DE939244C

DE939244C - Doppelkolbenpumpe, insbesondere fuer hohe Drehzahlen

Info

Publication number: DE939244C
Application number: DEF10226A
Authority: DE
Inventors: Benno Fiala-Fernbrugg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1951-11-02
Filing date: 1952-10-24
Publication date: 1956-02-16

Description

Doppelkolbenpumpe, insbesondere für hohe Drehzahlen Gegenstand der Erfindung bildet eine neuartige und besonders vorteilhafte Doppelkolbenpumpe, insbesondere für hohe Drehzahlen, mit zwei in einem gemeinsamen, mit Saug- und Auslaßschlitzen versehenen Zylinder laufenden Kolben.
Die bisher bekannten derartigen Doppelkolbenpumpen verwenden für den Antrieb der Kolben sowohl Kurbelgetriebe als auch Kombinationen von Kurbel- und Schwinghebelgetrieben, wobei aber mindestens eine Seite der Pumpe, nämlich der Saugeinlaß oder der Druckauslaß, durch ein besonderes Steuerungsorgan gesteuert wird.
Es sind des weiteren Doppelkolbenpumpen bekannt, die ohne Ventile arbeiten, deren Kolben aber von besonders geformten Bewegungsnocken oder durch Bewegungsrippen, die auf Scheiben oder Zylinder angeordnet sind, angetrieben werden. Es ist auch bereits eine Doppelkolbenpumpe vorgeschlagen worden, bei welcher jeder der beiden Kolben jeweils zwei aufeinanderfolgende entgegengesetzte Kolbenstöße in mit der Zeit linear verlaufender Geschwindigkeit mit darauffolgenden, zeitlich gegeneinander versetzten Ruhepausen vollführt, wobei die Kolben in ihrer Bewegung unabhängig voneinander sind und durch exzentrische Flebenokken angetrieben werden, um den jeweiligen Stillstand wie auch gleiche Geschwindigkeiten zu erreichen.
Diese Antriebsanordnung hat den Nachteil, daß solche von Bewegungsnocken oder Bewegungsrippen angetriebenen Pumpen nur mit geringer Tourenzahl betrieben werden können, da, wie im Maschinenbau bekannt, ein Hochtourenantrieb und damit eine Pumpenhochleistung mit diesem Kolbenantrieb wegen der an -den Nocken bzw. Bewegungsrippen auftretenden Beschleunigungs= und Verzögerungsstöße im gleitenden Nocken- bzw. Rippenantrieb nicht erreicht werden kann. Bei größerem, praktisch notwendigem Pumpenhub und einer entsprechend großen Pumpenbohrung ist die Betriebstourenzahl auf ungefähr 300 Umdr./Min. wegen der darüber hinaus auftretenden Stoß- und damit Abnutzungserscheinungen begrenzt. Höhere Tourenzahlen bei größerem Zylindervolumen, also beiHochleistung, sind, wennentsprechendeStoßfreiheit des Laufes und damit wirtschaftliche Lebensdauer der Pumpe erreicht werden soll, nur durch stoßfreie Kolbenbewegung, also durch Kurbelantrieb bzw. durch Antrieb mittels einer Kombination von Kurbel- und Lenker- (Schwinghebel-) Antrieb erreichbar.
Die erfindungsgemäße Doppelkolbenpumpe läßt demgegenüber alle diese Nachteile und Mängel-vermeiden, und zwar dadurch, daß die in an sich bekannter Weise durch Kurbel oder Kurbel und Lenker angetriebenen Kolben, von denen der eine, KS, nur die Saugschlitze S und der andere, Kd, nur die Auslaßschlitze D überschleift; mit konstanter Phasenverschiebung so bewegt werden, daß sich die beiden Kolben in dem Augenblick, in dem der die Aus.laßschlitze D steuernde Kolben Kd diese nach Überfahren geschlossen hat, bis auf den geringstmöglichen Abstand nähern.
Hierbei können die beiden Kolben in an sich bekannter Weise durch eine einzige Kurbel, zwei HauptpleuelstangenPüberzweiLenkerL (Schwinghebel) und zwei Kolbenpleuelstangen P, bewegt sein. Nach einer besonders vorteilhaften Ausführungsform können die beiden Kolben in an sich bekannter Weise von zwei parallelen Kurbelwellen, die an den Enden der Zylinderbüchse Z angeordnet sind, durch je eine Kolbenpleuelstange mit konstanter Phasenverschiebung angetrieben sein.
