EP0226737B1 - Antriebsvorrichtung für eine Pumpe, insbesondere eine Flüssigkeitsdosierpumpe - Google Patents

Antriebsvorrichtung für eine Pumpe, insbesondere eine Flüssigkeitsdosierpumpe Download PDF

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EP0226737B1 EP86114115A EP86114115A EP0226737B1 EP 0226737 B1 EP0226737 B1 EP 0226737B1 EP 86114115 A EP86114115 A EP 86114115A EP 86114115 A EP86114115 A EP 86114115A EP 0226737 B1 EP0226737 B1 EP 0226737B1
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pump
storage
tappet
eccentric
spring
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Rudi Siller
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Cillit Wassertechnik & Co GmbH
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • Y10T74/2154Counterbalanced
    • Y10T74/2158Spring

Definitions

  • the invention relates to a drive device of a pump, in particular a liquid metering pump, of the type specified in the preamble of claim 1.
  • a pump of this type is known (US Pat. No. 2,287,627) which has a pump plunger which can be pushed back and forth in a feed and a return phase and an arrangement for storing mechanical energy which is equipped with a spiral spring as a storage element.
  • a force directed in the feed direction is transmitted to the pump tappet by the storage arrangement, while the storage arrangement is charged to a state of higher potential energy in the course of the return phase of the pump tappet.
  • the pump tappet is displaceable under the action of an eccentric, the outer surface of the eccentric being formed by the outer ring of a ball bearing arranged on an eccentrically mounted, motor-driven shaft, and the storage element being actuated by the eccentric in counter-stroke to the pump tappet.
  • the invention has for its object to improve the known drive device in such a way that the pump tappet and the storage member perform a purely translational movement, and yet sliding friction between the pump tappet, eccentric and storage arrangement is avoided.
  • the pump plunger and a storage plunger actuating the storage member can be pressed loosely against the outer ring in each case one of two ball bearings arranged separately on the eccentric shaft.
  • the pump plunger is displaceable against the force of a return spring, the pump plunger being able to be struck against an adjustable limiting stop which determines the pump stroke and can be lifted off the eccentric under the action of the return spring.
  • the storage arrangement advantageously contains a prestressed compression spring, preferably in the form of a coil spring, torsion spring, leaf spring, spiral spring or plate spring assembly, as the storage element.
  • a prestressed compression spring preferably in the form of a coil spring, torsion spring, leaf spring, spiral spring or plate spring assembly, as the storage element.
  • An optimal adaptation of the storage arrangement to the pump load is achieved when the force that can be transmitted from the storage arrangement to the pump tappet corresponds to approximately 25 to 50% of the peak load and when the force to be used by the motor-driven eccentric to load the storage arrangement is a maximum of approximately 50 to 75%. corresponds to the peak load on the side of the pump tappet.
  • Such a drive device can provide about 30% more pump power for a given power of the electric motor. Conversely, a correspondingly smaller and therefore cheaper motor can be used for a given pump output.
  • FIG. 1 a preferred embodiment of the invention is shown in a schematic manner.
  • the single figure shows a section through a drive device for a pump tappet with a mechanical storage arrangement.
  • the drive device shown in the drawing consists essentially of a motor-driven eccentric disc 10 ', a pump plunger 14 which can be displaced by the eccentric disc against the force of a return spring 12, and an arrangement 16 for storing mechanical energy.
  • the storage arrangement 16 has a storage tappet 20 which is guided in a guide 18 fixed to the housing and a compression spring 26 which is arranged on the tappet 20 and is prestressed between a tappet shoulder 22 and a shoulder 24 fixed to the housing.
  • the eccentric shaft 10 ' is mounted on an upper and a lower ball bearing 64, not shown, fixed to the housing by means of the motor 66 and the reduction gear 68 about the eccentric axis 38.
  • two separate ball bearings 60, 62 are arranged at a distance from one another.
  • the pump tappet 14 bears under the action of the return spring 12 designed as a helical compression spring with its end face 42 against the outer ring 36 ', the ball bearing 60 against its outer surface 46', while the storage tappet 20 with its end face 44 acts under the action of the helical compression spring 26 serving as a storage element against the outer surface 46 "of the outer ring 36" of the ball bearing 62.
  • a pin-shaped limit stop 48 is arranged on the housing so that it can be displaced in its axial direction, against the conical tip 50 of which an oblique stop surface 52 of the pump plunger 14 can be struck under the action of the return spring 12.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebsvorrichtung einer Pumpe, insbesondere eine Flüssigkeitsdosierpumpe, der im Oberbegriff des-Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
