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Kolbenmaschine, insbesondere Kolbenpumpe, mit verstellbarem Hub Die
Herstellung von Kolbenmaschinen mit verstellbarem Hub. ist bekanntlich für eine
Reihe von technischen Anwendungsgebieten der Kolbenmaschine von hoher Bedeutung:
so benötigt man z. B. Kolbenmaschinen mit verstellbarem Hub für Einspritzpumpen,
Dosiergeräte, Flüssigkeitsgetriebe u.,dgl. In allen diesen Fällen hat man bisher
meist .die Benutzung von verstellbaren Exzentern vorgezogen, und; es ist bekannt,
daß hiermit konstruktiv teilweise recht erhebliche Nachteile verbunden sind, weil
die Verstellung von Gelenken stets mit Schwierigkeiten verknüpft :ist, @ sohald;
man diese Gelenke gleichzeitig einer größeren Belastung unterwerfen muß.
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Die Erfindung betrifft eine neuartige Kolbenmaschine mit verstellbarem
Hub, bei der die Hubverstellungdurch die axiale Verschiebung eines Anschlaggliedes
erfolgt und sich daher in hesonders einfacher Weise durchführen läßt. Die Erfindung
:bedient sich hierbei eines Kolbens, welcher in an sich .bekannter Weise mindestens
auf einer Seite schräg abgeschnitten ist und durch eine in der Achse seines Zylinders
:angeordnete Daumen scheite angetrieben wird. Nach der Erfindung wind der Kolben
einer solchen Kolbenmaschine mit einer senkrecht zur Zylinderachse liegenden Ringfläche
ausgerüstet und !innerhalb dieser Maschine ein dieser Ringfläche gegenüberl.iegender,'in
axialer Richtung gegen die Daumenscheibe verstellbarer, ebenfalls ringförmd.ger
Anschlag vorgesehen. Auf diesem `'Fege läßt sich offenbar durch das Anschlagen der
genannten Ringfläche gegen, den. verstellbaren,
ringförmigen Anschlag
der Hub regeln., welcher durch die Daumenscheibe, auf den Kolben übertragen wird.
Die Anordnung gestaltet sich hierbei besonders einfach, wenn die Daumenscheibe ,dien
Kolben, in an sich bekannter Weise? gegen! den Druck einer Feder bewegt, da die
Verstellung des Anschlages dann lediglich: Iden Weg begrenzt, den der Kolben unter
dem Druck (der Felder in der einen Hubrichtung, und zwar zweckmäßig in der Saugrichtung
zurücklegt. Eine derartige Kolbenmaschine läßt sich jedoch auch mit einem PendelkoIben
ausrüsten, der zwischen zwei Daumenscheiben vwangsläufig geiührt ist, wenn man die
gegen die eine Daumenscheibe axial verstellbare Anschlagfläche hierbei mit,der anderen,
Daumenscheibe .derart verhindet, d'aß diese ,den: axialen Bewegungen .der genannten
Anschlagfläche folgt.
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Die Erfindung sei im folgenden an Hand: der Zeichnung näher erläutert.
In dieser zeigt Fig. i einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe, Fig.
2 idie Abwicklung der Oberflächen von Kolben, Daumenscheibe und Anschlagring dieser
Pumpe, während' Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße
Flüssigkeitspumpe (bzw. einen erfindungsgemäßen Druckölmotor) mit ibeiderzeiti,g
wirkenden Pendelkolben wiedergibt.
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Gemäß Fig. i ist iin der Achse des Zylinders i die Welle 2 bei 14
unverrückbar gegen diesen. Zylinder gelagert, welcher an ihrem rechten Ende die
Daumenscheibe 3 trägt. Diese Daumenscheibe 3 dient zum Anitrieb des Kolbens 4, welcher
zeit einem Längsschnitt 5 ausgerüstet ist, in dem die Nase 6 gleitet; auf .diese
Weise wird,der Kolben. .f an. einer ,Drehung um die Achse des Zylinders i gehindert.
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Auf der von der Daumenschefibe 3 abgeiwendeten Seihe steht der Koliben1
4 unter udem Druck einer kräftigen Feder 7, die sich gegen einen in den Zylinder
i Ring legt. Der von der Da,u.menschaiibe 3 abgewendete Raum .des Zylinders i ist
m:it Ö'1 oder mit einer ähnlichen nicht kompres-siblen Flüssigkeit gefüllt und durch
eine Membran B. abgeschlossen, welche die Verbindung zu dem eigentlichen Pumpgehäuse
9 herstellt, das mit dem Einlaßventil ro und-,dem Auslaßventil i i ausgerüstet .ist.
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`Nenn, die Daumenscheibe 3 in Richtung ,des eingezeichneten Drehpfeiles
P umläuft, so wird der Kolben.. unter dem Druck der Feder '7 in Richtung der Achse
des Zylinders i hin und her geschoben und: bringt hierbei über die eingefüllte Druckflüssigkeit
die Membran, 8 zum Schwingen. Die Amplitudie, mit welcher die Membran 8 hierbei
schwingt, hängt offensichtlich von dem Hub des Kolbens 4 'ab.
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Dieser Hub wird durch die Hülse 12 begrenzt, -,velche in den Zylinder
i eingeschraubt .ist und: in Richtung der Zylinderachse durch die Rändelsc.hraube
13 verstellt werden kann; denn gegen. diese Hülse r2 legt sich der Kolben 4. mit
seinem über die Daumenscheibe 3 überstehenden Rand 4a ,im Verlaufe seiner nach links
gerichteten, unter .dem Druck der Feder 7 erfolgenden Bewegung.
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Man erkennt die Wirkung der Hülse 12 am besten: aus Fig. 2. In Fig.
