DE8631224U1 - Kolbenpumpe - Google Patents

Description

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D-8940 MEMMINGEN/BAYERN

Herr Michael Rudolf, Benninger Str. 2 8941 Hawangen

"Kolbenpumpe"

Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit rotierender Antriebswelle und einer Getriebeanordnung zwischen d-sr Antriebswelle und dem Pump kolben.

Kolbenpumpen benötigen einen entsprechenden Antrieb mittels eines Kurbeltriebs, falls sie durch einen rotierenden Antrieb, einen Motor, z.B. ein Elektromotor, angetrieben werden.

Durch den Kurbeltrieb wird die Drehbewegung des Antriebs in die hin- und hergehende Bewegung des Pumpkolbens umgewandelt. Bei dieser Umwandlung entstehen aber zusätzliche Kräfte in der Ebene des Kurbeltriebes, die nachteilig sind. Diese Kräfte pressen z.B. den Kolben ungleichförmig gegen seine Führungen im Pumpzylinder. Dies führt zu einem erhöhten Verschleiß an den Gleitflächen, zur Beanspruchung der Dichtungen, zu Leckage usw.. Bei der Umwandlung der Drehbewegung in die hin- und hergehenden Bewegung mittels eines Kurbeltriebes entstehen auch zusätzliche Massenkräfte durch die Bewegungen des Pleuels, die nur schwer ausgleichbar sind. Der Kurbeltrieb hat weiter zur Folge, daß die Kolbenbewegungen von einer sinusförmigen Bewegung abweichen. Auch dies führt zu zusätzlichen Massenkräften und zu unerwünschten Druckschwankungen in der Druckleitung des gepumpten Mediums.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Antrieb für eine Kolbenpumpe, z.B. eine Hydraulikpumpe zu schaffen, die die Nachteile des bisher bekannten Kurbeltriebs vermeidet. Insbesondere ist es ein Ziel der Erfindung, den Pumpkolben derart anzutreiben, daß dieser möglichst harmonische Bewegungen ausführt.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der Kolbenpumpe der eingangs beschriebenen Gattung und schlägt vor, daß zwischen der Antriebswelle und dem Pump kolben zwei Antriebsglieder vorgesehen sind, von denen das erste Antriebsglied starr mit dem Pumpkolben oder der Antriebswelle verbunden ist, und eine Zylinderfläche aufweist,

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in der eine in sich geschlossene Kulissenbahn mit doppelter sinusförmiger Kontur angeordnet ist, wobei in die Kulissenbahn an zwei einander gegenüberliegenden Bahnstellen je ein Kulissenstein eingreift, der an dem zweiten Antriebsglied gelagert ist, das mit der Antriebswelle oder dem Punipkolben verbunden ist, und daß der Pumpkolben eine Verdrehsicherung aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Anordnung führt der Pumpkolben bei einer halben Umdrehung der Antriebswelle eine vollständige hin- und hergehende Hubbewegung aus. Dabei erfolgt die Krafteinleitung in den Pumpkolben bzw. in das dem Pumpkolben zugeordnete Antriebsglied symmetrisch zur jeweiligen Mittelachse, so daß Kräfte, die zu einem Verkanten oder zu einer übermäßigen Beanspruchung von Führungsflächen führen würden, vermieden werden. Bei der Erfindung müssen Elemente zur Verdrehsicherung vorgesehen werden.

Durch die Ausbildung der Kulissenkontur in Form einer doppelten Sinuswelle ist sichergestellt, daß der Kolben ausschließlich eine harmonische Bewegung ausführt. Durch eine Boxeranordnung können, wenn gewünscht, die entstehenden Kräfte vollständig ausgeglichen werden. Andere Kräfte, die nicht oder nur schwierig ausgleichbar sind, entstehen nicht.

Die Erfindung bevorzugt eine Anordnung, bei der das erste Antriebsglied, das die Kulisse aufweist, mit dem Pumpkolben verbunden ist, während das zweite Antriebsglied mit dem Kulissenstein der Antriebswelle zugeordnet ist.

