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Kolbenpumpe mit Antrieb des Kolbens durch ein kreisendes Gleitstück
Die Erfindung betrifft eine z. B. als Spülpumpe von Zweitaktbrennkraftmaschinen,
aber auch zu anderen Zwecken, z. B. zur Förderung von Flüssigkeiten, verwendbare
Kolbenpumpe, bei der der Antrieb von einer Kurbel oder einem Exzenter ohne Zwischenschaltung
einer Pleuelstange mit Hilfe eines im Kolben quergeführten, an der Kurbel oder am
Exzenter drehbar gelagerten und kreisende Bewegung ausführenden Gleitelementes erfolgt.;
Bei derartigen Pumpen hat man bereits das Gleitelement auch zur Steuerung benutzt
und als Schieber ausgebildet.
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Doch wurde hierbei entweder nur der Ein-oder Auslaß durch den Schieber
gesteuert; oder es wurde noch der Kolben zur Steuerung herangezogen. Gemäß vorliegender
Erfindung wird jedoch die Steuerung durch das Gleitelement allein bewirkt, indem
durch Einbau von dichtend geführten Trennwänden in das Gleitelement sowohl Saug-
als Druckräume in dem von ihm bestrichenen Raum gebildet werden. Es wird so eine
verhältnismäßig sehr einfache Steuerung geschaffen, die in den Ansprüchen gekennzeichnet
und nachstehend näher erläutert ist. -Die Abb. i bis 3 zeigen eine Ausführungsform
-mit einer Trennwand und Abb. 4. bis 6 eine solche mit zwei Trennwänden, während
die Abb. 7 und 8 die Anwendung der neuen Steuerung bei mehreren parallel geschalteten
Zylinderräumen zeigen.
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Bei der Ausführung gemäß Abb. i bis 3 wird der im Pumpenzylinder i
hin und her gehende Kolben 2 durch das Gleitelement 5 bewegt, welches zweckmäßig
in seiner Mitte am Kurbelzapfen der zur Zylinderachse senkrecht angeordneten Antriebswelle
6 drehbar gelagert ist. Das Gleitelement wird in einem sowohl zur Längsachse des
Kolbens wie auch zur Antriebswelle senkrechten Kanal des Kolbens geführt und daher
beim Antrieb im Kolben senkrecht zu dessen Achsenrichtung und mit dem Kolben in
dessen Achsenrichtung verschoben. Das Gleitelement ist beispielsweise zylindrisch.
Gegenüber seiner Lagerung ist an einer oder beiden Seiten der Zylinderwand je eine
zur Durchführung der Kurbelwelle und des Kurbelzapfens dienende entsprechende öffnung
ausgebildet. Zwecks Unterbringung des Kurbelarmes ist auch der Kolben entsprechend
ausgearbeitet. Die dargestellte Pumpe ist zwecks besserer Ausnutzung des Hubes zweifachwirkend,
demgemäß befindet sich der Führungskanal des Gleitelementes in der Mitte des in
der Längsrichtung symmetrischen Kolbens.
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Die Steuerung des Ein- und Auslasses wird unmittelbar mit Hilfe des
Gleitelementes 5 bewerkstelligt. Es ist zu diesem Zwecke derart
konstruiert,
daß dieselben Kanten oder Überdeckungen des als Schieber dienenden Gleitelementes
immer nur den Einlaß öder den Auslaß steuern. Der Schieber ist demgemäß durch eine
(teils durch die Kurbellagerhülse gebildete) Scheidewand 2o in zwei Teile, einen
Niederspannungsraum 2i und einen Hochspannungsraum 22, -geteilt, deren Zuführungskanäle
23, 23' und 25, 25' bzw. 24, 24' und 26, 26' an der linken und rechten Seite des
zweifachwirkenden Pumpenkolbens miteinander nur während des Saug- oder des Druckhubes
zur Deckung gelangen. Beim Drehen der Achse 6 in der Pfeilrichtung erfolgt im rechtsseitigen
Arbeitsraume Ausschub durch die Kanäle 26, 26' in der Richtung zum unteren Schieberraum
22, im linksseitigen Arbeitsraume dagegen Ansaugen durch die Kanäle 23,23'
aus dem oberen Schieberraume 21. Der obere Anschluß des Zylinders steht somit mit
der Saug-, der untere dagegen mit der Druckleitung in Verbindung.
