DE1653579C3 - Gesteuerte Mengenpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine regelbare Pumpe mit einem Kolben, einem den Kolben betätigenden Stößel, einer Kurbewelle mit einem als Schrägzapfen ausgebildeten Abschnitt, einer relativ zum Schrägzapfen verschiebbar angeordneten Nockenscheibe, einem Verstellmechanismus zum relativen Verschieben von Nockenscheibe und Kurbelwelle und mit einem Schneckenradantrieb zum Drehen der Kurbelwelle. Eine Pumpe dieser Art ist zum Fördern kleinerer Mengen geeignet und um die geförderte Menge während des Betriebs durch Verstellen des Hubs genau zu regeln, wobei die Fördermenge linear vom Verstellweg abhängig ist.

Bei einer solchen Pumpe gleitet die Kolbenstange mit ihrem einen Ende auf der Nockenscheibe bzw. einem sie umgebenden Kugellagerring, an den sie durch Federn angedrückt wird. Die Kurbelwelle ist axial unverschiebbar, die Nockenscheibe axial verschiebbar. Das Schneckenrad ist auf der Kurbelwelle fest. Die Erfindung geht einen anderen Weg.

Gemäß der Erfindung ist die Kurbelwelle in einer Hülse axial verschiebbar und in Drehnchtung festceleut geführt, die in d-jm Gehäuse der Pumpe drehbar eelagert ist, und außen auf der Hülse ist das Zahnrad'des Schneckenradantnebs angeordnet, das mit der Schnecke auf der Antriebswelle kämmt. Das m-icht einen formschlüssigen Antrieb der Kolben durch die Nockenscheibe möglich, so daß die störanfälligen Federn entfallen.

Vorzugsweise sind an den Enden des Schragzapfens zwei Endstücke vorgesehen, von denen das eine in der Hülse drehbar und axial verschiebbar gelagert ist das andere in einem hohlzylindrischen Ansatz am Gehäuse der Pumpe. Die Kurbelwelle wird dadurch weitgehend von den Biegemomenten von der Kraft im Stößel her entlastet. Die Ausbildung erlaubt es auch, die Nockenscheibe dadurch einfach ßCRen axiale Verschiebung zu siehern, daß sie mit Hirer einen Stirnseite am Stirnende des holil/ylindiischen Gehäuseansatzes, mit ihrer anderen Stirnseite Lin Stirnende der Hülse anliegt.

Die Kurbelwelle kann aber auch nur ein einziges izeführtes Endteil aufweisen, mit dem ein freitragender Schrägzapfen verbunden isi. Der freitragende S'-hfägzapfen ist an sich bekannt, aber nicht für eine Pumpe mit Schneckenradantrieb, deren Kurbelwelle die sich mit der gleichen Drehzahl dreht wie die Antriebswelle. Der" freitragende Schrägzapfen erlaubt einen größeren Hub ohne entsprechende Erhöhung der übrigen Abmessungen der Pumpe, wie weiter unten noch ausiieführt wird.

Dadurch, daß die Kurbelwelle axial verschiebbar und dementsprechend die Nockenscheibe axial unversdiicbbar ist, läßt sich.die Pumpe gut in der Weise ausbilden, daß sie eine Mehrzahl von Kolben aufweist, die durch je eine Pleuelstange mit der axial unverschiebbaren Nockenscheibe formschlüssig verbunden sind. Der formschlüssige Antrieb einer Mehrzahl von Kolben durch die Nockenscheibe ist an sich bekannt, aber nicht bei solchen Pumpen mit Schlickkenradantrieb.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführiingsbcispielen erläutert, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind.

Es zeigt

F i g. 1 einen Schnitt einer gesteuerten Mengenkolbenpumpe gemäß de> Erfindung.

F i g. 2 A und 2 B zeigen perspektivisch einen Teil einer Nockenscheibe und eines schrägen Wellenteils, die zu der Pumpe nach F i g. 1 gehören.

Fig. 3 A zeigt perspektivisch die Hubverstellenirichtung, die zu der Pumpe nach F i g. 1 gehört.