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Es ist aber auch die umgekehrte Anordnung möglich, wobei die rotierende Kulisse über die Kulissensteine den Pumpkolben antreibt.

Günstig ist es ferner, wenn die Kulisse in ein zylinderförmiges Element von außen eingearbeitet wird, da dies die Herstellung erleichtert, und wenn daher die Kulissen-

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greifen. Grundsätzlich ist jedoch auch eine umgekehrte Anordnung möglich, nämlich derart, daß die radial nach außen gerichteten Kuiissensteine in eine entsprechende Kulisse eingreifen.

Bei de.r bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Antriebsglied mit der Kulissenbahn kolbenartig gestaltet, und ragt in eine zylinderförmige Ausnehmung der Antriebswelle hinein. Das zweite Antriebsglied ist dabei insbesondere einstückig mit der Antriebswelle verbunden.

In der Regel bevorzugt die Erfindung eine Anordnung, bei der die Mittelachse des Pumpkolbens der Drehachse der Antriebswelle entspricht. Es sind jedoch auch Anordnungen denkbar, bei denen die Pumpkolbenachse gegenüber der Drehachse seitlich versetzt ist, bzw. bei denen z.B. ein Antriebsglied mehrere Pumpkolben antreibt.

Als Verdrehsicherung bevorzugt die Erfindung exzentrisch angeordnete koaxiale Stifte im ersten Antriebsglied, die in Bohrungen des Pumpengehäuses eintauchen. Die Verdrehsicherung kann jedoch auch durch andere Mittel erreicht werden,

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beispielsweise durch Elemente am Pump kolben, die mit entsprechenden Führungen des Pumpengehäuses zusammenwirken.

Die Erfindung schlägt ferner vor, daß die Kulissensteine von drehbar gelagerten Bolzen gebildet sind. Auf diese Weise läßt sich die Reibung herabmindern, die zwischen der Kulissenbahn einerseits und den Kulissensteinen andererseits auftritt. Es kann je Kulissenstein ein einziger Bolzen vorgesehen sein, es ist aber auch möglich, die Kulissensteine mehrteilig auszugestalten, so daß je ein drehbar gelagerter Bolzen oder ein entsprechendes drehbares Element an einer Seitenwandung der Kulissenbahn anliegt. Bei dieser Bauweise wird dann eine gleichförmige Rotation der Bolzen bzw. Kulissensteinteile erhalten.

Die Erfindung ist in verschiedener Weise abwandelbar. Die Kulissenbahn kann auch aus mehreren Elementen bestehen, beispielsweise derart, daß von einem Element der Kulissenbahn nur eine Wandung wirksam ist, und mit einem Kulissenstein oder Kulissensteinelement zusammenwirkt.

In der Zeichnung ist ein Ausfuhrungsbeispiel der Erfindung schematisch dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer erfindungs

gemäßen Kolbenpumpe,

Fig. 2 eine Ansicht der Kolbenpumpe

in Achsrichtung,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Darstellung

der Fig. 2, entsprechend der Schnittlinie III — III in einem anderen Maßstab und

Fig. 4 eine Abwicklung der Kulissenbahn.

Das Pumpengehäuse 13 besitzt einen ringflanschartigen Deckel IA zur Lagerung der Antriebswelle 1. Diese Antriebswelle 1 ist einstückig mit dem zweiten Antriebsglied 4 verbunden, und die auftretenden axialen Kräfte werden von den Nadelkränzen 15 und 16 aufgenommen. Die radiale Führung der Antriebswelle 1 erfolgt durch das erste Antriebsglied 3. Dieses erste Antriebsglied 3 ragt in die zylinderförmige Ausnehmung 12 hinein. Im zweiten Antriebsglied 4 sind die als Kulissensteine dienenden Bolzen 7 gelagert. Die Wälzlager der Bolzen 7 sind mit 17 bezeichnet. Die Bolzen 7 ragen mit ihren nach innen gerichteten Enden in die Kulissenbahn 6 hinein, die in der Zylinderfläche 5 des ersten Antriebsgliedes 3 angeordnet ist. Wie die Abwicklung dieser Kulissenbahn 6 in der Darstellung der Fig. 4 zeigt, besitzt diese eine doppelte sinusförmige Kontur, so daß bei einem Umlauf der Antriebswelle 1 zwei vollständige Pumpbewegungen des Pumpkolbens erhalten werden.

