DE19903185C2 - Pumpe mit vibrationsgedämfptem Kurbeltrieb - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Kurbeltrieb, bei dem die Drehbewegung einer Kurbelwelle in die Oszillationsbewegung eines Kolbens oder umgekehrt umgesetzt wird. Der Kurbeltrieb kann dabei der Umsetzung einer Drehbewegung eines Antriebsmotors in eine Oszillationsbewegung eines Kolbens oder einer elastischen Membrane in . einer Förderpumpe oder Vakuumpumpe oder dergleichen dienen.

Aufgrund der Massenkräfte der bewegten Elemente treten bei einem Kurbeltrieb unerwünschte Vibrationen auf, die insbesondere bei hohen Drehzahlen bzw. Oszillationsfrequenzen eine unerwünschte Lärmentwicklung und erhöhten Materialverschleiß verursachen. DE 38 19 643 A1 offenbart eine Kurbelwelle für eine Hubkolbenmaschine, bei der die Kurbelwelle ein mitrotierendes Gegengewicht aufweist, wobei das Gegengewicht mit einem Zusatzgewicht 9 versehen ist, um einen guten Massenausgleich der rotierenden Masse zu erzielen. DE 42 17 633 C1 offenbart ein Kurbelgetriebe, bei dem eine Kurbelwelle ein über einen Hubzapfen exzentrisch mit der Kurbelwelle verbundenes Pleuel aufweist. Das Pleuel ist mit einem Kolben verbunden, wobei die Kurbelwelle mitrotierende Rotations-Ausgleichsgewichte aufweist. Das offenbarte Kurbelgetriebe soll einen vollständigen Massenausgleich ermöglichen. DE 41 22 198 A1 offenbart ein Pleuel, an dem eine Gegenmasse zum Massenausgleich der oszillierenden Masse des Pleuels vorgesehen ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Pumpe mit einem Kurbeltrieb vorzuschlagen, bei der Vibrationen möglichst weitgehend gedämpft sind.

Gelöst wird das Problem durch einen Kurbeltrieb mit einem Oszillations-Ausgleichsgewicht derart, daß der Massenschwerpunkt aller oszillierenden Massen in der zur Kurbelwellenachse exzentrischen Hubzapfenachse oder Exzenterachse liegt, und mit einem mit der Kurbelwelle mitrotierenden Rotations-Ausgleichsgewicht, so daß der Schwerpunkt aller um die Kurbelwellenachse rotierenden Massen in der Kurbelwellenachse liegt.

Durch das Oszillations-Ausgleichsgewicht wird der Massenschwerpunkt aller oszillierenden Massen in den Drehpunkt der zur Kurbelwelle exzentrischen Hubzapfenwelle verschoben, so daß um die Hubzapfenmitte ein Massengleichgewicht bezüglich der Oszillationsbewegung erzeugt wird. Dadurch verbleiben nur noch exzentrisch um die Kurbelwelle rotierende Massen des Kurbeltriebs, die mittels dem konzentrisch zur Welle umlaufenden Rotations-Ausgleichsgewicht kompensiert werden können. So verbleiben nur minimale bis gar keine Massenkräfte, so daß die Vibrationen des Kurbeltriebs minimiert werden können.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Vorzugsweise ist das Oszillations-Ausgleichsgewicht am Pleuel angeordnet. Das Rotations-Ausgleichsgewicht ist vorzugsweise als konzentrisch um die Kurbelwelle rotierender Hohl- oder Massivzylinder mit Ausnehmungen zum Ausgleich der anderen um die Kurbelwelle rotierenden Massen ausgebildet.

Die oszillierenden Bauteile können einen vorzugsweise über ein Drehgelenk mit dem Pleuel verbundenen Kolben oder eine elastische Membrane umfassen.

