DE19503621A1 - Hubkolbenpumpe - Google Patents

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Hubkolbenpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Aus der DE 22 43 137 ist eine derartige Hubkolbenpumpe bekannt, bei der zwei Kolben einander abgewandt radial zur Rotationsachse eines zwischen ihnen befindlichen Exzenters angeordnet sind. Die Kolben werden von einer C-förmigen Bügelfeder, die sich um den Umfang des Exzenters herum wölbt und deren beide Enden an jeweils einem Kolben angreifen, an einander gegenüberliegenden Stellen gegen eine Umfangsfläche des Exzenters gedrückt. Zum Angreifen der Bügelfeder an den Kolben weisen diese je eine Querbohrung an ihrem dem Exzenter zugewandten Enden auf, durch welche die Enden der Bügelfeder gesteckt sind. Die Bügelfeder ist elastisch aufgeweitet, sie steht unter Vorspannung und hält die Kolben in Anlage an der Umfangsfläche des Exzenters. Durch rotierenden Antrieb des Exzenters um seine Rotationsachse werden die beiden Kolben in eine hin- und hergehende Hubbewegung versetzt, wobei jeweils ein Kolben einen Arbeits- und gleichzeitig der andere Kolben einen Ansaughub ausführt.

Von Nachteil bei der bekannten Hubkolbenpumpe ist, daß die beiden Kolben zur Montage der Bügelfeder so um ihre Längsachse gedreht werden müssen, daß ihre Durchgangs­ bohrungen durch eine Montageöffnung für den Exzenter im Pumpengehäuse zum Hineinstecken der Enden der Bügelfeder zugänglich sind. Weiterhin müssen die Bohrungen beider Kolben parallel zueinander ausgerichtet sein, um die Bügelfeder einstecken zu können. Da die Kolben vor dem Montieren der Bügelfeder in Zylinderbohrungen im Pumpengehäuse eingeschoben werden müssen, sind von den Kolben nur außen Stirnseiten und innen die in die Montageöffnung für den Exzenter vorstehenden Kolbenenden zugänglich, so daß die Kolben zum Drehen schlecht greifbar sind. Nach dem Einstecken der Bügelfederenden in die Bohrungen der Kolben muß die Bügelfeder mit den Kolben eine Vierteldrehung um die Längsachse der Kolben gedreht werden, damit der Exzenter im Bogen der Bügelfeder zwischen den beiden Kolben montiert werden kann. Die Montage der bekannten Hubkolbenpumpe ist schwierig durchzuführen und dadurch zeit- und kostenintensiv.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 hat den Vorteil, daß die Bügelfeder in jeder Winkelstellung der beiden Kolben montiert werden kann, ein Ausrichten durch Drehen der Kolben um ihre Längsachsen erübrigt sich. Die hakenförmigen Ösen werden mit ihren Öffnungsmündern voran in die Ringnuten an den einander zugewandten Enden der beiden Kolben gedrückt, bis sie dort einschnappen. Die Schnappverbindung zwischen Bügelfeder und Kolben verhindert ein selbsttätiges Lösen der Bügelfeder. Dies erlaubt eine schnelle und einfache Montage der erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpe. Die Bügelfeder ist ein einfaches Drahtbiegeteil, das sich schnell und billig ohne Werkstoffabfall herstellen läßt.

Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der Erfindung.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 2 setzt sich die Bügelfeder über eine ihrer beiden Ösen hinweg fort. Der Fortsatz erstreckt sich vorzugsweise in etwa in tangentialer Richtung oder in Umfangsrichtung bezüglich des Exzenters, er verlängert einen um den Exzenter gekrümmten Bereich der Bügelfeder über die Öse hinaus. Zusammen mit einer Anschlagfläche des Pumpen­ gehäuses, die senkrecht zur Rotationsachse des Exzenters und mit wenig oder ohne Abstand vom Fortsatz und dem gekrümmten Bereich der Bügelfeder angeordnet ist, verhindern der Fortsatz und der gekrümmte Bereich, daß sich die Bügelfeder in den Ringnuten der Kolben um deren Längsachse verdreht. Allenfalls eine minimale Schwenk­ bewegung der Bügelfeder ist möglich. Dadurch wird vermieden, daß ein freies Ende der Bügelfeder gegen eine Innenwand des Pumpengehäuses stößt und bei der Hubbewegung Späne vom Pumpengehäuse abträgt. Das freie Ende an der Öse der Bügelfeder, die keinen Fortsatz aufweist, reicht nicht bis an die Ebene, in welcher sich der gekrümmte Bereich bzw. der Fortsatz befinden. Die Verdrehsicherung hat den Vorteil, daß keinerlei besondere Ausgestaltung des Pumpengehäuses oder extra Sicherungsteile gegen Verdrehen notwendig sind. Sie ist daher einfach und billig zu verwirklichen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert, das in der Zeichnung dargestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe im Bereich eines Exzenters;

