DE1101961B - Pumpe mit in einem Zylinderblock sternfoermig angeordneten Kolben - Google Patents

Description

• Pumpe mit in einem Zylinderblock sternförmig angeordneten Kolben Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit in einem Zylinderblock sternförmig angeordneten Kolben, wobei der Zylinderblock um einen feststehenden, die Kolben betätigenden und zum Zwecke der Hubänderung der Kolben verstellbaren Exzenterzapfen rotiert.
• Bei einer bekannten Pumpe dieser Art ist der die Kolben antreibende Exzenter auf einem zweiten Exzenter gelagert, und beide Exzenter sind zur Änderung des Hubes der Arbeitskolben entgegengesetzt vierdrehbar. Die größte Verstellung des Antriebsexzenters ist gleich der Summe der Exentrizitäten beider Exzenter. Der Verstellwinkel jedes Exzenters zwischen kleinster und größter Verstellung beträgt 90°. Der Mittelpunkt des Antriebsexzenters beschreibt eine bogenförmige Kurve um die Drehachse des Zylinderblocks.
• Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung zur Veränderung des Kolbenhubes ist auf einem mit einer fZurbelwelle fest verbundenen Exzenter der Exzentrizität a ein weiterer Exzenter gleicher Exzentrizität drehbar angeordnet. Hiermit wird der Kurbelradius von 0 bis 2a verändert. Der Verstellwinkel ist 180°. Der Mittelpunkt des Verstellexzenters bewegt sich auf einem Kreise mit dem Radius a um den Mittelpunkt des festen Exzenters.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Antriebsexzenter einer Pumpe mit veränderlichem Hub derart verstellbar anzuordnen, daß sich die Mittelachse des Exzenters radial bewegt. Die radiale Verstellung bewirkt Rückdruckfreiheit, d. h., die Resultierende aller Kolbenkräfte wirkt senkrecht zur Verstellrichtung und kann daher die beweglichen Exzenter nicht verstellen.
• Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der die Pumpenkolben betätigendeExzenterzapfen durch eineVorrichtung verstellbar ist, die aus einem in einer zur Drehachse des Zylinderblocks gleichachsigen Bohrung im Pumpengehäuse fest angeordneten Grundexzenter mit einer Exzentrizität a gegenüber der Drehachse des Zylinderblocks, einem drehbar in dem Grundexzenter gelagerten zweiten Exzenter mit einer Exzentrizität b, die der halben Exzentrizität a des Grundexzenters entspricht, und einem in dem zweiten Exzenter drehbar gelagerten dritten Exzenter, dessen Exzentrizität c gleich der Exzentrizität b des zweiten Exzenters ist, besteht, wobei der zweite und dritte Exzenter um gleiche Winkelbeträge gegeneinander verdreht werden, und daß für die Gesamtexzentrizität 0 die Mittelachse des Exzenterzapfens gleichachsig mit der Achse des Zylinderblocks liegt. Hierdurch wird erreicht, daß sich die Mittelachse des Exzenterzapfens nur radial verstellt.
• In einer zweckmäßigen Ausführungsform einer Pumpe nach der Erfindung mit in Abhängigkeit vom Förderdruck selbsttätig regelbarer Fördermenge sind zwei Exzenter über Ritzel und Zahnstangen mittels durch das Druckmittel beaufschlagter, gegen eine Federkraft wirkender Kolben gegeneinander verstellbar.
• Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, und zwar zeigt Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Kapselwerk nach der Linie 1-I der Fig. 2, Fig. 2 einen Längsschnitt nach der Linie 11-II in Fig. 1, Fig. 3 einen zum Schnitt Fig. 2 um 90° versetzten teilweisen Axialschnitt nach der Linie III-111 in Fig. 2, Fig. 4 eine Ansicht in Pfeilrichtung IV (Fig. 2), wobei der Gehäusedeckel fortgelassen ist, Fig. 5 einen Querschnitt nach der Linie V-V der Fig.2 mit dem Exzenterzapfen in der Nullstellung, Fig. 6 einen Querschnitt wie in Fig. 5, worin aber der Exzenterzapfen seine äußerste Verstellage einnimmt, Fig. 7 ist eine schematische Darstellung des Dreifachexzenters, aus welcher der radiale Verstellweg des Exzenterzapfens ersichtlich ist.
• Das Gehäuse der Kapselwerkspumpe besteht aus dem feststehenden Teil 1 mit Ein- bzw. Auslaßstutzen 2 und 3 und Kanälen 4 und 5. Ein Lager 6 nimmt die Triebswelle 7 auf, die den Zylinderstern 17 mit den Kolben 28, 29, 30, 31 trägt. Mit dem Zylinderstern 17 ist ein Mantelring 27 mittels Schrauben 24 vereinigt, der die an die Zylinderbohrungen 22 anschließenden Öffnungsschlitze 23 besitzt.
