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Vorrichtung für die Regelung der Fördermenge bei Kolbenpumpen mit
radial hin und her bewegbaren Kolben Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für
die Regelung der Fördermenge bei Kolbenpumpen mit radial hin und her bewegbaren
Kolben und exzentrisch verstellbarem Antriebsring-für dieKolben, wobei dieseVorrichtung
in der Antriebsachse der Pumpe untergebracht ist.
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Es ist bereits vorgeschlagen worden, eine in der Antriebsachse von
Kolbenpumpen mit radial hin und her bewegbaren Kolben untergebrachte Regelvorrichtung
als in der Achse längs verschiebbares Wellenstück auszubilden, das mit einem langen
Schrägzapfen in eine exzentrisch verstellbare Antriebsscheibe für die Pumpenkolben
greift, wobei durch Längsverschiebung des Wellenstückes die Exzentrizität der Antriebsscheibe
eingestellt wird. Da aber der ungestützte lange Schrägzapfen leicht zum Wippen öder
Schwingen beim Laufen der Pumpe neigt, ist die Förderung der Pumpe nicht gleichmäßig.
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Erfindungsgemäß hat der exzentrisch verstellbare Antriebsring einen
besonderen verstellbaren Regelteil, der innerhalb der in an sich bekannter Weise
beiderseitig gelagerten Antriebsachse verschiebbar sitzt und mit seinem nur wenig
über die Antriebsachse herausragenden Zapfen den Antriebsring bewegt. Hierdurch
ist bei gedrängtem Zusammenbau der Teile eine starre Lagerung der Regelvorrichtung
sowie ein starrer Antrieb der Pumpe geschaffen, da ein Wippen oder Schwingen des
die Pumpe antreibenden Zapfens im wesentlichen ausgeschaltet ist. Es tritt also
kein Schwanken oder Pulsieren der von' der Pumpe gelieferten Flüssigkeit ein. Infolge
dieser gleichmäßigen Flüssigkeitslieferung kann die Pumpe mit Vorteil bei Werkzeugmaschinen
Verwendung finden, auf denen genaue Arbeiten, wie z. B. Gewindeschneiden, vollführt
werden.
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In -der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch
dargestellt.
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Abb. i zeigt einen Mittellängsschnitt durch eine Kolbenpumpe,.
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Abb. 2 einen Querschnitt der Pumpe längs Linie 2-2 der Abb,. i.
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A.bb.3 und 4 zeigen Querschnitte längs Lesen 3-3 b'zw. 4-4 der Abb.
i.
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Abb. 5 zeigt einen Längsschnitt nach Linie 5-5 der Abh. 2.
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Abb.6 zeigt schaubildlich das Drehventil. Abb.7 ist ein verkleinerter
Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform der Kolben einer solchen Pumpe.
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Abb.8 zeigt schaubildlich die Antriebsachse, Abb. g den Verstellteil
und Abb. io den Antriebsring für die Pumpenkolben.
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Ein ortsfester Gehäuseteil 12 hat nach Abb. i und 5 einen Lageransatz
1q. und eine Erweiterung 16 mit einer Anzahl von Radialbohrungen r8 für die hin
und her bewegbaren
Kolben 2o. Diese als Zvl Inder wirkenden Bohrungen
18 oder Kammern sind an ihrerAußenseite durch Schraubstöpse122 oder sonstwie verschlossen
und sind lang genug, um an-ihren äußeren Enden bei Einwärtsverschiebung der Kolben
2o Kammern i Sa frei zu lassen, welche mit Kanälen 24 in den Wänden des Gehäuseteiles
12 in Verbindung stehen. Die inneren Enden dieser Kanäle a4 liegen an Radialbohrungen
26 einer Lagerbuchse 28, die in den Lageransatz 14 des Gehäuseteiles eingesetzt
ist und zur überwachung der Strömung des Druckmittels ein Drehventil 3o enthält.
