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Antrieb für Kolbenpumpe bzw. Abtrieb als Kolbenmotor
Die Erfindung bezieht sich auf einen Antrieb' für Kolbenpumpen beziehungsweise Abtrieb als Kolbenmotor mit mindestens einem über eine Exzenterwelle und Exzentersteinen angetriebenen Paar von Kolben, deren Bewegung gegenläufig erfolgt.
Es sind Kolbenpumpenantriebe, bei denen auf zwei um 1800 versetzten Exzentern einer Exzenterwelle zwei Exzentersteine drehbar gelagert sind, die mit je zwei in einer Ebene durch die Welle nebeneinander liegende Kolben einseitig anliegende kraftschlüssige Kreuzschleifen bilden, deren Schliesskräfte auf die Kolben durch ein elastisches Glied einwirken, bereits vielfach bekannt geworden.
Bei all den bekannten Ausführungen muss aber das den Kraftschluss bewirkende elastische Glied, beispielsweise eine Feder, eine grössere Hubbewegung entsprechend der Kolbenbewegung mitausführen, wodurch elastische Ermüdungserscheinungen auftreten, die unter Umständen zu Federbrüchen od. dgl. führen.
Dieser Mangel wird erfindungsgemäss dadurch vermieden, dass der Kraftschluss zwischen den Kolben und den zugehörigen Exzentersteinen durch emen zweiarmigen Hebel erfolgt, dessen mittlere Gelenkspartie sich elastisch am Zylinderblock zwischen den beiden Kolben eines Kolbenpaares abstützt.
In den Zeichnungen ist die Erfindung näher erläutert. Fig. 1 zeigt im axialen Schnitt ein Kolbenpaar. Fig. 2 ist ein Radialschnitt I-I durch eine Anordnung von drei Kolben in Sternform. Fig. 3 zeigt den zweiarmigen Hebel gesondert in einer Draufsicht.
Gemäss. Fig. 1 liegt ein Kolbenpaar 1 und 2 in einer durch die Achse 3 der Welle 4 gehenden Ebene. Beide Kolben 1 und 2 werden in jeder Stellung mit Hilfe eines zweiarmigen Hebels 5 und einer U-förmigen Blattfeder 6 an die die exzentrischen Stellen der Welle 4 umfassenden Exzentersteine 7 und 8 angedrückt. Die beiden exzentrischen Stellen der Welle 4 sind in bezug auf die Achse 3 um 1800 versetzt angeordnet.
Diese Druckspannung überwiegt die Summe der Beschleunigungskräfte, der Reibungswiderstände der Kolben 1 und 2 und der hydraulischen Kräfte beim Saughub, so dass sich die
Kolbenfüsse 9 und 10 nicht von den Exzenter- steinen 7 und 8 abheben können. Die Ausdeh- nung der ebenen Gleitfläche 11 zwischen Kol- benfuss 1 und Exzenterstein 7 (Fig. 2) ist in
Gleitrichtung sehr gross, so dass trotz der auf ihn einwirkenden Reibungskräfte kein Abheben oder Kippen des Exzentersteines 7 eintreten kann. Es bleibt daher auch nach erfolgter normaler Abnützung der stossfreie und lautlose Gang erhalten. Im Gegensatz dazu ist dies beim Pleuellager und Kolbenbolzen oder auch bei der geschlossenen Kreuzschleife wegen der ihre Richtung wechselnden Kräfte nicht der Fall.
Die Blattfeder 6 drückt auf die Mitte des Hebels 5, dadurch braucht die Blattfeder 6 nicht die Hubbewegung der Kolben 1 und 2 mitzumachen. Eine Ermüdung des Federwerkstoffes ist daher weitgehend hintangehalten.
Die Blattfeder 6 hat nur die Aufgabe, den Hebel 5 um den Verschluss der Exzentersteine 7 und 8 nachzustellen, damit kein Spiel an den Gleitflächen der Exzentersteine entstehen kann.
Nur wenn aus Herstellungsgründen die drei Gelenksstellen 11, 12, 13 des Hebels 5 nicht in einer Ebene liegen, so hat die Blattfeder 6 geringfügige Bewegungen in Hubrichtung auszuführen.
Die beiden gegabelten Enden 12, 13 des Hebels 5 (Fig. 3) machen die Hubbewegung der Kolben 1 und 2 mit und sind ebenso wie die Mitte 11 des Hebels 5 als Abwälzkurven ausgebildet.
Die Blattfeder 6 stützt sich mit dem einen Ende am Hebel 5, mit dem andern Ende auf dem Zylinderblock 14 ab und greift dort in eine Kerbe 15 formschlüssig ein, damit sie sich während des Betriebes nicht verschieben kann. Die Blattfeder kann erforderlichenfalls durch Zusammendrücken leicht aus ihrer Lage befreit werden.
Eine ähnliche Wirkung wie durch die Blattfeder 6 erreicht man, wenn der zweiarmige Hebel 5 in sich federnd ausgebildet ist und mit seinem mittleren Gelenk 11'sich auf dem Zylinderblock 14, vorzugsweise unter Zwischenschaltung variabler Distanzstücke, beispielsweise Keile, Schrauben od. dgl., einstellbar abstützt.
Gemäss Fig. 1 und 2 weist zur Schmierung
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Exzenterstein kann mehrfach grösser gemacht werden als der wirksame Kolbenquerschnitt, wodurch die spezifische Lagerpressung sehr ge- ring wird, trotz eines hohen Fördermittel- druckes von zum Beispiel 300 at. bei Hochdruckpumpen. Im Gegensatz dazu sind die Gleitflächen der Bolzen im Pleuel und Kreuzkopf meistens kleiner als der Kolbenquerschnitt und führen zu hohen Lagerpressungen.
Beim Druckhub beträgt die Kolbenkraft z. B. bei Hochdruckpumpe 1000 kg, welche durch die grosse Gleitfläche zwischen Kolbenfuss und Exzenterstein übertragen wird, beim Saughub dagegen nur 10 kg, wofür die Blattfeder 6 mit dem leichten Hebel 5, dessen Schwingbewegung um seinen Mittelpunkt nur kleine Massenkräfte erfordert, genügt. Durch diese Bauweise werden die Massenkräfte des üblichen Kreuzkopfes und Pleuels oder die einer formschlüssigen Kreuzschleife eingespart und höhere Drehzahlen ermöglicht. Die Erhöhung der Drehzahl bringt nun ihrerseits eine wesentliche Verkleinerung der mit dem Quadrat der Drehzahl abnehmenden Schwungradmasse mit sich. Dies geht so weit, dass vielfach ein Schwungrad entfallen kann.
Es wird ferner durch die erfindungsgemässe Bauweise eine Entlastung der Feder, die nicht unbedingt eine Blattfeder sein muss, dadurch erzielt, dass sich bei rascher Kolbenbewegung infolge der vollkommen planen beziehungsweise leicht konkav ausgebildeten Gleitfläche des Kolbenfusses im Augenblick des Saughubs eine Saugwirkung zwischen Kolbenfuss und Exzenterstein einstellt, wodurch die keinem Hub ausgesetzte Feder od. dgl. von jeder zusätzlichen Belastung verschont bleibt.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Antrieb für-Kolbenpumpe bzw. Abtrieb als Kolbenmotor mit mindestens einem über eine Exzenterwelle und Exzentersteinen angetriebenen Paar von Kolben, deren Bewegung gegenläufig erfolgt, dadurch gekennzeichnet,
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dessen mittlere Gelenkspartie (11) sich elastisch am Zylinderblock (14) zwischen den beiden Kolben (1, 2) eines Kolbenpaares abstützt.