DE2446806B2

DE2446806B2 - Hubverstellvorrichtung an Pumpen

Info

Publication number: DE2446806B2
Application number: DE2446806A
Authority: DE
Inventors: Horst Dipl.-Ing. 7250 Leonberg Fritsch
Original assignee: Lewa Herbert Ott GmbH and Co KG
Current assignee: Lewa Herbert Ott GmbH and Co KG
Priority date: 1974-10-01
Filing date: 1974-10-01
Publication date: 1978-08-31
Also published as: US3974714A; JPS5143203A; DE2446806C3; JPS5315203B2; DE2446806A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Hubverstellvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei bekannten Hubverstellvorrichtungen dieser Art (DE-OS 16 53 579 und DE-OS 22 54 127) ist zwar eine lineare Abhängigkeit zwischen Hubverstellweg und Hublänge des Pleuels gegeben sowie auch die bei Pumpen dieser Art übliche Forderung erfüllt, daß die Wirkungslinien der Aktions- und Reaktionskräfte, d. h. die Flächenschwerpunkte der miteinander zusammenwirkenden schrägen Flächen von Schrägkurbelzapfen einerseits und Exzenterscheibe andererseits in einer gemeinsamen Ebene, d. h. in der Längsmittelebene der Exzenterscheibe, liegen. Jedoch wird bei diesen bekannten Vorrichtungen die Antriebskraft von der jeweiligen Hohlwelle auf die Exzenterscheibe zwangsläufig über den Schrägkurbelzapfen übertragen. Dadurch wird dieser nicht nur in unzulässiger Weise, insbesondere bei einer sich möglicherweise ergebenden Überlast, überbeansprucht, sondern es treten auch außerordentlich hohe Verstellkräfte auf, die zwangsläufig den Antrieb der Hubverstellvorrichtung wegen der erforderlichen größeren Dimensionierung verteuern und außerdem auch eine größere Dimensionierung des als Stellglied dienenden Schrägkurbelzapfens erforderlich machen. Schließlich ist auch bei den miteinander zusammenwirkenden schrägen Flächen von Schrägkurbelzapfen und Exzenterscheibe die Gefahr gegeben, daß anstelle einer Flächenpressung eine nachteilige Kantenpressung auftritt, wenn diese nicht ganz genau zueinander passend gefertigt sind. Um dies zu vermeiden, müßte ein zusätzlicher Schleifvorgong durchgeführt werden, der jedoch einen den Gesamtpreis der Pumpe verteuernden weiteren Arbeitsgang

ίο darstellt

Es ist zwar bei einer weiteren bekannten Hubverstellvorrichtung (US-PS 11 89 588), die für eine Ventilsteuerung vorgesehen ist, erreicht, daß nicht nur eine lineare Abhängigkeit zwischen Verstellweg und Hublänge des Pleuels gegeben ist, sondern daß auch der Antrieb direkt von der Hohlwelle auf die Exzenterscheibe geleitet wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist die radiale Verschiebung der Exaenterscheibe dadurch möglich, daß diese mit diametral einander gegenüberliegenden parallelen Ausschnittflächen einer in der Exzenterscheibe vorgesehenen radialen Ausnehmung gegenüber entsprechenden parallelen Flächen der Hohlwelle verschiebbar ist, welche die Außenflächen eines an der Hohlwelle vorgesehenen quadratischen Außenbundes darsteilen. Die lineare Abhängigkeit zwischen Verstellweg der Vorrichtung und Hublänge des Pleuels wird dadurch erzielt, daß ein die Hohlwelle durchsetzender Koppelbolzen in einem schrägen Schlitz der Stellwelle geführt ist. Da dieser Koppelbolzen jedoch außerhalb der Längsmittelebene der Exzenterscheibe angeordnet ist, führt dies zwangsläufig dazu, daß ständig auf die Exzenterscheibe Kippmomente und Abstützkräfte einwirken, die diese nicht nur ungünstig belasten, sondern zusätzlich auch die Verstellkräfte der Hubverstellvorrichtung vergrößern. Eine derartige Konstruktion läßt sich u. a. deswegen nicht vermeiden, weil die die radiale Verstellung der Exzenterscheibe bewirkende Führung, d. h. die mit dem Außenbund der Hohlwelle zusammenwirkende radiale Ausnehmung der Exzenterscheibe, genau in der Längsmittelebene der Exzenterscheibe angeordnet ist und deswegen die Anordnung des Koppelbolzens in der Längsmittelebene der Exzenterscheibe aus konstruktiven Gründen nicht mehr zuläßt. Es ist schließlich noch eine Hubverstellvorrichtung für Pumpen bekannt (US-PS 31 06 105), bei der die als Schwert ausgebildete und in einer radialen Ausnehmung der Exzenterscheibe geführte Stellwelle zum Zweck der Hubverstellung an ihrer einen Seitenfläche einen schräg verlaufenden Keil aufweist, der in eine entsprechend schräg verlaufende Nut der Exzenterscheibe eingreift. Da bei dieser Vorrichtung jedoch die Stellwelle mit ihren Seitenkanten in Keilnuten des Antriebsschneckenrades geführt ist, wird in nachteiliger Weise ebenfall der Antrieb über die eigentliche Hubverstellvorrichtung auf die Exzenterscheibe übertragen, so daß hohe Verstellkräfte einschließlich ungünstiger Kippmomente und Abstützkräfte auftreten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Hubverstellvorrichtung der gattungsgemäßen Art derart auszugestalten, daß die zum Verändern des jeweiligen Pumpenhubes erforderlichen Verstellkräfte insgesamt minimiert sind, indem einerseits die Antriebskräfte nicht über die Hubverstellvorrichtung geleitet werden und andererseits die Wirkungslinien der auftretenden Aktions- und Reaktionskräfte in einer gemeinsamen Wirkmngsebene, d. h. in der Längsmittelebene der Exzenterscheibe, liegen, so daß beim Betätigen der Vorrichtung keine Kippmomente und

