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Sechsgliedriges Getriebe mit verstellbarem Hub,
insbesondere
für Dosierpumpen Die Erfindung geht aus von einem sechgliedrigen Getriebe mit stufenlos
verstellbarem Hub, insbesondere für Dosierpumpen, deren Förderinenge während des
Laufes regulierbar ist.
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Bekannte Hubverstelleinrichtungen sind sechsgliedrige Getriebe, die
in ihrer Kinematik aus einer Antriebs- und einer mit dieser gekoppelten Abtriebsgruppe
aufgebaut sind. Als Getriebegruppen werden in diesen Verstelleinrichtungen die Kurbelschwinge,
die Schubkurbel, die Kurbelschleife, die Winkelschleife, die Kreuzschleife und viergliedrige
Getriebe aus drei Schiebepaaren und einem Drehpaar verwendet. Ihre Zuordnung ist
in verschiedenen Kombinationen, z. B. eine Kurbelschwinge oder eine Kurbelschleife
als Antriebsgruppe und eine Schubkurbel als Abtriebsgruppe, bekannt. Je nach der
gewählten Zusammenstellung der Getriebe ergibt die Verstelleinrichtung für die Bewegung
und den Hub des Kolbens bestimmte Bewegungsverhältnisse und Verstellcharakteristiken.
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Diese bekannten Verstelleinrichtungen zeigen Unterschiede in der Möglichkeit
der Wahl der Bezugs- und Nullage des Kolbens als äußere oder innere Totpunktlage
sowie irgendeiner Mittellage des Kolbens. In dem bekannten Verstellgetriebe mit
einer Kurbelschleife als Antriebsgruppe und einer Schubkurbel als Abtriebsgruppe
ist die mittlere konstante Bezugslage aes Kolbens, um die der Hub symmetrisch verstellbar
ist, erreichbar. Bei dieser Getriebebauart mit endlichen Abmessungen ist jedoch
die äußere Totpunktlage des Kolbens als Bezugslage während der Verstellung nur für
den Null- und Maximalhub gewährleistet. Hieraus ergeben sich für das in seiner Gestaltung
einfache Getriebe Nachteile, weil besondersbeikompressiblenFördennedien infolge
des bei der Hubverstelhing sich verändernden Totraumes der volumetrische Wirkungsgrad
unterschiedlich ist.
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Es ist auch schon ein aus einer Kurbelschwinge auf der Antriebseite
und einer Schubkurbel auf der Abtriebseite zusammengesetztes Getriebe bekanntgeworden,
bei dem eine Hubverstellung so erreicht ist, daß eine Endstellung des Hubes unabhängig
von dem eingestellten Hub unverändert bei der Verstellung beibehalten wird. Bei
diesem bekannten Getriebe ist jedoch ein verhältnismäßig großer, komplizierter Bauaufwand
erforderlich.
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Die Aufgabe der Erfindung ist es, unter Beibehaltung der Vorteile
der einfachen Ausführung der Getriebeart mit Kurbelschleife und Schubkurbel als
Bezugslage des Kolbens die konstante äußere Totpunktlage während des gesamten Verstellbereiches
zu ermöglichen. Erfindungsgemäß wird das erreicht, indem der Anschlußpunkt der Pleuelstange
an der Schwinge der Kurbelschleife zur Mittellinie der Schwinge in einem Abstand
H gleich dem Kurbelradius R der Kurbelschleife nach außen zum Kurbelkreis versetzt
ist und eine Koppelkurve mit dem Radius der Pleuellänge beschreibt, die im zur Kolbenachse
im Abstand des Kurbelradius der Kurbelschleife angeordneten Kurbeldrehpunkt endet
und deren Lage um den Kurbeldrehpunkt mittels einer bekannten Steuerscheibe verstellbar
ist.
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Als für die Aufgabenlösung vorteilhafte und förderliche Weiterbildungen
sind weitere Merkmale dem am Schluß der Beschreibung angeführten Unteransprüchen
2 und 3 zu entnehmen.
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Durch die Erfindung wird so auf einfache Weise erreicht, daß unter
Beibehaltung der Vorteile der einfachen Ausführung der Getriebeart mit Kurbelschleife
und Schubkurbel als Bezugslage des Kolbens eine konstante äußere Totpunktlage während
des gesamten Verstellbereiches ermöglicht ist.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung der Getriebeglieder sowie deren
Gelenkpunkte und Gleitbahnen ergibt sich außerdem der Vorteil, daß für die durch
die Erfindung betroffene Getriebebauart ohne jede Änderung im Getriebe die Wahl
des äußeren Totpunktes oder des inneren Totpunktes als Bezugslage getroffen werden
kann, da die Koppelkurve mittels der Steuerscheibe in jeder Drehrichtung entsprechend
verstellbar ist. Außerdem ermöglicht die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung, daß
bei Wahl einer mittleren Lage des Kolbens als Bezugslage mit gleichem oder veränderlichem
Totraum gefördert
werden kann, wenn beide Drehrichtungen der Steuerscheibe
von der Bezugslage aus für den jeweiligen Verstellbereich angewendet werden.
