DE3040445C2 - Piston pump drive - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Kolbenpumpenantrieb, wie er im Oberbegriff des Anspruches 1 angegeben ist. Bei bekannten Pumpen dieser Art, die beispielsweise für Hochdruckreinigungsgeräte eingesetzt werden, befindet sich am Wellenende der Motorwelle ein exzentrischer Zapfen, auf welchen ein Rollenlager aufgesetzt ist. Auf dem Außenring des Rollenlagers stützen sich der oder die Kolben mit ihrer Stirnseite ab und werden mittels geeigneter Federmittel gegen den Außenring gedrückt. Die Kolbenbewegung wird dabei durch die Exzentrizität des Wellenzapfens bewirkt. Dabei ist die Kolbenfrequenz gleich der Motordrehzahl. Dies bringt den Nachteil mit sich, daß bei Hochdruckreinigungsgeräten, die beispielsweise mit vierpoligen oder zweipoligen Elektromotoren oder mit Benzinmotoren arbeiten, ein Getriebe vorgesehen werden muß, um die Drehzahl des Motors herabzusetzen und der gewünschte Kolbenfrequenz anzupassen. Außerdem war es bei praktischen Ausführungsformen notwendig, wegen des Exzenterzapfens Motorwellen mit wesentlich größerem Durchmesser zu verwenden.The invention relates to a piston pump drive as specified in the preamble of claim 1. In known pumps of this type, which are used, for example, for high-pressure cleaning devices, there is an eccentric journal on which a roller bearing is located at the end of the motor shaft is put on. The end face of the piston or pistons is / are supported on the outer ring of the roller bearing and are pressed against the outer ring by means of suitable spring means. The piston movement is thereby caused by the eccentricity of the shaft journal. The piston frequency is the same as the engine speed. This has the disadvantage that in high-pressure cleaning devices, for example with four-pole or To work with two-pole electric motors or with gasoline engines, a gearbox must be provided to the Reduce the speed of the motor and adjust the desired piston frequency. Besides, it was at practical embodiments necessary, because of the eccentric pin, motor shafts with much larger ones Diameter to use.
Es ist weiterhin ein Kolbenpumpenantrieb bekannt, bei welchem das Exzenterelement eine durch die Welle selbst gebildete, kreiszylindrische, konzentrisch zur Wellcnachse angeordnete, äußere Abwälzfläche aufweist, die von einem Stützkörper mit einer kreiszylindrischen inneren Abwälzfläche exzentrisch umgeben ist. In dem Spalt zwischen den beiden kreizylindrischen, exzentrisch zueinander angeordneten Abwälzflächen ist eine Kugel angeordnet, die bei der Drehung der Welle auf beiden Abwälzflächen abgewälzt wird. Die Motorwelle trägt außerdem zu beiden Seiten der Abwälzfläche Kugellager, die mit ihrem äußeren Käfig an kreiszylindrischen Abwälzflächen des Stützkörpers anliegen, die konzentrisch zu der dazwischenliegenden Abwälzfläche des Stützkörpers angeordnet sind. Durch das Zusammenwirken des durch die Kugel gebildeten Abwälzkörpers einerseits und der beiden durch die Kugellager gebildeten Abwälzkörper andererseits wird der gegenüber einer Drehung gesicherte Stützkörper andererseits oszillierend verschoben und verschiebt dabei einen an ihm anliegenden Kolben der Pumpe entsprechend. Bei dieser Konstruktion ist in axialer Richtung ein relativ großer Platzaufwand notwendig, da in axialer Richtung zu beiden Seiten der inneren Abwälzflächen äußere Abwälzflächen mit den Kugellagerabwälzkörpern notwendig sind. Auch die Montage dieser Anordnung macht Schwierigkeiten, da eine axiale Verschiebung der Anordnung wegen der konkaven mittleren Abwälzfläche nicht möglich ist (US-PS 25 32 992).A piston pump drive is also known in which the eccentric element is driven by the shaft has self-formed, circular-cylindrical, outer rolling surface arranged concentrically to the corrugated axis, which is eccentrically surrounded by a support body with a circular cylindrical inner rolling surface. In the gap between the two square-cylindrical, eccentrically arranged rolling surfaces a ball is arranged, which is rolled on both rolling surfaces when the shaft rotates. The motor shaft also carries ball bearings on both sides of the rolling surface with their outer cage circular cylindrical rolling surfaces of the support body, which are concentric to the intermediate one Rolling surface of the support body are arranged. Through the interaction of what is formed by the ball Rolling body on the one hand and the two rolling bodies formed by the ball bearings on the other hand on the other hand, the support body secured against rotation is displaced and displaced in an oscillating manner while a piston of the pump rests against it accordingly. In this design is in axial Direction requires a relatively large amount of space, since in the axial direction on both sides of the inner Rolling surfaces outer rolling surfaces with the ball bearing rolling elements are necessary. The assembly of this arrangement also makes difficulties, since an axial Displacement of the arrangement is not possible because of the concave central rolling surface (US-PS 25 32 992).
