DE1453531C3 - Steuereinrichtung für nockenbetätigte Schubkolbenpumpe - Google Patents

Description

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Feindosierpumpen für selbsttätige, ständige Zufuhr kleiner Flüssigkeitsmengen in strömende Flüssigkeit, z. B. Zufuhr von Indikatorlösung bei optischer Analyse der chemischen Zusammensetzung von Flüssigkeiten, sollen möglichst genau gleichmäßig fördern, d. h. bei jedem Pumpenkolbenhub die gleiche Fördermenge mit möglichst kleinen Förderungslücken — unabhängig von Viskosität und Druck — liefern.

Hierfür sind Pumpen, die durch von der Förderflüssigkeit zu betätigende Ventile oder Schieber gesteuert werden und vielfach als Dosier- oder als Schmierpumpen verwendet werden (z.B. deutsche Patentschriften 121520 und 1138 952) ungeeignet, weil die Zeitpunkte, zu denen diese flüssigkeitsbetätigten Organe öffnen und schließen, von der Zähigkeit der Flüssigkeit abhängig sind. Ferner sind Dosier- oder Schmierpumpen, die zwecks Veränderlichkeit des Effektiv-Kolbenhubs ein verstellbar loses Spiel im Gestänge zwischen den Pumpenkolben und seiner Ventilspindel haben, deren Kolben also bei jedem Kolbenspiel eine zeitlang stillsteht (deutsche Auslegeschrift 1025 234), ungeeignet, da sie nicht stetig fördern und da sie als Steuerorgan nur Ventile oder Schieber, die von der Förderflüssigkeit selbst betätigt werden, erlauben würden. Als Feindosierpumpen erscheinen Pumpen, die durch mechanisch mit dem Kolben gekuppelte Schieber gesteuert werden, also Pumpen mit sogenannter wegabhängiger Schiebersteuerung, besser geeignet.

Solche Pumpen sind an sich vielfach bekannt: Zum Beispiel ist eine Pumpe (deutsche Patentschrift 821765) mit Taumelscheiben-Antrieb der Kolben und mit einer Vielzahl von ringsum die Taumelscheibcnachsc achsparalld zu ihr angeordneter Zylinder und mit einem innerhalb dieses Zylinderkranzes achsparalld angeordnetem gemeinsamen Drehschieber bekannt, die für sehr große Fördermengen bestimmt ist, die aber für eine Dosierpumpe wegen ihrer komplizierten Bauart und der unvermeidlichen Lässigkeit ihrer vielen Bauteile nicht geeignet sein würde. Und es ist gar eine Pumpe (deutsche Patentschrift 1 005 843) bekannt, bei der koaxial ineinander zwei solcher Taumelscheiben-Antriebe und zwei solcher Zylinderkränze angeordnet und die Kolben jedes einzelnen Zylinderkranzes zugleich Steuerschieber für die Zylinder des anderen Kranzes sind und jedem Kolben jeden Paares von Pumpenkolben noch ein oder mehrere dort sogenannte Beikolben zugeordnet sind, die zusammen mit den Hauptkolben in einem gemeinsamen Druckraum fördern und deren Fördervolumen durch Phasenverschiebung ihres Anteils dem Fördervolumen des Hauptkolbens addiert oder subtrahiert werden können, wodurch bei konstanter ' Antriebsdrehzahl die Fördermengen der Pumpe zwi- ' sehen Null und Maximum soll erweitert werden kön- I nen; auch diese Pumpe würde wegen ihrer noch komplizierteren Bauart, ihrer großen Abmessungen, ' ihrer unvermeidlichen Lässigkeitsverluste und.ihrer ganz anderen Aufgabe, nämlich der von Null auf größte Menge zu verändernden Förderleistung, für die erfindungsgemäße Aufgabe ungeeignet sein.

Die Erfindung geht also von einer Steuereinrichtung der im Gattungsbegriff der Ansprüche genannten Art aus. Die Erfindungsaufgabe ist, die'Steuereinrichtung einer Pumpe jener Art so zu gestalten, ' daß die Pumpe bei jedem Pumpenkolbenhub unabhängig von Viskosität und Druck der zu fördernden Flüssigkeit genau die gleiche Fördermenge mit mög- I liehst kleinen Förderungslücken liefert.

Die Erfindung liefert für diese Aufgabe zwei von- ^! einander verschiedene Lösungen; die erste ist im Anspruch 1, die zweite im Anspruch 2 angegeben.

