DE2831642C2

DE2831642C2 - Einstellbare Schmiermittelkolbenpumpe für sehr kleine Schmiermittelmengen

Info

Publication number: DE2831642C2
Application number: DE2831642A
Authority: DE
Inventors: George E. Pontiac Mich. Thrasher jun.
Original assignee: MASTER PNEUMATIC-DETROIT Inc 48078 STERLING HEIGHTS MICH US
Current assignee: MASTER PNEUMATIC-DETROIT Inc 48078 STERLING HEIGHTS MICH US
Priority date: 1977-07-21
Filing date: 1978-07-19
Publication date: 1982-06-09
Also published as: DE2831642A1; FR2398255A1; CA1059446A; JPS5431865A; IT7850077A0; US4125176A; GB1586322A; FR2398255B1; JPS6114399B2; IT1105340B; SE7807999L

Description

a) eine ins Pumpengehäuse (26) eingesetzte Einsatzbüchse (58) dient als Pumpenzylinder

b) und weist eine im Vergleich zum Durchmesser des Pumpenkolbens (40) kleine radiale Zufuhrbohrung (68) auf, deren Durchmesser im Bereich zwischen 1/4 und 2/3 des Pumpenkolbendurchmessers liegt;

c) ein Schmiermittelversorgungskanal (52, 56) mündet in eine äußere Radialnut (66) der Einsatzbüchse (58) und führt als Schmiermittelzufuhrbohrung (68) in den Pumpenzylinder;

d) die Schmiermittelzufuhrbohrung (68) ist im Vergleich zum Schmiermittelversorgungskanal (52, 56) relativ klein, welcher wenigstens einen die Entlüftung zulassenden größeren Querschnitt aufweist.

2. Srhmiermittelkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmiermittelversorgungskanal (52, 56) einen Durchmesser von in etwa 4,7 mm aufweist.

3. Schmiermittelkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzbüchse (58) zwei äußere, ringförmige Aussparungen zur Aufnahme von Ringdichtungen (70,75) aufweist, die auf den entgegengesetzten Seiten der Ringnut (66) angeordnet sind und von denen mindestens eine an einer Stufenbohrung (50) anliegt.

4. Schmiermittelkolbenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stufenbohrung (50) von einer Stirnwand (38) mit Durchtrittsbohrung (42) für den Pumpenkolben (40) abgeschlossen ist und daß die Einsatzbüchse (58) an ihrem einen Ende eine als Ausweitung ausgebildete Nut (72) zur Aufnahme einer Ringdichtung (74) aufweist, die dichtend am Kolben (40) und an der Stirnwand (38) anliegt.

5. Schmiermittelkolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das der Stirnwand (38) benachbarte Ende der Einsatzbüchse (58) eine axiale Ringaussparung zur Aufnahme einer Ringdichtung (75) aufweist, die an der Stirnwand anliegt.

6. Schmiermittelkolbenpumpe nach einem der Ansprüche 3 — 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einsatzbüchse (58) im Sinne der Stufenbohrung (50, 78) zwei im wesentlichen zylindrische, abgesetzte Oberflächenteile (60,80) besitzt.

Die Erfindung bezieht sich auf eine einstellbare Schmiermittelkolbenpumpe für sehr kleine Schmiermittelmengen im Bereich von 0,0008 bis 0,1 cm³, wobei der Hub des Pumpenkolbens veränderbar ist und ein ventilgesteuerter Schmiermittelauslaß vorgesehen ist.

Schniiermittelkolbenpumpen für sehr kleine Schmiermittelmengen, typischerweise im Bereich von ungefähr 1/20 bis 1/2 eines Tropfens, werden häufig zur Schmierung von pneumatisch angetriebenen Motoren verwendet Bei einer bekannten Schmiermittelkolbenpumpe dieser Art (US-PS 35 16 516 und 39 26 279) treten folgende Nachteile auf: Erstens ist das Pumpengehäuse relativ teuer, da es aus Metall mit engen Toleranzen hergestellt werden muß, um die enge Passung zwischen dem Kolben und dem Zylinder herzustellen. Zweitens besitzt eine Pumpe mit einem

