DE946768C

DE946768C - OElkolbenpumpe

Info

Publication number: DE946768C
Application number: DEW9890A
Authority: DE
Inventors: Eugen Woerner
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1952-11-08
Filing date: 1952-11-08
Publication date: 1956-08-02

Description

Ölkolbenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf Pumpen für die Förderung von vorzugsweise kleinen Olmengen, bei denen zu diesem Zweck der Arbeitskolben einen außergewöhnlich kleinen Durchmesser aufweist. Damit derartig kleine Kolben nicht abbrechen, hat man sie bereits mit Führungskolben größerer Durchmesser versehen, wobei .der vom Arbeitskolben durchsetzte Zylinderraum des Führungskolbens einen Druckraum bildet. Soll die Förderung bei derartigen Pumpen gegen einen hohen Druck stattfinden, dann treten bei den kleinen Durchmessern der Arbeitskolben erhebliche Dichtungsschwierigkeiten auf.
Die Ursache dieser Schwierigkeiten ist geometrischer Natur. Das durch den Gleitspalt zwischen dem Arbeitskolben und der Innenwandung seines Zylinders abfließende ölvolumen nimmt mit dem Spaltquerschnitt zu oder ab. Da die Weite des Gleitspalts jedoch praktisch von der Größe des Kolbeillurchmes,sers unabhängig ist, ist der Spaltquerschnitt dem Kolbenumfang und damit dem Kolbendurchmesser proportional. Demgegenüber ist jedoch das mit dem Volumen des Druckraumes praktisch übereinstimmende Fördervolumen während eines Druckhubes der Kolbenstisnfläche und damit dem Quadrat des Kolbendurchmessers proportional.
Daraus folgt, daß mit abnehmendem Kolbendurchmesser der Anteil des durch den Gleitspalt abfließenden Ölvolumens am Fördervolumen zu,-nimmt. Wird z. B. an Stelle eines Kolbens von 30 mm Durchmesser ein solcher mit 3 mm Durchmesser verwendet, dann verringert sich das durch den Spaltquerschnitt abfließende Ölvolumen um das Zehnfache, das Fördervolumen jedoch um das Hundertfache. Insgesamt hat sich also beim 3-mm-Kolben der relative Spaltverlust gegenüber dem 3o-mm-Kolben verzehnfacht. Dieser Spaltverlust hat dem Konstrukteur von Pumpenkolben mit kleinen Fördermengen Schwierigkeiten bereitet, die mit bekannten Mitteln, nicht zu umgehen waren.
Die Erfindung sieht daher eine Lösung durch einen beim Kolbendruckhub auftretenden, zur Verhinderung eines Spaltverlustes dem Druck im Arbeitskolbend(ruckraum entgegenwirkenden Druck im Zylinderraum des Führungskolbens vor. Durch den dem Druck im Arbeitskolbenraum entgegenwirkenden oder entsprechenden Gegendruck im Zylinderraum wird vermieden, daß sich im Gleitspalt ein Druckgefälle und dadurch eine Verlustströmung des Öles ausbildet.
Es sind bereits Konstruktionen bekanntgeworden, die einen dem Führungskolbendruckraum der vorliegenden Erfindung entsprechenden ähnlichen Raum aufweisen, in dem jedoch im Gegensatz zur Erfindung ein konstanter Druck .herrscht. Ein konstanter Druck würde jedoch die Lösung der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe nur verhindern, da während des Saughubes das unter hohem Drdck stehende Öl im Zylinderraum durch den unvermeidlichen Gleitspalt abfließen würde. Es wären daher besondere zusätzliche Mittel erforderlich, um den Druck dauernd aufrechtzuerhalten. Bei der bekannten Anordnung wird der Überdruck auch nur benötigt, um die Anlage der Kolben an der Hubscheibe zu sichern., und infolgedessen ist auch nur ein geringer Überdruck erforderlich. Bei anderen bekannten Pumpen wird der Führungskolbenraum lediglich als Pumpenarbeitsraum verwendet, während die abgesetzten Kolbenenden nur Führungsaufgaben erfüllen.
