WO1994025757A1 - Kolbenpumpe - Google Patents

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WO1994025757A1
WO1994025757A1 PCT/EP1994/001384 EP9401384W WO9425757A1 WO 1994025757 A1 WO1994025757 A1 WO 1994025757A1 EP 9401384 W EP9401384 W EP 9401384W WO 9425757 A1 WO9425757 A1 WO 9425757A1
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WO
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piston pump
piston
pump according
connecting rod
drive shaft
Prior art date
Application number
PCT/EP1994/001384
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English (en)
French (fr)
Inventor
Friedrich Schwald
Josef Schwall
Original Assignee
Friedrich Schwald
Josef Schwall
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Publication date
Application filed by Friedrich Schwald, Josef Schwall filed Critical Friedrich Schwald
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • F04B9/045—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being eccentrics
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00
    • F04B53/14—Pistons, piston-rods or piston-rod connections
    • F04B53/144—Adaptation of piston-rods
    • F04B53/146—Piston-rod guiding arrangements

Definitions

  • the present invention relates to a piston pump and in particular a piston pump for conveying viscous media, such as mortar, concrete, screeds, paints and plasters, both mineral structure and dispersion plasters and the like.
  • viscous media such as mortar, concrete, screeds, paints and plasters, both mineral structure and dispersion plasters and the like.
  • the piston pump according to the invention is described below in relation to its use as a mortar pump. However, it is pointed out that the design according to the invention can also be used for pumps which are provided for conveying other media.
  • Mortar pumps are used to move mortars, such as cement mortar, concrete spray mortar, basic plaster mortar, insulating plaster mortar, fire protection mortar and the like, from a first point, to which the mortar is delivered or manufactured, to a second point, to a second point cher the mortar is sprayed onto a wall, for example.
  • a typical known mortar pump has a delivery rate of approx. 20-50 1 / min and a delivery pressure of up to 40 bar.
  • a hose and / or pipeline is used to convey it to the place of use. It is known in the prior art to design such a mortar pump as a double piston pump with two horizontally arranged cylinders lying next to one another. These pumps are driven by an electric or internal combustion engine, the speed of which is transmitted to a rotating drive shaft via a gear. On the drive shaft there are two drive cams which are offset by 180 ° to one another and move the pistons in the conveying direction via a piston rod during the pressure stroke. The piston moves back during the suction stroke via a counter spring designed as a
  • the present invention is therefore based on the object of creating a reliably operating piston pump, in particular for conveying viscous media, which is of compact construction and which has a comparatively low weight.
  • a pair of cams and tappets is not used, as in the prior art, but rather a connecting rod designed and mounted in a special way.
  • a circular eccentric disk is arranged on a drive shaft, which is driven by a suitable motor via a gearbox, on which a connecting rod is rotatably mounted.
  • the other end of the connecting rod is connected to the piston rod of the pump piston and is guided along the (fictitious) axis of the pump cylinder via a guide device.
  • This structure has the advantage that the power transmission between the eccentric disc (which has a relatively large diameter) and the connecting rod takes place with a comparatively low surface pressure, so that on the one hand the wear is considerably reduced and on the other hand the structure can be made compact.
  • the spring devices etc. required in the prior art can be completely dispensed with.
  • the connecting rod is rotatably mounted on the eccentric disc preferably by means of a roller bearing.
  • a grooved ball bearing, a needle bearing or a cylindrical roller bearing is preferably used as the rolling bearing.
  • the guide device is designed such that a connecting pin is provided between the piston rod and the connecting rod, the (fictitious) axis of which is arranged perpendicular to the cylinder axis and which is guided in guide grooves.
  • Rolling bearings whose outer diameter is slightly smaller than the height of the guide groove are preferably plugged onto the journal, so that the outer ring can roll on the respective wall of the guide groove.
  • This design creates a compact, simple and very reliable piston pump that is suitable for the transmission of high and highest torques.
  • the piston pump according to the invention can be constructed with a different number of cylinders.
  • a two-cylinder pump is particularly preferred since a relatively uniform volume flow is achieved here in conjunction with the elastic properties of the delivery hose that is usually used.
  • a disk piston is usually used, on which a sealing sleeve is attached, which is made of leather, rubber or the like.
  • the pump is preferably designed as a single stroke pump, which means that material is pressed into the delivery line only when the piston moves away from the drive shaft.
  • the weight could be reduced by more than half compared to the cam-operated piston pump known in the prior art. This not only results in a considerable saving in material, but also in a significant simplification of the handling and transportation of corresponding pumps.
  • the low weight also makes it possible to connect these mortar pumps directly to the silo outlet of a conventional plaster mortar silo.
  • Figure 1 is a side view of a piston pump according to the invention.
  • FIG. 2 shows a top view of the exemplary embodiment according to FIG. 1 without a drive motor
  • FIG. 3 shows a partially sectioned illustration of the exemplary embodiment according to FIG. 1;
  • FIGS. 1 and 2 shows a top view of the guide device in the exemplary embodiment according to FIGS. 1 and 2;
  • FIG. 5 shows a side view of the guide device according to FIG. 4.