Die Erfindung wird in der vorliegenden Beschreibung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Detail erläutert, in der

Fig. 1a eine Seitenansicht entlang der Kurbelwellenachse eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Kurbeltriebes und

Fig. 1b einen Querschnitt des Kurbeltriebs von Fig. 1a zeigt.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kurbeltriebs zur Anwendung in einer Membranpumpe, in der die oszillierenden Bauteile 2 durch eine elastische Membrane gebildet werden. Die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Anwendung beschränkt. Genauso ist der erfindungsgemäße Kurbeltrieb auf Kolbenpumpen mit schwenkbar am Pleuel angebrachtem Kolben anwendbar.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Kurbelwelle 6 als Antriebswelle, die mit einem Motor, beispielsweise einem Elektromotor, verbunden ist. An der Kurbelwelle 6 ist ein Hubzapfen oder Exzenter 4 angebracht, der eine zur Kurbelwelle exzentrische Drehbewegung ausführt, da die Kurbelwellenachse 8 und die Hubzapfenachse 7, wie insbesondere in Fig. 1a dargestellt ist, vertikal zueinander versetzt sind. Mit dem Hubzapfen oder Exzenter 4 ist ein Pleuel 1 fest verbunden, an dem als oszillierendes Bauteil die elastische Pumpenmembrane 2 angebracht ist. Eine Drehbewegung der Kurbelwelle 6 erzeugt so eine Oszillationsbewegung der Membrane 2.

An dem der Membrane gegenüberliegenden Ende des Pleuel 1 ist mittels eines Befestigungszapfens 9 oder dergleichen ein Oszillations-Ausgleichsgewicht 3 angebracht. Dieses sorgt dafür, daß der Schwerpunkt der oszillierenden Massen in der Hubzapfenachse 7 liegt. Durch das Oszillations-Ausgleichsgewicht 3 wird so die oszillatorische Unwucht des Kurbeltriebs beseitigt, so daß nur noch die rotatorische Unwucht aufgrund der exzentrischen Rotationsachsen der Kurbelwelle 6 und des Hubzapfens 4 verbleibt. Diese rotatorische Unwucht wird durch das Rotations-Ausgleichsgewicht 5 kompensiert, das starr mit der Kurbelwelle 6 verbunden ist und mit dieser umläuft. Das Rotations-Ausgleichsgewicht 5 ist vorzugsweise als konzentrischer Hohl- oder Massivzylinder ausgebildet, der eine oder mehrere Ausnehmungen 10 aufweist, so daß die Zylinder-Unwucht die Unwucht des mit dem Hubzapfen mitrotierten Massenschwerpunktes gerade ausgleicht.

So treten bei dem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb nur minimale oder sogar gar keine Massenkräfte auf, so daß Vibrationen wirkungsvoll unterdrückt werden können. Es sei erwähnt, daß bei bestimmten Anwendungen wie etwa der in Fig. 1 dargestellten Membranpumpe die oszillierenden Massen nicht konstant sind. Ein vollständiger Ausgleich der Massenkräfte ist daher nur in einem Arbeitspunkt des Kurbeltriebs möglich. Jedoch sind die verformten Massen vergleichsweise gering, so daß mit dem erfindungsgemäßen Kurbeltrieb trotzdem eine hervorragende Vibrationsdämpfung möglich ist.

Claims (3)

1. Pumpe, mit
einem Kurbeltrieb und einem mit einem Pleuel (1) des Kurbeltriebs verbundenen oszillierenden Pumpmittel (2), wobei der Kurbeltrieb aufweist:
eine Kurbelwelle (6),
ein mit der Kurbelwelle (6) mitrotierendes Rotations-Ausgleichsgewicht (5), und ein über einen Hubzapfen (4) exzentrisch mit der Kurbelwelle (6) verbundenes Pleuel (1),
wobei ein Oszillations-Ausgleichsgewicht (3) derart vorgesehen ist, daß der Massenschwerpunkt aller oszillierenden Massen (1, 2, 3) in der zur Kurbelwellenachse (8) exzentrischen Hubzapfenachse (7) liegt, und
wobei das mit der Kurbelwelle (6) mitrotierende Rotations-Ausgleichsgewicht (5) so ausgebildet ist, daß der Schwerpunkt aller um die Kurbelwellenachse (8) rotierenden Massen in der Kurbelwellenachse (8) liegt.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Oszillations-Ausgleichsgewicht (3) am Pleuel (1) angebracht ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Rotations-Ausgleichsgewicht (5) als Hohl- oder Massivzylinder mit wenigstens einer Ausnehmung (10) zum Ausgleich der anderen um die Kurbelwellenachse (8) rotierenden Massen ausgebildet ist.