Eine weitere besonders vorteilhafte Ausführungsform bietet die Erfindung insofern, als beide Kolben in an sich bekannter Weise durch eine doppelt gekröpfte, an dem einen Ende der Zylinderbüchse gelagerte Kurbelwelle mit konstanter Phasenverschiebung angetrieben sind. Bei dieser Ausführungsform ist es von weiterem Vorteil, wenn der von der Kurbelwelle abgewandte Arbeitskolben in an sich bekannter Weise von zwei parallelen Pleuelstangen angetrieben ist. Bei dieser und auch bei vorgenannter Ausführungsform ist es vorteilhaft, «renn einer oder beide Kurbelbetriebe in an sich bekannter Weise geschränkt ausgebildet ist bzw. sind.
In der Zeichnung sind Doppelkolbenpumpen der erfindungsgemäßen Art in mehreren beispielsweisen Ausführungsformen schematisch veranschaulicht.
Fig. i zeigt den in der Zylinderachse geführten Schnitt durch eine Pumpe mit einer Kurbel in den Hauptphasen der Kolbenbewegung; Fig. 2 stellt eine Pumpe mit zwei Kurbelwellen dar; Fig. 3 und 4. zeigen eine weitere Ausführungsform mit einer Kurbelwelle in zwei Hauptansichten. In Fig. i bezeichnet K die Kurbelwelle, die im Gehäuse G im Lager I gelagert ist. Vom Kurbelzäpfen i werden mittels je einer Hauptpleuelstange P über den Drehpunkt 2 des Lenkers L, -der im Gehäuse G im Lager II gelagert ist, und des weiteren durch die jeweils in einem Drehpunkt 2 angreifenden Kolbenpleuelstangen P1 der den Saugschlitz S steuernde Steuerkolben K, und der den Auslaßschlitz D steuernde Steuerkolben Kd in der gemeinsamen Zylinderbüchse Z bewegt. Durch die konstruktive Anordnung gemäß Fig. i wird ein Voreilen der Kolbenzeitweglinie des Kolbens Kd, der den Auslaßschlitz steuert, gegenüber der Zeitweglinie des Kolbens Ks, der den Saugschlitz steuert, erreicht. Dieses Voreilen in Verbindung mit der verschiedenen Beschleunigung jedes der beiden Arbeitskolben K, und Kd (die Beschleunigung nach dem äußeren Totpunkt ist kleiner als nach dem inneren Totpunkt) ergibt bei jeder Kurbelumdrehung ein Kolbenspiel gemäß dem in Fig. i eingezeichneten Kolbenzeitwegdiagramm.
In Punkt 21 (3i5° der Kurbelwellenumdrehung) erreicht der Kolben Kd seinen inneren Totpunkt und zugleich die Innenkante des Saugschlitzes S, während der Kolben K, den Saugschlitz S schon geöffnet hat. Von Punkt 2i (3z5°) bis Punkt o (36o°) bewegt sich der Kalben K, bis an seinen äußeren Totpunkt, während sich der Kolben Kd bereits gegen den Auslaßschlitz D bewegt, so daß das Pumpenmedium bei geringstem Strömungswiderstand im Saugschlitz S angesaugt wird. Der Kolben Kd bewegt sich nun von Punkt o bis Punkt q. (6o°) gegen seinen äußeren Totpunkt, der Kolben K, gegen seinen inneren Totpunkt und schließt in Punkt ¢ (6o°) den Saugschlitz S, so daß zwischen den Kolben Kd und K, das Saugvolumen Sh, eingeschlossen wird. Dieses Saugvolumen wird zwischen den beiden Kolben gegen den Auslaßschlitz D transportiert, wobei dem Charakter der beiden Kolbenzeitweglinien entsprechend nur eine praktisch unbedeutende Expansion des Saugvolumens SI, erfolgen kann. In Punkt 5 (75°) öffnet der Kolben Kd auf seiner Bewegung gegen seinen äußeren Totpunkt den Auslaßschlitz D, so daß von Punkt 5 bis Punkt 13,5 (2o2,5°) durch den stets sich. verringernden Kolbenabstand das Saugvolumen Sh bis auf das Volumen S,. (den schädlichen Raum) durch den Auslaßschlitz D ausgeschoben wird. Der schädliche Raüm. S,. zwischen den feinbearbeiteten Kolbenstirnflächen kann praktisch bis auf das Wärmespiel herabgesetzt werden. Dieser schädliche Raum S,. wird auf dem Wege von Punkt 13,5 (2o2,5°) bis Punkt 19,5 (292,5°), in dem der Kolben K, den Saugschlitz öffnet, dem Charakter der beiden Kolbenzeitweglinien entsprechend praktisch unbedeutend vergrößert. Von Punkt 19,5 (292,5°) bis Punkt 2i (3i5°) wird, infolge der Abstandsvergrößerung der beiden Kolben bei offenem Saugschlitz S das Pumpenmedium angesaugt,-worauf in Punktei (3i5°) das neue Kolbenspiel beginnt.