ίο gegebenen Durchmesser des Zylinders und des Kolbens einen begrenzten Bereich der Fördermenge pro Hub oder Zeiteinheit, die durch den axialen Hub des Kolbens bestimmt wird, und außerhalb dieses Bereichs muß ein Pumpengehäuse mit einem unterschiedlichen Durchmesser des Zylinders vorgesehen sein. Drittens muß der Schmiermittelversorgungskanal bzw. die Zufuhrbohrung zum Kolben einen Durchmesser aufweisen, der groß im Vergleich zu dem des Kolbens ist, um sicherzustellen, daß Luftblasen in der Schmiermittelzuführung entlüftet werden können, welche sonst den Betrieb der Pumpe stören könnten. Dies steht aber im Widerspruch zum Wunsch nach kleinen Fördermengen. Wenn nämlich die Steuerkante des Kolbens jenseits der Zufuhrbohrung gelangt und diese absperren sollte, strömt etwas Schmiermittel in dem Spalt zwischen Kolben und Zylinderwand zurück, und die rückströmende Menge hängt von der Größe der Zutuhrbohrung ab. Deshalb ist es schwierig, die gewünschte Menge an Schmiermittel genau zu fördern, wenn es sich um Bi uchteile von Tropfen handelt.

Bei einer bekannten Schmiermittelkolbenpumpe (AT-PS 1 80 782) für größere Schmiermittelmengen pro Förderhub als beim Anmeldungsgegenstand bewegt sich die Steuerkante des Pumpenkolbens genügend weit über die Zuflußöffnung hinweg, so daß die in die Zuflußöffnung rückströmende Schmiermittelmenge beim Arbeitshub immer klein zur Fördermenge ist. Obzwar die Merkmale a), b) und c) des Kennzeichens durch die vorbekannte Schmiermittelkolbenpumpe

ίο verwirklicht sind, tritt die besondere Problematik bei einstellbaren Schmiermittelkolbenpumpen für sehr kleine Schmiermittelmengen nicht auf, nämlich die sich widersprechenden Forderungen nach Abdichtung gegen Rückströmen und Durchmessergrenzen des Schmiermittelzuführkanals aufgrund der Entlüftungsbedingungen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine relativ einfache, billig herzustellende Pumpe der eingangs angegebenen Art zu schaffen, welche leicht einstellbar ist, und das für bisher nicht erreichte kleine Fördermengen.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ergibt sich aus dem Hauptanspruch und wird durch die Ausgestaltungen gemäß Unteransprüchen weitergebildet, für die lediglich Schutz im Zusammenhang mit dem Hauptanspruch beantragt wird.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Dabei zeigt

F i g. 1 eine Ansicht, teilweise aufgebrochen und im Schnitt, einer Schmiermitteleinrichtung und

F i g. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in F i g. 1.
Eine einstellbare Schmiereinrichtung 10 für sehr kleine Schmiermittelmengen weist ein Gehäuse 12 mit Einlaß 14 auf, der ein Schraubgewinde zum Eingriff der Stromaufseite 16 einer Druckluftleitung 18 besitzt. Das Gehäuse 12 weist ferner einen Auslaß 20 mit Gewinde zum Eingriff einer Stromabseite 22 der Druckluftleitung auf. Eine einstellbare Schmiermittelkolbenpumpe 24

besitzt ein Gehäuse 26 und ist an das Gehäuse 12 z. B. durch Schrauben 28 befestigt Eine Dichtung 30 liegt zwischen dem Pumpengehäuse 26 und dem Gehäuse 12.

Das Pumpengehäuse 26 besitzt ein hohles Inneres zur Bildung eines pneumatischen Zylinders 32, in dem ein Druckluftkolben 34 geführt ist und durch Druckluft nach rechts in F i g. 1 und durch eine Schraubfeder 36 nach links bewegbar ist Die Schraubenfeder 36 ist zwischen dem Druckluftkolben 34 und einer Endwandung 38 des Zylinders 32 eingefügt und auf einem stößelartigen Pumpenkolben 40 geführt Der Zylinder 32 ist auf der nicht beaufschlagten Seite des Druckluftkolbens 34 mittels einer Bohrung 39 entlüftet Der Pumpenkolben 40 sitzt am Druckluftkolben 34 und erstreckt sich durch eine öffnung 42 in der Endwandung 38. Der Zylinder 32 ist an seiner druckbeaufschlagten Seite durch eine Kappe 44 abgedichtet, durch welche sich eine Kolbenstange 46 in Gegenrichtung zum Pumpenkolben 40 nach außen erstreckt Durch Beobachtung der axialen Bewegungen der Stange 46 Kann bestimmt werden, ob die Pumpe 24 richtig arbeitet Die Stange 46 kann auch manuell zur Betätigung der Pumpe niedergedrückt werden. Ein drehbarer Knopf 48 auf der Stange 46 dient zur Einstellung des Hubes des Pumpenkolbens 40 und weist einen geeigneten Mechanismus auf, um die Stange 46 und den Kolben 34 bei ihrer Rastlage einzustellen. Die Stange 46 und die Hubeinstelleinrichtung sind bekannt und brauchen deshalb nicht mehr erläutert werden.

