DE2443909A1

DE2443909A1 - Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE2443909A1
Application number: DE19742443909
Authority: DE
Inventors: Kenneth Karl Kroffke
Original assignee: Houdaille Industries Inc
Current assignee: Houdaille Industries Inc
Priority date: 1974-04-15
Filing date: 1974-09-13
Publication date: 1975-10-23
Also published as: US3938425A; JPS5315202B2; BR7407805A; GB1482671A; FR2267461A1; JPS50136703A; CA1006760A; IT1022488B; FR2267461B3; AU7308474A

Description

HOUDAILLE INDUSTRIES,
INC.

One M & T Plaza

Buffalo, New York 14203
V.St.A.

Unser Zeichen; H 1019

Kolbenpumpe

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe und bezieht sich insbesondere auf eine Einrichtung, mit der man schnell und einfach die Betriebskapazität oder die Fördermenge einer Kolbenpumpe einstellen kann, beispielsweise für Pumpen, die für die Zuspeisung von Schmiermitteln von einer Vorratsquelle zu einer Verbrauchsstelle verwendet werden. Bei der Verwendung einer Kolbenpumpe als Schmiermittelabgabeeinrichtung ist es oft. wünschenswert, die Menge des von der Pumpe bei jedem Kolbenhub abgegebenen fluiden Mediums einzustellen, und zwar, um Änderungen der an einen speziellen Mechanismus abgegebenen Schmiermittelmengen durchzuführen und umaich die Pumpe für unterschiedliche Mechanismen einstellen zu können, so daß die Pumpe vielseitig einsetzbar ist.

Es wurden bereits bei bekannten Pumpen dieser Art Vorkehrungen getroffen, um wenigstens einen gewissen

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Grad an Änderungen der Fördermenge durchführen zu können.

Wenn der Verdrängungskolben einer derartigen Pumpe durch . einen hydraulischen oder pneumatischen Antrieb betätigt wird, beispielsweise durch einen pneumatischen oder hydraulischen Arbeitskolben, der in Antriebsverbindung mit dem Verdrängungskolben steht, kann die Hubeinstellung dadurch erfolgen, daß ein einstellbarer Anschlag verwendet wird, der die Hubbewegung des Verdrängungskolbens während des Pumpenhubes begrenzt« Dieser einstellbare Anschlag kann beispielsweise lediglich eine einfache Schraube sein, deren freies inneres Ende in der Bewegungsbahn des Kolbens angeordnet wird, wodurch das Ende des Kolbenhubes bestimmt wird» Diese Art der Hubbegrenzung kann bei pneumatischen oder hydraulischen Antrieben verwendet werden, bei denen, der Kolben an einer mittleren Stelle des Maximalhubes abgestoppt werden kann. Wenn jedoch ein mechanischer Antrieb verwendet wird wie beispielsweise eine Schiefscheibe oder eine'Taumelscheibe oder ein anderes mechanisches Gestänge, so kann die Kolbenbewegung üblicherweise und in einfacher Weise nicht an einer mittleren Stelle abgestoppt werden und es ist eine kompliziertere Einrichtung erforderlich, um die Fördermenge einzustellen. In diesem Fall kann die Einstellung dadurch erfolgen, daß eine Schiefscheibe oder Taumelscheibe gegen eine andere ausgetauscht wird, wobei dieser Austausch wenigstens teilweise einen Auseinanderbau der Pumpe erforderlich macht. Bei einer anderen Lösung wurde die Einstellung der Lage des Zylinders vorgesehen, indem sich der Verdrängungskolben der Pumpe hin- und herbewegt, so daß die Größe des Betriebshubes des Kolbens"im Zylinder durch diese Einstellung verändert werden kann und dadurch kann der wirksame Pumpenhub eingestellt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bisher bekannten Piäfispen aus zuschalten und eine ein™

fache Einstellung zu schaffen, durch die der Verschleiß ausgeschaltet wird, der bei einer Anschlagschraube auftritt, gegen die der Kolben anschlägt und wobei es auch nicht erforderlich ist, die Zylinderbohrung einzustellen, in der sich der Verdrängerkolben hin- und herbewegt.

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, in der die Hubbewegung des Verdrängerkolbens festliegen kann, wobei Einrichtungen verwendet werden können, um den Kolben hin- und herzubewegen, wobei die Fördermenge oder das Verdrängungsvolumen von Null bis zu einem Maximalwert einstellbar ist, ohne daß der Hub des Verdrängungskolbens eingestellt oder geändert wird, wobei ferner das Verdrängungsvolumen in einfacher Weise von außerhalb der Pumpe mittels eines einfachen Einstellgliedes einstellbar ist.