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Bei der in den Abb. 4 bis 6 dargestellten Konstruktion sind die #
Schieberenden abgeschlossen und die drei getrennten Räume 9, 16 und 17 geschaffen.
Hiervon steht der innere Raum 9 beim dargestellten Ausführungsbeispiel mit der Saugseite
in. Verbindung, während die beiden anderen Räume 16 und 17 Druckräume sind. Da die
Kurbel 7 während des Drehens der Antriebswelle 6 bald auf die eine, bald auf die
andere Seite derselben gelangt, ist der, hierzu notwendige Raum 9 so wie bei- der
vorigen Ausführung am Kolben freigegeben und sind an beiden Seiten des Zylinders
die entsprechenden Ausschnitte io vorgesehen. Die im Kolben befindlichen Kanäle,
welche im vorliegenden Falle einmal zum Zwecke des Ansaugens, das andere Mal zu
dem des Ausschubes dienen, können den Schieber teilweise oder, wie dargestellt,
ganz umgeben, der eine führt zum einen, der andere zum anderen Arbeitsraum des Kolbens.
Der Schieber schließt oder öffnet diese Kanäle mit Hilfe seiner dicht geführten
Wandteile 14 bis 15; außer diesen Flächen kann der Kolben aber auch noch andere
Führungsflächen, so z. B. die Fläche 19, haben. Der Arbeitszylinder i ist mit den
Deckeln i i ausgerüstet, die so zu formen sind, daß nur möglichst geringe schädliche
Räume oberhalb des Kolbens übrigbleiben.
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Die Wirkungs-,veise dieser Pumpe ist die folgende: Beim Drehen der
Welle 6 in der Pfeilrichtung wird der Kolben 2 nach rechts, der Schiebers dagegen
nach unten verschoben. In diesem Falle verbindet die Kante des steuernden Teiles
14 den Kanal 12 mit dem Druckraume 16 und die Kante des steuernden Teiles 15 den
Kanal 13 mit dem- Saugraume In dieser Weise wird Verbindung hergestellt zwischen
dem rechtsseitigen Arbeitsraume des Kolbens und dem Druckraume sowie zwischen dem
linksseitigen Arbeitsraume desselben und dem Saugraume, in welchen Arbeitsräumen
gemäß der Bewegung des Kolbens in der Rechtsrichtung gerade Aasschub oder Ansaugen
stattfindet. Nach einer halben Umdrehung- -der Welle 6 gelangt der Kolben in die
rechtsseitige Endstellung, wo also die Kanäle 1:2 und 13 wieder geschlossen sind,
und während der weiteren Drehung wird die Verbindung zwischen den Räumen 12 und
9 und zwischen den Räumen 13 und 17 hergestellt.
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Die dargestellten, Ausbildungen sind nur Ausführungsbeispiele, von
denen man in vieler Hinsicht abweichen kann. So kann die Rolle der Kanäle i2 und
13 vertauscht werden, indem Kanal 12 an den linksseitigen, Kanal 13 aber an den
rechtsseitigen Arbeitsraum gebunden wird. Die Räume 16, 17 werden dann Saugraum,
der Raum 9 dagegen Druckraum. Ferner kann das Gleitelement (Schieber) auch prismatisch
ausgebildet werden. Die zylindrische Form ist aber aus Fabrikationsrücksichten vorteilhafter.
In denAbbildungen hat die Welle 6 eine Kurbel, statt einer solchen kann aber auch
ein Exzenter angewendet werden.
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Der Kolhen kann bei den beschriebenen Ausführungen auch so ausgebildet
werden, daß er in der Umgebung des für das Gleitelement dienenden Führungskanals
aus dem Zylinder herausragt und die Durchströmungskanäle teils außerhalb des Zylinders
liegen. In diesem Falle ist auch das Gleitelement oder der Schieber entsprechend-
länger @ sowie die an denn Zylindermantel vorstehende Kappe 8 höher. Diese Anordnung
macht die Anwendung größerer gesteuerter Querschnitte möglich, was im Falle der
weiter unten beschriebenen Anordnungen mit Hilfskolben eine besondere Bedeutung
hat.