Im Gehäuse 12 ist eine nicht dargestellte Einrichtung zur Abtastung der Strömungs- bzw. Druckbedingungen der Druckluft in der Leitung 18 vorgesehen, um den Luftstrom zu starten und zu stoppen und in Abhängigkeit von diesen Änderungen Druckluft in den Zylinder 32 zum Antrieb des Druckluftkolbens 34 zuzuführen und den Pumpenkolben 40 aus der dargestellten Lage in die gestrichelte Lage 40' überzuführen, wonach die Druckluft im Zylinder 32 abgelassen wird, so daß der Druckluftkolben 34 und der Pumpenkolben 40 infolge der Feder 36 in ihre dargestellte Lage in F i g. 1 zurückkehren.

Im Pumpengehäuse 26 ist ferner noch eine Stufenbohrung 50 vorgesehen, die auf der zum Zylinder 32 abgewandten Seite der Wandung 38 liegt und zu der ein Schmiermitteleinlaß 52 führt, und zwar ist eine Verschraubung 54 zur Aufnahme einer Schmiermittelzufuhrleitung 56 vorgesehen, welche Teile 52, 56 somit einen Schmiermittelversorgungskanal bilden. An der Stufenbohrung 50 ist ferner ein Auslaß 57 mit Gewinde zur Aufnahme eines nicht dargestellten Ablaßstopfens vorgesehen.

In der Stufenbohrung 50 ist eine kolbenartige Einsatzbüchse 58 angeordnet, die äußere, zylindrische, abgesetzte Oberflächenteile 60, 80 aufweist, welche in die Stufenbohrung 50 eingepaßt sind. Das eine Ende 62 der Einsatzbüchse 58 liegt axial an der Wandung 38 an, welche die Endwand der Stufenbohrung 50 bildet. Die Einsatzbüchse 58 hat eine zentrale, axiale Bohrung 64, welche den Zylinder des Pumpenkolbens 40 bildet. Um das Äußere der Einsatzbüchse 58 läuft eine ringförmige eo ■Radialnut 66, und eine radiale Zufuhrbohrung 68 verbindet den Zylinder 64 mit der Radialnut 66. Die Radialnut 66 liegt auf gleicher axialer Höhe wie der Einlaß 52, wenn das Ende 62 der Einsatzbüchse 58 an der Wandung 38 anliegt. Auf dem äußeren Oberflächenteil b^r> 60 der Einsatzbüchse 58 ist eine weitere Ringaussparung zur Aufnahme einer O-Ring-Dichtung 70 vorgesehen, und zwar im axialen Abstand von der Radialnut 66. Der Zylinder 64 ist am Ende als radiale Nut 72 zur Aufnahme einer Ringdichtung 74 aufgeweitet die am Pumpenkolben 40 und der Endwandung 38 anliegt Am Ende 62 der Einsatzbüchse 58 ist außerdem noch eine weitere Ringnut zur Aufnahme einer Ringdichtung 75 vorgesehen, die an der Endwandung 38 anliegt Während des Betriebs der Pumpe 24 ist der Schmiermittelversorgungskanal 52, 56 von anderen Teilen des Pumpengehäuses 26 über die Ringdichtungen 70, 74 und 75 getrennt

Aus noch zu erläuternden Gründen besitzt die Zufuhrbohrung 68 einen Durchmesser, der klein im Vergleich zum Durchmesser des Zylinders 64 ist. Der Durchmesser der Zufuhrbohrung 68 liegt im Bereich von ungefähr 1/4 bis 2/3 des Durchmessers des Zylinders 64.

Die Stufenbohrung 50 weist eine Schulter 76 und eine zylindrische Ventilkammer 78 größeren Durchmessers auf. Das Oberflächenteil 80 der Einsatzbüchse 78 ist als Flansch ausgebildet und liegt axial an der Schulter 76 an. Die Ventilkammer 78 ist durch eine Kappe 82 verschlossen. Ein Schmiermittelauslaß 84 erstreckt sich von der Ventilkammer 78 durch das Gehäuse 26 nach oben und ist mit einem Rohr 86 verbunden, welches durch das Innere der Druckluftleitung 18 zu dem zu schmierenden Gerät führt. Ein Rückschlagventil 88 in der Ventilkammer 78 weist eine Dichtplatte 90 auf, die gegen eine Ringschneide an der Einsatzbüchse 58 als Ventilsitz durch eine Schraubenfeder 94 gepreßt wird, die zwischen dem Rückschlagventil 88 und der Kappe 82 eingespannt ist.

