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Pumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, bei welcher Pumpenzylinder
und Pumpenkolben um Querachsen rotieren und die Relativbewegung von Kolben und Zylinder
dadurch bewirkt wird., daß die Achse, um welche der Kolben rotiert, mit der Achse,
um welche der Zylinder rotiert, nicht übereinstimmt. Der Kolben wird auf diese Weise
in der Bohrung des um eine quer zur Zylinderachse angeordnete Achse rotierenden
Zylinders hin und her bewegt, wodurch eine Pumpwirkung entsteht.
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Gegenstand der Erfindung ist nun eine weitere Ausbildung einer solchen
Pumpe, welche für beliebige Zwecke verwendet werden kann, jedoch insbesondere für
die Lieferung von Brennstoff zu mit flüssigem Brennstoff betriebenen Brennern geeignet
ist. Die Erfindung besteht im wesentlichen darin, claß der Pumpenkolben mit einer
Längsbohrung atisgebiklet ist, in welcher ein um die Rotationsachse des Zylinders
rotierender Einsatzkolben geführt ist. Auf diese Weise ist die Pumpe zu einer zweifachen
Pumpwirkung befähigt. Einerseits wirkt der Pumpenkolben bei seiner Bewegung in dem
ihn führenden Zylinder als Pumpe, und andererseits dient dieser Pumpenkolben selbst
als Zylinder für einen kleineren Einsatzkolben, welcher bei seiner Relativbewegung
zu dem ihn aufnehmenden Pumpenkolben gleichfalls eine Pumpwirkung ausübt. Erfindungsgemäß
ist der Einsatzkolben, durch den Deckel des den Pumpenkolben führenden Zylinders
gehalten, während der Innenraum des Pumpenkolbens den Arbeitsraum des Einsatzkolbens
bildet.
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Es können hierbei auch mehrere Zylinderbohrungen in einem rotierenden
Körper vorgesehen sein, in welchem die Pumpenkolben, die ihrerseits wieder als Zvlinder
für die kleineren Einsatzkolben dienen,
untergebracht sind. Vorzugsweise
ist der Pumpen, kolben als doppeltwirkender Kolben ausgebildet, dessen beide Enden
die Zylinder für je einen Einsatzkolben bilden.
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Je nach der Anordnung der Steuerkanäle, können Pumpenkolben und Einsatzkolben
parallel oder in Serie arbeiten. Gemäß der Erfindung arbeiten diese Kolben in Serie,
indem die, Pumpenkolben die Flüssigkeit denn Arbeitsraum des Einsatzkolbens, zweckmäßig
unter Zwischenschaltung eines Speicherraumes, zufördert. Das Fördervolumen des Pumpenkolbens
ist zweckmäßig größer als das Fördervolumen des Einsatzkolbens, so daß die Flüssigkeit
in diesem Vorratsraum unter Druck gespeichert und dem Arbeitsraum des Einsatzkolbens
unter entsprechendem Überdruck zugeführt wird, wobei ein Überschuß aus dem Speicherraum
wieder abgeleitet werden kann.
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Dies bringt einen wesentlichen Vorteil für Pumpen, welche flüssigen
Brennstoff einem Brenner zuführen, mit sich. Dadurch, daß der Pumpenkolben den Brennstoff
dem kleinen Einsatzkolben unter Druck zuführt, wird unter allen Betriebsbedingungen
eine restlose Füllung des Aribeitsraums des Einsatzkolbens beim Saughub gewährleistet.
Die Pumpe kann, was bei Brennstoffpumpen für Brenner aus konstruktiven Gründen von
großem Vorteil ist, mit der hohen Drehzahl des Gebläses für die Verbrennungsluft
angetrieben werden, ohne daß ihre Liefergenauigkeit leidet. Bei solchen hohen Drehzahlen
darf der Einsatzkolben nur einen sehr kleinen Hub ausführen, der nur nach Millimetern
und Bruchteilen von Millimetern zu messen ist, damit seine theoretische Fördermenge
mit der in der Zeiteinheit erforderlichen Brennstoffmenge übereinstimmt. Gerade
bei einem solch kleinen Hub würde sich, wenn der häufig dickflüssige Brennstoff
dem Arbeitsraum des Eirnsatzzylinders nicht unter Überdruck zugeführt werden würde,
eine Lieferungsungenauigkeit der Pumpe ergeben, welche die Funktion des Brenners
in Frage stellen würde. Die Erfindung beinhaltet somit auch ein Verfahren, welches
die mengenmäßig richtige Zuteilung des Brennstoffs zu einem Brenner unter Anwendung
schnell laufender Brennstoffpumpen ermöglicht und im, Prinzip darin besteht, daß
der Brennstoff durch eine Pumpvorrichtung unter Überdruck einer den Brennstoff dem
Brenner zuteilenden Kolbenpumpe zugeführt wird.
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In der Zeichnung ist dieErfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels
schematisch erläutert.
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Fig. i stellt einen Längsschnitt durch eine Brennstoffpumpe für einen
Brenner dar, während Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie 11-II der Fig. i zeigt.