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Das Drehventil wird durch einen verstellbaren Antrieb 32 getrieben,
dessen Drehteil auch den Antrieb der Kolben 2o besorgt, die infolge exzentrischer
Anordnung eines Zwischenteiles bei der Drehung des Antriebes 32 in Hinundherbewegung
versetzt werden,- um während des Einwärtshubes der Kolben 2o das Druckmittel in
die Kammern 18a eintreten zu lassen und während des Auswärtshubes dieses- Druckmittel
aus den Kammern r8a unter höherem Druck durch Kanäle 2s des Gehäuses wieder auszustoßen.
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Das Drehventil 3o besteht aus einem Kegelstumpf 34, dessen verjüngtes
Ende dein Antrieb 32 gegenüberliegt (Abb. 5). Der Durchinesser des Drehventils ist
dem der gleichfalls verjüngten Buchse 28 so angepaßt, daß sich das Ventil- in der
Buchse drehen kann, wobei der zwischen Buchse und Ventil verbleibende Raum für die
Schmierung . der Teile gerade genügt. Nach Abb. 3, 5 und 6 hat der Ventilkegel 34
an -zwei diametral gegenüberliegenden Seiten je eine teilweise um den Umfang gehende
-Tut 36, 36a. In die Nut 36 münden die parallel zur -Ventilachse verlaufenden Kanäle
38 (Abb. i und 3), die an ihrem rechten Ende (Abb. 5) mit einer Kammer ¢o im Innern
eines Verschlußdeckels 42 für den Gehäuseteil 12 in Verbindung stehen. Der Dekkel
42 ist durch die Schrauben 44 (Abb. i) flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuseteil 12
verbunden und enthält ein Achsdrucklager 46, das zwischen das- Ende des Ventils
und das einstellbare Widerlager 48 geschaltet ist. Das Widerlager 4s wird
durch die Schraube 50 nachgestellt, die in ihrer Stellung durch die Mutter 52 gesichert
wird. Entsprechend der Verstellung dieser Schraube 5o kann also dem Drehventil 34
in der Buchse 28 eine mehr oder weniger klemmende Passung übermittelt werden. Die
Kammer 4.o- im Deckel 42 steht mit einer nicht dargestellten Druckmittelquelle,
durch Rohr 54 in Verbindung, und das hier zugeführte Druckmittel kann unter beliebigem
geringem Druck eintreten. Eine Erhöhung des Einleitungsdruckes der Flüssigkeit kann
dadurch erfolgen,- daß man die Flüssigkeit vor dem Eintritt - in die Kammer q.o
durch einen verhältnismäßig kleinen Ouer_schnitt schickt.
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Die in die Kammer mit geringem Druck eintretende Flüssigkeit strömt
zwischen den Kugeln 56 des Lagers .46- hindurch in die Axialkanäle 38 des Drehventils
und zur Nut 36: Die Einstellung des Ventils mit Bezug auf 'die gesamte Kolbenanordnung
ist so gewählt, daß die Flüssigkeit von der Nut 36 in die Kammern i8a während des
Einwärts- oder Saughubes der Kolben --strömt. Die andere Nut 36a ist dann so verlegt,
däß sie mit denjenigen Kammern 1811 durch die Kanäle 24 verbunden ist, gegen welche
die Kolben 2o beim Auswärts- oder Druckhub wandern, so daß die durch die Auswärtswanderung
der Kolben unter höheren Druckversetzte Flüssigkeit durch die Kanüle 24, 26 in den
Schrägkanal 58 des Drehventils 34 übertritt und von hier in eine Umfangsnut 6o des
Ventils gerät. Diese Umfangsnut ist inbeständiger Verbindung mit der Leitung 62,
durch welche das nünrnehr unter -Druck gesetzte Mittel ausströmt, um auf diejenige
Steuervorrichtung einzuwirken, durch welche der betreffende Maschinenteil seine
Bewegung erhält. Das Druckmittel durchläuft demnach einen im wesentlichen geschlossenen
Kreislauf, wobei es aus der Steuervorrichtung oder einer anderen Quelle durch die
Leitung 51 dein Ventil 34 zugeführt und von diesem, Ventil unter höherem Druck in
die-Leitung 62 geschickt wird, welche wiederum zur Steuervorrichtung führt.