Fig. 2 einen Achsschnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Hubkolbenpumpe;

Fig. 3 eine Bügelfeder in Draufsicht;

Fig. 4 die Bügelfeder aus Fig. 2 in Ansicht;

Fig. 5 eine zweite Ausführungsform einer Bügelfeder in Draufsicht; und

Fig. 6 die Bügelfeder aus Fig. 4 in Ansicht.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels

Die in Fig. 1 und 2 ausschnittsweise dargestellte, erfindungsgemäße Hubkolbenpumpe 10 weist zwei Kolben 12 auf, die koaxial und einander abgewandt radial zu einer Rotationsachse 14 eines zwischen ihnen befindlichen Exzenters 16 angeordnet sind. Die beiden Kolben 12 sind in Zylindern 18, welche in ein Pumpengehäuse 20 eingesetzt sind, verschiebbar geführt. Einander zugewandte Enden der Kolben 12 stehen aus den Zylindern 18 in einen Exzenterraum 22 im Innern des Pumpengehäuses 20 vor. Der Exzenterraum 22 ist ein flacher, zylindrischer Hohlraum, dessen Achse, die zugleich die Rotationsachse 14 des Exzenters 16 ist, Längsachsen der Kolben 12 rechtwinklig schneidet. Die Zylinder 18 münden senkrecht in eine Umfangsfläche 24 des Exzenterraums 22.

Die in den Exzenterraum 22 ragenden Enden der Kolben 12 sind jeweils mit einer Ringnut 26 für den Eingriff einer Bügelfeder 28 versehen. Diese Bügelfeder 28 ist in montiertem Zustand, wie er in Fig. 1 und 2 gezeigt ist, elastisch aufgeweitet, sie steht unter Vorspannung und drückt einander zugewandte Stirnflächen 30 der Kolben 12 von außen gegen eine Umfangsfläche eines Lagerrings 32. Der Lagerring 32 ist Bestandteil eines auf dem Exzenter 16 angebrachten Kugellagers. Dieses Kugellager weist neben dem Lagerring 32 Lagerkugeln 34 auf, die von einem Kugelring 36 äquidistant auf einer zylindrischen Umfangsfläche 38 des Exzenters 16 gehalten sind. Diese Kugellageranordnung 32, 34, 36 dient der Verminderung der Reibung zwischen dem Exzenter 16 und den Kolben 12. In Fig. 2 ist einer der beiden Kolben im Nutgrund geschnitten dargestellt, der Lagerring 32 sowie die Bügelfeder sind in Ansicht gezeigt.

Der Exzenter 14 ist ein zylindrischer Zapfen, der einstückig mit einer Exzenterwelle 40 und exzentrisch mit einer Exzentrizität e an deren einem Ende angeordnet ist. Durch rotierenden Antrieb der Exzenterwelle 40 mittels eines nicht dargestellten Elektromotors wird der Exzenter 16 zu einer Drehbewegung um seine Rotationsachse 14, die zugleich Rotationsachse der Exzenterwelle 40 ist, angetrieben. Über die Lagerkugeln 34 treibt der Exzenter 16 den Lagerring 32 zu einer Kreisbewegung um die Rotations­ achse 14 an, wobei der Lagerring 32 über die Lagerkugeln 34 von der Drehung des Exzenters 16 entkoppelt ist, der Lagerring 32 dreht sich nicht bei seiner Kreisbewegung. Durch seine Kreisbewegung treibt der Lagerring 32 die an ihm anliegenden Kolben 12 zu einer Hin- und Herbewegung an, die den Arbeits- und den Saughub der Kolben 12 darstellt.

Die Bügelfeder 28 ist in Fig. 2 und 3 dargestellt, wobei Fig. 3 eine Ansicht in Richtung des Pfeils 111 in Fig. 4 darstellt. Die Bügelfeder 28 ist aus Federstahl-Runddraht gebogen. Sie weist einen gekrümmten Bereich 42 auf, der sich bei montierter Bügelfeder 28 (Fig. 1) um den Umfang des Exzenters 16 wölbt.