Abstützkräfte aufteten, durch die zusätzliche Kräfte auf die Vorrichtung wirken.

Die Merkmale der zur Lösung dieser Aufgabe geschaffenen Erfindung ergeben sich aus Anspruch 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon sind in den weiteren Ansprüchen enthalten.

Bei der erfindungsgemäßen Hubverstellvorrichtung ist es durch einfaches axiales Verstellen der Stellwelle mittels der Stellspindel möglich, den in der Nut der Stellwelle zwangsläufig geführten Koppelbolzen bzw. ι ο Gleitstein — und damit über die Exzenterscheibe auch das Pleuel — auf einfache und funktionszuverlässige Weise radial zu verschieben und damit den Hub der oszillierenden Bewegung des Pleuels zu verstellen.

Sämtliche zur Übertragung der Verstellbewegung vorgesehenen Teile können sich frei zueinander einstellen, was an die Herstellungsgenauigkeit geringe Anforderungen stellt. Hierdurch wird auch bei Auftreten kleiner Fertigungsfehler eine Kantenpressung mit den unerwünschten Folgeerscheinungen, wie erhöhter Verschleiß, großes Spiel usw., vermieden. Außerdem sind zur Betätigung der Hubverstellvorrichtung lediglich geringe Verstellkräfte erforderlich, da die Antriebskräfte die Verstellbewegung nicht belasten < der beeinflussen und bei der Betätigung der Hubverstellv >rrichtung über die Exzenterscheibe, den Bolzen und den Gleitstein lediglich die Kraftkomponente wirkt, die aus der Kolbenreaktionskraft resultiert.

Da nur wenig sich unter Last relativ zueinander bewegende Konstruktionsteile vorgesehen sind, ist es möglich, mit äußerst wenig und damit statisch einwandfreien Lagerstellen auszukommen, was sich insgesamt in einem guten Gesamtwirkungsgrad, einem geringen Gesamtspiel und einer äußerst hohen Laufruhe der Pumpe äußert. Dies ist aber insbesondere bei Dosierpumpen von ausschlaggebender Bedeutung.

Bei Versuchen hat sich im übrigen gezeigt, daß eine mit der erfindungsgemäßen Hubverstellvorrichtung versehene Dosierpumpe eine siebenfache Überbelastung unbeschadet überstehen kann, ohne daß die « Hubverstelleinrichtung in ihrer Funktion beeinträchtigt wird. Dies ist mit den bekannten Hubverstellvorrichtungen bisher nicht möglich gewesen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

F i g. 1 die für eine Pumpe vorgesehene Hubversteilvorrichtung im Längsschnitt und

F i g. 2 perspektivisch auseinandergezogen die Hubverstellvorrichtung mit der Exzenterscheibe.