Dies wird dadurch erreicht, daß eine Expansionskammer verwendet wird, die in Verbindung mit dem Innenraum der Zylinderbohrung steht, welche den Verdrängungskolben aufnimmt, wobei diese Verdrängerkammer einen einstellbaren Teil der Fördermenge oder des Verdrängungsvolumens des Pumpenhubes aufnehmen kann, wobei der Rest des Verdrängung svolumens oder der Fördermenge durch den Auslaß der Pumpe abgegeben wird. Durch eine entsprechende Einstellung des effektiven Volumens der Expansionskammer wird die Fördermenge oder das Volumen, das durch die Auslaßöffnung abgegeben wird, in einfacher Weise und genau eingestellt, und zwar vom Wert Null bis zur vollen Fördermenge des Verdrängungskolbens..

Die Einstellung des effektiven Volumens der Expansionskammer kann dadurch erfolgen, daß ein beweglicher Bauteil vorgesehen wird, der beispielsweise eine Wand der Expansionskammer bilden kann, wobei durch dessen Einstellung oder deren Einstellung das effektive Volumen der Expansionskammer verändert werden kann. Bei den

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dargestellten bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist der bewegliche Bauteil ein Einstellkolben, der in der Expansionskammer beweglich ist und der beispielsweise mittels einer Feder in eine Minimalvolumenstellung vorgespannt ist und der in Richtung eines zunehmenden Volumens unter der Einwirkung des fluiden Mediums bewegt werden kann, und zwar ansprechend auf eine Bewegung des Verdrängungskolbens. Zweckmäßigerweise kann der Steuerkolben eine maximale Bewegung von einer minimalen Volumenstellung aus durchführen, in der das gesamte fluide Medium, welches von dem Verdrängungskolben verdrängt wird, durch den Pumpenauslaß abgegeben wird, in eine maximale Volumenstellung, in der das gesamte verdrängte fluide Medium von der Expansionskammer aufgenommen wird, wodurch die Pumpenfördermenge zu Null wird. Die Einstellung der Pumpenfördermenge kann in einfacher Weise durch einen Anschlag erfolgen, beispielsweise einen mit einem Gewinde versehenen Anschlag, der das Ende der Volumenvergrößerungsbewegung des Steuerkolbens bestimmt und damit die Menge des fluiden Mediums, die von der Expansionskammer aufgenommen wird. Vorzugsweise wird die Pumpenfördermenge unter einem vorbestimmten Druck abgegeben, der beispielsweise durch ein entsprechend vorgespanntes Rückschlagventil bestimmt wird, wobei der Druck.,-der erforderlich ist, um durch das Rückschlagventil hindurch zu fördern, größer ist als die Vorspannungskraft am Steuerkolben. Durch Betätigung des Verdrängerkolbens bewegt sich der Steuerkolben in einer Richtung, in der das Volumen der Expansionskammer vergrößert wird_ff bis dieser Steuerkolben das Ende des eingestellten Hubes erreicht* Eine weitere Bewegung des Verdrängerkolbens führt dann dazu_a da6 das fluide Medium durch den Pumpenauslaß hindurch abgegeben wird. Die Menge des so geförderten fluiden Mediums ist die Differenz zwischen dem vom Verdrängerkolben verdrängten Volumen und dem Volumen, das von der Expansionskammer

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aufgenommen wird. Wenn man den Steuerkolben in seiner Minimalvolumenstellung unbeweglich festhält, so wird das volle Volumen durch den Verdrängerkolben aus der Pumpe abgegeben. Wenn der Steuerkolben so eingestellt ist, daß dessen Bewegung ausreicht, damit in der Wxpansionskammer die gesamte vom Verdrängerkolben verdrängte Menge aufgenommen werden kann, so geht kein fluides Medium durch den Pumpenauslaß hindurch. Durch eine entsprechende Einstellung des Steuerkolbens kann die Fördermenge der Pumpe kontinuierlich von Null bis zur vollen Fördermengenleistung eingestellt werden.

Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer erfindungsgemäß ausgebildeten Pumpe,...

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 1, jedoch in einer abgeänderten Ausführungsform, und

Fig. 3 eine Schnittansicht einer weiteren Ausführungsform.