An beiden Enden ihres gekrümmten Bereichs 42 ist die Bügel­ feder 28 zu hakenförmigen Ösen 44 gebogen, die an einer Stelle ihres Umfangs offen sind. Die Ösen 44 befinden sich in Ebenen, die senkrecht zu einer Ebene stehen, in welcher sich der gekrümmte Bereich 42 befindet. Die beiden Ebenen, in welchen sich die Ösen 44 befinden, sind nicht parallel, sondern etwas geneigt zueinander (Fig. 4). Durch die elastische Aufweitung der Bügelfeder 28 bei der Montage stehen die beiden Ösen 44 parallel zueinander (Fig. 1). In der Draufsicht auf die Bügelfeder 28 (Fig. 3) sind die Ösen 44 in etwa rechtwinklig zum gekrümmten Bereich 42 abgebogen, so daß sich die Ösen 44 in Richtung der Ebene, in der sich der gekrümmte Bereich 42 befindet, öffnen. Die beiden Ösen 44 liegen deckungsgleich übereinander. Sie haben eine Kreisbogenform, ihr Innendurchmesser ist etwas größer als ein Nutgrunddurchmesser der Ringnut 26 der Kolben 12. Die Ösen 44 der Bügelfeder 28 liegen dadurch an einer Nutflanke 46 der Ringnut 26 an, die dem Lagerring 32 benachbart ist. Diese Nutflanke 46 ist sphärisch aus­ gebildet. Dies hat den Vorteil, daß die Ösen 44 trotz unvermeidbarer Formfehler der Bügelfeder 28 gleichmäßig an der Nutflanke 46 anliegt.

Die lichte Weite an einem Öffnungsmund 48, dies ist die engste Stelle der offenen Ösen 44, ist kleiner als der Durchmesser der Kolben 12 am Grund der Ringnut 26, wodurch sich die Öse 44 beim Einbringen in die Ringnut 26 zunächst elastisch aufweitet und dann einschnappt und nicht mehr selbsttätig löst. Zum leichteren Einbringen der Öse 44 in die Ringnut 26 ist ein freies Ende der Öse 44 als Einfädelabschnitt 50, 51 ausgebildet, in dessen Bereich sich die lichte Weite vom Öffnungsmund 48 nach außen vergrößert. Der Einfädelabschnitt 50, 51 dient der Positionierung der Bügelfeder 42 zum Einbringen ihrer Ösen 44 in die Ringnuten 26 der Kolben 12 und unterstützt das elastische Aufweiten der Ösen 44.

An einer der beiden Ösen 44 weist die Bügelfeder 28 einen mit ihr einstückigen Fortsatz 56 an ihrer dem gekrümmten Bereich 42 abgewandten Seite auf. Dieser befindet sich in einer Ebene mit dem gekrümmten Bereich 42 und erstreckt sich ein Stück weit ungefähr in Umfangsrichtung des Exzenters 16. Eine den Exzenterraum 22 begrenzende Stirnwand 58 des Pumpengehäuses 20 befindet sich dicht an dem gekrümmten Bereich 42 und dem Fortsatz 56 der Bügelfeder 28. Die eine Anschlagfläche 58 bildende Stirnwand verhindert, daß sich die Bügelfeder 28 in den Ringnuten 26 der Kolben 12 drehen kann und läßt lediglich eine geringe Schwenkbewegung zu (Fig. 2). Dadurch wird verhindert, daß ein freies Ende 60 an der keinen Fortsatz aufweisenden Öse 44 der Bügelfeder 28 gegen die Stirnwand 58 des Pumpengehäuses 20 stößt und bei der Hin- und Herbewegung der Kolben Späne abträgt. Dieses freie Ende 60 reicht nicht bis zu der Ebene, in welcher sich der gekrümmte Bereich 42 und der Fortsatz 56 der Bügelfeder 28 befinden (Fig. 3).

Zur Montage der erfindungsgemäßen Hubkolbenpumpe 10 werden die Kolben 12 von außen in die Zylinder 18 geschoben, nachdem letztere in das Pumpengehäuse 20 eingesetzt worden sind. Die Kolben 12 werden soweit in die Zylinder 18 geschoben, daß ihre einander zugewandten Enden in den Exzenterraum 22 ragen und ihre Ringnuten 26 einen Abstand voneinander aufweisen, der dem Abstand der beiden Ösen 44 der Bügelfeder 28 in entspanntem Zustand entspricht. Anschließend wird die Bügelfeder 28 mit den Öffnungsmündern 48 ihrer Ösen 44 voran in die Ringnuten 26 gedrückt, bis die Ösen 44 in den Ringnuten 26 einschnappen. Der gekrümmte Bereich 42 der Bügelfeder 28 verläuft dabei seitlich und stört die Montage nicht.