Wenn das Schmiermittel anfänglich in die Pumpe über die Zufuhrleitung 56 eingeführt wird, muß die Luft in dem Schmiermitteleinlaß 52, der Radialnut 66 sowie aus dem Pumpeninneren entfernt werden, damit die Schmiermittelpumpe richtig funktioniert. Um dieses Luftfrei-Machen zu unterstützen, hat der Schmiermitteleinlaß 52 einen Durchmesser von ungefähr 3/16 Zoll oder 4,7625 mm, welches der kleinste Durchmesser für eine rohrförmige öffnung ist, durch welchen Luft zufriedenstellend entweicht. Der von der Radialnut 66 und der Wandung der Stufenbohrung 50 gebildete, ringförmige Raum hat eine so große radiale Abmessung, daß das Schmiermittel gut in den ringförmigen Raum einläuft und diesen ausfüllt. Dabei wird in dem ringförmigen Raum befindliche Luft zurück zur öffnung 52 gedrängt und aus dem System entlassen. Die radiale Abmessung des ringförmigen Raumes ist bei einer typischen Pumpe 24 ungefähr 3,05 mm. In dem Pumpenzylinder 64 eingefangene Luft wird durch die Pumpwirkung des Kolbens 40 zum Pumpenauslaß hinausgedrängt und damit die Pumpe »gereinigt«. Auch in der Schmiermittelbohrung 68, welche den kleinsten Durchmesser hat, gefangene Luft wird durch die Pumpwirkung des Kolbens 40 entfernt.

jedesmal, wenn ein Luftstoß in der Druckluftleitung 18 startet, wird der Druckluftkolben 34 und der Pumpenkolben 40 nach rechts in F i g. 1 und jenseits der Schmiermittelzufuhrbohrung 68 in Richtung auf das Rückschlagventil 88 zur strichpunktierten Lage 40' verschoben. Der Pumpenkolben 40 drängt eine abgemessene Menge des Schmiermittels am Rückschlagventil 88 vorbei durch den Auslaß 84 in das Förderrohr 86. Jedesmal, wenn der Luftstrom in der Lruckluftleitung 18 aufhört, wird der Zylinder 32 geöffnet, und die Feder 36 führt den Druckluftkolben 34 sowie den Pumpenkolben 40 nach links aus der strichpunktierten Darstellung 40' in die ausgezogene

Darstellung 40 zurück. Gleichzeitig schließt das Rückschlagventil 88 unter dem Druck der Feder 94.

Wenn man sich die Verhältnisse bei der Pumpenförderung näher betrachtet, stellt man folgendes fest: Bevor das Schmiermittel fließt, muß es auf Druck gebracht werden, dessen Höhe sich von der Federkraft des Rückschlagventils 88 und der Reibung im System abhängt. Der Schmiermitteldruck baut sich im Zylinder 64 rechts von der Zufuhrbohrung 68 auf und drängt das Schmiermittel im Spalt zwischen Kolben und Zylinderrand tendentiell auch in Rückwärtsrichtung in die Zufuhrbohrung 68 hinein. Das im Spalt befindliche Schmiermittel kann nur im Bereich 96 (Fig. 2) entweichen, in welchem die Schmiermittelzufuhrbohrung 68 die Umfangsführung zwischen dem Kolben 40 und dem Zylinder 64 unterbricht. Die bogenmäßige Strecke dieser Unterbrechung ist sehr klein, beispielsweise 10 bis 12°. Am verbleibenden Bogen der Führung zwischen Kolben 40 und Zylinder 64 ist die Rückströmung des Schmiermittels äußerst gering bzw. effektiv verhindert. Die Rückströmung hängt natürlich auch von der Länge des Spalts zwischen Kolben und Zylinderwand, d. h. von der Eindringtiefe des Kolbens jenseits der Schmiermittelzufuhrbohrung 68, ab.