  • Es ist eine pumpe dieser Art bekannt (US-A 2 287 627), die einen in einer Vorschub- und einer Rückholphase hin- und herverschiebbaren Pumpenstößel und eine mit einer Spiralfeder als Speicherorgan bestückte Anordnung zur Speicherung mechanischer Energie aufweist. Durch die Speicheranordnung wird auf den Pumpenstößel eine in Vorschubrichtung gerichtete Kraft übertragen, während im Verlauf der Rückholphase des Pumpenstößels die Speicheranordnung auf einen Zustand höherer potentieller Energie aufgeladen wird. Der Pumpenstößel ist dabei unter der Einwirkung eines Exzenters verschiebbar, wobei die Mantelfläche des Exzenters durch den Außenring eines auf einer exzentrisch gelagerten, motorisch angetriebenen Welle angeordneten Kugellagers gebildet ist und das Speicherorgan im Gegentakt zum Pumpenstößel durch den Exzenter betätigt wird. Mit dieser Anordnung wird erreicht, daß während der Rückholphase des Pumpenstößels Motorenergie in Form von potentieller mechanischer Energie gespeichert wird, die in der Vorschubphase zur Unterstützung der Motorkraft genutzt werden kann. Bei der bekannten Vorrichtung sind der Pumpenstößel und das Speicherorgan starr mit dem Außenring des Exzenter-Kugellagers verbunden und führen daher neben der hin- und hergehenden Schubbewegung eine durch den Exzenter verursachte Querbewegung aus. Diese Querbewegung wird auf der Pumpenseite durch eine elastische Membran und auf der Speicherseite durch das elastische Speicherorgan aufgefangen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die bekannte Antriebsvorrichtung dahingehend zu verbessern, daß der Pumpenstößel und das Speicherorgan eine rein translatorische Bewegung ausführen, und daß dennoch eine Gleitreibung zwischen Pumpenstößel, Exzenter und Speicheranordnung vermieden wird.
  • Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Pumpenstößel und ein das Speicherorgan betätigender Speicherstößel mit ihren dem Exzenter zugewandten Stirnflächen lose gegen den Außenring je eines von zwei getrennt auf der Exzenterwelle angeordneten Kugellagern andrückbar sind.
  • Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Pumpenstößel entgegen der Kraft einer Rückholfeder verschiebbar, wobei der Pumpenstößel unter der Einwirkung der Rückholfeder gegen einen den Pumpenhub bestimmenden, verstellbaren Begrenzungsanschlag anschlagbar und dabei vom Exzenter abhebbar sein kann.
  • Die Speicheranordnung enthält vorteilhafterweise eine unter Vorspannung stehende, vorzugsweise als Schraubenfeder, Torsionsfeder, Blattfeder, Spiralfeder oder Tellerfederpaket ausgebildete Druckfeder als Speicherorgan. Grundsätzlich ist es auch möglich ein elastomeres Material oder einen Gasdruckspeicher als Speicherorgane zu verwenden.
  • Eine optimale Anpassung der Speicheranordnung an die Pumpenlast wird dann erzielt, wenn die von der Speicheranordnung auf den Pumpenstößel übertragbare Kraft etwa 25 bis 50% der Spitzenlast entspricht und wenn die von dem motorgetriebenen Exzenter zur Ladung der Speicheranordnung aufzuwendende Kraft maximal etwa 50-bis 75% der auf der Seite des Pumpenstößels auftretenden Spitzenlast entspricht.
  • Eine solche Antriebsvorrichtung kann bei gegebener Leistung des Elektromotors um etwa 30% mehr Pumpenleistung erbringen. Umgekehrt kann bei gegebener Pumpenleistung ein entsprechend kleinerer und dadurch billigerer Motor verwendet werden.
  • In der Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Weise dargestellt. Die einzige Figur zeigt einen Schnitt durch eine Antriebsvorrichtung für einen Pumpenstößel mit mechanischer Speicheranordnung.
  • Die in der Zeichnung dargestellte Antriebsvorrichtung besteht im wesentlichen aus einer motorisch angetriebenen Exzenterscheibe 10', einem durch die Exzenterscheibe entgegen der Kraft einer Rückholfeder 12 verschiebbaren Pumpenstößel 14 sowie einer Anordnung 16 zur Speicherung mechanischer Energie. Die Speicheranordnung 16 weist einen in einer gehäusefesten Führung 18 geführten Speicherstößel 20 sowie eine auf dem Stößel 20 angeordnete, zwischen einer Stößelschulter 22 und einer gehäusefesten Schulter 24 unter Vorspannung eingespannte Druckfeder 26 auf.
  • Die Exzenterwelle 10', ist an einem oberen und einem nicht gezeigten unteren, gehäusefest angeordneten Kugellager 64 mit Hilfe des Motors 66 und des Untersetzungsgetriebes 68 um die Exzenterachse 38 drehbar gelagert. Auf der Exzenterwelle 10', sind zwei voneinander getrennte Kugellager 60, 62 im Abstand voneinander angeordnet. Der Pumpenstößel 14 liegt unter der Einwirkung der als Schraubendruckfeder ausgebildeten Rückholfeder 12 mit seiner Stirnfläche 42 gegen den Außenring 36', des Kugellagers 60 an deren Mantelfläche 46' an, während der Speicherstößel 20 unter der Einwirkung der als Speicherorgan dienenden Schraubendruckfeder 26 mit seiner Stirnfläche 44 gegen die Mantelfläche 46" des Außenrings 36" des Kugellagers 62 anliegt. Beim Drehen des Exzenters 10' kann somit der jeweilige Außenring 36', 36", auf der Stirnfläche 42, 44 des betreffenden Stößels abrollen, ohne daß dabei eine Querreibung entsteht.
  • Zur Einstellung des Pumpenhubs ist am Gehäuse ein stiftförmiger Begrenzungsanschlag 48 in seiner Achsrichtung verschiebbar angeordnet, gegen dessen kegelförmige Spitze 50 eine schräge Anschlagfläche 52 des Pumpenstößels 14 unter der Einwirkung der Rückholfeder 12 anschlagbar ist.

