DE864202C

DE864202C - Kolbenpumpe

Info

Publication number: DE864202C
Application number: DEB10061D
Authority: DE
Inventors: Eugen Didillon
Original assignee: Burkhardt & Weber K G L
Current assignee: Burkhardt & Weber K G L
Priority date: 1938-11-20
Filing date: 1938-11-20
Publication date: 1953-01-22

Description

Kolbenpumpe Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe mit mindestens zwei zusammenwirkendenKolben, die durch auf einer gemeinsamen Antriebswelle gleichmäßig gegeneinander versetzte Hubnocken angetrieben werden.
Kolbenpumpen dieser Art werden beispielsweise zum Bewegen von Schlitten oder Werkzeughaltern an Werkzeugmaschinen verwendet, wobei der bekannte Nachteil der ungleichmäßigen Kolbengeschwindigkeit durch die Anordnung. mehrerer Kolben, die durch Kurbelzapfen, Exzenternocken oder Taumelscheiben bewegt werden, ausgeglichen werden soll. Es ist jedoch bis jetzt nicht gelungen, Kolbenpumpen mit völlig gleichmäßiger Kolbengeschwindigkeit, d. h. mit einer gleichmäßigen Fördermenge und gleichmäßigem Druck des Ölstromes, herzustellen. Die -Unregelmäßigkeiten im Lauf derartiger Pumpen sind insbesondere auf den Übergang des Arbeitshubes eines Kolbens auf den Rücklauf und umgekehrt zurückzuführen.
Während man bei einzelnen Maschinen, wie sie beispielsweise zum Läppen, Honen und Räumen Verwendung finden, derartigen Ungenauigkeiten im Lauf der Pumpe keine Beachtung zu schenken brauchte, schließen diese die Verwendung von Kolbenpumpen bei Feinstbearbeitungsmasch,inen, beispielsweise bei Schleif- und Bohrmaschinen, aus. Für Feinstbearbeitungsmaschinen mit geringen Arbeitsdrücken werden -deshalb vielfach Räderpumpen mit gerad- oder schrägverzahnten Zähnen verwendet, die gegenüber den Kolbenpumpen den Vorteil einer gleichmäßigeren Förderung besitzen. Diese Räderpumpen haben jedoch einen sehr schlechten Wirkungsgrad, so daß beim Auftreten höherer Drücke eine Erwärmung des Öles eintritt. Räderpumpen `sind daher in - Feinstbearbeitungsmaschinen mit hohen Arbeitsdrücken, beispielsweise in vielspindligen Bohrmaschinen, die einen 'erschütterungsfreien, gleichmäßigen Vorschub voraussetzen, nur wenig wirtschaftlich. Die Verwendung von Kolzbenpumpen in derartigen Maschinen ist Üaber naheliegend, wenn es gelingt, Aden erwähnten Nachteil dieser Pumpen zu behoben.
Es ist der Zweck der Erfindung, eine Kolbenpumpe -zu schaffen, die auch bei hohen'Drücken :eine völlig gleichmäßige Ölmenge fördert. Erfindungsgemäß wird (dies dadurch erreicht, daß die Hubnocken mit einer sich über etwa 2ilo Winkelgrade am Hubnockenumfang erstreckenden Auflaufkurve und einer sich .über etwa z5o Winkelgrade erstreckenden Ablaufkurve versehen sind. Die Auflaufkurve der Hubnocken ist zum Erzielen stoßfreier Übergänge in-der Weise ausgebildet, daß nach Berücksichtigung einer Anlaufstrecke zur stetigen Beschleunigung und einer Auslaufistrecke zur stetigen Verzögerung der Kolbenbewegung eine den Arbeitshub (des Kolbens bewirkende Auflaufstrecke verbleibt, die dem Kolben eine völlig gleichmäßige Geschwindigkeit vermittelt und die je nach der Anzahl der zusammenwirkenden Kalben mindestens so groß ist, daß :das Ende des Arbeitshubes eines Kolbens m:it dem Anfang des Arbeitshubes eines anderen Kolbens übergangsfrei zusammenfällt.
