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Ventillose Kolbenpumpe für z. B. Schmierung oder Brennstoffzufuhr
mit einem Förder- und einem Steuerkolben Die Erfindung bezieht sich auf -ventillose
Kolbenpumpen, wie sie für Schmiereinrichtungen, zur Brennstoffzuführung u. dgl.
benutzt werden und welche mit schiebergesteuerten Saug- und Druckkanälen ausgerüstet
sind, deren Förder-und Steuerkolben in ihren Bewegungsphasen annähernd um go ° gegeneinander
versetzt sind und von einem gemeinsamen Exzenter angetrieben werden. Bei diesen
Kolbenpumpen erfolgt der Antrieb der beiden Pumpenkolben durch Winkelhebel, deren
einer Hebelarm durch ein Exzenter bewegt wird, während die anderen Hebelarme die
Kolben bewegen. Durch eine solche Anordnung, bei welcher die Aufhängepunkte der
beiden Kolben nebeneinanderliegen und deren Antrieb direkt durch den Exzenter erfolgt,
ist es bedingt, daß die beiden Kolben weit auseinanderliegen müssen und daher die
Breite und die Höhe der Pumpengehäuse groß ausfällt. Es ist auch bekannt bei solchen
Anordnungen, den Antrieb von Steuer- und Förderkolben so erfolgen zu lassen, daß
im Moment, in welchem der Förderkolben im Hubwechsel sich befindet, der Steuerkolben
annähernd in seiner Hubmitte ist, um einen zu hohen Druckanstieg im Pumpenraum zu
vermeiden. Bei anderen Anordnungen sind für den Antrieb der Steuer- und Förderkolben
separate Exzenter oder Nocken vorgesehen; dies bedingt eine große Baulänge, was
den Einbau der Pumpe sehr erschwert. Ferner sind Kolbenpumpen bekanntgeworden, deren
Förder- und Steuerkolben wohl von einem gemeinsamen Exzenter angetrieben werden,
bei denen jedoch diese Förder- und Steuerkolben senkrecht zueinander angeordnet
sind. Der Nachteil solcher Pumpenanordnungen, besteht darin, daß der Antriebsexzenter
sehr groß ausfällt, da er für den vollen Pumpenhub der Förder-und Steuerkolben ausgebildet
sein muß, und daß die Reibungsverhältnisse zwischen den. Antriebshebeln, des Exzenters
und den zugehörigen Schlitzen in. den Kolben sehr ungünstig sind, ganz abgesehen
davon, daß die Anordnung der Kolbenbohrungen senkrecht zueinander vom fabrikatorischen
Standpunkt aus unvorteilhaft ist. Endlich gibt es Pumpen, bei denen die Förder-
und Steuerkolben konzentrisch ineinandergebaut sind. Solche Anordnungen haben den
Nachteil, daß die Abdichtung der Kolben große Schwierigkeiten bereitet, daß zwei
Exzenter nötig sind und daß der eine Betätigungshebel exzentrisch am Steuerkolben
angreift. Da ferner diese Förder- und Steuerkolben durch Federn zurückgeführt werden,
so ist keine Zwangsläufigkeit in der Bewegung dieserKolben vorhanden, was einen
Nachteil bedeutet.
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Gemäß der Erfindung erfolgt nun der Antrieb des Förder- und Steuerkolbens
über am Gehäuse angelenkte Zwischenhebel, und die Aufhängepunkte der Hebel für den
Förderkolben und für den Steuerkolben liegen übereinander in einer Ebene, welche
mit der zur Exzenterachse senkrecht gerichteten Symmetrieebene des Exzenterhebels
zusammenfällt, und ferner ist die Antriebsexzenterwelle zwischen diesen Aufhängepunkten
angeordnet. Durch diese Anordnung
wird eine gedrungene Bauart erreicht,
die für die Herstellung, den Einbau und den Betrieb besondere Vorteile bietet.
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Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Fig. i ist ein Querschnitt der Pumpe nach Linie .U -.7V der Fig. 2.
Fig. 2 ist ein Längsschnitt der Pumpe nach Linie A-B-C-D und Linie E-F von Fig.
i.