Claims (6)

1. Antriebsvorrichtung einer Pumpe, insbesondere eine Flüssigkeitsdosierpumpe, mit einem in einer Vorschub und einer Rückholphase hin- und herverschiebbaren Pumpenstößel (14) und einer Anordnung zur Speicherung mechanischer Energie, durch die auf den Pumpenstößel (14) eine in Vorschubrichtung gerichtete Kraft übertragbar und die im Verlauf der Rückholphase des Pumpenstößels (14) auf einen Zustand höherer potentieller Energie aufladbar ist, wobei der Pumpenstößel (14) unter der zumindest zeitweiligen Einwirkung eines Exzenters verschiebbar und die Mantelfläche des Exzenters (46') durch den Außenring (36') eines auf einer exzentrisch gelagerten, motorisch angetriebenen Welle (10') angeordneten Kugellagers (60) gebildet ist, und wobei die Speicheranordnung ein im Gegentakt zum Pumpenstößel durch den Exzenter betätigbares Speicherorgan (26) aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenstößel (14) und ein das Speicherorgan (26) betätigender Speicherstößel (20) mit ihren dem Exzenter (10') zugewandten Stirnflächen (42, 44) gegen den Außenring (36', 36") je eines von zwei getrennt auf der Exzenterwelle (10') angeordneten Kugellagern (60, 62) andrückbar sind.
2. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenstößel (14) entgegen der Kraft einer Rückholfeder (12) verschiebbar ist.
3. Antriebsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenstößel (14) unter der Einwirkung der Rückholfeder (12) gegen einen den Pumpenhub bestimmenden verstellbaren Begrenzungsanschlag (48) anschlagbar und dabei vom Exzenter (46') abhebbar ist.
4. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnung (16) mindestens eine unter Vorspannung stehende, vorzugsweise als Schraubenfeder, Torsionsfeder, Blattfeder, Spiralfeder oder Tellerfederpaket ausgebildete Druckfeder (26) als Speicherorgan aufweist.
5. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnung (16) ein aus einem elastomeren Material bestehendes Speicherorgan aufweist.
6. Antriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicheranordnung (16) einen Gasdruckspeicher als Speicherorgan aufweist.
EP86114115A 1985-10-19 1986-10-11 Antriebsvorrichtung für eine Pumpe, insbesondere eine Flüssigkeitsdosierpumpe Expired EP0226737B1 (de)

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