Fig. 3 B unil 3 C zeigen perspektivisch und in Draufsicht zwei Arten konventioneller Hubverstelleinrichtungen.

Fig. 4, 5 und 6 zeigen andere Ausführungsformen der Erfindung.

In F i g. 1 ist 51 ein Schrägzapfen, der zwischer zwei Endstücken 52 und 53 gehalten wird und mil diesen zusammen eine exzentrische Welle 1 in dei Weise bildet, daß eine Achse P—P' des Schrägzap fcns 51 eine Achse X—A" der Endstücke 52 und 52 in einem spitzen Winkel 0 schneidet.

Mit dem Bezugszeichen 2 ist eine Nockenscheibe bezeichnet, die eine schräge Bohrung 54 hat, durch die der Schrägzapfen 51 zentrisch, wie Fig. 2 A zeigt, oder exzentrisch durchläuft, wie Fig. 2 E

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zeigt. Die Nockenscheibe 2 ist mit Hilfe der schrägen Wellenhülse 8 abgestützt. Die Drehfläche ist zwi-Bohrung 54 so am Schrägzapfen 51 angebracht, daft sehen dem Umfang der Nockenscheibe 2 und dei sie immer senkrecht zu der Achse X—X' der exzen- Verbindungsstange vorgesehen, nicht dagegen an dei irischen Welle 1 ausgerichtet ist. Eine Verbindungs- Einpaßfläche der Nockenscheibe 2 mit dein Schrägstange 3 wird in hin- und hergehende Bewegung 5 zapfen 51. Die Gewindespindel 4 ist durch einen durch die Bewegung der Nockenscheibe 2 gebracht. Keil 17, ein Einstellzahnrad 15 und ein Emsleüritwobei diese durch eine Drehung der Exzenterwelle 1 ze! 16 mit einer Einstellweile 5 verbunden, die an hervorgerufen wird. 7 ist ein Kreuzkopf, der durch einem Einstellkopf 19 angebracht ist. Ein Ende der die Verbindungsstange 3 mit der Nockenscheibe 2 Einstellwelle 5 wird als Einstellende verwendet, an verbunden iut, und 4 ist ein Einstellglied in Form io dem ein Handgriff 18 befestigt ist. so dall die Geeiner Schraubenspindel, die mit der exzentrischen windcspindel 4 und damit die mit ihr fluchtende und Welle 1 fluchtet, 13 eine Wellenführung und 8 eine verbundene Exzenterwelle 1 durch Drehung des Wellenhülse. 10 ist ein Schneckenrad, das zusam- Handgriffs oder Handrads 18 verschoben werden, men mit einer Schnecke 11 ein Reduziergetriebe bil- Die Verschiebung der Exzenterwelle 1 ist demgemäß det, wobei die Schnecke 11 auf einer Antriebswelle 15 einer Anzahl von Umdrehungen des Handrads 18 11' sitzt, und das Schneckenrad durch einen Keil 9 proportional, während die Sieiiuijg des Handrads IH an der Wellenhülse 8 befestigt ist. 12 ist ein Lager, konstant bleibt. Das Handrad kann leicht durch eine 20 ein Pumpengehäuse und 9' ein Keil für die Kraft- automatische rotierende oder hin- und hergehende übertragung. Einstelleinrichtung ersetzt werden. Bei Verwendung

Folgende Beziehung besteht zwischen der Abwci- 20 einer automatischen, hin- und hergehenden Einstell-

chung α der Nockenscheibe 2 von der Achse .V—Λ" einrichtung wird die Führung 14 ersetzt durch eine