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In beiden Figuren ist a der Pumpenkörper, der an der Seitenwand des
Pumpengehäuses x angeschraubt ist; b ist der Förderkolben und c der Steuerkolben.
d stellt den Saugkanal und e den Druckkanal dar. f ist ein um den festen Zapfen
k drehbarer Hebel, der dem Förderkolben c die Axialbewegung erteilt. Mit der Schraube
q, die ihrerseits durch die Schraube t
im Hebel f festgeklemmt ist,
wird das Axialspiel zwischen Förderkolben b und Hebel f und somit
der Hub fest eingestellt. Der Hebetl f erhält seine Drehbewegung durch den doppelarmigen
Exzenterhebel g, mit' welchem der Hebel f durch den Zapfen l verbunden
ist. Der doppelarmige Hebel g bildet einen geschlossenen Ring um den Exzenter h
herum, der auf der Welle i aufgekeilt ist. Der doppelarmige Hebel g hat auf der
dem Hebel f gegenüberliegenden Seite einen Zapfen na, der in einen Schlitz eines
Winkelhebels n eingreift. Der Winkelhebeln ist um einen festen Zapfen p drehbar
und erteilt dem Steuerkolben c die nötige Axialbewegung. Die Welle i erhält ihren
Antrieb über die Zahnräder s, t von der Welle 2i aus, die ihrerseits durch einen
Hebel v angetrieben wird, der in bekannter Weise z. B. durch ein. Sperradgetriebe
mit der Welle as in Verbindung steht.
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Der Antrieb von Förder- und Steuerkolben erfolgt nun in bekannter
Weise derart, daß in dem Moment, in welchem der Förderkolben im Hubwechsel sich
befindet, also keine Geschwindigkeit hat, der Steuerkolben annähernd in seiner Hubmitte
steht, also die größte Geschwindigkeit hat; d. h. die periodischen Bewegungen von
Förder- und Steuerkolben sind in ihren Phasen annähernd um go ° gegeneinander versetzt.
Es ist dies nötig, damit von dem Moment an; in welchem der Saugkanal geschlossen
ist, der Druckkanal rasch freigelegt wird; um auf diese Weise eine unzulässig hohe
Drucksteigerung im Pumpenraum o während des ersten Teiles des Druckhubes zu verhindern.
Gemäß der Erfindung wird nun diese Phasenverschiebung der beiden Kolben durch einen
einzigen Exzenter in Verbindung mit einem Winkelhebel erreicht, und zwar muß, um
diese Phasenverschiebung um go ° zu erhalten, für die Totpunktlage des Förderkolbens
die Bedingung erfüllt sein, daß die Punkte G, H, I, K und L auf einer
Geraden liegen, wobei G der Mittelpunkt des Zapfens 1, H derjenige des Exzenters
h, I derjenige der Welle i, K derjenige des Zapfens m und
L derjenige des Zapfens p bedeutet. Wäre der Drehpunkt L des Winkelhebels
n nicht auf dieser Geraden gelegen, so würde die maximale Geschwindigkeit des Steuerkolbens
nicht mit der Totpunktlage des Förderkolbens zusammenfallen; denn in diesem Falle
würde die vom Exzenterhebel g auf den Winkelhebel ya übertragene Geschwindigkeit,
die in der Totpunktlage des Förderkolbens senkrecht zu der genannten Verbindungslinie
gerichtet ist und einen maximalen Wert hat, in diesem Moment nicht im vollen Betrage
auf den Winkelhebel übertragen, sondern nur mit einer kleineren Komponente. Es geht
dies aus folgendem hervor.