  • FIG. 1 to 5 schematically show an exemplary embodiment of the present invention.
  • This The exemplary embodiment is a two-cylinder mortar pump which has a housing 1 in which the pistons and a transmission device are arranged.
  • the two cylinders 3, 4 are arranged horizontally next to one another (in the position of use of the device) and each have a (fictitious) cylinder axis 6 and 7, respectively.
  • the (fictitious) cylinder axis of the cylindrical piston rod 9 coincides with the cylinder axis of the cylinders 6 and 7, respectively.
  • a sealing sleeve is fastened to the disk piston and is pressed onto the cylinder wall by means of an expansion ring. Furthermore, valve devices for controlling the suction and pressure stroke and an overpressure safety device are provided. However, since the aforementioned devices are all known in the prior art, these parts are neither shown nor explained in detail.
  • a drive shaft 12 is mounted in bearings 13, 14, which are preferably designed as roller bearings.
  • a first eccentric disk 15 and a second eccentric disk 16 are fastened on the drive shaft 12. Both eccentric disks are designed as circular disks and are attached to the drive shaft 12 in such a way that an eccentricity "e" results between the (fictitious) axis of rotation 20 of the drive shaft 12 and the center 21 of the eccentric disks. The two eccentric disks are offset from one another by 180 °.
  • a connecting rod 24, 25 is attached to each of the eccentric disks, both connecting rods having a circular recess 27, as can be seen in FIG. 1.
  • the connection between the connecting rods 24, 25 and the eccentric discs 15, 16 is such that the connecting rod can easily turn against the two eccentric discs even under high loads.
  • This rotatability can be achieved by using a plain bearing, which preferably enables a hydrodynamic or a hydrostatic or a mixed hydrodynamic / - hydrostatic bearing of the connecting rod on the eccentric disc. Furthermore, it is possible to design the eccentric disc / connecting rod bore friction partner in such a way that a low coefficient of friction and low wear is achieved. This can e.g. done by one of the two friction partners made of a suitable material, for example a bearing bronze, or coated with it. Furthermore, a friction-reducing layer such as a Teflon layer can also be used.
  • FIG. 3 Storage by means of a roller bearing is also preferred, as shown in FIG. 3.
  • the inner ring 31 of a roller bearing, generally designated 30, is pressed onto the eccentric disk (eccentric disk 17 is shown).
  • the outer ring 32 of this roller bearing is pressed into the bore 27 of the connecting rod 25. Since the connection between the eccentric disc and the connecting rod is loaded only radially, but not axially, the pressing forces are sufficient to bring about a secure connection between the eccentric disc and the connecting rod. If this should cause problems in individual cases, it is also possible to provide appropriate fastening devices, for example appropriately designed snap rings, in order to prevent the individual parts from axially displacing one another. the.
  • a grooved ball bearing was chosen as the roller bearing, since this can absorb axial forces and thus can reliably prevent axial displacement of the individual parts relative to one another.
  • a grooved ball bearing instead of a grooved ball bearing, however, a needle bearing, a cylindrical roller bearing or, in the case of high loads, a pendulum roller bearing can also be used.
  • the eccentric discs must be arranged on the drive shaft 12 in a rotationally fixed manner. This can be done with a feather key, which is arranged in a groove in the drive shaft and engages in a corresponding groove in the eccentric disc. With a feather key, however, another shaft-hub connection (known in the prior art), for example a spline, can be used. In the interest of a simple construction, it is also possible to weld the eccentric disks to the drive shaft, but precautions must then be taken in order to be able to install the drive shaft 12 with the bearings 13 and 14 in the housing 1.
  • the axis of the drive shaft 12 is offset in height with respect to the longitudinal axes 6, 7 of the cylinders 3, 4, the offset (cf. FIG. 1) corresponding to the distance "h".
  • this offset has advantages with regard to the spatial configuration, since the pump can thereby be finished as a whole with a flat construction.
  • This design also has the advantage that the transmission of force from the connecting rod to the piston rod takes place at a more favorable angle during the pressure stroke, so that the proportion of the transverse force directed perpendicular to the cylinder axis is lower.
  • the guidance of the connecting rod by the guide device will now be described in detail with reference to FIGS. 4 and 5.
  • the connecting rod In its front area facing away from the eccentric disc, the connecting rod has a bore 40 in which a pin 41 is movably guided.
  • the piston rod 9 is fork-shaped in its front region and also has a bore 43 into which the pin 41 is firmly pressed.
  • the pin 43 is extended beyond the piston rod 9 on both sides and carries a roller bearing 45 and 46 at its respective ends 41a, 41b.
  • the roller bearings 45, 46 each have an inner ring which is firmly attached to the Pin 41 is pressed, and an outer ring.
  • Balls are preferably used as rolling elements, but it is also possible to use cylindrical rollers, pendulum rollers or needles. The use of plain bearings is also advantageous.
  • An upper guide track 50 and a lower guide track 52, 53 are arranged on each side of each connecting rod. These guideways form an essentially flat support surface on which the outer ring of the roller bearings 45, 46 can roll. For this it is necessary that the distance a (see FIG. 5) of the upper to the lower guide tracks is at least slightly larger than the outer diameter of the roller bearings 45, 46.