und der Länge des Hubs S Führung, die kein Innengewinde hat, und cüe Ge-

^_2_e windespmdcl 9 wird direkt mit einer Ausgangswelle

der Einstelleinrichtung verbunden. Mit dieser An-

Bei bekannten Einrichtungen mit Exzenterschei- 25 ordnung wird die automatische Verstellung der Beben 2 gemäß den Fig. 3 B und 3 C ist die Exzen- wcgung der Gewindespindel 4 direkt ausgeführt, so trizität direkt abhängig von deren Abmessungen, so daß die Bewegung dieser Ausgangswelle diejenige daß mit einer Zunahme der Hublänge S auch die der Exzenterwelle 1 längs ihrer Achse hervorruft Abmessungen der Exzenterscheibe vergrößer: wer- und diese ist direkt proportional zu der Veränderung den mußte. Bei der Erfindung ist die Kurbelwelle 30 der Hublänge. Außerdem liegt die Achse tier Bewemit dem Schrägzapfen 51 axial verschiebbar. Die Ex- gun» der Gewindespindel 4 immer fest, wodurch die zentrizität e und damit der Hub ändert sich propor- Verstelleinrichtungen einfach angebracht werden tional mit und hängen nicht von der Größe der Nok- können,
kenscheibe ab. Durch geeignete Wahl der Getriebeübe; setzung

Durch die Antriebskraft der Antriebswelle, die di- 35 kann jedes Reduktionsverliältnis des Redu/iergetrie-

rekt mit einem Motor gekuppelt ist, kann die Nok- bcs erreicht werden, das aus der Schnecke Il und

kenscheibe 2 durch den Schrägzapfen 51 der Exzen- dem Schneckenrad 10 besteht. Dieser in sich gc-

terwelle 1 mit vorbestimmter Drehzahl angetrieben schlossene Reduziermechanismus ist vorteilhaft für

werden, die durch das Reduziergetriebe herab- die Hubverstellvorrichtung der Erfindung wegen der

gesetzt ist, wogegen die mit der Nockenscheibe 2 40 Eignung für verhältnismäßig hohe Drehzahlen im

gekoppelte Verbindungsstange 3 in hin- und her- Gegensatz zu bekannten Hubverslellcinrichtungen,

gehende Bewegung gebracht wird. Die Exzenter- die mit Hebeln arbeiten, und weil ihr Reduktions-

welle 1 ist durch ein Lager 6 mit der Gewindespin- verhältnis in einem verhältnismäßig weiten Bereich

del 4, die zur Hubverstellung dient, verbunden, wo- von hohen bis zu niedrigen Werten gewählt werden

bei diese in ein Innengewinde einer Führung 14 ein- 45 kann. Darüberhinaus ist erfindungsgemäß das

greift, tlie an dem Gehäuse 20 angebracht ist und als Schneckenrad 10 an der Wellenhülse 8 befestigt, um

feste Mutter dient. Durch Drehung der Gewinde- einen Teil der Hubverstelleinrichtung zu bilden, wo-

spindel 4 wird somit die Exzenterwelle 1 in ihrer durch man einen kompakten Aufbau der Pumpe er-

Axialrichtung X—X' durch die Wellenhülse 8, die hält, die durch das Gehäuse 20 vollständig staubdicht

Nockenscheibe 2 und die Wellcnführung 3 verscho- 5° abgeschlossen ist.

hen. Durch diesen Mechanismus kann die Hublänge F i g. 4 zeigt eine andere Ausführungsform der

linear von Null bis zum vollen Hub verstellt werden. Erfindung, bei der eine Vielzahl der Kreuzköpfe 7,

Falls tlic schräge Bohrung54 in der Mitte der Nok- die mit der einzigen Nockenscheibe 2 durch die Ver-

kenscheibe 2 liegt und einen schiefen Winkel 0 zur bindungsstange 3 gekoppeil sind, in hin- und hcrge-

