DE3332355C1 - Zylinderkolben-Anordnung für eine Kolbenmaschine - Google Patents

Description

• Aus der EP-OS 00 21 315 ist eine Zylinderkolben-Anordnung für eine Kolbenpumpe bekannt, bei der der mit dem Dichtungsschlauch verbundene Kolbenkörper mit der Führungshülse in einen büchsenförmig ausgebildeten Tassenstößel eintaucht. der in einer Bohrung des Pumpcngehäuses axial verschiebbar gelagert ist. Der Kolbenkörper wird nur von dem förderstromseitig im Pumpengehäuse eingespannten Dichtungsschlauch geführt, der in der Führungshülse eng anliegt. Zur Übertragung der vom Exzenterantrieb ausgeführten Hubbewegung wird der Kolbenkörper ohne weitere Führung kraftschlüssig von einer im Arbeitsraum des Dichtungsschlauches angeordneten Schraubenfeder gegen den Boden des Tassenstößels gedrückt, so daß der Dichtungsschlauch auch während des Stillstands in axialer Richtung gedehnt wird. Diese Konstruktion verlangt eine aufwendige, passungsgenaue Oberflächenbearbeitung aller ineinander geführten Bauteile, in die auch das Pumpengehäuse selbst einbezogen ist. Das Puinpengehäuse selbst ist dem Verschleiß ausgesetzt, weil die auf den Tassenstößel vom Antrieb ausgeübten Seitenkräfte auf die Bohrung im Gehäuse übertragen werden, in welcher der Tassenstößel axial verschiebbar gelagert ist.
• Der Dichtungsschlauch gleitet wie bei der DE-AS 25 54 733 mit der Außenmantelfläche auf einem unter Druck stehenden Schmiermittel. Bei der Rückführung des Schmiermittels durch einen Drosselkanal ergeben sich ebenfalls die bereits erörterten Schwierigkeiten.
• Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine verbessertc Lagerung für eine mit einem Dichtungsschlauch versehenc Zylinderkolben-Anordnung zu schaffen, die einen strömungsgünstigen Schmiermitteldurchfluß aufweist und kostengünstig herzustellen ist.
• Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Hauptanspruches angegebenen Mitteln gelöst. Dic vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist Gegenstand der Unteransprüche.
• Der Kolbenkörper des Dichtungsschlauches wird bei der erfindungsgemäßen Zylinderkolben-Anordnung von dem Führungskolben mit radialem Seitenspiel in der Führungshülse axial verschiebbar geführt. In der Anlaufphase wird der Dichtungsschlauch vor dem Eintritt der Druckflüssigkeit in den Arbeitsraum von dem in die Führungshülse eingeleiteten Schmiermittel konzentrisch zum Führungskolben ausgerichtet. Mit dem Kolbenkörper wird am antriebsseitigen Ende des Dichtungsschlauches ein Ringspalt mit gleichmäßigem Druchflußquerschnitt für das Schmiermittel gebildet, das gleichmäßig über die Mantelfläche des Dichtungsschlauches verteilt wird. Der Dichtungsschlauch wird berührungsfrei in der Führungshülse geführt. Überflüssiges Schmiermittel kann auch während des Druckhubes des Kolbens abströmcn. Auf diese Weise wird die zur Schmierung des Dichtungsschlauchcs benöligtc Schmiermittelmenge geregelt, wobei eine Erwärmung oder Verschäumung des Schmiermittels weitgehend vermieden wird. Die radiales Seitenspiel zulassende Verbindung des Kolbenkörpers mit dem Führungskörper erübrigt eine enge Passung zwischen Kolbenkörper und Führungshülse. Es müssen lediglich die aufeinander gleitenden Flächen von Führungskörper und Führungshülse maßlich genau zueinander angepaßt werden. Diese Bauteile sind aufgrund ihrer einfachen Bauform leicht zu bearbeiten und können bei Verschleiß ohne großen Aufwand gegen Neuteile ausgetauscht werden.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels im einzelnen erläutert. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch einen Zylinderblock mit der Zylinderkolben-Anordnung; Fig. 2 einen Ausschnitt aus F i g. 1 in vergrößertem Maßstab.
• Der mit 1 bezeichnete Zylinderblock gehört zu einer im übrigen nicht dargestellten Kolbenpumpe, die zur Förderung von niederviskosen HFA-Flüssigkeiten vorgesehen ist. Der Zylinderblock list in das Pumpengehäuse der Kolben pumpe eingesetzt. Der Antrieb der Zylinderkolben-Anordnung erfolgt durch einen auf einer Exzenterwelle angeordneten Flächenring der Pumpe.