  • the length "1" of the guideways is dimensioned such that the roller bearings 45, 46 rest on the respective guideways during the entire stroke of the piston.
  • a plate 56 is provided which is fastened in the housing parallel to the plane of the connecting rod 24, with the double piston pump as a whole according to the exemplary embodiment explained here four plates are required.
  • a slot 58 is provided in each plate, the length 1 and height a of which correspond to the criteria discussed above.
  • the guideways can also be designed in other ways, for example by appropriately designed U-bars, etc.
  • the support of the transverse forces resulting from the movement of the bolt via a roller bearing is the preferred embodiment of the invention.
  • the exemplary embodiment illustrated with reference to FIGS. 1 to 5 is intended to work at a speed of 50 min " and a delivery volume of 20 to 40 1 / min. With this design, a drive torque of up to approximately 700 Nm required, but other values are also possible, depending on the design and application.
  • An electric motor an internal combustion engine, preferably a diesel engine or a pneumatically operated engine (e.g. in a potentially explosive environment) is used for the drive, the output speed of which, if necessary, is reduced to the input speed via a suitable gear.
  • the drive can be designed to be variable in speed. There are several options for changing the speed:
  • a first possibility is to influence the output speed of the motor in a corresponding manner. In an electric motor, this can be done continuously by changing the frequency or, in the case of a DC machine, by a change in the excitation voltage. A stepped change in speed can also be brought about in an electric motor by changing the pole.
  • the speed change can also be implemented by means of a manual transmission, in that gearwheels are brought into engagement with one another in different ways or are connected to a shaft in a rotatable or rotationally fixed manner in order to achieve different gear ratios. Furthermore, it is also possible to use a transmission with a continuously variable transmission ratio (adjusting gear) both in cooperation with an electric motor and with an internal combustion engine.
  • the drive shaft is not flanged directly to the motor, as is indicated in FIG. 2 by the drive shaft and the feather key shown there, but on the drive shaft two or to put on more pulleys with different diameters, and to provide corresponding pulleys on the drive shaft of the motor.
  • the speed can then be changed easily by moving the belt from one pulley to the other.
  • a corresponding chain drive can also be used.
  • the housing can be provided with wheels so that the piston pump can be attached to a towing vehicle, for example, or pushed in a simple manner. It is also possible to provide a holding device on the housing of the piston pump with which the piston pump can be arranged directly at the outlet of a ready-mixed mortar container, for example a silo. This allows the mortar to be conveyed rationally to the respective application site.

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Abstract

Kolbenpumpe zur Förderung von zähflüssigen Medien, wie Estriche, Farben, Putze und dgl., mit einem oder mehreren Zylindern, in denen jeweils ein Kolben angeordnet ist. Die Zylinder werden durch einen Motor angetrieben, auf dessen Abtriebswelle exzentrisch eine runde Scheibe angeordnet ist. Für die Verbindung mit dem Kolben ist ein Pleuel vorgesehen, welches an seinem einen Ende auf der runden Exzenterscheibe gelagert ist und mit seinem anderen Ende mit einer Kolbenstange des Kolbens verbunden ist. Eine Führungseinrichtung führt das zweite Ende des Pleuels parallel zur Zylinderlängsachse.

Description

Kolbenpumpe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe und insbesondere eine Kolbenpumpe zur Förderung von zähflüssi¬ gen Medien, wie Mörtel, Beton, Estriche, Farben und Putze, sowohl mineralischer Struktur als auch Dispersionsputze und dergleichen.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe wird nachstehend in bezug auf ihre Anwendung als Mörtelpumpe beschrieben. Es wird jedoch darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäße Ge¬ staltung auch für Pumpen verwendet werden kann, die zur Förderung anderer Medien vorgesehen sind.
Mörtelpumpen werden verwendet, um Mörtel, wie Zementmör¬ tel, Betonspritzmörtel, Grundputzmörtel, Dämmputzmörtel, Feuerschutzmörtel und dgl. von einer ersten Stelle, an welcher der Mörtel angeliefert bzw. hergestellt wird, mit¬ tels einer Mörtelleitung zu einer zweiten Stelle, an wel¬ cher der Mörtel beispielsweise auf eine Wand aufgespritzt wird, zu fördern. Eine typische bekannte Mörtelpumpe weist eine Fördermenge von ca. 20-50 1/min und einen Förderdruck von bis zu 40 bar auf. Zur Förderung an die Einsatzstelle wird eine Schlauch- und/oder Rohrleitung verwendet. Im Stand der Technik ist bekannt, derartige Mörtelpumpe als Doppel-Kolbenpumpen mit zwei nebeneinanderliegenden horizontal angeordneten Zylindern zu gestalten. Der An¬ trieb dieser Pumpen erfolgt über einen Elektro- oder Ver¬ brennungsmotor, dessen Drehzahl über ein Getriebe auf eine rotierende Antriebswelle übertragen wird. Auf der An¬ triebswelle sind zwei um 180° zueinander versetzte An¬ triebsnocken vorgesehen, die die Kolben während des Druck¬ hubes über eine Kolbenstange in Förderrichtung bewegen. Die Zurückbewegung des Kolbens beim Saughub erfolgt über eine als Schraubenfeder ausgebildete Gegenfeder.