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Die beim Ausführungsbeispiel gemäß den Abb.4 bis 6 vorgesehene Ausbildung
der Ein- und Auslaßöffnungen im Kolben als ringsherumlaüfende Schlitze hat den Vorteil,
daß größere Durchströmungsquerschnitte erhalten werden können, was zwecks Vermeidung
von Reibungsverlusten besonders bei höheren Drehzahlen erwünscht ist. Diese Schlitze
müssen gegen das eine (mit dem Schlitz nicht zusammenarbeitende) Kolbenende natürlich
abgeschlossen werden.
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Bei den Ausführungen gemäß den Abb. i bis 6 geht die Steuerung in
der Weise -vor sich wie im Falle eines normalen Schiebers, dessen Exzenter eine
gogradige Aufkeilung besitzt, d. h. es erfolgt die Steuerung der Kanäle in bezug
auf die Mittelstellung des Kolbens symmetrisch. Die Lage ändert sich, falls der
Führungskanal des Schiebers 5 nicht
senkrecht, sondern schief zur
Zylinderachse angeordnet wird, so daß der eingeschlossene Winkel größer oder kleiner
als go° ist. In diesem Falle ist die Steuerung ähnlich wie im Falle eines von einem
Exzenter betätigten Schiebers, dessen Aufkeilungswinkel der obige ist.
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In Abb. 7 ist eine schematische Anordnung ersichtlich, bei welcher
mit dem bereits bekannten KoIbern 2 vermittels der Stangen 28 noch die Hilfskolben2g
verbunden sind. Diese Hilfskolben arbeiten (zweckmäßig zweifachwirkend) in den mit
dem Zylinder i koaxialen Zylindern 3o, deren Durchmesser von dem des Hauptzylinders
i auch verschieden sein kann. Die Kolbenstangen 28 werden durch die Scheidewände
31 zweckmäßig gedichtet hindurchgeführt, damit keine schädlichen Überströmungen
zwischen den einzelnen Zylinderräumen entstehen können. Die einseitigen Arbeitsräume
sämtlicher Hilfskolben sind untereinander vermittels der Rohrleitungen 32, 33 verbunden,
so daß sämtliche rechtsseitige sowie sämtliche linksseitige Arbeitsräume eigentlich
je einen großen Arbeitsraum bilden, deren Steuerung allein vom im Hauptzylinder
untergebrachten Schieber 5 versehen wird.
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Bei der in Abb.8 dargestellten Variante dieser mehrzylindrigen Pumpe
wird der Kolben 2 mit den Hilfskolben 29, 36 mittels der als Kolbenstangen
ausgebildeten Röhren 28, 38 verbunden, so daß z. B. der linksseitige Arbeitsraum
des Kolbens 29 mit dem gleichen Arbeitsraum des Hauptzylinders i durch die besondere
Röhre 32, die rechtsseitigen Arbeitsräume der genannten Kolben dagegen durch
die Öffnungen 3q., durch die erwähnte Röhre 28 sowie durch den Hohlraum 35 des Kolbens
2 in Verbindung stehen. Von den Kolbenseiten des Hilfskolbens 36 wird die ähnliche
Verbindung zwischen dem rechtsseitigen Arbeitsraum und dem gleichen Arbeitsraum
des Hauptzylinders vermittels der Röhre 37, zwischen den anderen Arbeitsräumen dagegen
vermittels der röhrenartigen Kolbenstange 38 hergestellt. Diese Anordnung bietet
deshalb besondere Vorteile, weil sie mit kleinen schädlichen Räumen verwirklicht
werden kann.
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Bei den den Gegenstand der Erfindung bildenden Pumpen kann aus konstruktiven
Gründen in den meisten Fällen nur ein kleiner Hub in bezug auf den Zylinderdurchmesser
zulässig sein.