DE1703967A1 - Fluidumspumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit nockenbetätigten, hin- und hergehenden Fluidumspumpen.

In Fluidumssystemen, beispielsweise in Schmiersystemen, ist die Pumpe zum Fördern des Fluidums durch das System ein wesentlicher Teil.

Die Erfindung sieht eine Fluidumspumpe mit einem Eingangs- und Ausgangsöffnungen aufweisenden Zylinder und mit einem Kolben vor, der gegen eine elastische Vorspannkraft von einem um den Zylinder angeordneten Schraubengangförmigen Nockensystem im Zylinder hin- und herbewegt wird.

Dank der Erfindung kann man eine Pumpe kompakt und klein bauen, wobei der Pumpmechanismus mittig angeordnet ist. Die Hauptarbeit st eile der Pumpe sind um eine Mittellinie herum angeordnet.

Das Nockensyatem weist vorzugsweise eine schraubengangförmige Nockenfläche auf, die mit einem Nockenglied zusammenwirkt, das gegenüber der schraubengangförmigen Nockenfläche drehbar ist. Ein zweckmäßiges und einfaches Verfahren zum Verbinden des Kolbens mit dem Nookei^stem besteht darin, daß man am Kolben einen Ansatz oder eine Verlängerung vorsieht, der bzw. die sich an

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der Außenseite des Zylinders entlang erstreckt und diesen umgibt. Dieser Ansatz oder diese Verlängerung wird dann vom Nockensystem bewegt und die Bewegung wird auf den Kolben übertragen.

Das Nockenglied ist vorzugsweise eine zwischen der Nockenfläche und einer Kugellauffläche angeordnete Kugel. Durch die Verwendung einer Kugel erreicht man, daß zwischen den Teilen des Nokkensystems geringe Reibungsverluste auftreten. Die Kugel kann von einem um den Zylinder herum angeordneten Nockenkörper gedreht werden.

Ein besonderes Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Kugellauffläche abgeschrägt oder quergeneigt sein kann, so daß der Laufweg des Berührungspunktes der Kugel mit der Kugellauffläche im wesentlichen genauso lang ist wie der Laufweg des Berührungspunktes der Kugel mit der Nockenfläche. Hierdurch erreicht man, daß zwischen den zwei Flächen eine im wesentlichen reine Abrollung stattfindet und die Pumpe eine verhältnismäßig niedrige Drehmomentcharakteristik hat, was von Vorteil ist.

Wenn die Lauffläche nicht quergeneigt ist, kann die Bewegung der Kugel durch einen außerhalb des Kugellaufweges angeordneten Schirm begrenzt werden. Die Ausgangsöffnung kann ein Einwegventil aufweisen. Man kann zwar auch an der Eingangsöffnung ein Einwegventil vorsehen, die Pumpe gemäß der Erfindung ist jedoch vorzugsweise so konstruiert, daß die Eingangsöffnung während des Pumphubes vom Kolben verschlossen wird, der sich an der Eingangsöffnung vorbei bewegt. Selbstverständlich kann man das in der Ausgangsleitung der Pumpe angeordnete Einwegventil auch außerhalb der eigentlichen Pumpe vorsehen.

Die elastische Vorspannkraft für den Kolben kann von einer Feder, beispielsweise einer Schraubenfeder, geliefert werden und die schraubengangförmige Nockenfläche weist vorzugsweise eine Stufe auf» Letztere Maßnahme macht es möglich, die Pumpe mit . verhältnismäßig niedrigem Leistungseingang zu betreiben, der Fachmann bemerkt jedoch, daß die Abmessungen der Pumpe und die

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zugeordneten Getriefte der Pumpe leicht so gewählt werden können, daß man mit dem .verfügbaren Leistungseingang einen gewünschten Ausgang erzielen kann.

Kurz zusammengefaßt betrifft die Erfindung eine Pluidumspumpe mit einem Kolben, der in einem Zylinder gegen eine elastische Vorspannkraft (Schraubenfeder) hin- und herbewegbar ist. Die Pumpe weist ein Nockensystem auf, das aus einer Kugel bestehen kann, die- von einem Nockenkörper gegen eine schraubengangförmi ge Nockenfläche gedreht wird« Das Nockensystem umschließt den Zylinder und bildet eine kompakte Konstruktion. Die Kugellauffläche kann quergeneigt sein, um eine reine Abrollung der Kugel zu erreichen. Die Pumpe eignet eich beispielsweise zur Ver Wendung in Schmiersystemen.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung werden nun einige Aueführungsbeispiele mit Bezug auf die beiliegenden sohematischen Zeichnungen beschrieben. In den Zeichnungen zeigt ι

Pig. 1 eine Stirnansicht der Pumpe,

Pig. 2 einen Schnitt nach der Linie A - A in Pig. 1, wobei die Pfeile die Blickrichtung angeben,

Pig. 3 einen Schnitt nach der Linie B - B in Pig. 1, wobei auch hier die Pfeile die Blickrichtung angeben,

Pig. 4 in vergrößerter Darstellung einen Querschnitt durch ein Nockensystem mit geneigter Kugellauffläche und

Pig. 5 eine Stirnansicht der Nockenfläche.