Diese bekannten Kolbenpumpen haben den Nachteil, daß sie verhältnismäßig aufwendig aufgebaut sind, ein großes Bau¬ volumen und insbesondere ein hohes Gewicht aufweisen. Wei¬ terhin ist von Nachteil, daß die Federn aufgrund ihrer Charakteristik, insbesondere bei hohen Reibwerten, Be¬ triebsstörungen verursachen können.
Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu¬ grunde, eine zuverlässig arbeitende Kolbenpumpe insbeson¬ dere zur Förderung zähflüssiger Medien zu schaffen, welche kompakt gebaut ist und welche ein vergleichsweises gerin¬ ges Gewicht aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruches 1 gelöst.
Zu bevorzugende Weiterbildungen sind Gegenstand der Unter¬ ansprüche.
Bei der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe wird zum Umsetzen der Drehbewegung der Antriebseinrichtung in die hin- und hergehende Bewegung des Kolbens nicht, wie beim Stand der Technik, eine Nocken-Stößel-Paarung verwendet, sondern ein in besonderer Weise gestaltetes und gelagertes Pleuel. Auf einer Antriebswelle, die durch einen geeigneten Motor über ein Getriebe angetrieben wird, ist eine kreisförmige Exzenterscheibe angeordnet, auf der drehbeweglich ein Pleuel gelagert ist. Das andere Ende des Pleuels ist mit der Kolbenstange des Pumpenkolbens verbunden und wird über eine Führungseinrichtung entlang der (fiktiven) Achse des Pumpenzylinders geführt.
Dieser Aufbau hat den Vorteil, daß die Kraftübertragung zwischen der Exzenterscheibe (die einen relativ großen Durchmesser hat) und dem Pleuel mit einer vergleichsweise geringen Flächenpressung erfolgt, so daß einerseits der Verschleiß erheblich reduziert ist und andererseits der Aufbau kompakt gestaltet werden kann. Die im Stand der Technik erforderlichen Federeinrichtungen usw. können vollständig entfallen.
Da die Kolbenstange in einer Führungseinrichtung geführt ist, wirken auf den Kolben keine aus dem Antrieb resultie¬ renden Seitenkräfte. Der Kolben und die Kolbenstange brauchen deshalb nicht größer dimensioniert zu sein, als beim Stand der Technik.
Die drehbewegliche Lagerung des Pleuels auf der Exzenter¬ scheibe erfolgt vorzugsweise mittels eines Wälzlagers. Dies erleichtert den Aufbau, da derartige Wälzlager als Standard-Bauelemente zu beziehen sind und macht es außer¬ dem möglich, auch hohe und höchste Drehmomente über das Pleuel zu übertragen. Als Wälzlager wird vorzugsweise ein Rillenkugellager, ein Nadellager oder ein Zylinderrollen¬ lager verwendet.
Alternativ kann statt des Wälzlagers aber auch ein Gleit¬ lager Verwendung finden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung ist die Führungseinrichtung so gestaltet, daß ein Verbindungs^ zapfen zwischen Kolbenstange und Pleuel vorgesehen ist, dessen (fiktive) Achse senkrecht zur Zylinderachse ange¬ ordnet ist und der in Führungsnuten geführt ist.
Vorzugsweise werden auf den Zapfen Wälzlager aufgesteckt, deren Außendurchmesser geringfügig kleiner ist als die Höhe der Führungsnut, so daß der Außenring auf der jewei¬ ligen Wand der Führungsnut abrollen kann.
Durch diese Gestaltung wird eine kompakte, einfache und sehr zuverlässige Kolbenpumpe geschaffen, welche sich zur Übertragung von hohen und höchsten Drehmomenten eignet.
Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe kann mit unterschiedli¬ cher Zylinderzahl aufgebaut werden. Beim Einsatz als Mör¬ telpumpe ist eine zweizylindrige Pumpe besonders bevor¬ zugt, da hier in Verbindung mit den elastischen Eigen¬ schaften des üblicherweise verwendeten Förderschlauches ein verhältnismäßig gleichmäßiger Volumenstrom erzielt wird.
Der Aufbau des Zylinders, des Kolbens und der Ventilein¬ richtungen sind im Stand der Technik bekannt und brauchen hier nicht näher erläutert zu werden. Es soll lediglich darauf hingewiesen werden, daß bei einer Verwendung als Mörtelpumpe üblicherweise ein Scheibenkolben verwendet wird, auf dem eine Dichtmanschette befestigt ist, die aus Leder, Gummi oder dergleichen besteht. Die Pumpe ist vor¬ zugsweise als Einfachhubpumpe ausgeführt, das bedeutet, daß nur bei der Bewegung des Kolbens von der Antriebswelle weg Material in die Förderleitung gepreßt wird.