In Bohrungen 18 des ersten Antriebsgliedes 3 sind Stifte 8 eingesetzt, die mit ihren freien Enden in Bohrungen 9 im Pumpgehäuse 13 hineinragen. Die Stifte 8 ergeben dadurch eine Verdrehsicherung für das Antriebsglied 3 und damit auch für den Pumpkolben.

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Das Antriebsglied 3 ist mit einem zapfenartigen Ansatz 19 versehen, der der Verbindung mit dem Pumpkolben 2 dient. Dieser Pumpkolben 2 ist durch den Schraubbolzen 20 mit dem Ansatz 19 verbunden.

Der Zylinder 21, in dem der Pumpkolben 2 beweglich ist, wird durch einen Deckel 22 verschlossen, der durch dia Schrauben 23 am Pumpengehäuse gehalten ist. Sowohl die Bohrung im Deckel 22 für den Schraubbolzen 20, als auch die Bohrung im Gehäuse 13 für den Ansatz 19, ist mit Dichtungen 24 versehen. Der Zylinder 21 besitzt ferner Ringnuten .15 und 26 zur Verbindung mit den Anschlüssen 27 und 28. In den Anschlüssen 27 und 28 sind jeweils, wie an sich bekannt, Rückschlagventile vorgesehen, die die Zu- und Ableitung des Pumpmediums steuern.

Die Mittelachse des Pumpkolbens ist mit 10 und die Drehachse der Antriebswelle 1 ist mit 11 bezeichnet. Die Welle 11 und die Achse 10 stimmen überein.

Da bei der Erfindung auf den Kolben keine Querkräfte einwirken, ergibt sich ein sehr geringer Verschleiß und auch sehr geringe Leckageverluste zwischen dem Kolben und dem Zylinder. Wenn gewünscht, können die auf die Nadelkränze 15 und 16 wirkenden Längskräfte durch eine Boxeranordnung aufgefangen werden. Es können mehrere Kolben in Reihe geschaltet werden. Die Erfindung kann auch bei einfach wirkenden Kolben angewandt werden.

Claims (6)

1. Kolbenpumpe mit rotierender Antriebswelle und einer Getriebeanordnung zwischen der Antriebswelle und dem Pumpkolben, «^dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Antriebswelle (1) und dem Pumpkolben (2) zwei Antriebsglieder (3, 4) vorgesehen sind, von denen das erste Antriebsglied (3) starr mit dem Pumpkolben (2) cder der Antriebswelle verbunden ist, und eine Zylinderfläche (5) aufweist, in der eine in sich geschlossene Kulissenbahn (6) mit doppelter sinusförmiger Kontur angeordnet ist, wobei in die Kulissenbahn an zwei einander gegenüberliegenden Bahnstellen je ein Kulissenstein (7) eingreift, der an dem zweiten Antriebsglied (A) gelagert ist, das mit der Antriebswelle (1) oder dem Pumpkolben verbunden ist, und daß der Pumpkolben (2) eine Verdrehsicherung (8, 9) aufweist.

2. Kolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Antriebsglied (3) mit der Kulissenbahn (6) kolbenartig gestaltet ist, und in eine zylinderförmige Ausnehmung (12) der Antriebswelle (1) hineinragt.

3. Kolbenpumpe nach einem oder beiden der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Antriebsglied (4) einstückig mit der Antriebswelle (1) ausgebildet ist.

4. Kolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelachse (10) des Pumpkolbens (2) dor Drehachse (11) der Antriebswelle (1) entspricht.

5. Kolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch exzentrisch angeordnete koaxiale Stifte (8) im ersten Antriebsglied (3), die in Bohrungen (9) des Pumpengehäuses (13) eintauchen.

6. Kolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kulissensteine (7) von drehbar gelagerten Bolzen gebildet sind.

Der Patentanwalt