugellagers 5. Auf den äußeren Kugellagerring üben die Kolben der nicht dargestellten
Radial-Kolbenpumpe ihre mit P bezeichneten Drücke aus, wie dies in F i g. 3 angedeutet
ist. Der Zapfen 4 greift in einen radialen Schlitz 6' des Hebels 6. Die Nabe
des Hebels 6 ist mit dem einen Ende des Drehstabes 7 verkeilt, der in der durchgehenden
Längsmittelbohrung der Exzenterwelle liegt. Anstatt der Keilverbindung könnte auch
eine solche mittels Kerbverzahnung verwendet werden. Das andere Ende des Drehstabes
7 ist mit dem Flansch 8 verkeilt. In diesem ist der Zapfen 9 zum Einhängen
des äußeren Endes der Bandspiralfeder 10 befestigt. Das innere Ende 10' der
Spiralfeder 10 steckt in der Nabe des Spannflansches 11 (F i g. 2), welcher
eine Reihe von radialen Löchern 11' aufweist. Eine Reihe von axialen Löchern 11"
dient zur wahlweisen Aufnahme des Endzapfens einer Schraube 12, die im Schneckenrad
2 befestigt ist. Der Anschlag 13 ist in einer Rundnut 2" des Schneckenrades
2 wer- und feststellbar.
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Die Wirkungsweise der Verstelleinrichtung ist folgende.
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Ruhezustand Mittels eines in ein Loch der Lochreihe 11' gesteckten
Dornes wird durch Verdrehen des Spannflanschen 11 im Sinne der Drehrichtung u der
Bandspiralfeder 10 eine gewisse kleine Vorspannung gegeben, welche sich durch
den Zapfen 9 und einen Vorspannungsanschlag 2' auf das Schneckenrad 2 überträgt.
Die Stellung des Spannflansches 11 gegenüber dem Schneckenrad 2 wird dann
mit der Schraube 12 gehalten und gesichert. Die Mitten C des die Pumpenkolben betätigenden
Kugellagers 5 und die der Exzenterbuchse 3 befinden sich dabei in der Stellung der
größten Exzentrizität El+E2 (F i g. 3). Lauf in Richtur' des Pfeiles u Die Exzenterwelle
1 wird durch das Schneckenrad 2 im Sinne des Pfeiles ü angetrieben. Mit dem Ansteigen
der auf die Pumpenkolben wirkenden Flüssigkeitsdrücke P verdreht sich die Exzenterbuchse
3 allmählich um die Mitte C des Exzenters 1',
und zwar entgegengesetzt
zur Umlaufrichtung u, d. h. im Sinne des Pfeiles v. Die Mitte C der Exzenterbuchse
3 durchläuft dabei relativ zum Exzenter 1'
den Kreisbogen C-D (F i
g. 3) entsprechend dem Winkel a (F i g. 6). Dabei werden die beiden hintereinandergeschalteten
Rückstellfedern 10 und 7 allmählich stärker gespannt. Sobald der Zapfen
9 den verstellbaren Anschlag 13 in der Stellung A erreicht, wird die Bandspiralfeder
10 blockiert. Ein weiteres Zurückdrehen der Exzenterbuchse 3 bis auf 180°
(Stelung B) ist nun nur noch durch die weitere Verdrehung des Drehstabes 7 allein,
und zwar um den Winkel ß möglich (s. auch F i g. 4 und 5).
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In F i g. 6 ist dieser Vorgang im Druckmengendiagramm p, Q einer mit
dem Exzentertrieb nach der Erfindung versehenen Schubkolbenpumpe dargestellt, wobei
Q die Fördermenge in Prozent des Höchstwertes, p den Flüssigkeitsdruck im Druckraum
der Pumpe und a und ß die Verdrehwinkel bedeuten. Das Kurvenstück a entspricht der
resultierenden Charakteristik k' der beiden Federn. Diese läßt sich nach der Formel
k'=kl+kz berechnen, wobei k1 die Charakteristik (Einfederung/Kraft) der Spiralfeder,
k. diejenige der Drehstabfeder bedeuten. Beim Punkt W beginnt das Kurvenstück c,
welches der Federcharakteristik k2 des Drehstabes 7 allein entspricht. Das Kurvenstück
b stellt die gedachte Fortsetzung der resultierenden Charakteristik, d. h. des Kurvenstückes
a dar.
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Da alle Einstellteile der Verstelleinrichtung außerhalb der Radial-Kolbenpumpe
angeordnet sind, können sie leicht überwacht und nachgestellt werden.