Es sei nunmehr auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein Pumpengehäuse 1 weist eine Zylinderbohrung 2 auf, in der hin- und herbeweglich ein Verdrängerkolben 3 angeordnet ist. Ein fluides Medium wird der Bohrung 2 über einen Einlaß 4 zugeführt, der mit der Bohrung 2 verbunden ist, und zwar dann, wenn sich der Kolben 3 in der zurückgezogenen Stellung befindet, wie es Fig. 1 zeigt. Das fluide Medium kann aus der Bohrung 2 durch eine Auslaßöffnung 5 abge-. geben werden, in der beim dargestellten Ausführungsbeispiel ein Kugelrückschlagventil 6 angeordnet ist, welches eine Ventilkugel 7 aufweist,' die in die Schließstellung mittels einer Feder 8 vorgespannt ist. Das

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untere Ende dieser Feder wird, wie es Fig. 1 zeigt, in der Betriebsstellung durch einen Sprengring 9 gehalten. •Das fluide Medium wird durch die Auslaßöffnung 5 abgegeben, wenn der Druck in. der Zylinderbohrung 2 einen bestimmten Minimalwert übersteigt, der durch die Feder 8 bestimmt wird.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Kolben 3 pneumatisch oder hydraulisch mittels eines AntriebsZylinders betätigt, in dem hin- und herbeweglich ein Arbeitskolben 14 angeordnet ist, der fest mit dem benachbarten Ende des Verdrängerkolbens 3 verbunden ist, wobei der Kolben in die zurückgezogene Stellung, beispielsweise bei der Darstellung in Fig. 1 nach links durch eine Kompressionsfeder 12 gedrückt wird, die in dem Zylinder 10 angeordnet ist und deren eines Ende sich an einer Dichtung 13 abstützt und deren anderes Ende gegen den Kolben 11 anliegt. Der Kolben 11 kann eine O-Ringdichtung 14 aufweisen, um zu verhindern, daß fluides Medium zwischen der Zylinderwandung und der Umfangswandung des Kolbens 11 hindurchströmt. Das Ende der Zylinderbohrung 10 ist mit einer Deckelplatte 15 oder dergleichen verschlossen und diese weist beim dargestellten Ausführungsbeispiel eine Einlaßöffnung 16 auf, durch die Luft oder ein anderes Druckmittel in den Zylinder eintreten kann, um den Kolben 11 zu betätigen. Dadurch wird der Verdrängerkolben 3 durch einen Pumpenhub hindurchbewegt. Der Druck hinter dem Kolben 11 wird über eine'"Öffnung 17 abgelassen, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Atmosphäre verbunden ist.

Wie dargestellt, weist das Gehäuse 1 eine Bohrung 18 auf, die mit dem benachbarten· Ende der Zylinderbohrung 2 in Verbindung steht, wobei die Bohrung 18 am rechten Ende des Gehäuses· 1 mündet, wie es Fig. 1 zeigt. Der äußere Abschnitt dieser Bohrung 18 weist ein Innengewinde 19 auf. In der Bohrung 18 ist hin- und herbeweglich ein

Steuerkolben 20 angeordnet. Dieser Steuerkolben weist bei dem dargestellten Beispiel eine O-Ringdichtung 21 oder eine andere Dichtung- auf, die verhindert, daß fluides Medium zwischen den Seitenwandungen der Bohrung und der Umfangswandung des Steuerkolbens hindurchtreten kann. Das äußere Ende der Bohrung 18 ist mittels eines. Verschlusses 22 verschlossen, der ein Außengewinde aufweist, das in das Gewinde 19 eingeschraubt ist. Damit wird der Verschluß fest mit dem Gehäuse 1 verschraubt. Beim dargestellten Ausführungsbeispiel wird der Kolben 20 zur Bohrung 2 hin durch eine Kompressionsfeder 23 gedrückt, - deren eines Ende am Verschluß 22 sitzt und deren anderes Ende gegen die benachbarte Fläche des Kolbens 20 anliegt. Diese Bewegung des Kolbens wird durch die Oberfläche 24 der Bohrung 18 begrenzt.

Die Bewegung des Kolbens in der entgegengesetzten Richtung zum Verschluß 22 hin wird in einstellbarer Weise durch eine Einstellschraube 25 begrenzt, die in den Verschluß 22 eingeschraubt ist. Das freie innere Ende einer derartigen Einstellschraube bildet einen Anschlag, mit dem die Bewegung des Kolbens 20 begrenzt wird. Die Einstellschraube 25 kann in jeder Einstellage mittels einer Verriegelungsmutter 26, die auf die Schraube aufgeschraubt ist, verriegelt werden. Der Teil der Bohrung 18, der sich zwischen dem Kolben 20 und dem Verschluß 22 erstreckt, kann über eine Entlüftungsbohrung 27 entlüftet werden.