Achse X—X' bildet, wie in Fig. 2 A gezeigt ist, so 55 hendc Bewegung durch einen einzigen Motor ge-

bewirkt der Teil a—b des Schrägzapfens 51 die Ii- bracht weiden, der die Exzenterwelle 1 über das

nearc Einstellung der Hublänge von Null bis zum Reduziergetriebe 11, 10 antreibt, wobei die Hublän-

vollen Hub, während der restliche Teil a—<■ nicht di- gen der Kreuzköpfe 7 durch eine einzige manuelle

rekt mit der Hubverstellung zusammenhängt. Wenn Einstelleinrichtung, die aus dem Handrad 18 besteht,

die Bohrung 54 im obigen Fall exzentrisch zui Mitte 60 über die Einstellwelle 5, das Ritzel 16 und die Ge-

der Nockenscheibe 2 liegt, wie in Fig. 2 IJ gezeigt windcspindel 4 eingestellt werden können. Deshalb

ist, erreicht man die Hubverstellung von Null bis kann durch diese gesteuerte Mengenpumpe Motor-

zum vollen Hub durch den Teil c—b des Schräg- leistung gespart werden, ferner Schwankungen im

Zapfens 51. Dieser Aufbau kann geeignet in Bezug Flüssigkeitsalisgang unterbunden werden, und es

auf den Durchmesser der Nockenscheibe 2 und auf 65 kann die Steuerung des Ausstoßes der Pumpe von

die Länge des Schrägzapfens 51 ausgeführt werden. Null bis zum Maximum z. B. bei der Herstellung

In der dargestellten Alisführungsform wird die eines einzigen Produkts durch Mischen verschiedener

Exzenterwelle I durch die Wellenführung 13 und die medizinischer Flüssigkeiten leicht erreicht werden. In

F i g. 4 ist die Flüssigkeitsseite nicht gezeigt. Ein der Flüssigkeitsausstoß der Pumpen α und b gleidi

Ende von jeder der Verbindungsslangen 3, entfernt zeitig dadurch eingestellt werden, daß die entspre

von öcn Kreuzköpfen, hat die Form eines Nocken- chenden Einsiellwellen 5 der Einstellcinrichtunj

folgestiicks mit teilweise entfernter Flügelform, so durch die eine Kupplung miteinander fluchtend ver

daß heim Betrieb keine der Verbindungsstar.gen 3 5 blinden werden. Die beiden Pumpen sind in einen

auf der Nockenscheibe 2 in Berührung mit einer an- einzigen Gehäuse mit gemeinsamer Schmierung un

deren Stange kommen kann. Bei Drehung der Ex- tcrgcbracht, so daß der Raumbedarf gering ht.

/cnterwclle 1 führen die entsprechenden Kreuzköp- F i g. 6 zeigt eine weitere Ausführungsform de

fc 7, die mit den Verbindungsstangen 3 verbunden Erfindung, wobei die Flüssigkeitsseite nicht gezeig

sind, an jeder Flüssigkeitsseite eine Pumpbewegung io ist. In dieser Ausführungsform wird eine freitragend«

durch. Die anderen Teile sind gleich denjenigen, die Exzenterwelle 1 verwendet, die man dadurch erhält

in F i g. 1 gezeigt sind. daß der Schrägzapfen 51 mit dem einen Endstück 5i

Die Kombination der Pumpe nach F i g. 4 ergibt verbunden ist. Das andere, in F i g. 1 dargestellt«

zwei Kreuzköpfe oder Pumpen, die um 180° C ver- Endstück 53 ist weggelassen. Eine Führung 30 ver

setzt sind. In gleicher Weise können drei Kreuzköpfe 15 hindert eine Bewegung der Nockenscheibe 2 in de

oder Pumpen, die gegeneinander um 120° C versetzt Axialrichtung X—A". Die anderen Teile sind gleid

sind, leicht an einer einzigen Nockenscheibe ange- den in F i g. 1 gezeigten.

bracht werden. Die Pumpe liefert eine weniger Soll der Schrägzapfen 51 der Exzenterwelle 1, wi«

schwankende Fördermenge als eine Pumpe mit nur in F i g. 1 gezeigt, verlängert werden, um eine Zu

einem Kolben. »o nähme der Hublänge zu erhalten, so müssen aud

F i g. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der die Durchmesser der Endstücke 52 und 53, /wischer

Erfindung, wobei die Flüssigkeitsseite nicht gezeigt denen der Schrägzapfen 51 gehalten wird, und dami

ist, und wobei eine gemeinsame Antriebswelle, die audi der Durchmesser des Schneckenrades 10 de:

eine gemeinsame Schnecke 11 trägt, zwischen zwei Reduziergetriebes vergrößert werden. Bei einer ge