Es wird zunächst auf Pig. 3 Bezug genommen, aus der zu ersehen ist, daß die Pumpe ein Gehäuse mit einer im wesentlichen zylindrischen Gehäusewand 1 aufweist, die einstückig mit einem Boden 2 an einem Ende der Wand 1 ausgebildet ist. Das andere Ende des Gehäuses ist mit einer Deckelplatte 3 verschlossen, die passend gegen die Innenseite der Gehäusewand 1 anliegt und

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mit einem Verriegelungsfluidum (Kleber) im Gehäuse 1 befestigt ist. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann die Deckelplatte 3 auch in das Gehäuse eingeschraubt sein, wozu die entsprechenden Oberflächen beider Teile mit passenden Gewinden versehen sind. Die Deckelplatte ermöglicht das Einsetzen und Herausnehmen der im Gehäuse angeordneten Pumpenteile. Zweckmäßig ist auf der Außenseite der Deckelplatte 3 ein Schlitz 4 vorgesehen, so daß man die Deckelplatte mit einem Schraubenzieher oder dergleichen Werkzeug drehen kann.

Am Gehäuseboden 2 ist ein Zylinder 5 befestigt, der sich vom Gehäuseboden im wesentlichen koaxial zur Gehäusewand 1 bis zu einer Stelle erstreckt, die im Abstand von der Deckelplatte 3 liegt. In der Wand des Zylinders 5 ist eine Eingangsöffnung 6 ausgebildet und eine Ausgangsöffnung 7 ist an dem am Gehäuseboden 2 befestigten Ende des Zylinders 5 vorgesehen. Die Ausgangsöffnung steht mit einem im Zylinder montierten Einwegventil 8 und mit einer Ausgangsleitung 9 in Verbindung, die aus dem Gehäuse herausführt. Zwischen dem Zylinder 5 und der Gehäusewand 1 ist ein Pumpenraum 21 ausgebildet, der mit einer an der Gehäusewand befestigten Eingangsleitung 18 (Fig. 1 und 2) in Verbindung steht.

Ein Ringkörper 10 ist koaxial um den Zylinder 5 angeordnet und auf der Außenseite des Zylinders, um den der Nocken drehbar ist, drehbar gelagert. Dieser Ringkörper 10 liegt gegen den Gehäuseboden 2 an und weist eine Kugellauffläche 11 auf. Eine Scheibe 27 aus Polytetrafluorethylen ist zwischen dem Ringkörper 10 und dem Gehäuseboden 2 angeordnet, um den Reibungswiderstand gering zu machen und das Widerstandsdrehmoment niedrig zu halten. Ein massiver Kolben 13 ist im Zylinder 5 angeordnet und steht in gleitender Berührung mit der Innenseite des Zylinders. Ein Zylinderraum 20 ist im Zylinder 5 zwischen dem Kolben 13 und dem Einwegventil 8 vorgesehen und steht mit der Eingangsöffnung 6 in Verbindung. Ein Ende des Kolbens f3# erstreckt sich aus dem Zylinder heraus und ist starr mit einer scheibenförmigen Endplatte 14 verbunden. Diese Endplatte 14 weist eine rohrförmige Verlängerung 15 auf, die sich außerhalb des Zylinders 5

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• zum Gehäuseboden 2 hin erstreckt und einen Abstand zur Außenwand des Zylinders hat. Am Ende der Verlängerung 15 ist einstückig mit dieser ein Plansch 16 ausgebildet, der vom Zylinder 5 weg nach außen ragt und im Abstand von der Kugellauffläche 11 liegt. Der Flansch 16 wird durch eine Rückstellschraubenfeder 17 von der Deckelplatte 3 weggedrückt, wobei diese Rückstellschraubenfeder 17 sich einerseits gegen die Deckelplatte 3 und andererseits gegen den Flansch 16 abstützt.