Das linke Ende der Bohrung 18 neben der Bohrung 2 und der Kolben 20 arbeiten zusammen und begrenzen eine Expansionskammer, deren Größe von dem Hub abhängig ist, den der Kolben 20 durchführen kann, wobei dieser Hub durch die Einstellung der Schraube 25 bestimmt wird. Nimmt man an, daß der Kolben 20 nicht in der in Fig. 1 dargestellten Lage durch die Schraube 25 blockiert ist, sondern daß der Kolben einen vorbestimmten Hub durchlaufen kann, wie

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er durch den Abstand zwischen dem inneren Ende der Schraube 25 und der Endfläche des Kolbens 20 bestimmt wird, wobei der Hub mit T bezeichnet ist,

Durch diese Ausbildung wird der Kolben 29 in Richtung auf den Kolben 20 zu gedrückt und der Kolben 20 wird in seine Endstellung gedrückt, wie es Fig. 3 zeigt. In anderer Hinsicht ist der Aufbau der gleiche wie der in Fig. 2 dargestellte. Es sei bemerkt, daß bei dieser Ausführungsform der Bewegungshub des Kolbens 20 in diesem Fall durch den Abstand zwischen dem inneren Ende des Gehäuses 25' und der benachbarten Fläche des Kolbens 20 bestimmt wird, wobei die Einstellung in Abhängigkeit davon bestimmt wird, wie weit des Gehäuse 25' in die Hülse 22' eingeschraubt ist. Wie vorher beschrieben, ist die Feder 23 derart bemessen, daß sich der Kolben 20 in einer Richtung bewegt, in der das Kammervolumen zunimmt, wobei kein fluides Medium durch die Auslaßöffnung 5 abgegeben wird, bis der Kolben 20 das Ende seines eingestellten Hubes erreicht, d«h. sich gegen das Ende des Gehäuses 25' anlegt. Es sei bemerkt, daß bei allen Ausfülirungsformen die Menge des fluiden Mediums, die von der Pumpe abgegeben wird, vollständig unabhängig vom Gesamthub des Verdrängungskolbens 3 ist, wpbei dieser Gesamthub eine feste Länge haben kann und die abgegebene Menge ist vollständig von der Einstellung des Steuerkolbens 20 abhängig und von der Strecke, über die sich der Kolben bewegen kann, oder fluides Medium durch die Pumpe abgegeben wird«

Die Einstellung kann geändert werden, und zwar im wesentlichen von einer Abgabeiaenge Mull bis zu einei" vollen Abgabemenge, und zwar lediglich durch eine einfache Einstellung der Schraube 2"5 ©öer des Gehäuses 25 K Diese ' Einstellung kann in einfacher Weise durchgeführt werden, ohne daß die Pumpe auseinandergenommen werden muß, wobei die Einstellung sogar während des Betriebes dar Pumpe ■ erfolgen kann«.

Die Bauteile können sehr robust ausgebildet sein und falls ein Auseinanderbau der Steuerung erforderlich ist, kann dies in einfacher ¥eise durchgeführt werden und ein Austausch kann falls er erforderlich ist, durchgeführt werden, und zwar während einer ganz kurzen Zeitdauer. Bei den in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispielen kann ein derartiger Austausch dadurch erfolgen, daß eine einzige Unterbaugruppe ersetzt wird, wobei, diese auf einen gewünschten Fördermengenwert vor dem Einbau in die Pumpe eingestellt werden kann.