• Im Zylinderblock 1 befindet sich eine Stufenbohrung 2 zur Aufnahmc einer in der Außenkontur daran angepaßten Führungshülse 3. An der zylinderförmigen Innenwand der Führungshülse 3 liegt ein elastisch verformbarer Dichtungsschlauch 4 an, der mit seinem oberen, förderstromseitig offenen Ende mit der Führungshülse 3 in den Zylinderblock 1 eingespannt und mit dem Zylinderblockdeckel 5 gehalten ist. An unteren, antriebsseitigen Ende umfaßt der Dichtungsschlauch 4 einen metallischen Kolbenkörper 6, der mit einem Bundring 7 in der Verlängerung des Dichtungsschlauches 4 bündig mit diesem abschließt. Der Dichtungsschlauch 4 ist an den Kolbenkörper 6 anvulkanisiert.
• Der Arbeitsraum 8 der Kolbenpumpe befindet sich innerhalb der Führungshülse 3 in dem vom Dichtungsschlauch 4 abgedichteten Raum. Das Druckmittel wird von einer nicht dargestellten Vorfüllpumpe mit einem Vorfülldruck über das Einlaßventil 9 in den Arbeitsraum 8 eingespeist, durch die Hubbewegungen des Kolbenkörpers 6 verdichtet und über das Auslaßventil 10 zu dem an die Pumpe angeschlossenen Druckmittelverbraucher geführt.
• Der Kolbenkörper 6 ist mit einem im unteren Bereich der Führungshülse 3 axial verschiebbar gelagerten Führungskolben 11 verbunden, der mit seiner Mantelfläche in enger Passung an der Innenwandung der Führungshülse 3 anliegt. Ein mit dem Führungskolben 11 verschraubter Kolbenschuh deckt die Führungshülse 3 bei entspanntem Dichtungsschlauch 4 am unteren Ende ab und kommt bei mit dem Vorfülldruck belasteten Dichtungsschlauch 4 an dem Flächenring des nicht dargestellten Exzenterantriebs kraftschlüssig zur Anlage.
• Wie insbesondere aus F i g. 2 sichtbar wird, greift ein antriebsseitig am Kolbenkörper 6 angeordneter Zapfen 13 mit radialem Seitenspiel in eine korrespondierende Ausnehmung 14 im Führungskolben 11 ein. Zur lösbaren Verbindung von Kolbenkörper 6 und Führungskolben 11 ist ein Federring 15 in einer Ringnut 16 gelagert, die in der Ausnehmung 14 umiäuft. Der Zapfen 13 liegt mit einem Vorsprung 17 außermittig an der nach innen gerichteten Rundung des Federringes 15 an. Wird der Kolben körper 6 zur Demontage des Dichtungsschlauches nach oben aus der Führungshülse 3 herausgezogen, so drückt der Vorsprung 17 am Zapfen 13 den Federring 15 in die Ringnut 16 hinein. Die Vorspannung am Federring 15 ist jedoch so groß, daß der Kolbenkörper 6 und der Führungskolben 11 im Betriebszustand, insbesondere in der Anlaufphase, nicht getrennt werden.
• Durch eine Bohrung 18 im Zylinderblock 1 wird von außen am förderstromseitigen Ende der Führungshülse in diese ein Schmiermittel zugeführt und über die äußere Mantelfläche des Dichtungsschlauches 4 verteilt. Der Kolbenkörper 6 weist am Bundring 7, der mit dem antriebsseitigen Ende des Dichtungsschlauches 4 bündig abschließt, einen kleineren Durchmesser auf als der mit enger Passung in der Führungshülse 3 geführte Führungskolben 11. Da der Zapfen 13 des Kolbenkörpers 6 außerdem mit großem Radialspiel in die Ausnehmung 14 des Führungskolbens 11 eingreift, bildet sich im Bereich des Kolben körpers 6 unter der Wirkung des zugeführten Schmiermittels ein konzentrischer Ringspalt mit gleichmäßiger Spalthöhe, durch den das Schmiermittel in jeder Betriebsphase des Kolbens ungehindert austreten kann. Das Schmiermittel verläßt die Zylinderkolben-Anordnung ohne Drosselung durch einen Ablaufkanal 19 im Führungskolben 11, wobei sichergestellt ist, daß die ablaufende Menge des Schmiermittels stets der zugefügten Menge entspricht.
• In der Anlaufphase wird das Schmiermittel vor dem Druckmittel eingeleitet, so daß sich der Ringspalt ungehindert einstellen kann. Da in diesem Zustand der Führungskolben nicht mit dem Kolbenschuh 12 gegen den Flächenring des Exzenterantriebs angedrückt ist, wird mit dem Federring 15 verhindert, daß der Führungskolben 11 vom Kolbenkörper 6 durch das zugeführte Schmiermittel getrennt wird. Zwischen diesen beiden Teilen kann daher kein Schmiermittel angestaut werden, das bei den einsetzenden Kolbenhüben in den Ringspalt zurückgedrückt werden könntc. Mit der ein setzenden Zufuhr von Druckmittel in den Arbeitsraum 8 durch die Vorfüllpumpe wird auch der Führungskolben 11 mit dem Kolbenschuh 12 kraftschlüssig gegen den Flächenring des Exzenterantriebs angedrückt, wobei der Dichtungsschlauch 4 um die vorgegebene Ilublänge von dem Druckmittel gedehnt wird. In der sich dann anschließenden Druckphase bei der Aufwärtsbewegung des Kolbens wird das Druckmittel komprimiert und durch das Auslaßventil 10 zum Verbraucher ausgestoßen.