Kolbenpumpen dieser Art können schon mit zwei Kolben hergestellt werden. Es empfiehlt sich jedoch, mindestens .drei zusammenwirkende Kolben anzuordnen, da in diesem Fall die An- und Auslaufstrecke auf der Auflaufkurve der Hubnocken reichlicher bemessen werden kann. Bei drei' zusammenwirkenden Kolben können die Hubnocken mit einer sich über etwa q.5° erstreckenden Anlaufstrecke, einer sich über etwa lz.ao Winkelgrade erstreckenden, den Arbeitshub des Kolbens bewirkenden Auflaufstrecke und einer sich über etwa ¢5°.erstreckenden Auslaufstrecke versehen sein, so daß für die Rücklaufkurve r5o Winkelgrade übrigbleiben. Die Rücklaufstrecke ist vorzugsweise so ausgebildet, daß die erste Hälfte gleichmäßigbeschleunigend und die zweite Hälfte gleichmäßig verzögernd auf den Kolben einwirkt. Diese Hubnocken der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe verhindern bei geringsten Federkräften .das Abheben der Kolben von der Kurvenbahn während des Laufes.
In der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel dargestellt, und zwar zeigt Abb. u einen Schnitt durch einen Pumpenteil im Arbeitshub, Abb.2 einen Schnitt der Kolbenpumpe nach Abb. z in :der Ausgangsstellung, Abb. 3 und q. Einzelheiten, A'bb. 5 die Arbeitscharakteristik eines Kolbens und Abib. 6 die Gestaltung des der ArbeitGcharakteristik nach Abb. 5 zugrunde liegenden Hubnockens. Die in der Zeichnung beispielsweise dargestellte Kolbenpumpe a ist mit insgesamt sechs Kolben versehen, von denen je drei den Kolben b und c entsprechende Kolben hintereinander angeordnet sind. Die Kolben b sind für den Vorschub des Werkzeugtisches oder des Werkzeughalters bestimmt, während die Kolben c für den Eilgang dieser Teile vorgesehen sind. Die beiden Kolben b und c werden durch unter Verspannung stehende Federn b' und c' in ihren Ausgangsstellungen gehalten und ruhen auf Kugeln d, die in einem Schwinghebel e gelagert sind. Der Schwinghebel e ist mit einer Rolle f versehen," die auf dem Umfang des von der Welle la angetriebenen Hubnockens g läuft.
Wird die Welle lt mit den Hubnocken g in Drehung versetzt, so wird die Rolle f auf dem Hubnocken g abgewälzt und dabei der Schwinghebel e in eine auf und ab gehende Bewegung versetzt. Dabei werden die Kolben b und c entgegen dem Druck der Federn b' und c'.mitgenommen. Bei der Aufwärtsbewegung # des Schwinghebels e machen die Kolben b ünd c ihren Arbeitshub und kehren beim Abwärtsbewegen des Schwinghebels e unter dem Druck der Federn b', c' in ihre Ausgangsstellung zurück. Die @Iubnocken g der drei hintereinanderliegenden Kolbenpaare b und c sind dabei gleichmäßig gegeneinander versetzt, so daß die Kolben b und c in regelmäßiger Hintereinanderfolge auf und ab bewegt werden. Durch bebekannte, hier nicht näher zu erwähnende Mittel wird die Arbeitsleistung jeweils entweder dem Kolben b oder dem Kolben c übertragen.
Je nach der Ausbildung des Hubnockens g ist nun die Aufundabbewegung der Kolben b, c eine mehr oder weniger gleichmäßige. Bei ungleichmäßiger Aufwärtsbewegung des Kolbens ergibt sich ein ungleichmäßiger Förderdruck des in die Druckleitung gepumpten Öles. Druckstöße treten aber auch auf, wenn die jeweils hintereinanderliegenden drei Kolben ungleichmäßig zusammenarbeiten, z. B. wenn der Arbeitshub des einen Kolbens bereits beendet ist, bevor der Arbeitshub des nächsten Kolbens anfängt. Um einen völlig gleichmäßigen Öldruck in der Druckleitung zu erhalten, ist es deshalb nicht nur notwendig, den einzelnen Hubnocken so zu gestalten, daß er einen völlig gleichmäßigen Arbeitshub des Kolbens bewirkt, sondern es ist vielmehr auch notwendig, die einzelnen docken derart miteinander in Übereinstimmung zu bringen, daß der eine Kolben seine tatsächliche Arbeit genau da aufnimmt, wo sie der andere beendet hat. Erfindungsgemäß sind deshalb die Hubnocken g mit einer sich über etwa 2 r o Winkelgrade am Hubnockenumfang erstreckenden Auflaufkurve A, B, C und einer sich über etwa z5o Winkelgrade erstreckenden Ablaufkurve D, E versehen (Abb. 5 und 6).
