DE1178710B - Stufenlos verstellbarer Exzentertrieb fuer Radial-Kolbenpumpen - Google Patents

Description

• Stufenlos verstellbarer Exzentertrieb für Radial-Kolberfompen Die Erfindung betrifft einen stufenlos verstellbaren Exzentertrieb für Radial-Kolbenpumpen, bei dem eine Exzenterbuchse gegen den Druck mindestens einer Spiralfeder um einen begrenzten Verstellbereich auf dem Antriebsexzenter der Exzenterwelle verdrehbar ist.
• Bei einem bekannten Exzentertrieb mit stufenlos veränderbarer Exzentrizität ist eine Exzenterbuchse auf dem Antriebsexzenter um einen begrenzten Versteilbereich verdrehbar angeordnet und mit ihm durch mindestens eine Spiralfeder gekuppelt. Dadurch wird bei wachsendem Flüssigkeitsgegendruck die Exzenterbuchse auf dem Antriebsexzenter automatisch verdreht und der Förderhub der Kolben und damit die Fördermenge der Pumpe entsprechend vermindert.
• Die Verwendung solcher Exzentertriebe bei Radial-Kolbenpumpen macht es wünschenswert, daß sich die Fördercharakteristik zur Anpassung an die Schwere der Arbeit selbsttätig ändert. Dies gilt sowohl bei einer Verwendung der Pumpen bei hydraulisch betätigten Biege- und Tielfziehpressen, Ziehbänken, Räum-, Reck- und Streckmaschinen als auch für hydraulisch angetriebene Lokomotiven, Bagger und Krane aller Art. Auch beim Heißpressen pulverförmiger Materialien, die nach dem Vorpressen einen möglichst kurzen Fertigungsverlauf verlangen, wird eine solche Anpassung der Charaktersitik an den Arbeitsgang gefordert.
• Es ist bereits bekannt, zur Erzeugung einer schwingenden Bewegung die Exzentrizität eines Kurbelzapfens verstellbar zu machen. Dieser Kurbeltrieb mit veränderbarem Hub verstellt sich jedoch nicht selbsttätig, vielmehr kann die Verstellung nur im Stillstand vorgenommen werden. Sie erfolgt gegen die Kraft zweier Federn, die so angeordnet sind, daß der auf den den Kurbelzapfen tragenden Teil wirksame Druck parallel angreift. Mit dieser Anordnung der Federn kann keine stufenweise Veränderung der Arbeitscharakteristik durch eine sich ändernde Federcharakteristik erzielt werden.
• Es ist jedoch bei einer Teller-Pufferfeder für Eisenbahnfahrzeuge bekannt, Federteller verschiedener Elastizität übereinander anzuordnen. Durch einen Aufschlagring zwischen zwei Federtellern kann ein Teil der Feder nach einem bestimmten Federweg festgelegt werden, so daß im weiteren Verlauf des Federweges eine geänderte Charakteristik auftritt.
• Es ist auch bereits eine Pumpe zur Förderung dickflüssiger Medien bekanntgeworden, deren Arbeitscharakteristik veränderbar ist, um die Pumpe der unterschiedlichen Viskosität von Flüssigkeiten anpassen zu können. Dazu ist ein kreisförmig ausgelegter, flexibler Schlauch vorgesehen, durch den die Flüssigkeit mittels einer rotierenden Rolle hindurchgewalkt wird. Diese Rolle ist exzentrisch angeordnet und kann beim Drehen durch einen druckmittelbeaufschlagten Kolben radial von innen nach außen gegen den Schlauch verstellt werden. Die Verstellung erfolgt je nach Konsistenz des Fördergutes, so daß damit die Arbeitscharakteristik der Pumpe dem zu fördernden Medium angepaßt werden kann. Diese bekannte Pumpe arbeitet nur mit verhältnismäßig niedrigen Arbeitsdrücken und kann deshalb für Radialkolbenpumpen mit hohen Arbeitsdrücken nicht verwendet werden.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Exzentertrieb mit stufenlos veränderbarer Exzentrizität für Radial-Kolbenpumpen den Exzentertrieb so zu verbessern, daß eine Anpassung der Arbeitscharakteristik des Exzentertriebs an ein vorgesehenes Arbeitsprogramm möglich ist. Außerdem soll sich die Arbeitscharakteristik des Exzentertriebs durch eine Verstellung von außen zusätzlich in einem gewissen Bereich verändern lassen.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine in an sich bekannter Weise mit der Spiralfeder in Serie geschaltete zweite Drehfeder, die nach einer durch einen Anschlag der Exzenterwelle begrenzbaren gemeinsamen Federung allein verdrehbar ist.