Die erste dieser Lösungen ist in F i g. 1 und 2, die zweite ist in F i g. 3 dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 eine Pumpe mit einem einzigen, doppelt- j wirkenden Pumpenkolben und mit einem einzigen Steuerschieber, ^!

F i g. 2 das Schaltbild der elektrischen Steuerung ' dieser Pumpe,

F i g. 3 eine Pumpe mit zwei einfach wirkenden ; Pumpenkolben und mit zwei Steuerschiebern.

In F i g. 1 und 2 bezeichnen die Bezugsziffem 1 die Pumpe als Ganzes, 2 den Steuerzylinder, 3 die die Bewegung des Steuerschiebers steuernde elektrische Schalteinrichtung als Ganzes, 4 den doppeltwirkenden Pumpenzylinder, 5 bis 7 die Dichtungen zwischen Pumpenzylinder und Pumpenkolben, 8 und 9 die beiden Zylinderräume, 10 den Pumpenkolben, 11 die Pumpen-Nockenscheibe, 12 und 13 die Einlaßkanäle und 14 und 15 die Auslaßkanäle für die beiden Zylinderräume 8 bzw. 9, 12« und 13« eine auf den Pumpenzylinder aufgeschraubte Kappe bzw. eine von dieser Kappe gehaltene, den Pumpenkolben 10 an seine Nockenscheibe andrückende Feder, und 16 den die Pumpenkolben-Nockenscheibe antreibenden Elektromotor.

Ferner bezeichnen 17 bis 21 Dichtungen, welche die Steuerkanäle des Steuerschiebers gegeneinander abdichten, 17« die Steuerschieber-Büchse, 22 und 23 Einlaßkanäle der Steuerschieber-Büchse, welche die zu fördernde Flüssigkeit zu den Einlaßkanälen 12 bzw. 13 des Pumpenzylinders 4 hinleiten, und 24 und 25 Stellerkanäle der Schieberbuchse, die die geförderte Flüssigkeit aus den von den Auslaßkanälen 14 bzw. 15 des Pumpenzylinders kommenden Leitungen

ableiten. Mit 26 ist der Steuerschieber, mit 27 eine auf die Steuerschieber-Büchse 17 aufgeschraubte Kappe, mit 28 die Steuerschieber-Nockenscheibe und mit 29 die den Steuerschieber an seine Nockenscheibe andrückende Feder bezeichnet.

Mit 36 ist der Vorratsbehälter, aus dem die zu dosierende Flüssigkeit entnommen wird, und mit 37 ist der Raum, in den die dosierte Flüssigkeit eingespeist wird (mag dies eine Rohrleitung oder ein Behälter oder sonstwie gestalteter Raum sein), bezeichnet. Mit 30 bis 35 sind die Kanäle der Schieberbüchse, die die Flüssigkeit auf diesem Wege durchströmt, bezeichnet; die Flüssigkeit strömt durch 30 aus dem Vorratsbehälter in die Schieberbüchse ein, durch 32 bzw. 33 aus der Schieberbüchse aus und zu den Zylinderräumen 12 bzw. 13 hin, durch 34 bzw. 35 wieder von dort her ein und durch 31 aus der Schieberbüchse in den zu speisenden Raum aus.

Die in F i g. 2 dargestellte elektrische Steuereinrichtung für diese Pumpe enthält zwei Steuerscheiben 38 und 39, die auf der Welle der Pumpenkolben-Nockenscheibe 11 sitzen, und ferner auf der Welle der Steuerschieber-Nockenscheibe 28 — diese wird von dem Elektromotor 40, wenn dieser eingeschaltet ist, gedreht, und zwar sehr schnell gedreht — zwei Steuerscheiben 41 und 42. Diese Steuerscheiben 38, 39, 40, 42 betätigen jede je einen von vier Kontaktschaltern 43 bis 46.

Die Nockenscheibe 11 ist so exzentrisch, daß sie, die ja mit gleichförmiger Geschwindigkeit umläuft, den Pumpenkolben 10 mit gleichförmiger Geschwindigkeit hin und herbewegt. Wenn sich die Nockenscheibe 11 aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung im Uhrzeigersinn dreht, wandert der Pumpenkolben 10 gleichmäßig nach rechts, bis sich die Nockenscheibe 11 um eine halbe Umdrehung gedreht hat; wenn sich die Nockenscheibe weiterdreht, bewegt sich der Pumpenkolben 10 mit gleichförmiger Geschwindigkeit nach links zurück, bis die Nockenscheibe 11 eine volle Umdrehung gemacht, also ihre in F i g. 1 gezeigte Stellung wieder eingenommen hat.