Bei der Pumpe 24 hat der Kolben einen Durchmesser von 1/8 Zoll oder 3,175 mm, und die Zufuhrbohrung 68 hat einen Durchmesser von 23622 mm. Bei dieser Schmiermittelkolbenpumpe mit einem Kolben von 3,175 mm Durchmesser wird die Lieferung von Schmiermittel in genau bemessenen Mengen bis herab zu ungefähr 0,508 mm Eindringtiefe des Kolbens 40 jenseits der Zufuhrbohrung 68 erhalten. Bei ungefähr 0,508 mm Eindringtiefe wird ungefähr 1/20 Tropfen an Schmiermittel bei jedem Einspritzhub gefördert. Die Pumpe 24 liefert noch kleinere Mengen, aber unterhalb von 0,508 mm Eindringtiefe wird die Liefermenge ungenau.

Bei der Pumpe 24 ist der Spalt zwischen dem Kolben 40 und dem Zylinder 64 ungefähr 0,005 bis 0,01 mm groß. Wegen dieser engen Passung und der kleinen Unterbrechung der Passung durch die Zufuhrbohrung 68 entsteht ein Vakuum im Zylinder 64, wenn der Kolben 40 durch die Feder 36 zurückgezogen wird, und wenn die Steuerkante des Kolbens 40 die Zufuhrbohrung 68 freimacht, wird das Schmiermittel in den Zylinder durch dieses Vakuum angesaugt. Gegenüber bekannten Einspritz-Schmiereinrichtungen mit Zuförderung durch Schwerkraft braucht die Schmiereinrichtung 10 nicht in einer speziellen räumlichen Anordnung montiert werden. Die in der Zufuhrbohrung 68 gefangene Luft während der ursprünglichen Füllung des Systems wird in den Zylinder 64 gesaugt, wenn sich der Kolben 40 zurückzieht, und wird nachfolgend aus dem System herausgedrückt, wie beschrieben.

Die Anwendung der Einsatzbüchse 58 ermöglicht die Herstellung des Gehäuses 26 aus nicht so teuren

ίο Materialien, wie beispielsweise stranggegossenem oder spritzgegossenem Kunststoff. Die Notwendigkeit der teuren Bearbeitung verschiedener Teile des Gehäuses, um eine genaue Schmiermittellieferung mit vorbestimmten Mengen zu erhalten, entfällt somit. Lediglich die Einsatzbüchse 58 und der Kolben 40 müssen spanabhebend bearbeitet sein. Ein geeignetes Material für diese Bauteile ist Messing, welches leicht und genau bearbeitet werden kann, zumal die zu bearbeitenden Oberflächen des Kolbens und des Zylinders 64 leicht zugänglich sind. Deshalb ist auch die Baueinheit aus Einsatzbüchse 58, Druckluftkolben 34 und Schmiermittelkolben 40 kostengünstig herzustellen.

Die Fördermenge der Pumpe 24 kann innerhalb bestimmter Grenzen durch Drehen des Knopfes 48 eingestellt werden, wobei die Hublänge des Pumpenkolbens 40 innerhalb des Pumpenzylinders 64 jenseits der Zufuhrbohrung 68 eingestellt wird. Eine weitere Einstellmöglichkeit ergibt sich durch Austausch der Einsatzbüchse 58 samt Kolben 40, nachdem die Kappen 44 und 82 vom Pumpengehäuse 26 abgerommen worden sind. Ein Kolben 40 und eine Einsatzbüchse 58 mit geändertem Durchmesser des Pumpenkolbens kann den Bedürfnissen nach gewählt und in das Pumpengehäuse 26 montiert werden. Auf diese Weise gelangt man

J5 zu einem Lieferbereich mit einer einzelnen Ausführungsform des Pumpengehäuses 26 von ungefähr 1/40 Tropfen pro Hub bis ungefähr 3 Tropfen pro Hub. Ein Satz von drei Kolben und Einsatzbüchsen wird als erforderlich betrachtet, um die Modifikation der Pumpe

4(i 24 zur Lieferung des Schmiermittels in dem erwähnten Bereich bereitzustellen. Die Durchmesser der Kolben sind dann 1,5875 mm, 3,175 mm und 4,7625 mm. Der Zylinder 64 hat die entsprechenden Abmaße. Der Durchmesser der Schmiermittelzufuhrbohrung 68 kann ungefähr 1,02 mm für den Kolben von 1,5875 mm und ungefähr 2,362 mm für die anderen Größen der Kolben betragen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einstellbare Schmiermittelkolbenpumpe für sehr kleine Schmiermittelmengen in Bereichen von 0,0008 bis 0,1 cm³, wobei der Hub des Pumpenkolbens veränderbar ist und ein ventilgesteuerter Schmiermittelauslaß vorgesehen ist, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: