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Regelbare Kolbenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine regelbare
Kolbenpumpe, bei der die beiden Kolben eines oder mehrerer Kolbenpaare durch zwei
im Winkel zueinander verstellbare Exzenter bewegt werden. Es ist bereits bekannt,
die gegenseitige Verstellung der beiden Exzenter über ein sie verbindendes Getriebe
mit Umlaufrädern zu bewirken. Bei der bekannten Pumpe werden beide Exzenter von
der angetriebenen Pumpenwelle, auf der sie drehbar angeordnet sind, über Umlaufrädergetriebe
gedreht. Die Pumpenwelle treibt über ein auf ihr festes Zahnrad und ein ortsfest
gelagertes Zwischenrad einen drehbar gelagerten Zahnkranz mit Innenverzahnung, in
den zwei Umlaufräder eingreifen, die anderseits je mit einem Mittelrad kämmen, das
mit einem Exzenter fest verbunden ist. Die Umlaufräder sind je in einem eigenen
scheibenförmigen Träger gelagert. Diese Träger stehen still, können aber durch Drehen
verstellt werden. Zu dem Zweck sind sie durch zwei an ihnen vorgesehene Zahnbogen
und ein darin eingreifendes Ritzel, das auf einer von Hand drehbaren Verstellwell@e
sitzt, zur gegenläufigen Drehung miteinander gekuppelt. Die Änderung der Winkelstellung
der beiden Exzenter geschieht dabei durch entgegengesetztes Verdrehen der beiden
Umlaufräderträger. Wie ersichtlich, ist das Getriebe dieser bekannten Pumpe verwickelt
und unübersichtlich.
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Demgegenüber unterscheidet sich die regelbare Kolbenpumpe nach der
Erfindung im wesentlichen dadurch, daß einer der beiden die Kolben bewegenden Exzenter
von der angetriebenen Pumpenwelle unmittelbar gedtreht wird, indem er auf dieser
befestigt ist, während der andere auf der Pumpenwelle
drehbar -
angeordnete Exzenter von dieser Welle über ein Umlaufrädergetriiebe gedreht wird,
dessen Umlaufräderträger stillsteht, aber zwecks Änderung der Winkelstellung der
Exzenter willkürlich verdrehbar ist. Bei dieser neuen Anordnung ergibt sich, wie
leicht ersichtlich, ein sehr einfaches und übersichtliches Pumpengetriebe und damit
eine bernerkenswerte Vereinfachung und Verbilligung der Bauart der Pumpe. Eine besonders
einfache Ausführung erhält man bei der erfindungsgemäß bevorzugten Anordnung eines
Umlaufrädergetriebes mit Kegelrädern.
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Die Verstellung des Umlaufräderträgers kann nach der Erfindung in
einfacher Weise über ein selbstsperrendes Schneckengetriebe erfolgen, indem der
Umlaufräderträger einen Schneckenzahnkranz aufweist, in den eine von Hand drehbare,
selbstsperrende Schraube oder Schnecke eingreift. Die erfindungsgemäße Pumpe ist
besonders für hydraulische Getriebe geeignet. Sie kann ferner bei hydraulischen
Werkzeugmaschinen benutzt werden, um die für Vorschub- und Steuerzwecke benötigte
Druckflüssigkeit zu fördern und unter Druck zu setzen. Natürlich ist sie auch an
anderen Stellen mit Vorteil verwendbar.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in einfachen
Strichen im Schnitt dargestellt.
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Ein feststehender Maschinenkörper i enthält zwei parallele zylindrische
Bohrungen 2, in denen sich zwei zylindrische Kolben 3, 4 schließend führen. Die
äußeren Enden der beiden Bohrungen 2 münden in eine Kammer 5, die einerseits über
ein beispielsweise als Kugelventil ausgebildetes Saugventil 6 mit einem Druckmittelzulauf,
anderseits über ein gleichfalls als Kugelventil ausgebildetes Druckventil 7 mit
einer die Druckflüssigkeit fortleitenden Rohrleitung od. dgl. verbunden ist. Die
Vorschubbewegung der Kolben 3, 4 wird durch zwei Exzenter 8, 9 bewirkt, die um eine
z u den Bohrungen 2 senkrechte Achse umlaufen. Beide Exzenter sind vorzugsweise
gleich groß und haben die gleiche Exzentrizität. Der eine Exzenter 8 sitzt auf einer
im Maschinenkörper i drehbar gelagerten Welle io, der andere, 9, dagegen auf einer
die Welle io umgebenden, gleichfalls im Körper i drehbar gelagerten Hohlwelle i
i. Die rückläufige Bewegung der Kolben 3, 4 geschieht durch den in der- Kammer 5
herrschenden Flüssigkeitsdruck, der die Kolben mit ihren inneren Enden an den Exzentern
8, 9 anliegend hält. Damit in der Kammer 5 stets ein für diesen Zweck ausreichender
Druck vorhanden ist, kann die Zuführung der Flüssigkeit zur Kammerüber eine- Umlaufpumpe,
z. B. eine Zahnradpumpe; erfolgen, die auf dem in der Zeichnung rechten Ende der
Welle io sitzt, wobei zwischen dieser Pumpe und dem Saugventil 6 der Kammer 5 ein
Überdruckventil eingeschaltet sein kann, das die jeweils von der Zahnradpumpe im
Überschuß geförderte Flüssigkeit in einen Vorratsbehälter entweichen läßt.
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Auf dem in der Zeichnung linken Ende der Welle io wird ein Antriebsrad
befestigt, das von einer geeigneten' Kraftquelle,--z. B. einem Elektromotor, gedreht
werden -kann. Der Antrieb der Hohlwelle ii wird in folgender Weise von der Welle
io abgeleitet. Die Welle r-i trägt an ihrem demExzenter g abgekehrten Ende ein auf
ihr unverdrehbares Kegelrad 12, dem ein- gleich großes Kegelrad 13 gegenübersteht,
.das auf der Welle io unverdrehbar befestigt ist. Mit .den beiden Kegelrädern 12
und 13 kämmen, wie bei einem Umlaufrädergetriebe, zwei zwischen ihnen liegende Umlaufkegelräder
14, die in Durchmesserrichtung der -Welle io einander gegenüberliegend auf Achsen
15 drehbar sitzen. Die Achsen 15 der beiden Umlaufräder 14 sind in den Längswänden
16eines etwa rahmenförmigenTrägers 16, 17 .befestigt, der um die Achse der Wellen
10, i i verdrehfiar ist. Zu dem Zweck ist der Träger 16, .17 mit in seinen Querwänden
17 vorgesehenen Bohrungen einerseits auf der Hohlwelle i i, anderseits auf der Nabe
des von der Welle io getragenen Kegelrades 13 drehbar gelagert. Der Träger 16, 17
weist in .der Nähe seines in der Zeichnung linken Endes einen in sich zurückkehrenden
Zahnkranz i8 mit schraubenförmiger Verzahnung auf, in den eine Schnecke oder Schraube
i9 eingreift, die im Maschinenkörper i drehbar lagert. Der Schaft 2o der Schnecke
i9 ragt mit einem Ende aus dem Maschinenkörper i 'heraus und trägt außen ein Handrad,
eine Handkurbel od. dgl.
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Die Steigung des Schneckengetriebes 18, i9 ist so gewählt, daß die
Schraube i9 selbstsperrend wirkt. Infolgedessen hält die Schraube über den Zahnkranz
18 den Träger 16"17 der Umlaufräder 14 fest; so daß dieser gewöhnlich .an einer
Drehung verhindert ist. Die Folge davon ist, daß beim Antrieb der Welle io zugleich
die Hohlwelle ii gedreht wird, und zwar mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie
die Welle io, indem die in letztere eingeleitete Antriebskraft über das Kegelrad
13 und die beiden als ortsfest anzusehenden Kegelräder 14 auf das Kegelrad 12 der
Hohlwelle i i übertragen wird.
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Das von den Kegelrädern 12, 13 und 14 sowie dem Träger 16, 17 gebildete
Umlaufrädergetriebe ist vorgesehen, um die gegenseitige Winkelstellung der beiden
Wellen io und ii bzw. der darauf festen Exzenter 8 und 9 verändern zu können. Wird
der Träger 16, 17 mit Hilfe der Schnecke z9 in der einen oder anderen Richtung gedreht,
dann wälzen sich die beiden Umlaufräder 14 an dem auf der angetriebenen Welle io
sitzenden Kegelrad 13 ab, wobei sie das auf der Hohlwelle i i sitzende Kegelrad
12 in der einen oder anderen Richtung drehen, wodurch die gewünschte- Verstellung
der beiden Exzenter 8, 9 zueinander herbeigeführt wird. In der Zeichnung ist angenommen,
daß die beiden Exzenter genau um i8o° gegeneinander versetzt sind. Bei dieser Einstellung
bewegen sich die beiden Kolben 3, 4 genau gegenläufig zueinander, so daß die vom
vorwärts gehenden Kolben verdrängte Flüssigkeit infolge des gleichzeitigen Rücklaufes
des arnd@rei Kolbens von .der diesen führenden Bohrung 2 aufgenommen wird. Wird
die Welle i i durch Drehen des Trägers 16, 17- so verstellt, daß.
beide
Exzenter 8 und 9 in ihrer Stellung genau übereinstimmen, - dann bewegen sich die
beiden Kolben 3, 4. gleichläufig. Sie gehen also gleichzeitig vor und zurück, so
daß sie beide bei ihrem Saughub Flüssigkeit durch das Ventil 6 ansaugen und bei
ihrem Druckhub .durch das Ventil ? wegdrücken. Die Pumpe ist dann, wie ersichtlich,
auf die höchste Leistung eingestellt. Durch Verstellen der Exzenter 8 und 9 zueinander
sind beliebig viele Zwischenstellungen möglich, in denen sich die beiden Kolben
3 und ,a. mehr oder weniger gegenläufig oder mehr oder weniger gleichläufig bewegen.
Mit jeder anderenEinstellung ändert sich die Pumpenleistung, die somit zwischen
Null und einem Höchstwert eingestellt werden kann. Die Einstellung kann deshalb,
weil .die Änderung der Winkelstellung der Exzenter 8 und 9 durch Verstellen des
Trägers eines Umlaufrädergetriebes geschieht, nicht nur bei stillstehender, sondern
auch laufender Maschine erfolgen, so daß also die Leistung der Kolbenpumpe im Bedarfsfalle
während des Betriebes geregelt werden kann. Die jeweils eingestellte Pumpenleistung
kann an einer Skala abgelesen werden, die außen am Maschinenkörper i angeordnet
ist und mit einem an dem Schaft 2o der Schnecke ig oder dem auf diesem Schaft sitzenden
Handrad od. dgl. angebrachten Zeiger zusammenwirkt.
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Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt,
vielmehr sind Abänderungen desselben sowie andere Ausführungsformen und Anwendungen
möglich. So ist in der Zeichnung nur der Einfachheit halber eine Pumpe mit einem
einzigen durch die gegeneinander verstellbaren Exzenter 8, 9 bewegten Kolbenpaar
dargestellt. Bei der praktischen Ausführung kann die Pumpe je nach Wunsch zwei,
drei, vier oder mehr Paare von mit ihren inneren Enden an den Exzentern 8, 9 anliegenden
Kolben 3, 4. haben, die im Kreis um die Wellen io, ri herum angeordnet sind, derart,
daß die die Kolben führenden Bohrungen 2 radial zu den Wellen verlaufen (Sternbauart).
Die beiden die Kolben 3, q. eines jeden Paares @ führenden Bohrungen 2 stehen dabei
je mit einer ein eigenes Saugventil 6 und ein eigenes Druckventil ? au.fiveisenden
Kammer 5 in Verbindung. Wenngleich die Anordnung .des gezeigten Schneckengetriebes
18, ig zum Festhalten und Verstellen des Trägers 16, 17 besonders einfach und zweckmäßig
ist, könnten für diesen Zweck auch andere Mittel, z. B. ein Zahnradgetriebe, vorgesehen
sein, dessen mittels einer Handhabe drehbarer, treibender Teil durch ein Gesperre
in seiner jeweiligen Stellung festgestellt werden kann. Gegebenenfalls genügt auch
ein am Träger 16,17 befestigter, durch einen Schlitz des Maschinenkörpers i nach
außen geführter Handhebel, der in einer geeigneten Anzahl von Stellungen sperrbar
ist. Die Exzenter 8, 9 brauchen nicht notwendigerweise gleiche Exzentrizität zu
haben, vielmehr könnten dann, wenn man bei der Regelung der Pumpenleistung nicht
bis auf Null 'heruntergehen will, auch zwei Exzenter mit unterschiedlicher Exzentrizität
angeordnet werden. In der Zeichnung sind der Maschinenkörper i und der Träger 16,
17 .der Umlaufräder einteilig dargestellt. Es versteht sich, daß Maschinenkörper
und Räderträger in Wirklichkeit aus zwei oder gegebenenfalls auch mehreren Teilen
zusammengesetzt sein können.