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Kolbenpumpenantrieb derart zu verbessern, daß die Baugröße herabgesetzt wird. Daneben soll gegenüber bekannten Antrieben dieser Art die Montierbarkeit und Demontierbarkeit verbessert werden.The invention is based on the object of providing a generic piston pump drive in this way improve that the size is reduced. In addition, this should be compared to known drives Art the assemblability and disassembly improved will.
Diese Aufgabe wird bei einem Kolbenpumpenantrieb der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved according to the invention in a piston pump drive of the type described at the outset the features specified in the characterizing part of claim 1 solved.
Beim Betrieb des erfindungsgemäßen Kolbenpumpenantriebes wälzen sich die Wälzkörper sowohl auf der äußeren, konzentrisch zur Motorwelle angeordneten und von dieser verdrehten Abwälzfläche als auch auf der inneren Abwälzfläche des durch die unter Federkraft an der Außenfläche des Stützkörpers anliegenden Kolben an einer Drehung gehinderten Stützkörpers ab. Dadurch bewegen sich die einenWhen the piston pump drive according to the invention is operated, the rolling elements both roll on the outer rolling surface, which is arranged concentrically to the motor shaft and rotated by it, as well as on the inner rolling surface of the spring force on the outer surface of the support body abutting piston on a rotation hindered support body. This is how some move
unterschiedlichen Durchmesser aufweisenden Wälzkörper in Umfangsrichtung in dem Spalt zwischen äußerer 'ind innerer Abwälzfläche, so daß der Mittelpunkt der inneren Abwälzfläche des Stützkörpers um den Mittelpunkt der äußeren Abwälzfläche wundert. Die dabei erzeugte Bewegung des Stützkörpers enthält eine p3riodische Verschiebung des Stützkörpers in Kolbenverschieberichtung, so daß die Kolben periodisch verschoben werden.different diameter rolling elements in the circumferential direction in the gap between outer 'ind inner rolling surface, so that the center of the inner rolling surface of the support body around the center of the outer rolling surface is surprising. the The movement of the support body generated in the process contains a p3riodic displacement of the support body in the piston displacement direction, so that the pistons are shifted periodically.
Dabei hängt die Bewegungsfrequenz des Stützkörpers bei vorgegebener Motordrehzahl von den jeweiligen Abmessungen der inneren Abwälzfläche, der äußeren Abwälzfläche und der dazwischen angeordneten Wälzkörper ab. Durch geeignete Wahl dieser Abmessungen kann das Übersetzungsverhältnis verändert w erden, d. h. das Verhältnis der Motordrehzahl zur Kolbenfrequenz. Dies ist ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Kolbenpumpenantriebes, der also gleichzeitig die Drehbewegung der Motorwelle in eine Translationsbewegung der Kolben umsetLl und als Untersetzung fungiert.The frequency of movement of the support body at a given engine speed depends on the respective Dimensions of the inner rolling surface, the outer rolling surface and that arranged between them Rolling elements from. The transmission ratio can be changed by a suitable choice of these dimensions w erden, d. H. the ratio of engine speed to piston frequency. This is a major benefit of the Piston pump drive according to the invention, so that at the same time the rotary movement of the motor shaft in a Translational movement of the piston umsetLl and acts as a reduction.
Günstig ist es, wenn die Wälzkörper in einem Käfig gelagert sind.It is favorable if the rolling elements are mounted in a cage.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, daß ein drehfest mit der Welle verbindbarer Ring auf die Welle aufgeschoben ist und daß dessen äußere Umfangsfläche die äußere Abwälzfläche bildet. Es ist dann besonders vorteilhaft, wenn der Ring zusammen mit dem Stützkörper und den Wälzkörpern eine von der Welle lösbare Baueinheit bildet. Dadurch ist es möglich, solche Baueinheiten mit unterschiedlichen Abmessungen der inneren und äußeren Abwälzfläche und der Abwälzkörper gegeneinander auszutauschen, so daß in einfacher Weise das Untersetzungsverhältnis veränderbar ist.In a preferred embodiment it is provided that a rotatably connectable to the shaft Ring is pushed onto the shaft and that its outer peripheral surface forms the outer rolling surface. It is then particularly advantageous if the ring together with the support body and the rolling bodies forms a detachable unit from the shaft. This makes it possible to have such units with different Exchange the dimensions of the inner and outer rolling surface and the rolling elements against each other, so that the reduction ratio can be changed in a simple manner.