Claims (3)

1. Patentansprüche: 1. Zylinderkolben-Anordnung für eine Kolbenmaschine mit einem volumenveränderlichen, über eine Vorfüllpumpe mit einem vorgespannten Druckmittel beaufschlagbaren Arbeitsraum innerhalb einer zylinderförmigen, im Pumpengehäuse angeordneten Führungshülse und mit einem darin mittels eines Antriebselements axial verschiebbaren Kolbenkörper sowie mit einem damit antriebsseitig druck- und zugfest verbundenen, elastisch verformbaren Dichtungsschlauch, der den Arbeitsraum abdichtet und der mit der Außenmantelfläche in der Führungshülse auf einem von außen zugeführten, umlaufenden Schmiermittel gelagert ist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Kolbenkörper (6) von einem gegen das Antriebselement kraftschlüssig anliegenden Führungskolben (11) in der Führungshülse (3) geführt und durch eine radiales Seitenspiel aufweisende, in axialer Richtung lösbare Verbindung (13 bis 17) in der Weise mit dem Führungskolben verbunden ist, daß das Schmiermittel während des Arbeitshubes durch einen konzentrisch, mit gleichmäßigem Abstand zwischen Führungshülse und Dichtungsschlauch (4) gebildeten Ringspalt am antriebsseitigen Ende des Kolbenkörpers ungedrosselt austreten kann.
2. 2. Zylinderkolben-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenkörper (6) mit einem ausgestellten Bundring (7) am antriebsseitigen Ende des Dichtungsschlauches (4) bündig mit diesem abschließt, wobei der Bundring einen kleineren Durchmesser als der mit enger Führung in der Führungshülse (3) geführte Führungskolben (11) aufweist.
3. 3. Zylinderkolben-Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolbenkörper (6) am antriebsseitigen Ende mit einem Zapfen (t3) in eine einen größeren Durchmesser aufweisende Ausnehmung (14) des Führungskolbens (11) eingreift, in der eine Ringnut (16) umläuft, und daß der Zapfen mit einem Vorsprung (17) gegen einen in die Ringnut eingelegten, dehnbaren Federring (15) anliegt, der unter der Wirkung einer auf den Kolbenkörper in axialer Richtung ausgeübte Mindestzugkraft in die Ringnut zurückweicht.