Das Nockensystem weist eine Kugel 12 auf, die als Nockenglied wirkt, und der Plansch 16 weist eine mit der Kugel 12 in Berührung stehende Nockenfläche 26 auf. Die Nockenfläche 26 hat einen schraubengangförmigen Verlauf und erstreckt sich einmal um die Längsachse des Zylinders 5 herum? sie weist eine plötzliche Richtungsänderung oder Stufe 34 (Pig· 5) auf. Wenn der Ringkörper 10 in Betriebsdrehrichtung gedreht wird, rollt die Kugel 12 an der Nockenfläche 26 entlang und treibt den Plansch

16 entgegen der Kraft der Peder 17 gegen den Deckel 3· Der Kolben 13 wird dabei aus dem Zylinder 5 herausbewegt, da er mit dem Plansch 16 mechanisch fest verbunden ist. Die Peder

17 verhindert auch eine Drehung des Flansches 16, da sie mit dem Plansch und mit der Deckelplatte 3 in Reibungseingriff Bteht, so daß der Plansch 16 sich nur auf- und abbewegen kann. Wenn die Kugel 12 die Stufe 34 auf der Nockenfläche 26 erreicht, hat der Kolben 13 den größten Abstand von der Ausgangsöffnung 7 erreicht. Bei einer kleinen Weiterdrehung des Ringkörpers 10 geht die Kugel 12 über die Stufe 34 der Nockenfläche 26 hinweg und wird vom Plansch 16, der durch die Peder 17 von der Deckelplatte 3 weggedrängt wird, an die tiefste Stelle der Nockenfläche 26 getrieben. Zu diesem Zeitpunkt bewegt sich der Kolben schnell zur Ausgangsöffnung 7. Eine zylindrische Kugelführungswand oder ein Schirm 19 ist am Ringkörper 10 befestigt und erstreckt sich in Richtung auf die Deckelplatte 3 etwas über die Kugellauffläche 11 hinaus, um die Kugel 12 zwischen dem Zylinder 5 und diesem Schirm 19 zu halten.

Bei einer anderen Ausführungsform des Nockensystems weist der Ringkörper 10 eine schraubengangförmlge Fläche ähnlich der

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Nockenfläche 26 auf und der Flansch 16 hat eine ringförmige Oberfläche, die gegen die Kugel 12 anliegt. Diese Ausführungsform arbeitet ähnlich wie das oben beschriebene Ausführungsbeispiel und die Drehung des Ringkörpers 10 bewirkt eine Hin- und Herbewegung des Flansches 16.

In Fig. 4 ist eine geneigte Kugellauffläche bei dieser anderen Ausführungsfona dargestellt.

Aus Fig. 4 ersieht man, daß die Kugel 35 eine schraubengangförmige Nockenfläche 29 an der Stelle 32 und eine Kugellauffläche 30 an der Stelle 33 berührt. Beim Umlauf bilden die Berührungsstellen 32 und 33 einen kreisrunden Laufweg. Der Sufweg 32 auf der Nockenfläche hat von der Mittellinie 28 des Kolbens und des Zylinders einen radialen Abstand B und die Länge dieses Laufweges 32 ist größer als 2IB, weil er auf einer schraubengangförmigen Nockenfläche liegt. Die Kugel 35 berührt die Kugellauffläche 30 auf dem Laufweg 33, dessen Länge gleich 2TT A ist, wobei A der radiale Abstand zwischen dem Laufweg 33 und der Mittellinie 28 ist. Wegen der Neigung der Fläche 30 ist A größer als B und die Abmessungen der Kugellauffläche 30, der Nockenfläche 29 und der Kugel 35 werden so gewählt, daß die Länge des Laufweges 33 gleich der Länge des Laufweges 32 ist. Wenn sich daher der Nockenkörper 36 dreht, vollführt die Kugel 35 eine reine Rollbewegung. Die Kugel 35 berührt die Außenseite des Zylinders 38 (der den Zylinder 5 in. Fig. 1 entspricht) bei 31, so daß die Kugel zwischen der Nockenfläche 29 und der Kugellauffläche 30 gehalten wird.

Die Kugel berührt den Zylinder 38 entlang einer Linie 31, die als dritter Festpunkt für die Kugel dient.

Die Beziehung zwischen den Abständen A, B und dem Durchmesser (d) der Kugel 35 ist:

2 Π" A = V(2 /T B) ² + d ² Es wird nun auf die Figuren 1 bis 3 Bezug genommen:

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Der Ringkörper 10 wird mit Hilfe eines Zahnkranzes 22 gedreht, der einstückig mit dem Ringkörper ausgebildet ist und mit einer Schnecke 23 kämmt, die auf Lagerflachen 24 im Körper 2 gelagert ist, welcher aus Lagermetall besteht. Gemäß einer anderen Ausführungsform kann man zwischen der Schneckenwelle und dem Körper 2 gesonderte Lagerbuchsen anordnen. Die Schnecke 23 wird von einem Drehantrieb gedreht, der am Antriebsende 25 der Schnecke angreift.