Wie aus F i g. 1 ersichtlich, ist in einem Triebwerksgehäuse 1 frei drehbar eine Hohlwelle 2 gelagert, mit der drehfest und koaxial ein als Antriebsrad dienendes Schneckenrad 3 verbunden ist. Dieses wird mittels einer Schneckenspindel 4 in Drehung versetzt und überträgt seine Drehbewegung über die Hohlwelle 2 auf eine drehfest hiermit verbundene Exzenterscheibe 5, die gemäß Fig.2 als Rotationsteil ausgebildet ist und als Drehlager für ein Pleuel 6 dient. Das Pleuel 6 wird über die Exzenterscheibe 5 in oszillierende Bewegung versetzt, wobei in der üblichen Weise diese Bewegung so von einem Gelenkkreuzkopf 7 des Pleuels 6 abgeleitet werden kann. Zur drehfesten Verbindung mit der Hohlwelle 2 weist die Exzenterscheibe 5 eine radiale Ausnehmung 8 auf, so daß auf diese Weise zwei einander gegenüberliegende Schenkel 9, 10 mit zueinander parallelen Schenkelflächen 25, 26 gebildet sind. Diese sind auf entsprechend ausgestaltete parallele, diametral einander gegenüberliegende Ausschnittflächen 11, 12 der Hohlwelle 2 aufgeschoben, die dadurch gebildet sind, daß aus der Hohlwelle 2 in der aus Fig.2 ersichtlichen Weise entsprechende Segmente ausgeschnitten sind. Auf diese Weise kann die Exzenterscheibe 5 einerseits gegenüber der Hohlwelle 2 radial verschoben werden und ist andererseits mit der Hohlwelle 2 direkt drehfest verbunden, ohne daß die von der Hohlwelle 2 direkt zur Exzenterscheibe 5 geleiteten Antriebskräfte auch von Teilen der Hubverstellvorrichtung mit übertragen werden müssen.

Innerhalb der Hohlwelle 2 ist eine Stellwelle 13 geführt, die in Richtung der Längsachse der Hohlwelle 2 verschieblich ist und in ihrem unteren Bereich in Anpassung an die Ausschnittflächen 11, 12 der Hohlwelle 2 entsprechend ausgestaltete parallele Flächen aufweist. In diesem unteren Bereich der Stcllwelle 13 ist ein als Stellglied dienender Schlitz 14 vorgesehen, der die Achse der Stellwelle 13 symmetrisch schräg derart durchschneidet, daß sich das offene und das geschlossene Ende des Schlitzes 14 in bezug auf die Achse der Stellwelle 13 einander gegenüberliegen. Der Schlitz 14, der beidseitig auch geschlossene Enden aufweisen kann, führt mit seinen parallelen Wandflächen zwangsläufig einen Gleitstein 15, der entsprechend ausgestaltete ebene parallele Seitenflächen aufweist und drehfest mit der Exzenterscheibe 5 verbunden ist. Zu diesem Zweck ist der Gleitstein 15 genau passend in die radiale Ausnehmung 8 der Exzenterscheibe 5 eingesetzt und dort mittels eines Koppelbolzens 16 gelagert, der gleichzeitig eine Bohrung 17 im Gleitstein 15 sowie entsprechende Bohrungen 18,18' in den Exzenterscheibenschenkeln 9, 10 durchsetzt und die Hohlwelle 2 im Bereich ihrer Segmente durchdringt. Die Anordnung ist hierbei derart getroffen, daß die Flächenschwerpunkte der mit den parallelen Wandflächen des Stellwellenschlitzes 14 zusammenwirkenden ebenen parallelen Seitenflächen des Gleitsteins 15 sowie die Flächenschwerpunkte der mit den Schenkelflächen 25, 26 der Exzenterscheibe 5 zusammenwirkenden Hohlwellenausschnittflächen 11, 12 in einer gemeinsamen Ebene, nämlich in der Längsmittelebene der Exzenterscheibe 5, liegen.

Zur Sicherung des Koppelbolzens 16 gegen ein unerwünschtes Verschieben und zum Erzielen einer geschlossenen Außenlauffläche der Exzenterscheibe 5 ist auf dem Umfang der Exzenterscheibe 5, beispielsweise durch Aufpressen, ein Ring 19 befestigt.

Mit dem oberen Ende der Stellwelle 13 ist mittels eines Lagers 20 eine Stellspindel 21 verbunden, wobei die Stellwelle 13 zusammen mit der Stellspindel 21 verschieblich, gegenüber der Stellspindel 21 jedoch frei verdrehbar ist. Die Stellspindel 21 durchsetzt einen das obere Ende der Hohlwelle 2 frei drehbar lagernden Gehäusedeckel 22 und ist drehfest mit einer in Form eines Handrades ausgebildeten Stellmutter 23 verbunden, die in einem mit einem Innengewinde versehenen Auge 24 des Gehäusedeckels 22 hin- und herverschraubbar ist.