Die Auflaufkurve A, B, C der Hubnocken g ist zum Erzielen stoßfreier . Übergänge in der Weise ausgebildet, daß nach Berücksichtigung einer Anlaufstrecke A zur stetigen Beschleunigung und einer Auslaufstrecke C zur stetigen Verzögerung der Kolbenbewegung eine den Arbeitshub der Kolben b, c bewirkende Auflaufstrecke B verbleibt, die den Kolben eine völlig gleichmäßige Geschwindigkeit vermittelt und die je nach der Anzahl der zusammenwirkenden Kolben b bzuv. c mindestens so groß ist, daß das Ende des Arbeitshubes des einen Kolbens b mit dem Anfang des Arbeitshubes eines anderen Kolbens b übergangsfrei zusammenfällt.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel (Abb.5 und 6) für eine Kolbenpumpe mit drei jeweils zusammenwirkenden Kolben b bzw. c ist die Anlaufstrecke A der Auflaufkurve A, B, C mit 45'° bemessen, die AuflaufstreckeB mit i2o°' und die Auslaufstrecke C ebenfalls mit 45°. Die Anlaufstrecke A dient zur stetigen Beschleunigung des Kolbens beispielsweise von o auf o,6 m/sec Geschwindigkeit und die Auslaufstrecke C zur stetigen Verzögerung beispielsweise von o,6 m/sec auf o. In der ersten Hälfte D der Ablaufkurve D, E wird der Rücklauf des- Kolbens gleichmäßig beschleunigt und in der zweiten HälfteE gleichmäßig verzögert. Bei Hubnocken g dieser Art ist die Auflaufstrecke B völlig gleichmäßig.
Selbstverständlich braucht die Kolbensteuerung nicht unbedingt durch einen Hubnocken vorgenommen zu werden, es kann vielmehr auch eine Kurvenscheibe g' oder eine Kurventrommel g" verwendet werden, wie solche in Abb. 3 und 4 dargestellt sind, bei denen die Abwälzkurve in entsprechender Weise ausgebildet ist. Die Ver-,vendung derartiger Kurvenscheiben g' oder Kurventrommeln g" hat gegenüber einer einfachen Hubnocke g den Vorteil, daß die Kolben bei der Aufundabbewegung zwangsläufig gesteuert werden. so daß die Anordnung besonderer Federn b', c' in Wegfall kommt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Kolbenpumpe für Werkzeugmaschinen mit mehreren Kolben, die durch gleichmäßig gegeneinander versetzte Hubnocken od. dgl. derselben Antriebswelle gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Auflaufkurven (A, B, C) der Hubnocken (g) od. dgl. über etwa 21o Winkelgrade erstrecken und die Ablaufkurven (D, E) über etwa 150 Winkelgrade. a. Kolbenpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Auflaufkurven (A, B, C) der Hubnocken (g) mit einer Anlaufstrecke (A) zur stetigen Beschleunigung und einer Auslaufstrecke (C) zur stetigen Verzögerung der Kolbenbewegung sowie mit einer den Arbeitshub der Kolben (b bzw. c) bewirkenden Auflaufstrecke (B) versehen sind, die dem Kolben (b bzw. c) eine völlig gleichmäßige Geschwindigkeit vermittelt und je nach der Anzahl der zusammenwirkenden Kolben (b bzw. c) mindestens so groß ist, daß das Ende des Arbeitshubes (B) des einen Kolbens mit dem Anfang des Arbeitshubes eines anderen Kolbens übergangsfrei zusammenfällt. Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. z 766 61o; britische Patentschrift Nr. 208 543.