Schneckenrädern 10 von zwei Pumpen α und b an- 25 gebenen Hublänge erfordert femer eine Vergröße

geordnet ist, von denen jede den Hubeinstellmedia- rung des Durdimessers des Sdirägzapfens 51 natur

nismus besitzt, der in F i g. 1 gezeigt ist, wodurch gemäß auch eine Vergrößerung der Durchmesser de;

man eine Vielfachpumpe mit einem gemeinsamen Endstücke 52 und 53. Wenn demgemäß die Exzen

Gehäuse 20 erhält. Die anderen Teile sind gleich den terwelle 1 mit zwei Endstücken 52 und 53 versehei

in Fig. 1 gezeigten. Die Schnecke der Antriebs- 30 ist, haben die Abmessungen der Endstücke und de:

welle 11 greift in die Schneckenräder 10 ein, so daß schrägen Wellenstücks großen Einfluß auf die ge

die Phasendifferenz der Pumpen α und b 180° C be- samte Konstruktion der Pumpe. Bei der Ausfüh

trägt. Die für die beiden Pumpen erforderliche Lei- rungsform nach F i g. 6 ist diese Beschränkung durd

stung ist glcidi derjenigen, die für eine einzige Weglassung des Endstücks 53 weitgehend aufgeho

Pumpe notwendig ist, außer daß der mechanische 35 ben. So erreicht man bei demselben Endstück 52

Reibungsverlust doppelt so hoch ist. Tn der vorlie- demselben Durchmesser des Schneckenrades 10 um

genüen Ausführungsform hat jede der Pumpen α demselben Lager 12, wie den in F i g. 1 gezeigten

und h ihren eigenen Hubeinstellmechanismus, so daß etwa das l,5fache der maximalen Hublänge, die Ii jede Pumpe unabhängig von der anderen funktio- near von Null bis zum vollen Hub variiert werdet niert. Außerdem können die Hublängen und damit 40 kann, auch wenn die Pumpe in Betrieb ist oder nicht

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Regelbare Pumpe mit einem Kolben, einem den Kolben betätigenden Stößel, einer Kurbelwelle mit einem als Schrägzapfen ausgebildeten Abschnitt, einer relativ zum Schrägzapfen axial verschiebbar angeordneten Nockenscheibe, einem Verstellmechanismus zum relativen Verschieben von Nockenscheibe und Kurbelwelle und mit einem Schneckenradantrieb zum Drehen der Kurbelwelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurbelwelle (1, 52, 53) in einer Hülse (8) axial verschiebbar und in Drehiichtung festgelegt gefühlt ist, die in dem Gehäuse (20) der Pumpe drehbar gelagert ist, und daß außen auf der Hülse (8) das Zahnrad (10) des Sch necken radantriebs angeordnet ist, das mit der Schnecke (M) auf der Antriebswelle (1Γ) kämmt.

2. Regelbare Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Endstücke (52, 53) un den beiden Enden des Schrägzapfens (51) vorgesehen sind, von denen dus eine in der Hülse (8) drehbar und axial verschiebbar gelagert ist, das andere in einem hohlzylindrischen Ansatz (13) am Gehäuse der Pumpe.

3. Regelbare Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nockenscheibe (2) dadurch gegen axiale Verschiebung gesichert ist, daß sie mit ihrer einen Stirnseite am Stirnende des hohl/ylindrischen Gehäu^-ansat/es (13), mit ihrer anderen Stirnseite am Slirnende der Hülse (8) anliegt.

4. Regelbare Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, viaß die Kurbelwelle (1) nur ein einziges geführtes Endteil (52) aufweist, mit dem ein freitragender Schrägzapfen (51) verbunden ist (F i g. 6).

5. Regelbare Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Mehrzahl von Kolben aufweist, die durch je eine Pleuelstange (3) mit der axial unverschiebbar gelagerten Nockenscheibe (2) formschlüssig verbunden sind.

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