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Claims

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Patentansprüche

11.J Kolbenpumpe mit variabler Verdrängung, mit einem Gehäuse, in dessen Zylinderbohrung ein Verdrängerkolben angeordnet ist, dessen Hub eine feste Länge haben kann und deren Gehäuse eine Zuführungsöffnung aufweist, die mit dem Inneren der Zylinderbohrung in Verbindung steht, wenn sich der Kolben in einer zurückgezogenen Stellung befindet, und ferner eine Auslaßöffnung, die mit dem Inneren der Bohrung in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß eine Expansionskammer (18) vorgesehen ist, die mit der Zylinderbohrung (2) neben der Auslaßöffnung (5) in Verbindung steht, daß in diese Expansionskammer (18) fluides Medium während des Pumpenhubes strömen kann, daß Einrichtungen (20, 21, 23, 25, 26) vorgesehen sind, mit denen das Volumen des fluiden Mediums eingestellt werden kann, welches von der Expansionskammer (18) aufgenommen werden kann, so daß die durch den Ausgang (5) abgegebene Menge die Differenz zwischen der tatsächlich verdrängten Menge in der Bohrung während des Pumpenhubes des Kolbens und dem Volumen des fluiden Mediums ist, welches von der Expansionskammer (18) während des Pumpenhubes aufgenommen wird.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur .. Steuerung des fluiden Mediums, welches in die Expansionskammer (18) strömt, einen Bauteil (20) aufweisen, der in der Kammer (18) angeordnet ist und beweglich ist, um das effektive Volumen der Kammer (18) ansprechend auf den Eintritt des fluiden Mediums in die Kammer zu verändern, wobei ferner Vorrichtungen (25, 26) vorgesehen sind, mit denen die Bewegung dieses Bauteiles gesteuert wird, wodurch die Menge des fluiden Mediums, die von der Kammer aufgenommen wird, bestimmt wird.

3. Kolbenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche, das Volumen bestimmende Bauteil, ein Steuerkolben (20) ist, der eine Wand der Expansionskammer (18) bildet und der beweglich ist, um das Volumen dieser Kammer zu vergrößern oder zu vermindern und daß die Bewegungssteuereinrichtungen einen Anschlag (25) aufweisen, der wahlweise die Bewegung des Steuerkolbens in Richtung einer Volumenvergrößerung begrenzt.

4. Kolbenpumpe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (18) als eine Einsenkung ausgebildet

- ist, und daß der Boden (24) dieser Einsenkung einen Anschlag bildet, der die Bewegung des Steuerkolbens in Richtung einer Volumenverminderung begrenzt.

5. Kolbenpumpe nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch Einrichtungen (23), mit denen der Steuerkolben (20) in

• Richtung eines Minimalvolumens vorgespannt ist, wobei diese Vorspannungseinrichtungen (23) auf den Steuerkolben (20) eine Kraft ausüben, die geringer ist als der Druck,.der erforderlich ist, um fluides Medium durch die Auslaßöffnung (5) abzugeben.

6. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Rückschlagventil (7) mit der Auslaßöffnung

(5) verbunden ist, wobei dieses Rückschlagventil derart ausgebildet ist,· daß es eine Strömung durch die Auslaßöffnung (5) zuläßt, wenn der Druck in der Zylinderbohrung (2) einen vorbestimmten Minimalwert überschreitet, der größer ist als die Vorspannungskraft, die auf den Steuerkolben (20) ausgeübt wird.

7. Kolbenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Expansionskammer (18) wenigstens teilweise durch eine Hülse (22) gebildet wird, die mit dem Gehäuse (1) verbunden ist, daß der Steuerkolben (20)

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in einer Bohrung dieser Hülse angeordnet ist und daß die die Bewegung begrenzenden Einrichtungen von der Hülse·getragen werden.

8. Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Bewegung begrenzenden Einrichtungen eine Schraube (25) aufweisen, die in die Hülse (22) eingeschraubt ist und die sich gegen den Steuerkolben (20) anlegen kann, um dessen Hub zu begrenzen.

9. Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (22) mit einer Feder (23) ausgerüstet ist, die den Steuerkolben (20) in Richtung einer Volumenverminderung beaufschlagt.

10. Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (22) in das Gehäuse (1) eingeschraubt ist.

11. Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (22) einen von einer Feder beaufschlagten Kolben (29) aufweist, der gegen den Steuerkolben (20) anliegt und diesen in einer Richtung beaufschlagt, in der das Volumen vermindert wird, daß der Kolben (29) in einem Gehäuse (25^f) angeordnet ist, welches in die Hülse (22') eingeschraubt ist, wobei das innere Ende dieses Gehäuses die Hubbegrenzung und einen Anschlag für den Kolben bildet, und zwar bei seiner Bewegung, in der das Volumen vergrößert wird.

12. Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (22) einen Verriegelungsring (24·) . aufweist, der sich in die Bewegungsbahn des Steuerkolbens hinein erstreckt und eine Begrenzung für den Hub des Kolbens bildet, und zwar in einer Bewegungsrichtung, in der das Volumen abnimmt.

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