Bei einem Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Kol¬ benpumpe, die wie vorstehend beschrieben, als zwei- zylindrige Mörtel-Kolbenpumpe aufgebaut ist, konnte das Gewicht gegenüber den im Stand der Technik bekannten nok- kenbetriebenen Kolbenpumpe um mehr als die Hälfte verrin¬ gert werden. Dadurch ergibt sich nicht nur eine erhebliche Einsparung von Material, sondern auch eine wesentliche Vereinfachung der Handhabung und des Transportes entspre¬ chender Pumpen. Darüber hinaus macht es das geringe Ge¬ wicht auch möglich, diese Mörtelpumpen unmittelbar an den Siloauslaß eines üblichen Putz-Mörtelsilos anzuschließen.
Dabei hat sich bei Versuchen gezeigt, daß trotz eines An¬ triebsdrehmomentes von 750 Nm (gemessen an der Antriebs¬ welle) kein nennenswerter Verschleiß an der Übertragungs¬ einrichtung auftrat.
Die Erfindung wird nun weiter anhand von Ausführungsbei¬ spielen beschrieben. Darin zeigen in schematisierter Wei¬ se:
Fig. 1 eine Seitenansicht einer Kolbenpumpe gemäß der Erfindung;
Fig. 2 eine Aufsicht auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ohne Antriebsmotor;
Fig. 3 eine teilweise geschnittene Darstellung des Aus¬ führungsbeispieles gemäß Fig. 1;
Fig. 4 eine Aufsicht auf die Führungseinrichtung beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 und 2; und
Fig. 5 eine Seitenansicht der Führungseinrichtung gemäß Fig. 4.
Die Fig. 1 bis 5 zeigen in schematisierter Weise ein Aus¬ führungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dieses Aus- führungsbeispiel ist eine zweizylindrige Mörtelpumpe, wel¬ che ein Gehäuse 1 aufweist, in dem die Kolben sowie eine Übertragungseinrichtung angeordnet sind.
Die beiden Zylinder 3, 4 sind (in Gebrauchslage der Vor¬ richtung) horizontal nebeneinander angeordnet und weisen jeweils eine (fiktive) Zylinderachse 6 bzw. 7 auf.
In den beiden Zylindern ist jeweils ein Kolben 8 angeord¬ net, der als Scheibenkolben ausgebildet ist und mit einer Kolbenstange 9 verbunden ist. Die (fiktive) Zylinderachse der zylindrischen Kolbenstange 9 fällt mit der Zylinder¬ achse der Zylinder 6 bzw. 7 zusammen.
Am Scheibenkolben ist eine Dichtmanschette befestigt, wel¬ che mittels eines Spreizringes auf die Zylinderwand ge¬ preßt wird. Weiterhin sind Ventileinrichtungen zum Steuern des Saug- und Druckhubes und eine Überdrucksicherungsein¬ richtung vorgesehen. Da die vorgenannten Einrichtungen jedoch durchweg im Stand der Technik bekannt sind, werden diese Teile weder dargestellt noch im einzelnen erläutert.
Im Gehäuse 1 ist eine Antriebswelle 12 in Lagern 13, 14, die vorzugsweise als Wälzlager ausgebildet sind, gelagert.
Auf der Antriebswelle 12 ist eine erste Exzenterscheibe 15 und eine zweite Exzenterscheibe 16 befestigt. Beide Exzen¬ terscheiben sind als kreisförmige Scheiben gestaltet und sind, derart auf- der Antriebswelle 12 befestigt, daß sich zwischen der (fiktiven) Drehachse 20 der Antriebswelle 12 und dem Mittelpunkt 21 der Exzenterscheiben eine Exzentri¬ zität "e" ergibt. Die beiden Exzenterscheiben sind um 180° Winkelabstand zueinander versetzt. Auf den Exzenterscheiben ist jeweils ein Pleuel 24, 25 befestigt, wobei beide Pleuel eine kreisförmige Ausnehmung 27 aufweisen, wie dies in Fig. 1 zu sehen ist. Die Verbin¬ dung zwischen den Pleueln 24, 25 und den Exzenterscheiben 15, 16 erfolgt derart, daß sich das Pleuel auch bei hoher Belastung leicht gegen die beiden Exzenterscheiben drehen kann.
Diese Drehbarkeit kann durch die Verwendung eines Gleit¬ lagers, welches vorzugsweise eine hydrodynamische oder eine hydrostatische oder eine gemischt hydrodynamische/- hydrostatische Lagerung des Pleuels auf der Exzenterschei¬ be ermöglicht, erreicht werden. Weiterhin ist es möglich, die Reibpartner Exzenterscheibe/Pleuelbohrung derart zu gestalten, daß ein niedriger Reibungskoeffizient und ein niedriger Verschleiß erreicht wird. Dies kann z.B. gesche¬ hen, indem einer der beiden Reibpartner aus einem geeigne¬ ten Material, beispielsweise einer Lagerbronze gefertigt oder mit dieser beschichtet wird. Weiterhin kann auch eine reibungsmindernde Schicht wie beispielsweise eine Teflon¬ schicht verwendet werden.