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Die größte Geschwindigkeit des Steuerkolbens tritt dann ein, wenn
dessen Beschleunigung bzw. die Beschleunigung des 'Winkelhebels n verschwindet,
was der Fall ist, wenn keine Beschleunigungskomponente des Punktes K in die tangentiale
Richtung, d. h. senkrecht zur Verbindungsgeraden K-L, fällt. Dies ist jedoch nur
dann der Fall, wenn in die Verbindungsgerade der drei Punkte G, H, J auch
die beiden Punkte K, L fallen; denn in diesemFall ist nicht nur das augenblickliche
Geschwindigkeitszentrum, das im Punkt G liegt, sondern auch das Beschleunigungszentrum
im Abstand (A/i + i) il in der Richtung zum Exzenter von G entfernt und liegt auf
dieser Geraden, was soviel heißt, daß auch die Beschleunigungen aller fünf Punkte,
somit auch diejenige des Punktes K, in diese Gerade fallen, wodurch eine tangentiale
Komponente für den Punkt K verschwindet. In der Zeichnung bedeuten (,./i + i) i1
das Schubstangenverhältnis, d. h. den Quotienten der Strecke J-H in die Strecke
H-G (= J-H : H-G) und i, die Strecke H-G. Würde dagegen einer der
beiden Punkte K und L oder beide zusammen außerhalb dieser Geraden liegen, so würde
für den Punkt K eine tangentiale Beschleunigungskomponente übrigbleiben; d. h. die
maximale Geschwindigkeit des Hebels n wäre in der gezeichneten Totpunktlage des
Exzenters entweder noch nicht erreicht oder bereits überschritten.
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In der Stellung nach Fig. i beginnt derFörderkolben seine Abwärtsbewegung,
während der Steuerkolben mit maximaler Geschwindigkeit sich aufwärts bewegt und
den Kanal e' freigibt. Die im Pumpenraume o eingeschlosseneFlüssigkeit wird nun
durch den Kanal e' und die Eindrehung w des Steuerkolbens in den Druckkanal e gefördert.
Wenn der Förderkolben in seine unterste Lage gelangt ist, also alleFlüssigkeit aus
dem Raum o gefördert hat, ist der Steuerkolben auch wieder in die Lage nach Fig.
i gekommen, _ d. h. schließt den Kanal e' wieder ab und stellt Verbindung des Ansaugkanals
d mit dem Pumpenraum o her. Der Förderkolben geht nun in die Höhe, es füllt sich
der Pumpenraum o mit neuer Flüssigkeit,
bis der Förderkolben wieder
in die Stellung nach Fig. i gekommen ist. Der Saugkanal ist dann wieder abgeschlossen,
und das Spiel wiederholt sich, wie oben beschrieben.
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Der Steuerkolben c ist durch die Ausdrehungw als entlasteter Kolben
ausgebildet, so daß der Druck auf den Winkelhebel n praktisch Null ist, was zur
Folge hat, daß die Abnutzung der gleitenden Teile von Kolben und Hebel und des Zapfens
m verschwindend klein wird. Andererseits ist auch die relative Bewegung zwischen
Schraube q und Kolben- b gering, und ferner wird der Zapfen l und Exzenter
lt vom Exzenterhebel g ganz umschlossen, so daß die Flächenpressung zwischen diesen
miteinanderarbeitenden Teilen und damit auch die Abnutzung eine sehr geringe ist.
Außerdem wird durch die Anordnung des Winkelhebels ya ein zweites Exzenter neben
demjenigen für den Förderkolben, wie bei bekannten Anordnungen vorgesehen, überflüssig
und dadurch die ganze Baulänge der Pumpe um etwa die Hälfte reduziert.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist durch eine
Anordnung gegeben, bei der rechts und links des Exzenterhebels g je ein Pumpenkörper
a mit Förder- und Steuerkolben angeordnet ist. Dieses Beispiel ist auf der Zeichnung
nicht weiter dargestellt. Bei dieser Anordnung sind die Hebel f und n mit Bezug
auf die Verbindungslinie der Zapfen k und p symmetrisch ausgebildet und ebenso die
Pumpenkörper a mit Bezug auf diese Verbindungslinie symmetrisch angeordnet.
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Ein weiterer Vorteil des Erfindungsgegenstandes gegenüber den bis
jetzt bekanntgewordenen Anordnungen besteht noch in der leichteren Ausbaumöglichkeit
des Pumpenkörpers samt seinem Antriebe. Dadurch daß die Pumpenkörper a an der Seitenwand
des Pumpengehäuses angeschraubt sind, können die Pumpenkörper mit Kolben und deren
Antriebsorganen nach Lösen der Schrauben leicht nach oben ausgebaut werden, ohne
daß die Druckleitungsanschlüsse z- gelöst werden müssen.