Vorzugsweise ist der Zylinderraum mit dem Ölsumpf der Pumpe durch eine Bohrung verbunden, die etwa am Ende des Kolbenhubdruckes durch den Führungskolben geschlossen wird. Diese Maßnahme ist auch mit Rücksicht auf die Inkompressibi:lität - des Öles durchaus durchführbar, da einmal die Schließung der Bohrung nicht schlagartig, sondern allmählich während des Kolbenhubes erfolgt und andererseits ,die vollständige Schließung erst etwa am Ende des Druckhubes stattfindet. Außerdem ist oben in dem Zylinderraum immer noch ein restliches Luftpolster vorhanden, das die vollständigen Arbeitsbewegungen :des Kolbens zuläßt.
Zur Erhöhung der Abdichtungswirkung ist zweckmäßig der Führungskolbenzylinderraum mit der über eine Steuerung vom Arbeitszylinderraum kommenden Druckleitung verbunden..
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes dargestellt in Verbindung mit an sich bekannten Pumpenbauarten. Fig. i zeigt ein Pumpenelement mit Kolbenschiebersteuerung, Fig.2 ein Pumpenelement mit Ventilsteuerung; Fig.3 zeigt eine Sonderausführung der Druckleitung.
Die in den Fig. i und z dargestellten Zentralschmierapparate sind an sich bekannt. so daß in dieser Hinsicht auf eine genaue Beschreibung verzichtet werden kann.
Das in dem Ölvorratsgehäuse i angeordnete Pumpenelement besteht aus dem Zylinder 2, in welchen der beispielsweise durch eine umlaufende Taumelscheibe 3 angetriebene Kolben eingreift. Der obere Kolbenteil 4 mit einem Durchmesser von beispielsweise 7 mm trägt oben die bekannte, für den Eingriff der Taumelscheibe 3 bestimmte Gabel 5, die mit Hubeinstellmitteln 6 versehen ist. An den im Durchmesser größeren Kolbenteil 4 schließt sich der im Durchmesser kleinere Kolbenteil 7 an, der im gezeichneten Beispiel durch eine in den Kolbenteil 4 zentrisch eingesetzte oder eingepreßte Stahlnadel gebildet ist. Dieser Nadelkolben 7 besitzt beispielsweise einen Durchmesser von 3 mm. Der unterhalb des Kolbenteils bei Beginn des Druckhubes vorhandene Zylinderraum 8 ist gemäß Fig. i durch eine radiale Bohrung 9 im Zylinder 2 mit dem Innenraum des Gehäuses verbunden.
Das durch den Saugkanal io angesaugte Öl wird beim Druckhub aus dem Arbeitszylinderraum r i in die zur Schmierstelle führende Druckleitung 12 gedrückt, wobei die Umsteuerung der Kanäle gemäß Fig. i in an sich bekannter Weise durch einen Kolbenschieber 13 erfolgt, der durch eine weitere umlaufende Taumelscheibe 14 gesteuert wird. Das durch den Kolbenteil 4 in. den Zylinderraum 8 angesaugte Öl fließt beim Druckhub ungehindert durch den Kanal 9 in das Gehäuse i zurück.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind übereinstimmende Teile mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. i versehen. In an sich bekannter Weise ist in die Saugleitung ein Saugventil 15 und in die Druckleitung 12 ein Druckventil 16 eingeschaltet. Der Zylinderraum 8 unterhalb des Kolbenteils 4 ist durch eine gestrichelt angegebene Bohrung 17 wiederum mit dem Innenraum des Gehäuses i verbunden. Im Vergleich zu Fig. i liegt die Verbindungsbohrung 17 etwas höher als der Kanal 9 bei' Fig. i. Dadurch ist erreicht, daß beim Druckhub im Zylinderraum 8 eine Drucksteigerung eintritt, wenn die- Zylinderbohrung 17 durch den Kolbenteil 4 beim Druckhub zugesteuert wird. Dadurch ist eine besonders gute Abdichtung des arbeitenden Nadelkolbens 7 erreicht, was besonders dann von Bedeutung ist, wenn der Nadelkolben 7 gegen einen hohen Druck zu arbeiten hat.
Das gleiche kann durch die aus Fig.3 ersichtliche besondere Führung der Druckleitung 18 erreicht werden. Die Druckleitung 18, gleichgültig, ob sie vom Kolbenschieber 13 oder vom Druckventil 16 ausgeht, ist innerhalb des Zylinders 2 zu dem Zylinderraum 8 geführt und geht von dort in die zur Schmierstelle führende Leitung über. Mit anderen Worten, der Zylinderraum 8 ist in die Druckleistung 18 eingeschaltet. Infolgedessen herrscht beim Druckhub im Arbeitszylinderraum i i und im Zylinderraum 8 der gleiche Druck, wodurch das Durchtreten von Öl zwischen Zylinder und Arbeitskolben wirksam verhindert ist, Der im Durchmesser größere Kolbenteil 4 sorgt in jedem Fall für eine gute und einwandfreie Führung des Kolbens im Zylinder 2. Er nimmt die vom Antrieb herrührenden, seitlich auf den Kolben wirkenden Kräfte auf, so daß der arbeitende Nadelkolben. 7 von diesen seitlichen Beanspruchungen frei ist. Die im Durchmesser sehr dünnen Arbeitskolben 7 gewährleisten die Förderung kleiner und kleinster Ölmengen, welche infolge des hier möglichen größeren Hubs genau einstellbar sind. Die genaue Einstellbarkeit ist aber für die Wirtschaftlichkeit der Schmierung von entscheidender Bedeutung.
Der Gesamtkolben 4, 7 kann natürlich auch aus einem Stück bestehen. Da aber die genaue Bearbeitung kleiner Kolben mit einem Durchmesser von beispielsweise 3 oder 2 mm und darunter Schwierigkeiten bereitet, so sind im beschriebenen Ausführungsbeispiel für den Arbeitskolben zylindrische Nadeln verwendet, wie sie bei der Wälzlagerindustrie zur Verfügung stehen.
Der Kolbenantrieb kann natürlich auch in jeder anderen bekannten Weise erfolgen. Auch ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, daß die Pumpenantriebswelle wie im eingangs erwähnten Beispiel mit einer Untersetzung angetrieben wird. Die Pumpenantriebswelle kann auch von der zu schmierenden Maschine aus unmittelbar angetrieben sein, wenn pro Zeiteinheit eine größere Anzahl von Kleinstfördermengen gewünscht wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Ölkolbenpumpe, auch Pumpenelement eines Zentralschmierapparates, mit abgesetztem Pumpenkolben, dessen im Durchmesser kleinerer Teil als Arbeitskolben für die Förderung von vorzugsweise kleinen Ölmengen und dessen im Durchmesser größerer Teil als Führungskolben dient, wobei der vom Arbeitskolben durchsetzte Zylinderraum des Führungskolbens einen Druckraum bildet, gekennzeichnet durch einen beim Kolbendruckhub auftretenden, zur Verhinderung eines Spaltverlustes dem Druck im Arbeitskolbendruckraum (i i) entgegenwirkenden Druck im Zylinderraum (8) des Führungskolbens (4). z. Ölkolbenpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (8) mit dem Ölsumpf der Pumpe durch eine Bohrung (17) verbunden ist, die am Ende des Kolbendruckhubes durch den Führungskolben (4) geschlossen wird. 3. Ölkolbenpumpe nach Anspruch 2; dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderraum (8) mit der über die Steuerung (13, 16) vom Arbeitszylinderraum (ii) kommenden Druckleitung (i2) verbunden ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 707 462, 584663; USA.-Patentschriften Nr. 2 540 328, 2 43-1 070.