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Von einer vom Motor angetriebenen Welle i, auf welcher gleichzeitig
das ,in der Zeichnung nicht dargestellte Gebläse der Pumpe angeordnet ist, wird
ein Rotationskörper 2 mit hoher Drehzahl angetriehen. Der Rotationskörper 2 weist
eine diagonale Zylinderbohrung 3 auf, in welcher ein Kolben 4 geführt ist. Der Kolben
4 weist eine Querbohrung 5 auf, in welche ein Kugelzapfen 6 eingreift. Der Kugelzapfers
6 sitzt auf einem zylindrischen Teil 7, welcher mit einem von einem Bolzen gebildeten
Querhaupt 8 starr verbunden ist. Der Bolzen 8 ist in einem mit dein Pumpengehäuse
9 fest verbundenen Teil io in vertikaler Richtung geführt. Ein im Deckel i i des
Pumpengehäuses drehbar gelagerter Bolzen 12 greift mit einem Exzenterzapfen 13 in
einen Schlitz 14 des Körpers 7 ein. Durch einen Hebel 15, dessen Ende über eine
mit Rasten versehene Skala 16 am Gehäusedeckel gleitet, kann der Bolzen 12 entsprechend
verdreht werden. Durch die Verdrehung des Bolzens 12 wird über dass Exzenter der
Teil 7 mit dem Querhaupt 8 in senkrechter Richtung verstellt, so daß die Exzentrizität
des Kugelzapfens 6 relativ zur Achse der Welle i beliebig eingestellt werden kann.
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Der von der Welle i angetriebene Rotationskörper 2, welcher die Zylinderbohrung
3 aufweist, rotiert somit um die Achse der Welle i, wobei er den in der Zylinderbohrung
3 geführten Kolben 4 mitnimmt. Der Kolben 4 ist jedoch durch den Exzenterzapfen
6 gehalten, so daß der Kolben um eine gegen die Achse der Welle i um den Betrag
der Exzentrizität des Zapfens 6 versetzte Achse rotiert und auf dieseWeise in derZylinderbohrung3
eine hin .-und her gehende Bewegung ausführt. Dadurch, daß der kugelig ausgebildete
Exzenterzapfen 6 nicht in einen. Schlitz, sondern ohne oder mit geringem Spiel in
eine Querbohrung des Kolbens 4 eingreift und dieser Eingriff nur in der Randzone
des Kolbens 4, also bis zu einer den halben Durchmesser dieses Kolbens ,4 unterschreitenden
Tiefe, erfolgt, wird gleichzeitig mit der hin und her gehenden Bewegung dem Kolben
4 auch eine schwingende Drehbewegung erteilt. Diese schwingende Drehbewegung hat
den Vorteil, daß die Verschiebung des Kolbens 4 erleichtert wird und bei Inbetriebsetzung,
wenn der Kolben gegebenenfalls in der Zylinderbohrung festsitzt, die auf den Exzenterzapfen
6 wirkenden Kräfte verkleinert werden.
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Der Kolben 4 ist doppeltwirkend ausgebildet und weist eine zentrale
Bohrung auf, in welcher kleinere Einsatzkolben 17 geführt sind. Die Einsatzkolben
17 sind außen gegen den Zylinderdeckel 18 abgestützt und in dieser Lage durch eine
nach Art eines Distanzbolzens wirkende Stange i9 von kleineremQuerschnitt gehalten.
Die Maßnahme,dieEinsatzkolben 17 und die Stange i9 aus verschiedenen Stücken auszubilden,
weist den Vorteil einer leichteren Herstellung sowohl der Kolben 17 'als auch der
Bohrung auf. Die Einsatzkolben 17 rotieren daher gemeinsam mit dem Zylinder bzw.
denn Rotationskörper 2 um die Achse der Welle i, so daß zwischen diesem Einsatzkolben
17. und dem Pumpenkolben 4 eine Relativbewegung erfolgt. Sowohl der Pumpenkolben
4 als auch die Einsatzkolben 17 weisen .daher eine Pumpwirkung auf. Die Arbeitsräume
des Pumpenkolbens 4 sind mit 2o bezeichnet, während das Innere des Pumpenkolbens
4 die Arbeitsräume 21 für die Einsatzkolben aufweist. Für das Hubvolumen ist in
beiden Fällen nur ein kleiner Raum maßgebend.