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Die Anordnung eines Kegelventils. ist von großem Vorteil, weil die
unbeabsichtigte Entweichung des Druckmittels längs der Außenseite des Drehventils
in die allen Pumpen gemeinsame Kammer 64 für -den Kolbenantrieb unmöglich gemacht
ist.
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Bei Längsverschiebung des Drehventils in Richtung auf das verjüngte
Ende zu erfolgtalso an letzterem der dichte Abschluß, und ein Entweichen des Öles
an dem anderen Ende in die Kammer 40 wird durch den Druck in dieser Kammer unmöglich
gemacht oder -wieder aufgehoben: Falls Öl an dieser Stelle austreten sollte, so
tritt es sofort mit dem durch das Rohr 54 zugeführten Öl o. dgl. wieder in den Gesamtkreislauf
ein,- da die Kanäle 58 unmittelbar in die Kammer4o münden.
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Auch hat die Anordnung des beschriebenen Ventils 3o den Vorteil, daß
das Ventil selbst flicht zur Unterstützung anderer arbeitender Teile dient. Der
Ventilkörper kann ohne weiteres in das Lager 28 eingesetzt bzw. daraus entfernt
werden, und seitliche Beanspruchungen dieses Ventilkörpers kommen nicht zustande.
Gerade derartige seitliche Beanspruchungen waren bei früheren Drehventilen unvermeidlich.
In der vorliegenden Pumpe
sitzt das Drehventil in dem schwer ausgebildeten
Lageransatz 1.1 des Gehäuseteiles i- -unter Einschaltur.- der Lagerbuchse 218.
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Der Antrieb 32 besteht aus der Hülse oder Antriebsachse 66 (Abb. S),
«-elche gemäß Abb. r in dem Gehäuseteil oder ll:antel ; 2 durch Lager
68 und ; o drehbar gehalten wird. An dieser Antriebsachse ist durch den in
Abb. 5 dargestellten Keil ein außen gezahnter Ring 7 4. befestigt, der durch
ein anderes Zahnrad ;d (Abb. i) gedreht «-erden kann, das wiederum seine Drehung
von einer nicht dargestellten Kraftquelle erhält.
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Die Antriebsachse 66 hat nach Abb. 8 einen Querschlitz 78.
der sich in der Verlängerung So bis zum Ende der Antriebsachse fortsetzt. Die Breite
des Schlitzes So ist jedoch geringer als die des Schlitzes ;-8. In die beiden Schlitze
S und So sind nun die Flachstücke 78, bzw. So" eines Regelteiles #1Z2 einsetzbar
(Abb. io). Bei Drehung der Achse 66 wird demnach auch der Regelteil 82 mitgedreht.
Der Regelteil kann dabei in den beiden ineinander übergellenden Schlitzen 7"'".
So längs eines Durchmessers der Antriebsachse 66 verschoben werden. ohne daß sein
Drehantrieb dabei unterbrochen wird. Durch diese seitliche Verschiebung des Regelteiles
82 wird auch ein auf ihm sitzender Antriebsring 84 verstellt, der hier als Doppelkugellager
;e zeigt ist und auf dem abgesetzten Zapfen S6 des Regelteiles sitzt. Auf dem Außenumfang
des Antriebsringes gleiten die in Abb. 2 dargestellten Finger 8S, welche beim -Umlauf
des Ringes 84 in Schwingung versetzt «-erden, dadurch auf die inneren Enden der
Pumpenkolben einwirken und letzteren die Hinundherbewe(Tung übermitteln.