Bei dieser Stellung der Nockenscheibe 11 befinden sich die Pumpenkolben-Nockenscheibe 11 und mit 38 und 39 in der in F i g. 2 gezeigten Stellung, in welcher der von der Scheibe 38 betätigte Schalter 43 geschlossen und der von der Scheibe 39 betätigte Schalter 44 geöffnet ist. Zu dieser selben Zeit ist noch — entgegen der in F i g. 2 gezeigten Stellung — der Schalter 45 geschlossen und der Schalter 46 geöffnet, so daß der Elektromotor 40 Strom erhält und mit großer Geschwindigkeit umzulaufen beginnt und die beiden Scheiben 41 und 42 dreht; er dreht sie nur um eine halbe Umdrehung, denn durch deren Drehung wird der Schalter 41 in die in F i g. 2 gezeigte Offen-Stellung gedreht und somit der Motor 40 wieder stillgesetzt. Durch diese halbe Drehung ist auch die Steuerschieber-Nockenscheibe 28 in ihre in F i g. 1 und 2 gezeigte Stellung gedreht, also der Steuerschieber 26 nach rechts geschoben worden. Wenn sich die Pumpenkolben-Nockenscheibe 11 und mit ihr die Steuerscheiben 38 und 39 um eine halbe Drehung weitergedreht haben, schließt die Scheibe 39 ihren Schalter 44, so daß der Steuermotor 40 abermals Strom erhält und die Steuerschieber-Nockenscheibe 28 sowie die Steuerscheiben 41 und 42 um eine halbe Drehung weiterdreht usw.

Bei der in Fig. 3 gezeichneten Pumpe mit zwei einfach wirkenden Pumpenkolben ist mit 47 die Pumpe als Ganzes und mit 48 die Steuereinrichtung als Ganzes bezeichnet. Es bedeuten weiter die Bezugszeichen — links ohne, rechts mit Indizes — 49 den Pumpenzylinder, 50 und 51 die Dichtungen zwischen Pumpenzylinder und Pumpenkolben, 52 den Zylinderraum, 53 den Pumpenkolben, 54 eine auf den Pumpenzylinder geschraubte Kappe, 55 (kein Index) die Pumpenkolben-Nockenscheibe, 56 die den Pumpenkolben an seine Nockenscheibe andrükkende, von der Kappe 54 gehaltene Feder, 57 den Eingangs- und Ausgangskanal des Pumpenzylinder, 58 (ohne Index) den Motor, 59 die Steuerschieber-Büchse, 60 bis 62 Dichtungen des Steuerschiebers, 63 und 64 Steuerkanäle des Steuerschiebers, 65 den Steuerschieber selbst. 66 eine Schraubkappe, 67 (ohne Index) die Steuerschieber-Nockenscheibe (sie sitzt auf derselben Welle wie die Pumpenkolben-Nockenscheibe 55 und wird vom selben Motor 58 angetrieben), 68 die den Steuerschieber 65 an die Nockenscheibe andrückende, von der Kappe 66 gehaltene Feder, 69 und 70 den Einlaßkanal für die zu dosierende bzw. Auslaßkanal für die dosierte Flüssigkeit, 71 den Einlaß- und Auslaßkanal zum Pumpenzylinder, 72 den Vorratsbehälter für die zu dosierende Flüssigkeit und 73 den Raum (Rohrleitung, Behälter oder anderes), in den die dosierte Flüssigkeit zu fördern ist.