• Von den vier Pumpenkolben sind je zwei gegenüberliegende Kolben fest miteinander verbunden, und zwar die Kolben 28 und 29 durch den Steg 55 und die Kolben 30 und 31 durch den Steg 56. Um die Kolbenpaare in den Zylinderstern einzuführen, muß dieser in einer quer zur Antriebswelle 7 stehenden Mittelebene geteilt sein. Statt dessen können auch die Kolbenpaare aus mehreren Teilen zusammengesetzt sein.
• Um einen gedrängten Bau, d. h. einen kleinen Durchmesser der Pumpe zu erreichen, sind die Pumpenkolben nahe aneinandergelegt und an ihren inneren Kanten so abgeschrägt, daß ihre Hubenden möglichst nahe der Mittelachse der Pumpe liegen können. Diese Abschrägungen sind in den Fig. 1 und 2 sichtbar und mit 58 bezeichnet.
• Der Exzenterzapfen 10 kann zur Gewichtsverringerung mit einer Bohrung 9 ausgeführt sein.
• Die Regelungseinrichtung für -den verstellbaren Kurbel- bzw. Exzenterzapfen gemäß der Fig. 2 bis 6 ist in folgendem beschrieben.
• Im Deckel 8 des Gehäuses ist ein Grundexzenter 39 gleichachsig zur Mittelachse 38 des Kapselwerkes eingesetzt. In einer dazu außermittigen Bohrung 40 in dem Exzenter 39, deren Mittelachse 41 um den Betrag a zur Achse 38 versetzt ist, ist ein zweiter Exzenter 42 gelagert, der in einer um den Betrag b zur ;Mittelachse 41 versetzten Bohrung den dritten Exzenter43 des Kapselwerkes aufnimmt. Dieser greift unter Vermittlung des Gleitsteines 32 mit dem um den Betrag c zur Mittelachse des Zapfens 43 versetzten Exzenterzapfen 10 in die Pumpenkolben. Auf dem Exzenter 42 ist ein Ritzel 44 drehbar gelagert, das mit dem Exzenterzapfen 43 durch einen Mitnehmer 46 und eine geschlitzte Scheibe45 verbunden ist. Mit den Zähnen 47 des Ritzels 44 ist eine Zahnstange 49 und mit den Zähnen 48 des Exzenters 42 eine Zahnstange 50 im Eingriff. Diese beiden Zahnstangen 49 und 50 sind gemeinsam verschiebar und dienen zur gegensätzlichen Verdrehung der Teile 42 und 44 und Verstellung des Exzenterzapfens 10. Sie stützen sich mittels eines gemeinsamen Querstückes 51 auf eine Druckfeder 52, die zweckmäßigerweise einstellbar ist. Die entgegengesetzten Enden der Zahnstange bilden Kolben, auf deren Endflächen 53 und 54 der Förderdruck der Pumpe wirkt, indem vom Druckkana15 eine Übergangsleitung 20 zum Zylinder 21 führt. Wie sich die Exzenterverstelleinrichtung auswirkt, ist aus den Schnittbildern 5 und 6 zu erkennen.
• Die auf ein bestimmtes Maß eingestellte Federkraft und der Förderdruck der Pumpe wirken gegeneinander, d. h., die Federkraft ist bestrebt, den Kurbel-bzw. Exzenterzapfen in die äußerste exzentrischeLage zu drücken, und der Förderdruck strebt die Verdrehung des Zapfens in die konzentrische Lage an. Es vollzieht sich somit eine selbsttätige Regelung.
• Die Bohrung des Exzenters 42, in der der Exzenter 43 gelagert ist, wird durch Verdrehen des Zahnrades 48 aus der in Fig. 5 gezeigten Stellung um seine Achse 41 bis um 180° geschwenkt, so daß der Exzenter 43 in die in Fig. 6 gezeigte Stellung gelangt. Gleichzeitig wird auch der zum Exzenter 43 außermittige Exzenterzapfen 10 durch Verdrehung des Ritzels44 in entgegengesetzterRichtung um dieAchse des Exzenters 43 bis um 180' verdreht.
• Dabei wird der Exzenterzapfen 10 radial verstellt, wenn die Exzentrizität c des Exzenters 43 zum Zapfen 10 und die Exzentrizität b des Exzenters 42 je halb so groß sind wie die Exzentrizität a des Grundexzenters 39 zur Drehachse des Zvlindersterns 17 und der Antriebswelle 7.