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Der Rotationskörper 2 wird durch Federn 22
unter Vermittlung
eines Ringes 23 nach rechts an einen Teil 24 des Pumpengehäuses angedrückt, welcher
als Schieberspiegel ausgebildet ist und mit der als Schieber wirkenden rechten Seite
des Rotationskörpers 2 zusammenwirkt. Durch einen Anschluß 25 tritt der Brennstoff
über einen Kanal 26 in eine Ringnut 27 des Schieberspiegels 24 ein. Während die
Kanäle 28 des Rotationskörpers 2 über diese Rittfntut gleiten, wird daher der jeweils
untere Arbeitsraum des Kolbens 4 während der nächsten halben Drehung mit Brennstoff
gefüllt. Bei der weiteren Rotation in der Richtung des Pfeiles 29 gelangt der Kanal
28, es wird nun nur eine Seite der Pumpe betrachtet, mit der Ringnut 30 im
Schieberspiegel 24 in Verbindung, wobei der Kol-1>en 4 seinen Druckhut> ausführt
und. den Brennstoff über den Kanal 28, die Ringnut 30, eine Bohrung 31 und eine
Bohrung 32 in den Speicherbehälter 33 drückt. Aus diesem Behälter 33 gelangt der
Brennstoff über eine Bohrung 34, eine Bohrung 35 und eine Bohrung 36 in eine Ringnut
37 und von dieser über den über die Ringnut gleitenden Kanal 38 in den Arbeitsraum
21 des Einsatzkolbens 17. Hierbei führt der Einsatzkolben 17 seinen Saughub aus.
Bei der weiteren Rotation im Sinne des Pfeiles 29 gelangt die Bohrung 38 in Kommunikation
mit einer zweiten Ringnut 39, über welche beim Druckhub des Einsatzkolbens
17 ,der Brennstoff durch einen Kanal 40 und eine Bohrung 4i dem Gebläse zuströmt.
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Im Schieherspiegel sind zwei Serien von Bohrungen und Kanälen symmetrisch
zueinander angeordnet, wobei nur eine Serie jeweils in Wirkung ist. Die Kanäle der
anderen SerieweiseneineBlindverchraubun.g auf. Wenn die Drehrichtung der Pumpe ini
anderen Sinne gewählt wird, werden die blind verschraubten Kanäle und Bohrungen.
verwendet, während die Kanäle und Bohrungen der anderen Serie verschlossen werden.
Es wird somit mit einer Ausbildung des Gehäuses bzw. des Schieberspiegels 24 für
beide Drehrichtungen das Auslangen gefunden. Die für die Drehrichtung im Sinne des
Pfeiles 29 wirkenden Kanäle sind mit Bezugszeichen bezeichnet, während die Kanäle
der anderenSerie, welche bei umgekehrterDrehrichtung Verwendung finden würden, nicht
bezeichnet sind.
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Der Pumpenkolben 4 weist ein wesentlich größeres HTtl>volutneti auf
als der kleinere Einsatzkolben 17. Durch den Pumpenkolben 4 wird somit eine
größere Brennstoffmenge in den Speicherraum 33 gefördert, als der Arbeitsraum 21
beim Saughub des Einsatzkolbens 17 aufnehmen kann. Der Brennstoff wird daher in
der ersten Pumpstufe im Speicherraum 33 unter Überdruck gesetzt und unter diesem
Überdruck dem Arbeitsraum 21 des Einsa.tzkoll>ens 17 Die überschüssig geförderte
Brennstoffmenge kann durch ein entsprechend belastetes Cberlaufventil wic,der in-
den Brennstoffvorratsl>ehälter zurück oder unmittelbar zur Saugseite der vorgeschalteten
Pumpe (Kolben 4) geführt werden. Dadurch, daß der Brennstoff dem Arbeitsraum 21
des Einsatzkolbens 17 unter tberdruck zugeführt wird, wird eine vollständige Füllung
des Arbeitsraums 2! unter allen Betriebsbedingungen, auch wenn der Brennstoff dickflüssig
ist, gewährleistet, so daß die kleine Pumpe trotz des sehr kleinen Hubs des Kolbens
17 eine große Fördergenauigkeit aufweist.
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Die Zylinderdeckel 18, welche dieArbeitsräume2o abschließen, sind
von einem auf den Rotationskörper 2 aufgezogenen Schrumpfring 18 gebildet. Der Abschluß
der Zylinderbohrung wird daher in einfacher Weise mit der erforderlichen Dichtheit
erzielt, wobei dieser Schrumpfring auch die am Umfang des Rotationskörpers 2 mündenden
Kanäle, wie z. B. einen Teil der Kanäle 28, dicht abschließt. Da die Pumpe selbst
innerhalb des Brennstoff-Speicherraums 33 angeordnet ist, bringt auch eine Undichtheit
des Abschlusses weiter keine Gefahr mit sich. Eine Fördergenauigkeit der von dem
Kolben 4 gebildeten Pumpe ist in Anbetracht der Überschußförderung in der Pumpe
ohnehin nicht erforderlich.
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Die Ringnuten 27, 30, 37 und 39 sind. bei dem Ausführungsbeispiel
der Zeichnung nicht konzentrisch mit der Achse der Welle i angeordnet, sondern der
Mittelpunkt 42 dieser Ringnuten ist um einen kleinen Betrag gegenüber dem Wellenmittel
versetzt. Dieser Betrag ist so gering, daß bei der Rotation die Kommunikation mit
den Kanälen, des Rotationskörpers 2 aufrechterhalten bleibt, jedoch wird durch diese
Exzentrizität das Einarbeiten von Riefen in die Schieberfläche des Rotationskörpers2
vermieden.