Es kann vorgesehen sein, daß der Stützkörper ein Ring mit einer kreiszylindrischen Außenfläche ist. Bei einer solchen Ausgestaltung liegen die beiden Kolben mit ihren ebenen Stirnflächen linienförmig an der Außenfläche des Stüt/körpers an und verhindern durch diese Anlage ein Drehen des Außenringes. Es ist aber möglich, daß zwischen den Kolbenstirnseiten und dem ringförmigen Stülzkörper ein Schlupf auftritt, so daß sich der Stützring ein wenig dreht. Dadurch ist eine Anpassung der jeweiligen Kolbenfrequenz an dem Belastungszustand möglich, beispielsweise beim Anfahren der Pumpe.It can be provided that the support body is a ring with a circular cylindrical outer surface. at In such a configuration, the two pistons lie linearly on the with their flat end faces The outer surface of the support and prevent the outer ring from turning. But it is possible that a slip occurs between the piston faces and the annular Stülzkörper, so that the support ring rotates a little. This means that the respective piston frequency is adapted to the Load condition possible, for example when starting the pump.
Bei einem anderen Ausführungsbeispiel ist "orgesehen, daß die Außenfläche in dem den oder die Kolben abstützenden Bereich eben ausgebildet ist und senkrecht zur Verschieberichtung des Kolbens verläuft. Bei dieser Ausführungsform verhindern die ebenen Stirnflächen der Kolben ein Verdrehen des Stützkörpers.In another embodiment it is provided that the outer surface in the one or more pistons supporting area is flat and perpendicular to the direction of displacement of the piston. at In this embodiment, the flat end faces of the pistons prevent the support body from twisting.
Bei mehreren Kolben liegen vorzugsweise jeweils zwei Kolben auf gegenüberliegenden Seiten des Stützkörpers an dessen Außenfläche an.If there are several pistons, two pistons are preferably located on opposite sides of the Support body on its outer surface.
Günstig ist es dabei, wenn einander gegenüberliegende Kolben mittels einer einerseits an einem Kolben und andererseits am anderen Kolben angreifenden Zugfeder gegen den Stützkörper gespannt sind.It is favorable when opposing pistons by means of a one hand on a piston and on the other hand, tension spring acting on the other piston is tensioned against the support body.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung. Es zeigtThe following description of preferred embodiments of the invention serves in context with the drawing for a more detailed explanation. It shows
I i g. 1 eine Längsschnittansicht eines erfindungsgemäßen Kolbenpumpenaniriebcs:I i g. 1 is a longitudinal sectional view of an inventive Piston pump controls:
F i g. 2 eine Teilschnittansicht längs Linie 2-2 in F i g. 1 undF i g. 2 is a partial sectional view along line 2-2 in FIG. 1 and
F i f.. 3 eine Ansicht ähnlich V i g. 2 eine», abgewandelten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kolbenpumpenantriebes.F i f .. 3 a view similar to V i g. 2 shows a modified exemplary embodiment of a piston pump drive according to the invention.
Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kolbenpumpenantrieb umfaßt ein Gehäuse 1 mit einem gehäusefesten '·> Stator 2 sowie einen mittels Kugellagern 3 und 4 im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor 3, dessen Welle 6 in ein an das Motorgehäuse 1 anschließendes Pumpengehäuse 7 hineinraft. Dieses Pumpengehäuse weist radial von der Welle ausgehende Kolbengehäuse 8 auf, in i() denen Kolben 9 senkrecht zur Achse der Welle 6 verschieblich gelagert sind. Die Kolben 9 tauchen abgedichtet in Pumpräume 10 an dem der Welle 6 gegenüberliegenden Ende der Kolbengehäuse 8 ein. Das Pumpengehäuse 7 mit den radial abstehenden Kolben- !> gehäusen 8 kann einstückig mit dem Motorgehäuse 1 ausgebildet sein, lediglich auf der dem Motor abge wandten Seite ist das Kolbengehäuse 8 mittels eines Deckels 11 verschlossen.The piston pump drive illustrated in FIGS. 1 and 2 comprises a housing 1 with a housing-fixed '·> stator 2 and a rotor rotatably mounted in the housing by means of ball bearings 3 and 4, rotor 3, the shaft hineinraft in a subsequent to the motor housing 1 pump housing 7 6. This pump housing has piston housings 8 extending radially from the shaft, in i () in which pistons 9 are displaceably mounted perpendicular to the axis of shaft 6. The pistons 9 immerse in a sealed manner into pump chambers 10 at the end of the piston housing 8 opposite the shaft 6. The pump housing 7 with the radially protruding piston ! The housing 8 can be designed in one piece with the motor housing 1; the piston housing 8 is closed by means of a cover 11 only on the side facing away from the motor.