Um die Pumpe anzutreiben, wird, wie schon erläutert, das als Antriebsrad dienende Sohneckenrad 3 über die Schneckenspindel 4 in Rotation versetzt. Aufgrund ihrer jeweils drehfesten Verbindung miteinander drehen sich hierdurch auch die Hohlwelle 2, die Exzenterscheibe 5, dei Koppelbolzen 16, der Gleitstein 15 und die Stellwelle 13. Durch die Exzentrizität der sich drehenden Exzenterscheibe 5 wird das Pleuel 6 in oszillierende Bewegung versetzt, die auf die Kolbenstange des Verdrängerkolbens einer nicht dargestellten

Kolben- oder Membranpumpe übertragen wird.

Soll nun der Hub der oszillierenden Bewegung des Pleuels 6 verändert werden, was mittels der beschriebenen Hubverstellvorrichtung in der Größenordnung von minimal 0,03—0,05 mm erfolgen kann, ist es lediglich erforderlich, durch entsprechendes Verdrehen der Stellmutter 23 die Stellspindel 21 — und damit auch die Stellwelle 13 — in Längsrichtung der Hohlwelle 2 nach oben oder unten zu verschieben. Hierdurch verschiebt sich in entsprechender Weise auch der Schlitz 14 der Stellwelle 13, so daß dadurch zwangsläufig der hierin geführte Gleitstein 15 nach rechts oder links gemäß F i g. 1 verschoben wird. Wegen der drehfesten Verbindung des Gleitsteins 15 mit der Exzenterscheibe 5 wird dadurch auch die Exzenterscheibe 5 nach rechts oder links gemäß F i g. 1 verschoben, so daß sich die Exzentrizität in der jeweils gewünschten Weise ändert.

Die Verstellbewegung kann sowohl während des Betriebs als auch während des Stillstandes des Triebwerks erfolgen. In jedem Fall ist gewährleistet, daß zwischen dem Verstellweg und der jeweiligen Hublänge eine genau lineare Abhängigkeit vorliegt und die zum Verändern des jeweiligen Pumpenhubes erforderlichen Verstellkräfte insgesamt minimiert sind, ohne daß nachteilige Kippmomente oder Abstützkräfte entstehen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Hubverstellvorrichtung an Pumpen, insbesondere Dosierpumpen, mit einem Exzentertriebwerk zur mittels einer Exzenterscheibe erfolgenden Umwandlung der Drehbewegung eines Antriebsrades in eine oszillierende Bewegung eines rechtwinklig zur Achse des Antriebsrades angeordneten Pleuels, wobei die Hubverstellvorrichtung eine koaxial zum Antriebsrad sowie zur Exzenterscheibe bewegbare, in einer Hohlwelle geführte Stellwelle mit einem schräg zur Stellwellenachse geneigten Stellglied zur radial linearen Verschiebung der Exzenterscheibe aufweist und wobei die drehbar, jedoch axial unverschieblich im Triebwerksgehäuse gelagerte Hohlwelle drehfest das Antriebszahnrad sowie die Exzenterscheibe trägt, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Hohlwelle (2) diametral einander gegenüberliegende Segmente mit parallelen Ausschnittflächen (11 und 12) ausgeschnitten sind, die mit den parallelen Schenkelflächen (25, 26) einer in der Exzenterscheibe (5) angeordneten radialen Ausnehmung (8) zusammenwirken, und daß ein die Schenkel (9 und 10) der Exzenterscheibe (5) quer durchdringender, in der Längsmittelebene der Exzenterscheibe (5) angeordneter Koppelbolzen (16) die Hohlwelle (2) im Bereich ihrer Segmente durchdringt und in einen schräg zur Stellwellenachse verlaufenden, als Stellglied dienenden Schlitz (14) der Stellwelle (13) eingreift.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Koppelbolzen (16) von einem im Schlitz (14) der Stellwelle (13) geführten Gleitstein (15) umgeben ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Sicherung des Koppelbolzens (16) gegen Verschieben und zum Erzielen einer geschlossenen Exzenterlauffläche über die Exzenterscheibe (5) ein Ring (19) gepreßt ist.