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An den Zapfen 86 des Regelteiles schließt sich ein flach ausgebildeter
Ansatz 9o an, der in eine entsprechende, diametral durch das Ende des Dreliventil's
hindurchgehende 'Nut 9o, eindringt. Die Längsmittellinie des Ansatzes 9o schneidet
die Achse des Regelteiles 82 und demnach auch den Zapfen 86 an diesem Teil. Infolge
dieser Anordnung kann beispielsweise der Regelteil 82 mit Bezug auf die Antriebsachse
66 so verschoben werden, daß die Achse des Zapfens 86 mit der Achse der Hülse oder
Antriebsachse 66 zusammenfällt: alsdann wird dem Ring 84. nur eine Drehbewegung
ohne Abwälzung um einen exzentrisch zur Achse gelegenen Punkt übermittelt. Die Kolben
2o werden dann nicht in Bewegung versetzt. In Abb. 2 ist bei A die Achse der Antriebshülse
66, bei 13 die Achse des Zapfens 86 angedeutet, und die Teile befinden sich in größtmöglicher
Seitenverschiebung mit Bezug aufeinander. Bei jeder Verschiebung des Regelteiles
`2 mit Bezug auf die Antriebshülse bzw. -achle 66 «wird auch der 'Iitnehmeransatz
c)n verschoben. ohne daß dabei aber die Drehung des Ventils 30 unterbrochen
wird. Wie exzentrisch auch immer die Einstellung des Regelteiles S- mit Bezu- auf
die Antriebsachse 66 sein mag, der Antrieb wird dem Ventil 30 ohne seitliche
Beanspruchun-@en übermittelt werden. Falls infolge der Zentrifugalkräfte in dein
Antrieb 32 seitliche Kräfte auftreten, was namentlich bei exzentrischer Verschiebung
des Regelteiles 82 möglich ist, so werden diese seitlichen Kräfte nicht auf das
Drehventil übertragen, denn diese Kräfte wirken in Richtung des in Abb. i dargestellten
Pfeiles, d. h. in Richtung der Gleitbewegung des Ansatzes 9o in der XUt ooa.
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Die exzentrische Verstellung des Antriebsringes 84 im Gehäuse 12 erfolgt
durch den zapfenförmigen Verstellteil92, der in der Hülse bzw. Antriebsachse 66
längs verschiebbar ist. Dieser Verstellteil trägt an seinem inneren Ende einen zylindrischen
Fortsatz 94., der jedoch nicht in Achsdeckung mit dem Verstellteil und auch nichtparallel
ztir Achse desselben liegt, sondern schräg gestellt ist. Dieser Schrägzapfen 94
ragt -in eine entsprechend schräg gebohrte Vertiefung 96 des Regelteiles 82 (Abb.
i). Wenn demnach bei dieser Lage der Teile der Verstellteil 92 in der Antriebsachse
66 verschoben wird, so werden die Flachstücke ; S R und 8-0Q des . Regelteiles in
den Schlitzen 78, So der Hülse 66 entsprechend seitlich verschoben. Eine
Längsverschiebung des Verstellteiles 92 führt also zur exzentrischen Verstellung
des Antriebsringes 84 für die Kolben.
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Um eine sehr genaue Einstellung dieses Verstellteiles und damit eine
genaue Veränderung des Kolbenhubes zu bewerkstelligen, ist der Verstellteil 92 mit
einer drehbaren Stellschraube 98 derartig verbunden. daß er bei Verdrehung
dieser Schraube nach der einen oder anderen Richtung längsweise in der einen oder
anderen Richtung verschoben wird, auch wenn er die Drehbewegung selbst nicht mitmacht.