Wenn der Körper 10 von den Zahnrädern in Betriebsdrehrichtung gedreht wird, bewegt sich die Kugel 12 auf der Hockenfläche 26 entlang, wobei diese Bewegung eine reine Kollbewegung ist. Der Kolben wird dabei aus dem Zylinder herausgezogen, so daß Fluidum durch die Eingangsöffnung 6 in den Zylinderraum 20 gesaugt wird. Das Eintretende Fluidum gelangt von einem geeigneten, nicht dargestellten Behälter über die Eingangsleitung 18 und den Pumpenraum 21 in die Eingangsöffnung 6. Wenn die Kugel über die Stufe der Noekenfläche hinweggeht und nach unten fällt, treibt die Feder 17 den Kolben 13 in Richtung auf die Ausgangsöffnung 7· Wenn der Kolben die Eingangsöffnung 6 passiert und diese daher schließt, weil er dicht gegen diese Eingangsöffnung anliegt, wird das Fluidum vom Zylinderraum 20 durch das Einwegventil 8 über die Ausgangsöffnung 7 ausgetrieben. Das Fluidum wird also von einem geeigneten Behälter durch die Ausgangsleitung 9 gepumpt, !fen kann auch in der Eingangsleitung 18 ein Einwegventil vorsehen, so daß die Pumpwirkung bereits eintritt, wenn der Kolben seinen Pumpenhub beginnt*

Wenn das Fluidum ein Schmierfluidum ist, werden die Zahnräder 22, 23 zugleich geschmiert, weil diese Zahnräder im Pumpenraum miteinander kämmen.

Wenn der Körper 10 in entgegengesetzter Richtung gedreht wird, wird die Kugel 12 gegen die Stufe anliegend um den Zylinder herum geführt. Die Abmessungen der !Teile sind so gewählt, daß die Kugel 12 dabei nicht gleichzeitig sowohl mit der Kugellauffläche 11 als auch mit der liockenflache 26 in Berührung ist.

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Claims (12)

1. Anmelderin:

   Tecalemit (Engineering) Limited
   Plymouth, Devon / England

   Patentansprüche

   Fluidumspumpe mit einem Eingangs- und AusgangBöffnungen aufweisenden Zylinder und mit einem im Zylinder hin- und herbeweglichen Kolben, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) gegen eine elastische Vorsajpnnkraft (17) von.einem schraubengangförmigen Nockensystem (11, 12, 26) bewegt wird, das um den Zylinder (5) herum angeordnet ist.
2. 2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) zur Ausgangsöffnung (7) hin elastisch vorgespannt ist.
3. 3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Nockensystem eine schraubengangförmige Nockenfläche

   (16) aufweist, die mit einem gegenüber der Nockenfläche drehbaren Nockenglied (12) zusammenwirkt.
4. 4. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (13) mit dem Nockensystem

   über eine den Zylinder umgreifende Verlängerung (15) des Kolbens zus ammenwi rkt.
5. 5· Pumpe nach Anspruch 3 oder 4» dadurch gekennzeichnet, daß das Nockenglied eine zwischen der schraubengangförmigen

   Nockenflache (26) und einer tun den Zylinder angeordneten Kugellauffläche (11) liegende Kugel (12) ist.
6. 6. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel von einem Nockenkörper (10) gedreht wird, der um den Zylinder (5) angeordnet und gegenüber diesem drehbar ist.
7. 7· Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugellauffläche (30) quergeneigt ist, so daß die Länge der Laufbahn des Berührungspunktes (33) zwischen der Kugel und der Kugellauffläche im wesentlichen gleich der Länge der Laufbahn des Berührungspunktes (32) zwisohen der Kugel und der Nookenfläohe (29) ist.
8. 8. Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb der Kugel (12) ein Schirm (19) angeordnet ist,

   um die Kugel auf ihrer Laufbahn zu halten.
9. 9. Pumpe nach Anspruch 6,7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Hockenkörper (10) auf dem Zylinder (5) drehbar

   gelagert ist und auf seiner Umfangekante eine Zahnung (22) aufweist.
10. 10. Pumpe nach Anspruch 9t dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnung (22) mit einer Schnecke (23) zusammenwirkt.
11. 11. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in der Ausgangeöffnung (7) ein Einwegventil (8) angeordnet ist.
12. 12. Pumpe aaoh einem der vorangehenden Ansprüohe, dadurch gekennzeichnet, daß die Eingangsöffnung (6) vom Kolben (13)

    verschlossen wird, der sioh beim Pumpenhub in dichter Berührung an dieier vorbeibewegt.

    13* Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüohe, dadurch ge-

    kennzeiohnet, daß die Nockenfläche (26, 32) eine Stufe (34) aufweist.

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