Zur nachfolgenden Montage der Exzenterwelle 40 mit dem das Kugellager 32, 34, 36 tragenden Exzenter 16 müssen die Kolben 12 gegen die Kraft der Bügelfeder 28 auseinander­ gedrückt werden, so daß der Lagerring 32 zwischen die einander zugewandten Stirnflächen 30 der Kolben 12 gebracht werden kann. Zum Auseinanderdrücken der Kolben 12 kann die der Exzenterwelle 40 abgewandte Seite des Lagerrings 32 konisch ausgebildet sein, wodurch der Lagerring 32 beim Einsetzen der Exzenterwelle 40 in das Pumpengehäuse 20, das in Richtung der Rotationsachse 14 der Exzenterwelle 40 erfolgt, die Kolben 12 auseinanderdrückt.

Die Fig. 5 und 6 zeigen eine gegenüber den Fig. 3 und 4 abgewandelte Ausführung einer Bügelfeder 52. Ein gekrümmter Bereich 54 dieser Bügelfeder 52 ist zu einem Polygonzug anstelle eines stetigen Bogens geformt. Ansonsten ist diese Bügelfeder 54 gleich wie die bereits beschriebene Bügelfeder 28 aufgebaut. Die Bügelfeder 54 wird aus diesem Grunde nicht nochmal beschrieben, es gelten die Ausführungen zu der in Fig. 3 und 4 dargestellten Bügelfeder 28. Die in Fig. 5 und 6 dargestellte Bügelfeder 54 ist anstelle der in Fig. 3 und 4 dargestellten Bügelfeder 28 in die Hubkolbenpumpe 10 einsetzbar. Diese zweite Ausgestaltung der Bügelfeder 54 hat den Vorteil, daß sich enge Herstellungstoleranzen besser einhalten lassen.

Claims (7)

1. Hubkolbenpumpe mit einem Gehäuse, in welchem zwei Kolben einander gegenüberliegend in etwa radial zu einer Rotationsachse eines rotierend antreibbaren Exzenters angeordnet sind und mit einer aus Draht gebogenen Bügelfeder, die in Umfangsrichtung um den Exzenter gekrümmt ist und die mit ihren beiden Enden an dem Exzenter zugewandten Enden der beiden Kolben angreift und diese gegen eine Umfangsfläche des Exzenters drückt, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Exzenter (16) zugewandten Kolbenenden Ringnuten (26) aufweisen, und daß die beiden Enden der Bügelfeder (28, 52) als offene, hakenförmige Ösen (44) ausgebildet sind, die einen Nutgrund umgreifend in die Ringnuten (26) der Kolben (12) eingreifen und die Öffnungsmünder (48) aufweisen, deren lichte Weite kleiner als der Kolbendurchmesser am Ringnutgrund ist.

2. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bügelfeder (28, 52) einen Fortsatz (56) an einer ihrer beiden Ösen (44) an einer einem um den Exzenter (16) gekrümmten Bereich (42, 54) der Bügelfeder (28, 52) abgewandten Seite der Öse (44) aufweist, der sich mit dem gekrümmten Bereich (42, 54) in oder nahezu in einer Ebene befindet, und daß das Pumpengehäuse (20) eine in etwa senkrecht zu einer Rotationsachse (14) des Exzenters (16) angeordnete Anschlagfläche (58) aufweist, die allenfalls einen kleinen Abstand zu dem gekrümmten Bereich (42, 54) und dem Fortsatz (56) der Bügelfeder (28, 52) hat.

3. Hubkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungsmünder (48) in etwa parallel zu einer Ebene ausgerichtet sind, in der sich der gekrümmte Bereich (42; 54) der Bügelfeder (28; 52) befindet.

4. Hubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ösen (44) über die Öffnungsmünder (48), welche eine engste Stelle bilden, hinaus in einen sich erweiternden Einfädelabschnitt (50) übergehen.

5. Hubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gekrümmte Bereich (54) polygonförmig gebogen ist.

6. Hubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die beiden Ösen (44) bei eingebauter Bügelfeder (28; 52) in zwei in etwa zueinander parallelen Ebenen befinden.

7. Hubkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß dem Exzenter (16) benachbarte Nutwangenflächen (46) der Ringnuten (26) konvex gewölbt, insbesondere kugelförmig ausgebildet sind.