Die Stellschraube 98 ist als Hülse mit Außengewinde ausgebildet und hat einen fest
mit ihr verbundenen Deckel ioo, der die Verdrehung erleichtert. Das Gewinde ist
in den Teil tot eines anderen festen Gchäusestückes eingeschraubt, und dieses Gehäuse
ist mit dem,Mantel 72, der die Antriebsachse 66
zum Teil umschließt, durch
die Schrauben io.4 fest verbunden. Die hohle Stellschraube 98 steht in Verbindung
mit dem Verstellteil 92 durch einen Einwärtsflansch io6, gegen dessen äußere Seite
sich ein mit dem Zapfen 92 fest verbundener Kragen io8 legt. Gegen die innere Seite
des Flansches io6 liegt ein Kugellager i io, das sich auch sin dem Verstellteil
92 bzw. der Antriebsachse 66 abstützt. Das Kugellager 68 der Antriebsachse 7-1,0i
wird durch einen besonderen Klemmring
114 unter Vermittlung von
Schrauben t 16 in Stellung galten und ist andererseits gegen @-erschiebtin.- durch
die Mutter r r_ an der Antriebsachse 66 gesichert. Bei '\Terclreliun1 der
@relischraube oS kann daher der Verstellteil ()2 nach links herausgezogen «-erden,
indem der Flansch roh auf den Kragen ioS ein-`reift. während bei Verdrehung in der
ent--egengesetzten Richtung die Wiedereinächiebt#.ng des Verstellteiles 92 erfolgt.
Ein. Ansatz iiS an der Außenseite des Gehäuseteils io2 hat eine geeignete Skala,
um eine sehr genaue Einstellung der Schraube 98 zu ermöglichen. Infolge dieser
Mikrometereinstellung kann demnach der Hub der Kolben =o auf das genaueste bestimmt
und eingehalten werden. Diese Einstellung kann während des Betriebes der Pumpe oder
auch während des Stillstands derselben vorgenommen -werden. -Der ganze Antrieb.
bestehend aus Antriebsachse 66, Regelteil S2 und Verstellteil 92. kann ohne Veränderung
der Pumpenteile abgenommen werden, indem einfach die Schrauben io:4 gelöst «erden.
Der 'Mantel ;= bleibt dann infolge der Schrauben i=o in Verbindung mit dem Gehäuse
12.
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Die Finger SS, welche die Bewegung des Antriebsringes 84 auf die Kolben
2o übertragen, ruhen schwingbar auf Stiften 122 in dein Gehäuse 12. auch diese Finger
tragen dazu bei, seitliche Beanspruchungen auf die Kolben möglichst auszuschalten.
denn gerade solche Beanspruchungen würden bei dem Eingriff der Kolben auf den Antriebsring-8
:1. -,, tauftreten. Die seitlichen Beanspruchungen, weiche durch diesen Ring e4.
ausgeübt werden, werden hier durch die schwingenden Finger @S aufgenommen, und diese
Finger übermitteln den Kolben die Bewegung in rein _radialer Richtung: In der in
Abb. i dargestellten Ausführungsform werden solche Finger zwischen dem Antriebsrin-
S.4 und den Kolben nicht benutzt. Die Kolben nach dieser Ausführungsform haben an
ihren inneren Emden verbreitert K'vpfe t-24. welche ummittelbar auf dein _1n trieb:rinz
aufsitzen.
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Beim Gebrauch drr Vorrichtung erfolgt cIic Einstellung des Antrichsringcs
e4 erst durcl Verdrehung der Schraube Q#g, bis ein Kolbenhub erreicht wirr'. vier
den Anforderungen der ganzen Anlage genügt. Diese Einstellung Karin schon vor der
Inhetricbnahme erfolgen. Die Antriebseinlicit. bestehend aus Antriebsachse 66, Regelteil
8a und Antrieb_ring 5.4, wird dadurch in Drehung versetzt. daß mit der- Antriebsachse
66 das 7alinrad74 verkeilt ist, das in Eingriff .mit dem treibenden 7.ahnräd ; 6
(Abb. i) steht.