Die Hochtouren - Doppelkolbenpumpe arbeitet nach dem Gleichstromprinzip mit einer Saugseite lind einer Auslaßseite an den entgegengesetzten Zylinderbüchsenen.den mit dem geringstmöglichen schädlichen Raum und wegen des Fehlens eines Steuerorgans mit den geringsten Strömungswiderständen in den Saug- und Auslaßschlitzen.
Gemäß der Erfindung ergeben sich drei verschiedene Konstruktionen, und zwar: i. Arbeitskolbengesteuerte Doppelkolbenpumpen nach Fig. i mit einer Kurbelwelle, die seitlich der Zylinderbüchse liegt und deren Kurbelwellenachse senkrecht zur Pleuelstangenbewegungsebene steht, mit Schwinghebel- (Lenker-) Anordnung.
a. Arbeitskolbengesteuerte Doppelkolbenpumpen nach Fig. z mit zwei parallelen Kurbelwellen, in deren Achsenebene die Zylinderbüchsenachse liegt.
3. Arbeitskolbengesteuerte Doppelkolbens umpen nach Fig. 3 und 4. mit Antrieb beider Kolben von einer Kurbelwelle mit zwei Kröpfungen.
Der Antrieb kann bei der Ausführungsform nach Fig. i durch Rotationsübertragung auf die Kurbelwelle oder durch Oszillationsübertragung auf den Drehpunkt z oder einen Punkt des Lenkers L, welcher Lenker für diesen Zweck zweiarmig ausgebildet ,werden kann, bei den Ausführungsformen nach Fig. 2 und den Fig. 3 und 4 durch Rotationsübertragung auf die zwei Kurbelwellen bzw. die eine Kurbelwelle erfolgen.
Die Hauptvorteile der erfindungsgemäßen Pumpe liegen auf dem Gebiet der Hochleistungsförderung von leicht verdampfenden Flüssigkeiten, wie sehr heißes Wasser, Benzin u. dgl., sowie von zähen Flüssigkeiten, z. B. Rohöl, da besondere Steuerungsorgane fehlen und große tin- und Auslaßquerschnitte zur Verfügung stehen.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: i. Doppelkolbenpumpe, insbesondere für hohe Drehzahlen, mit zwei in einem gemeinsamen, mit Saug- und Auslaßschlitzen versehenen Zylinder laufenden Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß die in an sich bekannter Weise durch Kurbel oder Kurbel und Lenker angetriebenen Kolben, von denen der eine (K,) nur die Saugschlitze (S) und der andere (Kd) nur die Auslaßschlitze (D) überschleift, mit konstanter Phasenverschiebung so bewegt «erden, daß sich die beiden Kolben in dem Augenblick, in dem der die Auslaßschlitze (D) steuernde Kolben (Kd) diese nach Oberfahren geschlossen hat, bis auf den geringstmöglichen Abstand nähern. z. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben in an sich bekannter Weise durch eine einzige Kurbel, zwei - Hauptpleuelstangen (P) über zwei Lenker oder Schwinghebel (L) und zwei Kolbenpleuelstangen (P1) bewegt sind. 3. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kolben in an sich bekannter Weise von zwei parallelen Kurbelwellen, die an den Enden der Zylinderbüchse (Z) angeordnet sind, durch je eine Kolbenpleuelstange mit konstanter Phasenverschiebung angetrieben sind. 4. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß beide Kolben in an sich bekannter Weise durch eine doppelt gekröpfte, an dem einen Ende der Zylinderbüchse gelagerte Kurbelwelle mit konstanter Phasenverschiebung angetrieben sind. 5. Doppelkolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Kurbelwelle abgewandte Arbeitskolben in an sich bekannter Weise von zwei parallelen Pleuelstangen angetrieben ist. 6. Doppelkolbenpumpe nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder beide Kurbeltriebe in an sich bekannter Weise geschränkt ausgebildet ist bzw. sind. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 627 089, 5o6 ggo, 275 108, 256 57o, 66 961; französische Patentschrift Nr. 782 769; schweizerische Patentschrift Nr. 181 o44; O. Kraemer »Getriebelehre«, 1950, S. 169A70.