• Bei einem derartigen Exzentertrieb ist vorgesehen, daß die zweite Drehfeder ein Drehstab ist, welcher in der durchgehenden Längsmittelbohrung der Exzenterwelle liegt und am einen. Ende drehfest mit der Exzenterbuchse, am anderen Ende über die Spiralfeder mit der Exzenterwelle verbunden ist.
• Eine zweckmäßige Weiterbildung der Erfindung ergibt sich dadurch, daß der Anschlag am spiralfederseitigen Ende des Exzentertriebs innerhalb bestimmter Drehwinkel verstellbar angeordnet ist.
• Durch diese Anordnung ist es möglich, bei einer Radialkolbenpumpe das mit der Exzenterbuchse versehene Exzenterwellenende und den Pumpenkörper in ein Ölbad zu legen und das andere Ende aus diesem herausragen zu lassen, wodurch die Federn leicht zugänglich sind und schnell und gut eingestellt werden können.
• Diese Anordnung erweist sich deshalb als besonders vorteilhaft, weil durch sie erreicht wird, daß die zweiphasige Arbeitsweise des Exzentertriebs mit verstellbaren Anschlägen und Drehfedern verschiedener Charakteristik in einem weiten Bereich verstellbar ist und so die selbstätige Anpassung der Arbeitscharakteristik an das vorgesehene Arbeitsprogramm einerseits und zusätzlich eine Veränderung der Gesamtarbeitscharakteristik anderseits möglich ist.
• Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt, es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch die Exzenterwelle einer Radialkolbenpumpe bei größter Exzentrizität, F i g. 2 einen Schnitt nach der Linie II-II der Fig.l, F i g. 3 einen Schnitt nach Linie 111-III der F i g. 1, F i g. 4 einen Schnitt nach Linie IV-IV der F i g. 1, F i g. 5 einen Schnitt nach Linie IV-IV der F i g. 1 bei Exzentrizität = 0, F i g. 6 ein p, Q-Diagramm (Druck-Mengendiagramm), Charakteristik einer Ölpreßpumpe, die durch ein Exzentertrieb nach der Erfindung angetrieben wird.
• Die Exzenterwelle 1, die in den Lagern L gelagert ist, wird von dem mit ihr verkeilten Schneckenrad 2 angetrieben. Sie hat einen Antriebsexzenter 1' mit der Exzentrizität E1, auf welchem die Exzenterbuchse 3 mit der Exzentrizität E 2 verdrehbar angeordnet ist. Diese trägt den Zapfen 4 sowie den Innenring des Kugellagers 5. Auf den äußeren Kugellagerring üben die Kolben der nicht dargestellten Radial-Kolbenpumpe ihre mit P bezeichneten Drücke aus, wie dies in F i g. 3 angedeutet ist. Der Zapfen 4 greift in einen radialen Schlitz 6' des Hebels 6. Die Nabe des Hebels 6 ist mit dem einen Ende des Drehstabes 7 verkeilt, der in der durchgehenden Längsmittelbohrung der Exzenterwelle liegt. Anstatt der Keilverbindung könnte auch eine solche mittels Kerbverzahnung verwendet werden. Das andere Ende des Drehstabes 7 ist mit dem Flansch 8 verkeilt. In diesem ist der Zapfen 9 zum Einhängen des äußeren Endes der Bandspiralfeder 10 befestigt. Das innere Ende 10' der Spiralfeder 10 steckt in der Nabe des Spannflansches 11 (F i g. 2), welcher eine Reihe von radialen Löchern 11' aufweist. Eine Reihe von axialen Löchern 11" dient zur wahlweisen Aufnahme des Endzapfens einer Schraube 12, die im Schneckenrad 2 befestigt ist. Der Anschlag 13 ist in einer Rundnut 2" des Schneckenrades 2 wer- und feststellbar.
• Die Wirkungsweise der Verstelleinrichtung ist folgende.