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Der Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Hubverstelleinrichtung
ist nicht nur auf Dosierpumpen beschränkt, sondern kann infolge der sich ergebenden
Vorteile der konstruktiven einfachen Ausbildung auch auf andere Fachgebiete, wie
z. B. für Förder- und Hebevorrichtungen, Pressen sowie Steuer- und Meßeinrichtungen,
erweitert werden.
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Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Prinzipskizzen
Ab b. 1 und 2 erläutert und in einem Ausführungsbeispiel nach Abb.
3, 4 und 5 beschrieben. Es zeigt Ab b. 1 die Lagen der Getriebeglieder
für den Nullhub, A b b. 2 die Lagen der Getriebeglieder für den Maximalhub,
Ab b. 3 die Pleuelstange mit ihrer Lagerscheibe bei Nullhubstellung der vor
der Bildebene liegenden Steuerscheibe, Abb.4 das Getriebe im Schnitt senkrecht zur
Kolbenachse durch den Kurbeldrehpunkt, Ab b. 5 das Getriebe im Schnitt parallel
zur Kolbenachse in horizontaler Ebene durch den Kurbeldrehpunkt bzw. durch die Mitte
der Steuerscheibe.
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Aus der A b b. 1 sind als Festpunkte ersichtlich der Kurbeldrehpunkt
M, um den auch die Steuerscheibe S mit der Koppelkurve K verdrehbar ist,
sowie die Gleitbahn des Kolbens 6. Die Kurbel 2 greift mit dem Glied
3 in die Gleitbahn der Schwinge 4 ein. Die Pleuelstange 5 des Schubkurbelgetriebes
ist an der Schwinge 4 in einem Abstand H gleich dem Radius R der Kurbel 2 zur Mittellinie
im Drehpunkt B angeschlossen, und ihr anderer Anschlußpunkt ist im Kolben
6 drehbar im Punkt A
gelagert. Der Drehpunkt der Schwinge 4 und der
Pleuelstange 5 überdecken sich im Anschlußpunkt A
des Kolbens
6, der in der äußeren Totpunktlage steht. Führt die Kurbel 2 eine Drehbewegung
um etwa 1801
aus, so wird der Anschlußpunkt der Pleuelstange 5
an der
Schwinge 4 auf der Koppelkurve K nach unten geschwenkt. Der Kolben 6 bleibt
in Ruhelage, weil die Koppelkurve K mit einem Radius gleich der Länge der Pleuelstange
5 um den Anschlußpunkt A
des Kolbens 6 verläuft.
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In der Ab b. 2 ist die Steuerscheibe S gegenüber der
A b b. 1 um 90' nach rechts um den Festpunkt M verdreht. Die Koppelkurve
r, die die Schwinge 4 bzw. deren Anschlußpunkt B für die Pleuelstange
5
nun um den Punkt A' beschreibt, verläuft fast parallel zur Kolbenachse.
Wird die Kurbel 2 von ihrer gezeichneten Stellung um etwa 180' gedreht, so
führt der Kolben 6 von der inneren bis zur äußeren Totpunktlage seinen Maximalhub
aus. Da der Anschlußpunkt B des Pleuels bzw. der Koppel 5 an der Schwinge
4 auf der Koppelkurve K bis zum FestpunktM geführt wird, ist die äußere Totpunktlage
des Kolbens 6 die gleiche wie bei dem Nullhub in Ab b. 1. Das trifft
für die Totpunktlagedes Kolbens 6
auch zu, wenn die Steuerscheibe
S um einen beliebigen Winkel geschwenkt wird, da die Koppelkurve K immer
im Festpunkt M endet, wie es z. B. in A b b. 2 aus den eingezeichneten Bezugslinien
für eine um etwa 45' vorgenommene Schwenkung der Steuerscheibe hervorgeht.
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In den A b b. 3 bis 5 ist die Ausbildung der Lagerscheibe
der Pleuelstange 5 am Getriebe erkennbar. Der mittlere Teil der Lagerscheibe
ist als Lagerkörper 9 für die Pleuelstange 5 ausgebildet. Auf beiden
Seiten des Lagerkörpers 9 sind in axialer Richtung Ansätze 7 und
8 vorhanden. Im Ansatz 7 ist die im Abstand H = R zur
Lagerscheibenmitte versetzte Gleitbahn 11 der Schwinge, in welcher der Kurbelzapfen
10 eingreift, angeordnet. Den Ansatz 8 bildet eine Feder, die in die
als Nut 12 ausgebildete Koppelkurve der Steuerscheibe S geführt wird. Die
Steuerscheibe S ist gegenüber dem Kurbeldrehpunkt in gleicher Mitte ini Gehäuse
gelagert und wird durch einen in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb von Hand
oder automatisch verstellt. Die Lagerscheibe kann als einheitliches Bauteil so gestaltet
werden, daß bei größerem Pleuellageraußendurchmesser die Gleitbahn 11 der
Schwinge im mittleren Lagerkörper 9 aufgenommen wird.