Auf dem zwischen die einander gegenüberliegenden -" Kolben 9 ragenden Ende der Weile 6 ist drehfest ein Ring 12 aufgesetzt, der eine kreiszylindrische, konzentrisch zur Wellenachse angeordnete äußere Abwälzfläche 13 aufweist. Dieser Ring wird von einem ebenfalls ringförmigen Stützkörper 14 mit einer kreiszylindri- -"' sehen, inneren Abwälzfläche 15 umgeben, deren Achse parallel zur Achse der äußeren Abwälzfläche 13 verläuft.On the end of the shaft 6 protruding between the opposing - " pistons 9, a ring 12 is placed non-rotatably, which has a circular cylindrical outer rolling surface 13 arranged concentrically to the shaft axis. This ring is supported by a likewise ring-shaped support body 14 with a circular-cylindrical -"'See, surrounding inner rolling surface 15, the axis of which runs parallel to the axis of the outer rolling surface 13.
In dem Spalt 16 zwischen äußerer Abwälzfläche 13 und innerer Abwälzfläche 15 sind eine Vielzahl von Wälzkörpern 17 in einem Käfig 18 in festem Abstand zueinander gelagert. Die Wälzkörper 17 weisen unterschiedlichen Durchmesser auf, und zwar in dem Sinne, daß die Durchmesser der Wälzkörper in Umfangsrichtung des Spaltes 16 über eine Winkelbe- !'· reich von 180° kontinuierlich zunehmen, während sie über den sich anschließenden Winkelbereich von 180° wieder kontinuierlich abnehmen. Die Abmessungen sind dabei so getroffen, daß alle Wälzkörper an der äußeren Abwälzfläche 13 und an der inneren Abwälzfläche 15 anliegen. Dadurch ist die innere Abwälzfläche 15 gegenüber der äußeren Abwälzfläche 13 exzentrisch angeordnet. Die Exzentrizität wird dabei bestimmt durch die Durchmesserunterschiede der Wälzkörper.In the gap 16 between the outer rolling surface 13 and the inner rolling surface 15 are a plurality of Rolling bodies 17 mounted in a cage 18 at a fixed distance from one another. The rolling elements 17 have different diameter, in the sense that the diameter of the rolling elements in The circumferential direction of the gap 16 increases continuously over an angular range of 180 ° while it decrease continuously over the subsequent angular range of 180 °. The dimensions are taken so that all rolling elements on the outer rolling surface 13 and on the inner rolling surface 15 issue. As a result, the inner rolling surface 15 is eccentric with respect to the outer rolling surface 13 arranged. The eccentricity is determined by the differences in diameter of the rolling elements.
Die beiden Kolben 9 werden mittels einer ZugfederThe two pistons 9 are by means of a tension spring
-·"> 19, die über an den Kolben befestigte, seitlich vorstehende Stifte 20 zwischen beiden Kolben gespannt ist, gegen die Außenfläche 21 des Stützkörpers 14 gespannt.- · "> 19, which is attached to the flask over, on the side protruding pins 20 is stretched between the two pistons, against the outer surface 21 of the support body 14 tense.
Im Betrieb des beschriebenen Kolbenantriebes dreht ■'" sich die Welle 6, so daß sich die Wälzkörper 17 sowohl auf der äußeren Abwälzfläche 13 als auch auf der inneren Abwälzfläche 15 abwälzen, wobei der Stützkörper 14 durch die an ihm anliegenden Kolben 9 gegen ein Verdrehen weitgehend gesichert ist. Je nach den '"' Abmessungen der äußeren Abwälzfläche (Durchmesser des Ringes 12) und inneren Abwälzfläche (Durchmesser dieser Abwälzfläche) sowie der entsprechenden Durchmesser der Wälzkörper ergeben sich unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse, d. h. das Verhältnis Wellen-W) drehzahl zur Kolbenverschiebefrequenz ist verschieden. In jedem Fall ist die Kolbenfrequenz kleiner als die Drehzahl der Motorwelle.In operation of the piston drive described, the shaft 6 rotates so that the rolling elements 17 roll both on the outer rolling surface 13 and on the inner rolling surface 15, the support body 14 being largely prevented from rotating by the piston 9 resting against it is secured. Depending on the '''dimensions of the outer rolling surface (diameter of the ring 12) and the inner rolling surface (diameter of the rolling face) and the corresponding diameter of the rolling elements results in different transmission ratios, the ratio of wave W) that speed to the piston displacement frequency is different . In any case, the piston frequency is lower than the speed of the motor shaft.