Bevorzugt ist weiterhin eine Lagerung mittels eines Wälz¬ lagers, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. Für diesen Fall ist auf die Exzenterscheibe (dargestellt ist die Ex¬ zenterscheibe 17) der Innenring 31 eines insgesamt mit 30 bezeichneten Wälzlagers gepreßt. Der Außenring 32 dieses Wälzlagers ist in die Bohrung 27 des Pleuels 25 gepreßt. Da die Verbindung zwischen Exzenterscheibe und Pleuel nur radial, nicht aber axial belastet ist, sind die Preßkräfte ausreichend, um eine sichere Verbindung zwischen Exzenter¬ scheibe und Pleuel zu bewirken. Sollte dies im Einzelfall Probleme bereiten, ist es jedoch auch möglich, entspre¬ chende Befestigungseinrichtungen vorzusehen, beispielswei¬ se entsprechend gestaltete Sprengringe, um ein axiales- Verschieben der einzelnen Teile gegeneinander zu verhin- dem.
Als Wälzlager wurde beim Ausführungsbeispiel ein Rillenku¬ gellager gewählt, da dies axiale Kräfte aufnehmen kann und somit eine axiale Verschiebung der einzelnen Teile gegen¬ einander zuverlässig verhindern kann. Statt eines Rillen¬ kugellagers kann aber auch ein Nadellager, ein Zylinder¬ rollenlager, oder bei hohen Beanspruchungen, auch ein Pen¬ delrollenlager verwendet werden.
Die Exzenterscheiben müssen drehfest auf der Antriebswelle 12 angeordnet sein. Dies kann mit einer Paßfeder erfolgen, die in einer Nut in der Antriebswelle angeordnet ist und in eine entsprechenden Nut in der Exzenterscheibe ein¬ greift. Mit einer Paßfeder kann aber auch eine (im Stand der Technik bekannte) andere Wellen-Naben-Verbindung, bei¬ spielsweise eine Keilverzahnung, verwendet werden. Im In¬ teresse eines einfachen Aufbaus ist es auch möglich, die Exzenterscheiben auf der Antriebswelle festzuschweißen, wobei dann jedoch Vorkehrungen getroffen werden müssen, um die Antriebswelle 12 mit den Lagern 13 und 14 noch in das Gehäuse 1 einbauen zu können.
Wie sich aus der Darstellung gemäß Fig. 1 ergibt, ist die Achse der Antriebswelle 12 gegenüber den Längsachsen 6, 7 der Zylinder 3, 4 in der Höhe versetzt, wobei der Versatz (vgl. Fig. 1) dem Abstand "h" entspricht. Dieser Versatz hat zum einen Vorteile bezüglich der räumlichen Gestal¬ tung, da die Pumpe dadurch insgesamt flach bauend fertig werden kann.
Ferner hat diese Gestaltung den Vorteil, daß die Kraft¬ übertragung vom Pleuel auf die Kolbenstange während des Druckhubes in einem günstigeren Winkel erfolgt, so daß der Anteil der senkrecht zur Zylinderachse gerichtete Quer*- kraft geringer ist. Die Führung des Pleuels durch die Führungseinrichtung wird nun in bezug auf die Figuren 4 und 5 im einzelnen be¬ schrieben.
Das Pleuel weist in seinem vorderen, der Exzenterscheibe abgewandten Bereich eine Bohrung 40 auf, in der ein Zapfen 41 beweglich geführt ist. Die Kolbenstange 9 ist in ihrem vorderen Bereich gabelförmig gestaltet und weist ebenfalls eine Bohrung 43 auf, in welche der Zapfen 41 fest einge¬ preßt ist. Der Zapfen 43 ist über die Kolbenstange 9 hin¬ aus zu beiden Seiten verlängert und trägt an seinen jewei¬ ligen Enden 41a, 41b ein Wälzlager 45 bzw. 46. Die Wälz¬ lager 45, 46 weisen jeweils einen Innenring auf, der fest auf den Zapfen 41 aufgepreßt ist, sowie einen Außenring. Als Wälzkörper werden vorzugsweise Kugeln verwendet, es ist jedoch auch die Verwendung von Zylinderrollen, Pendel¬ rollen oder Nadeln möglich. Weiterhin ist auch die Verwen¬ dung von Gleitlagern vorteilhaft.
Zu beiden Seiten jedes Pleuels ist jeweils eine obere Füh¬ rungsbahn 50 und eine untere Führungsbahn 52, 53 angeord¬ net. Diese Führungsbahnen bilden eine im wesentlichen ebe¬ ne Auflagefläche, auf welcher der Außenring der Wälzlager 45, 46 abrollen kann. Dazu ist erforderlich, daß der Ab¬ stand a (siehe Fig. 5) der oberen zu den unteren Führungs¬ bahnen zumindest geringfügig größer ist, als der Außen¬ durchmesser der Wälzlager 45, 46.