• Ruhezustand Mittels eines in ein Loch der Lochreihe 11' gesteckten Dornes wird durch Verdrehen des Spannflanschen 11 im Sinne der Drehrichtung u der Bandspiralfeder 10 eine gewisse kleine Vorspannung gegeben, welche sich durch den Zapfen 9 und einen Vorspannungsanschlag 2' auf das Schneckenrad 2 überträgt. Die Stellung des Spannflansches 11 gegenüber dem Schneckenrad 2 wird dann mit der Schraube 12 gehalten und gesichert. Die Mitten C des die Pumpenkolben betätigenden Kugellagers 5 und die der Exzenterbuchse 3 befinden sich dabei in der Stellung der größten Exzentrizität El+E2 (F i g. 3). Lauf in Richtur' des Pfeiles u Die Exzenterwelle 1 wird durch das Schneckenrad 2 im Sinne des Pfeiles ü angetrieben. Mit dem Ansteigen der auf die Pumpenkolben wirkenden Flüssigkeitsdrücke P verdreht sich die Exzenterbuchse 3 allmählich um die Mitte C des Exzenters 1', und zwar entgegengesetzt zur Umlaufrichtung u, d. h. im Sinne des Pfeiles v. Die Mitte C der Exzenterbuchse 3 durchläuft dabei relativ zum Exzenter 1' den Kreisbogen C-D (F i g. 3) entsprechend dem Winkel a (F i g. 6). Dabei werden die beiden hintereinandergeschalteten Rückstellfedern 10 und 7 allmählich stärker gespannt. Sobald der Zapfen 9 den verstellbaren Anschlag 13 in der Stellung A erreicht, wird die Bandspiralfeder 10 blockiert. Ein weiteres Zurückdrehen der Exzenterbuchse 3 bis auf 180° (Stelung B) ist nun nur noch durch die weitere Verdrehung des Drehstabes 7 allein, und zwar um den Winkel ß möglich (s. auch F i g. 4 und 5).
• In F i g. 6 ist dieser Vorgang im Druckmengendiagramm p, Q einer mit dem Exzentertrieb nach der Erfindung versehenen Schubkolbenpumpe dargestellt, wobei Q die Fördermenge in Prozent des Höchstwertes, p den Flüssigkeitsdruck im Druckraum der Pumpe und a und ß die Verdrehwinkel bedeuten. Das Kurvenstück a entspricht der resultierenden Charakteristik k' der beiden Federn. Diese läßt sich nach der Formel k'=kl+kz berechnen, wobei k1 die Charakteristik (Einfederung/Kraft) der Spiralfeder, k. diejenige der Drehstabfeder bedeuten. Beim Punkt W beginnt das Kurvenstück c, welches der Federcharakteristik k2 des Drehstabes 7 allein entspricht. Das Kurvenstück b stellt die gedachte Fortsetzung der resultierenden Charakteristik, d. h. des Kurvenstückes a dar.
• Da alle Einstellteile der Verstelleinrichtung außerhalb der Radial-Kolbenpumpe angeordnet sind, können sie leicht überwacht und nachgestellt werden.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Stufenlos verstellbarer Exzentertrieb für Radial-Kolbenkumpen, bei dem eine Exzenterbuchse gegen den Druck mindestens einer Spiralfeder um einen begrenzten Verstellbereich auf dem Antriebsexzenter der Exzenterwelle verdrehbar ist, gekennzeichnet durch eine in an sich bekannter Weise mit der Spiralfeder (10) in Serie geschaltete zweite Drehfeder (7), die nach einer durch einen Anschlag (13) der Exzentenvelle (1) begrenzbaren gemeinsamen Federung allein verdrehbar ist.
2. 2. Exzentertrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drehfeder ein Drehstab (7) ist, welcher in der durchgehenden Längsmittelbohrung der Exzenterwelle (1) liegt und am einen Ende drehfest mit der Exzenterbuchse (3), am anderen Ende über die Spiralfeder (10) mit der Exzenterwelle (1) verbunden ist.
3. 3. Exzentertrieb nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (13) am spiralfederseitigen Ende des Exzentertriebes und innerhalb bestimmter Drehwinkel verstellbar angeordnet ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 957 442, 398 467; deutsche Auslegeschrift Nr. 1017 870; schweizerische Patentschrift Nr. 204 332; USA.-Patentschrift Nr. 2 826 993.