   Die Erfindung betrifft eine Zylinderkolben-Anordnung für eine Kolbenmaschine gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

   Zylinderkolben-Anordnungen, bei denen der mit dem Kolbenhub volumenveränderliche Arbeitsraum innerhalb einer Führungshülse von einem zylindrisch ausgeformten Dichtungsschlauch abgedichtet ist, sind an sich bekannt. Sie sind beispielsweise für Pumpen geeignet, die niederviskose HFA-Druckflüssigkeiten mit einem hohen Betriebsdruck fördern. Der mit der Führungshülse im Pumpengehäuse an einem Ende eingespanntc Dichtungsschlauch ist am anderen Ende mit einem die Hubbewegungen ausführenden Kolbenkörper verbunden, der von einem außen liegenden Antricbselement bewegt wird. Hierbei ist dafür Sorge zu tragen, daß der Dichtungsschlauch nicht unter der Wirkung des Druckmittels mit der Führungshülse in Berührung kommt und durch Reibung zerstört wird.

   Aus der DE-AS 25 54 733 ist es bekannt, von außen ein Schmiermittel zwischen Dichtungsschlauch und Führungshülse einzuleiten, um den Dichtungsschlauch auf seiner Außenmantelfläche gegenüber der Führungshülse hydrostatisch abzustützen. Das eingebrachte Schmiermittel passiert auf der Abströmseite eine Abströmdrossel, deren Spaltweitc zwischen der Stützfläche auf der Führungshülse und dem Dichtungsschlauch in Abhängigkeit vom jeweiligen Arbeitsdruck selbsttätig verstellt wird. Der Abströmquerschnitt soll mit zunehmendem Arbeitsdruck enger gestellt werden. Durch die Drosselung des Schmiermittels wird jedoch Wärme crzeugt, die abgeführt werden muß, und es wird der Schmiermittelabfluß beeinträchtigt. Wenn auf der einen Seitc eine größere Menge Schmiermittel zugeführt wird, als auf der Abströmseite austreten kann, bilden sich auf der Mantelfläche des Dichtungsschlauches Öltaschen, die dicsen im Dauerbetrieb zerstören. Der Kolbenkörper wird mit einer Kolbenstange in einer innerhalb des Arbeitsraumes angeordneten, mit dem Zylinderboden verschraubten Führungshülse geführt, wobei der Dichtungsschlauch zwischen Führungshülse und Zylinderboden eingeklemmt ist.

   Bci einer weiteren Ausführung der Zylinderkolben-Anordnung gemäß der DE-AS 2554 733 umspannt der Dichtungsschlauch mit der inneren Mantelfläche den Kolbenkörper im Arbeitszylinder. Der mit Druckflüssigkeit gefülltc Arbeitsraum im Arbeitszylinder befindet sich hierbei auf der Außcnseite des Dichtungsschlauches. An einem Ende ist der Dichtungsschlauch mit dem Arbeitszylinder fest haftend verbunden und am anderen Ende mit einem zylindrischen Klemmstück am Kolbenkörper verspannt Das Klemmstück gleitet bei den Arbeitshüben des Kolbenkörpers im Arbeitsraum an der Innenwandung des Arbeitszylinders. Das aber hat den Nachteil, daß bei den Arbeitshüben ständig Druckmittel im Arbeitsraum durch Bohrungen des Klemmstückes hin- und hergepreßt wird. Der Dichtungsschlauch wird auf der am Kolbenkörper anliegenden Innenmantelfläche geschmiert, wobei das Schmiermittel wiederum eine zwischen dem Kolbenkörper und dem Arbeitszylinder gebildete Abströmdrossel auf der Austrittsseite passiert. Die Anordnung von Dichtungsschlauch und Kolbenkörper im Arbeitszylinder unterscheidet sich daher vom Gegenstand der vorliegenden Anmeldung in wesenttichen Merkmalen.

   Die aus der DE-PS 29 14 694 bekannte Zylinderkolben-Anordnung zeigt einen mit dem Dichtungsschlauch verbundenen Kolbenkörper, der am antriebsseitigen Ende unmittelbar in der Führungshülse geführt wird.

   Die von einem Exzenterantrieb ausgehenden Seitenkräfte, die vom Flächenring des Antriebs über einen Kolbenschuh auf den Kolbenkörper übertragen werden, verlangen eine enge Passung mit der Führungshülse. Um diese herbeizuführen, kann eine nachträgliche und sehr aufwendige Bearbeitung des bereits mit dem Dichtungsschlauch verbundenen Kolbenkörpers notwendig sein. Zudem wird der Ablauf des Schmiermittels durch die enge Führung des Kolbenkörpers in der Führungshülse behindert.