Die Länge "1" der Führungsbahnen ist so bemessen, daß die Wälzlager 45, 46 während des gesamten Hubes des Kolbens auf den jeweiligen Führungsbahnen aufliegen.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 ist eine Platte 56 vorgesehen, welche parallel zur Ebene des Pleuels 24 im Gehäuse befestigt ist, wobei bei der Doppel-Kolbenpumpe, gemäß dem hier erläuterten Ausführungsbeispiel insgesamt vier Platten erforderlich sind. In jeder Platte ist ein Schlitz 58 vorgesehen, dessen Länge 1 und Höhe a den vor¬ stehend erörterten Kriterien entspricht.
Statt eines solchen Schlitzes können die Führungsbahnen aber auch auf andere Weise gestaltet sein, beispielsweise durch entsprechend gestaltete U-Eisen usw.
Es ist darauf hinzuweisen, daß die Abstützung der durch die Bewegung des Bolzens entstehenden Querkräfte über ein Wälzlager die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist. Es ist jedoch auch möglich, die Querkräfte über ande¬ re Längsführungen aufzunehmen, beispielsweise über eine Gleitführung oder dgl.
Das in bezug auf die Fig. 1 bis 5 dargestellte Ausfüh¬ rungsbeispiel ist dafür vorgesehen, mit einer Drehzahl von 50 min" und einem Fördervolumen von 20 bis 40 1/min zu arbeiten. Bei dieser Auslegung ist ein Antriebsdrehmoment von bis zu ca. 700 Nm erforderlich. Je nach Ausfuhrungsart und Anwendungsfall sind aber auch andere Werte möglich.
Zum Antrieb wird ein Elektromotor, ein Verbrennungsmotor, vorzugsweise ein Dieselmotor oder ein pneumatisch betrie¬ bener Motor (z.B. in explosionsgefährdeter Umgebung), ver¬ wendet, dessen Ausgangsdrehzahl, wenn erforderlich, über ein geeignetes Getriebe auf die Eingangsdrehzahl unter¬ setzt wird. Um das Fördervolumen der Kolbenpumpe an die jeweiligen Arbeitsbedingungen anzupassen, kann der Antrieb drehzahlveränderbar gestaltet werden. Für die Änderung der Drehzahl gibt es mehrere Möglichkeiten:
Eine erste Möglichkeit besteht darin, die Ausgangsdrehzahl des Motors in entsprechender Weise zu beeinflussen. Dies kann bei einem Elektromotor stufenlos durch eine Änderung der Frequenz oder, bei einer Gleichstrommaschine, durch eine Veränderung der Erregerspannung bewirkt werden. Eine gestufte Drehzahländerung kann bei einem Elektromotor auch durch eine Polumschaltung bewirkt werden.
Bei einem Verbrennungsmotor kann zur Drehzahlregelung un¬ mittelbar in die Kraftstoffzufuhr eingegriffen werden.
Bei allen genannten Motorentypen kann die Drehzahländerung auch durch ein Schaltgetriebe verwirklicht werden, indem Zahnräder in unterschiedlicher Weise miteinander in Ein¬ griff gebracht werden bzw. drehbeweglich oder drehfest mit einer Welle verbunden werden, um verschiedene Übersetzun¬ gen zu erreichen. Weiterhin ist auch die Verwendung eines Getriebes mit stufenlos änderbarer Übersetzung (Verstell¬ getriebe) sowohl im Zusammenwirken mit einem Elektromotor als auch mit einem Verbrennungsmotor möglich.
Bei einem sehr einfachen weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung ist zur Änderung der Drehzahl vorgesehen, die Antriebswelle nicht direkt an den Motor anzuflanschen, wie dies in Fig. 2 durch die Antriebswelle und die dort ge¬ zeigte Paßfeder angedeutet ist, sondern auf die Antriebs¬ welle zwei oder mehr Riemenscheiben mit unterschiedlichem Durchmesser aufzusetzen, und an der Antriebswelle des Mo¬ tors entsprechende Riemenscheiben vorzusehen. Die Drehzahl kann dann auf einfache Weise geändert werden, indem der Riemen von einer auf die andere Riemenscheibe umgelegt wird. Außerdem kann auch ein entsprechender Kettenantrieb verwendet werden.
Um den Transport und die Handhabung der Kolbenpumpe zu erleichtern, kann das Gehäuse mit Rädern versehen werden, so daß die Kolbenpumpe beispielsweise an ein Zugfahrzeug angehängt bzw. auf einfache Weise geschoben werden kann. Es ist weiterhin möglich, am Gehäuse der Kolbenpumpe eine Halteeinrichtung vorzusehen, mit welcher die Kolbenpumpe unmittelbar am Auslaß eines Fertigmörtel-Behälters, z.B. einem Silo, angeordnet werden kann. Dies erlaubt ein ra¬ tionelles Fördern des Mörtels zur jeweiligen Einsatzstel¬ le.