2 ist links die Abwicklung der Daumenscheibe 3 und rechts die Abwicklung des finit.
dieser Daumenscheiibe im Eingriff stehenden; Kolbenteiles ausgezogen. Gleichzeitig
:ist gestrichelt die Abwicklung der Hülse 1a lind, die Abwicklung des überstehenden
Kolbenrandes 4a wiedergegeben. Wenn sich .die Daumenscheibe 3 in Richtung des eingezeichneten
Pfeiles gegen den Kolben 4 dreht, so kann, sich der Kolben 4 offEnsichtlich, zeit
seiner schiefen: Ebene auf der schiefen Ebene der Daumenscheibe abgleitend, nur
so lange nach Links bewegen, .bis sein überstehender kand-la sich gegen, die Hülse
12 legt. Bei der weiteren Drehung der Daumenscheibe 3 bleibt der Kolben 4 dann unbeweglich
stehen, bis die andere schiefe Ebene .der Daumenscheibe 3 mit ihm in Eingriff kommt
und- ihn wieder vom Anschlag 12 abhebt. Verschiebt man die Anschlaghülse 12 von
links nach rechts, so. läßt sich also offenbar der Hubdes Kolbens .l. von (dem durch
@dlie Gestalt der Daumenscheibe 5 vorseg>ejbenen Höchstwert stetig bis auf Null
herabregeln.
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Gemäß Rig. 3 ist. die im Zylinder ja umlaufende Daumenscheibe 16 mit
der Antriebswelle 15 durch. eine Schlitzkupplung verbunden, welche eine Verschiebung
der Daumenscheibe 16 auf dieser Welle i j in. axialer Richtung zuläßt. Die Daumenscheibe
16 liegt auf der einen Seite des beiderseits schräg abgeschnittenen Pendelkolbens
17 und ist mit einem verlängerten Wellenstumpf durch diesen Pendelkolben 17 axial
hindurchgeführt. Auf der rechten; Seite -des Pendelkolbens 17 ist hierbei eine ringförm.i:ge
Anschlagfläche 18 vorgesehen, deren Ebene senlcrezh.t zur Zylinderachse stehst.
Diese Anschlagfläche 18 wirkt mit einem Anschlagring 1g zusammen, der auf dem verlängertenWelleinstumpf
,der Daumenscheibe 16 ünnenhalb einer axialen Ausbohrung der zweiten Daumenscheibe
2o sitzt. Im übrigen ist der genannte Wellenstumpf mit d dieser zweiten Daumenscheibe
2o durch eine Schlitzkupplung 21 verbunden, welche die Daumenscheiben 16 und 2o
in der Drehrichtung gekuppelt hält, aber gleichzeitig eine axüale Verschiebung der
Daumenscheibe 16 gegen: die durch einen Ring 2@2 gegen axiale Verschiebung gesicherte
Daumenscheiibe 20 zuläßt. Für die axiale Verschiebung der Daumenscheibe 16 und,
des mit dieser Daumenscheibe starr verbundenen ringförmigen Anschlages- 1,9 ist
der Stellhebel 23 vorgesehen, der mittels, einer Gaübel in einen mit dieser
Daumenscheibe verbundenen Ring eingreift.
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Die axial unverschiebbare Daumenscheibe 2o, welche demnach gleichzeitig
mit der Daumenscheibe 16 durch die Welle 15 in Umdrehungen versetzt wird, steuert
.in üblicher Weise diie als Zylinderschlitze ausgebildeten Ein- und Auslaßventile,
welche von der Einlaßleitung 24 und von der Auslaßleitung 25 zum Pumpraumpi führen.
Gleichzeitig treibt die Daumenscheibe 2o von der einen Seilte her .den in üblicher
Weise durch eine Schl-itzführung
17a an einer Drehung um die Zylinderachse
gehinderten Pendelkolben 17 an. Hierbei wird der Pendelkolben .in; seiner Bewegurig
nach rechts jedoch durch die jeweilige Stellung des Anschl.ages i9 begrenzt, gegen
den sich die Anschlagfläche i8 des Pendelkolbens 17 bei der nach rechts ausgeführten
Bewegung legt.
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Dde Führung des. Pendelkolbens: 17 nach rechts erfolgt durch die Daumenscheibe
16. Da diese Daumenscheibe 16 mit dem Anschlag i9@ starr verbunden ;ist, führt sie
den Pendelkolbern i7 jedoch ,immer nur ,bis zum Anschlag ig, so,daß es niemals zu
einer Verklemmung kommen kann. Um die Steuerung .der Ventilschlitze des links vom
Pendelkolben liegenden Pumpraums. P2 von den. Verschiebungen des Pendelkolbens 16
unabhängig zu machen, sind die Einlaßleitung 24 und die Auslaßleitiung 25 an. die
Daumenscheibe 16 zu halbringförmigen Nutzen 26 bzw. 27 geführt, die .innerhalb ,der
Daumenscheibe 16 durch achsenparal.lele Kanäle mit dem Pumpraum P, in Verbindung
stehen.
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Um zu einer etwas widerstandsfähigeren Konstruktion, zu gelangen"
kann man die Welle 15 natürlich auch durch die Daumenscheibe 16, den Pendelkolben
17 und den Anschlag ig hindurch unmittelbar ,bis in die Daumenscheibe toi hindurchführen
und mit dieser fest verschrauben. Die Daumenscheibe 16 und der Anschlag i9 werden
dann, als eiirre zusammenhängende Hülse ausgebildet, welche in axialer Richtung
auf dieser durch-,gehenden Welle verschiebbar ist und die aus einem einzigen auf
der Drehbank hergestellten Stück bestehen kann.
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An Stelle der in Fig. 3 dargestellten zwangsgesteuerten Ventile können
in den meisten Anwendungsfällen auch selbsttätige Ventile Verwendung finden.