Die Pumpenkolben-Nockenscheibe 55 ist so exzentrisch, daß, während sie sich aus der in F i g. 3 gezeigten Stellung — in dieser stehen beide Kolben 53 und 53' in ihrem rechten Endpunkt — um eine halbe Drehung im Uhrzeigersinn weiterdreht, der linke Kolben 53 gleichmäßig schnell in seine linke Endstellung gedrückt, aber der rechte Kolben 53' zunächst noch eine zeitlang in einer rechten Endstellung festgehalten, dann gleichmäßig schnell, noch ehe die Nockenscheibe 55 ihre halbe Drehung vollendet, in seine linke Endstellung geführt und sodann eine Zeitlang, bis die Nockenscheibe diese halbe Umdrehung vollendet, in dieser linken Endstellung gehalten wird; beide Pumpenkolben also haben, wenn die Pumpenkolben-Nockenscheibe diese halbe Umdrehung vollendet, ihre linke Endstellung inne. Während der darauffolgenden Halbdrehung der Nockenscheibe wird nunmehr der rechte Kolben 53' gleichmäßig schnell in seine rechte Endstellung gedrückt, aber der linke Kolben 53 zunächst noch eine Zeitlang in der linken Endstellung festgehalten, danach, noch ehe die Nockenscheibe diese zweite Halbdrehung vollendet, in seine rechte Endstellung geführt und sodann, bis die Nockenscheibe diese zweite Halbdrehung vollendet, in seiner rechten Endstellung gehalten.

Das Profil der Steuerschieber-Nockenscheibe 67 hat einen zur Welle konzentrischen Kreisbogen, dessen radiale Höhe gleich dem Hub der Steuerkolben 65 und 65' ist. Dieser erhabene Kreisbogen erstreckt sich über reichlich den halben Umfang; auf dem restlichen Umfangsteil ist die Nockenscheibe vertieft. Wenn am erhabenen Umfangsteil der Nockenscheibe anliegend, verbinden die Steuerschieber 65 und 65' beide Pumpenzylinderräume 52, 52' mit dem Raum 73, in den die zu dosierende Flüssigkeit eingespeist werden soll; wenn am vertieften Umfangsteil anliegend (nur jeweils einer der Schieber kann am vertieften Teil anliegen), verbindet der jeweils so anliegende Schieber die Pumpenzylinderräume 52,52 ' mit dem Vorratsbehälter 72.

In der in F i g. 3 gezeigten Stellung und während der ganzen oben beschriebenen ersten Halbdrehung ist der Pumpenzylinderraum 52 Druckraum und über die Kanäle 57, 71, 64, 70 mit dem Raum 73 verbunden, aber der Raum 52' nur während des ersten Teils dieser Halbdrehung, nämlich solange der Kolben 53 noch stillsteht; mit 73 verbunden und danach, so bald der Steuerschieber 65' auf den vertieften Umfangsteil der Nockenscheibe 67 abgeglitten ist (zu dieser Zeit beginnt der Pumpenkolben 53' nach links zu wandern und wird der Pumpenzylinderraum 52' zum Saugraum), mit den Kanälen 57', 7Γ, 63', 69' mit dem Vorratsbehälter 72 verbunden, bis kurz vor Ende dieser Halbdrehung der Steuerschieber 65' auf den sich wieder erhebenden Umfangsteil der Nokkenscheibe 67 hinaufgleitet, also nach rechts zurückgeht (dies ist auch der Zeitpunkt, an dem der Pumpenkolben 53' seine linke Endstellung erreicht) und der Pumpenzylinderraum 52' wieder auf den Raum 73 schaltet. Bei der zweiten Halbdrehung der Nokkenscheibe findet dieser selbe Vorgang mit entsprechender Umkehrung der Pumpenseiten statt.
ίο Es wird also durch jede der beiden beschriebenen erfindungsgemäßen Einrichtungen das Umsteuern in kürzester Zeit, also ohne Unterbrechung der Dosierförderung erreicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

I 453 Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Umsteuern des nockenbetätigten Steuerschiebers einer nockenbetätigten Schubkolbenpumpe mit zwei Hubräumen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschieber-Nockenscheibe (28) absatzweise durch einen Elektromotor (40) drehbar ist, der nahe den Totpunkten des Pumpenkolbens abhängig von den Stellungen der Pumpenkolben-Nockenscheibe (11) und der Steuerkolben-Nockenscheibe (28) durch Steuerscheiben (38, 39, 41, 42) und elektrische Kontakte (43 bis 46) sehr schnell ein- und ausschaltbar ist.

2. Einrichtung zum Umsteuern des nockenbetätigten Steuerschiebers einer nockenbetätigten Schubkolbenpumpe mit zwei Hubräumen, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschieber-Nockenscheibe (67) mit der Pumpenkolben-Nok- ao kenscheibe (55) koaxial und starr gekuppelt ist und ihr Nocken aus einem zur Welle konzentrischen Kreisbogen mit dem Halbmesser gleich dem Hub des Steuerkolbens besteht.

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