Claims

Patentansprüche
1. Kolbenpumpe, insbesondere zur Förderung von zähflüs¬ sigen Medien, wie Mörtel, Beton, Estriche, Farben, mineralische Putze, Dispersionsputze und dgl., mit
wenigstens einem Zylinder,
einem Kolben, der verschieblich in dem Zylinder an¬ geordnet ist,
einer Antriebseinrichtung, welche eine rotierende Antriebswelle aufweist und mit einer Einrichtung ver¬ sehen ist, um die rotierende Bewegung dieser An¬ triebswelle in eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens umzuwandeln,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Einrichtung zum Umwandeln der rotierenden Bewe¬ gung in eine hin- und hergehende Bewegung eine runde Exzenterscheibe (15, 16) umfaßt, die exzentrisch auf die Antriebswelle aufgesetzt ist und mit dieser ro¬ tiert, sowie
ein Pleuel (24) an dessen ersten Ende eine Bohrung (27) vorgesehen ist, mit welcher das Pleuel drehbe¬ weglich auf der Exzenterscheibe (15, 16) gelagert ist und dessen zweites Ende mit einer Kolbenstange (9) des Kolbens (8) verbunden ist, und
eine Führungseinrichtung (45, 46, 56), durch welche dieses zweite Ende des Pleuels in einer Richtung par¬ allel zu der Längsachse (6, 7) des Zylinders (3, 4.) geführt ist.
2. Kolbenpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbewegliche Lagerung zwischen der Exzen¬ terscheibe (15, 16) und der Bohrung (27) des Pleuels (24) mittels eines Wälzlagers (30) erfolgt.
3. Kolbenpumpe gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß das Pleuel (24) und die Kolbenstange (9) mittels eines Zapfens (41) verbunden sind, wobei entweder das Pleuel oder die Kolbenstange im Verbin¬ dungsbereich so gestaltet sind, daß das eine Teil gabelförmig das andere Teil umfaßt.
4. Kolbenpumpe gemäß Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Zapfen eine (fiktive) Längsachse aufweist, die senkrecht zur (fiktiven) Zylinderachse (6, 7) des Zylinders angeordnet ist und daß zumindest eine untere und eine obere Führungsbahn vorgesehen ist, durch welche der Zapfen während der hin- und hergehenden Bewegung der Kolbenstange geführt ist.
5. Kolbenpumpe gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden des Zapfens (41) von einer oberen und einer unteren Führungsbahn geführt sind.
6. Kolbenpumpe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf beiden Enden des Zapfens ein Wälzlager (45, 46) vorgesehen ist, dessen Außenring, abhängig von der Bewegungsrichtung, auf der unteren oder der obe¬ ren Führungsbahn abrollt.
7. Kolbenpumpe gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung des Zapfens als Gleitführung ausge¬ bildet ist.
8. Kolbenpumpe gemäß einem der Ansprüche 4 bis 6, da-, durch gekennzeichnet, daß die Führungsbahnen als Nu- ten ausgebildet sind, welche in Platten angeordnet sind, die senkrecht zur (fiktiven) Längsachse des Zapfens (41) in einem Gehäuse (1) der Kolbenpumpe befestigt sind.
9. Kolbenpumpe gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben als Scheibenkolben ausgestaltet ist und daß eine Dich¬ tungseinrichtung, vorzugsweise eine Dichtmanschette, vorgesehen ist, welche den Kolben gegenüber dem Zy¬ linder abdichtet.
10. Kolbenpumpe gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß zwei parallel zu¬ einander angeordnete Zylinder vorgesehen sind und auf der Antriebswelle zwei zueinander versetzte Exzenter¬ scheiben vorgesehen sind, die jeweils über ein Pleuel mit den Kolben in den Zylindern verbunden sind.
11. Kolbenpumpe gemäß Anspruch 10, dadurch gekennzeich¬ net, daß die Zylinder (in Gebrauchsläge) horizontal angeordnet sind.
12. Kolbenpumpe gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle über ein Getriebe mit einem Elektromotor, einem Ver¬ brennungsmotor oder einem pneumatisch betriebenen Motor verbunden ist.
13. Kolbenpumpe gemäß Anspruch 12, dadurch gekennzeich¬ net, daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um die Drehzahl des Motors zu steuern und/oder zu regeln.
14. Kolbenpumpe gemäß Anspruch 12 oder Anspruch 13, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Schaltge¬ triebe ist, durch welche die Übertragung der Drehbe- wegung vom Motor auf die Antriebswelle in Stufen ver¬ ändert werden kann.
15. Kolbenpumpe gemäß Anspruch 12 oder Anspruch 13, da¬ durch gekennzeichnet, daß das Getriebe ein Getriebe mit stufenlos veränderbarer Übersetzung ist.
16. Kolbenpumpe gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß am Gehäuse (1) der Kolbenpumpe wenigstens zwei Räder angeordnet sind.
17. Kolbenpumpe gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Halteein¬ richtung vorgesehen ist, mit der die Kolbenpumpe un¬ mittelbar am Auslaß eines Vorratsbehälters, wie z.B. ein Silo, ein Container und dergleichen befestigbar ist.
18. Verwendung der Kolbenpumpe gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17 zum Fördern von Mörtel, insbeson¬ dere von Putzmörtel und/oder Farben und/oder Estri¬ che.
19. Verwendung der Kolbenpumpe gemäß mindestens einem der Ansprüche bis 1 bis 17 zum Fördern von Fertigmörtel, welcher aus einem Behälter, z.B. einem Silobehälter, entnommen wird.
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