Wie «ich aus der Darstellung der Fig. 1 entnehmen läßt, ^.ann die aus Ring 12, Wälzkörper 17 und " ' Stützkörper 14 bestehende Baueinheit von der Welle 6 abgezogen und gegen eine andere ausgetauscht werden, deren Abmessungen anders gewählt sind, so daß einfach durch den Austausch des exzentrischen Wälzlagers eineAs I can see from the illustration in FIG lets, ^ .ann from ring 12, rolling elements 17 and "'Support body 14 existing structural unit can be withdrawn from the shaft 6 and exchanged for another, whose dimensions are chosen differently, so that simply by replacing the eccentric roller bearing a
Änderung des Untersetzungsverhältnis möglich ist.Change of the reduction ratio is possible.
Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich im wesentlichen dadurch von dem oben beschriebenen, daß die Außenfläche 21a des Stützkörpers 14 in dem Bereich, in dem sich ein Kolben > 9 an ihr abstützt, eben ausgebildet ist und senkrecht zur Verschieberichtung des Kolbens verläuft. In dem in Fig.3 dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier jeweils paarweise einander gegenüberliegende Kolben vorgesehen, die mittels die Kolben umgebenden i" Schraubenfedern 22 gegen die Außenfläche 21a des Stützkörpers gespannt werden. Die ebene und senkrecht zur Verschieberichtung verlaufende Außenfläche 21a führt im Zusammenwirken mit den Stirnflächen der Kolben dazu, daß der Stützkörper gegen Verdrehung ι > gesichert ist.The embodiment shown in Fig. 3 essentially differs from that described above that the outer surface 21a of the support body 14 in the area in which a piston> 9 is supported on her, is flat and runs perpendicular to the direction of displacement of the piston. In the in The embodiment shown in FIG. 3 consists of four pistons which are opposite one another in pairs provided by means of the pistons surrounding i " Coil springs 22 are tensioned against the outer surface 21a of the support body. The plane and perpendicular Outer surface 21a extending to the direction of displacement, interacts with the end faces of the Piston to ensure that the support body is secured against rotation ι>.
Auch in diesem Ausführungsbeispiel ist es selbstverständlich möglich, die aus Ring, Wälzkörpern und Stützkörpern bestehende Baueinheit gegen eine anders dimensionierte auszutauschen und damit das Untersetzungsverhältnis zu verändern.In this embodiment, too, it is of course possible that the ring, rolling elements and Exchanging support bodies for a differently dimensioned unit and thus the reduction ratio to change.
Mit dem erfindungsgemäßen Kolbenpumpenantrieb ist es beispielsweise möglich, mit zweipoligen Motoren, die eine Wellendrehzahl von 3000 U/min haben, zu arbeiten und trotzdem eine Pumpenfrequenz von 1500 U/min zu erreichen. Es ist auch möglich, Pumpen, die für 50-Hz-Betrieb optimiert sind, durch Austausch nur eines Teiles, nämlich des exzentrischen Wälzlagers, an den Betrieb mit Strom der Freuquenz 60-Hz anzupassen.With the piston pump drive according to the invention it is possible, for example, with two-pole motors, which have a shaft speed of 3000 rpm to work and still have a pump frequency of Reaching 1500 rpm. It is also possible to replace pumps that are optimized for 50 Hz operation only one part, namely the eccentric roller bearing, to operation with a current of 60 Hz adapt.
Vorteilhaft ist weiterhin, daß durch Auftreten eines Schlupfes zwischen den Wälzkörpern einerseits und der inneren bzw. äußeren Abwälzfläche eine lastabhängige Anpassung des Unterseizungsverhäiiimses erfolgen kann.It is also advantageous that by the occurrence of a slip between the rolling elements on the one hand and the inner or outer rolling surface, a load-dependent adjustment of the under-heating ratio is carried out can.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (8)
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