• In Fig. 7 ist der Grundexzenter (Tragkörper 39) durch eine feststehende Kurbel dargestellt, deren End--punkte m39 (Achse des Zylindersterns) und m4, (Drehpunkt des Exzenters 42) um die Strecke a (Exzentrizität des Grundexzenters) voneinander entfernt sind. Die beiden verstellbaren Exzenter 42 und 43, 10 sind als'Kurbeln dargestellt, deren Länge gleich ihrer Exzentrizität ist. Der Exzenter 42 mit seinem Drehpunkt 'n42 ist an einem Ende der Strecke a (Mitte der exzentrischen Lagerbohrung 40 des Tragkörpers 39) angelenkt. Am freien Ende im Abstand b = Z ist der Exzenter 43 von der Länge C=-1 angelenkt. Der Endpunkt m19 von 43 entspricht dem Drehpunkt des Antriebskolbens 10, welcher verstellt werden soll.
• Fig. 71 entspricht der in Fig. 5 dargestellten Leerlaufstellung des Exzenters 10, dessen Mittelpunkt m1, mit 'i.39 des Grundzylinders zusammenfällt.
• Fig. 71I zeigt die Exzenter 42 und 43 je um den .gleichen Winkel a42 und a 43 in entgegengesetzter Richtung gedreht; der Endpunkt m1, liegt um die Strecke ei, (Gesamtexzentrizität) von der Zylindersternachsem39 entfernt.
• In Fig. 7111 beträgt der Winkel von 42 und 43, 10 je 90°; die Gesamtexzentrizität eIn ist gleich a.
• In Fig. 71V ist a = 90° -I- a42; die Exzentrizität ist eiv = a -I- ea.
• Fig.7V entspricht der in Fig.6 dargestellten Exzenterstellung mit maximaler Exzentrizität ev = 2 a. Die Darstellung zeigt, daß der Endpunkt m1, des Exzenterzapfens 10 sich stets auf der Mittellinie des Grundexzenters 39, also radial bewegt.
• Bei gleich großerVerstellung desAntriebsexzenters ist bei der Pumpe nach der Erfindung die Exzentriztät der beiden Verstellexzenter nur halb so groß wie die der bekannten Verstellexzenter, während der Verstellweg doppelt so groß ist. Die Selbsthemmung der Versteileinrichtung einer Pumpe nach der Erfindung ist also infolge der kleinen Einzelexzentrizitäten besser. Der größere Verstellweg bedingt eine feinstufigere Verstellung.
• Durch die erfindungsgemäße Anordnung der radialen Verstellung mit großer Selbsthemmung verändert sich die Exzentrizität während des Laufens nicht, wodurch ein ruhiger Lauf der Pumpe erzielt wird.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Pumpe mit in einem Zylinderblock sternförmig angeordnetenKolben, wobei derZylinderblock um einen feststehenden, die Kolben betätigenden und zum Zwecke der Hubveränderung der Kolben verstellbaren Exzenterzapfen rotiert, dadurch gekennzeichnet, daß der die Kolben (28, 29, 30, 31) betätigende Exzenterzapfen. (10) durch eine Vorrichtung verstellbar ist, die aus einem in einer zur Drehachse (7) des Zylinderblocks (17) gleichachsigen Bohrung im Pumpengehäuse (8) fest angeordneten Grundexzenter (39) mit einer Exzentrizität (a) gegenüber der Drehachse (7) des Zylinderblocks (17), einem drehbar in dem Grundexzenter gelagerten zweiten Exzenter (42) mit einer Exzentrizität (b), die der halben Exzentrizität (ä) des Grundexzenters (39) entspricht, und einem in dem zweiten Exzenter (42) drehbar gelagerten dritten Exzenter (43), dessen Exzentrizität (c) gleich der Exzentrizität (b) des zweiten Exzenters (42) ist, besteht, wobei der zweite und dritte Exzenter (42,43) um gleiche Winkelbeträge gegeneinander verdreht werden, und daß für die Gesamtexzentrizität 0 die Mittelachse des Exzenterzapfens (10) gleichachsig mit der Achse (7) des Zylinderblocks (17) liegt.
2. 2. Pumpe nach Anspruch 1 mit in Abhängigkeit vom Förderdruck selbsttätig regelbarer Fördermenge, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Exzenter (42 und 43) über Ritzel (47 und 48) und Zahnstangen (49 und 50) mittels durch das Druckmittel beaufschlagter, gegen eine Federkraft wirkender Kolben (53 und 54) gegeneinander verstellbar sind. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 424 896, 887 717; österreichische Patentschrift Nr. 129 640; schweizerische Patentschrift Nr. 86 079; französische Patentschrift Nr. 783 875; USA.-Patentschrift Nr. 2 592 237.