[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kolbenmaschine, mit wenigstens zwei Kolben,
und mit einem Exzenter, der auf der Maschinenwelle gelagert ist und der auf die Fusspartie
der Kolben einwirken kann.
[0002] Bei Maschinen mit wenigstens drei Kolben, die um eine gemeinsame Welle herum verteilt
sind, spricht man von einer sogenannten sternförmigen Anordnung von Kolben..In solchen
Fällen erfolgt die Verbindung zwischen den Kolben und der Welle oft mit Hilfe von
Pleueln. Die Anwendung von Pleueln stellt eine verhältnissmässig kostspielige Lösung
dar.
[0003] Insbesondere bei Pumpen mit sternförmig angeordneten Kolben und Zylindern wird eine
kostengünstigere Lösung verwendet. Auf der Welle befindet sich ein Exzenter, der die
vorwärts gerichtete Bewegung der Kolben verursacht. Die Rückholung der Kolben erfolgt
dann mit Hilfe von Druckfedern, die im Förderraum des jeweiligen Zylinders angeordnet
sind. Diese Lösung hat allerdings eine ganze reihe von Nachteilen. Bei jedem Hub muss
der Druck der Rückholfedern überwunden werden, was Energieverluste zur Folge hat.
Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass zwischen der Drehzahl der Pumpe und der
Grösse des durch die Federn ausgeübten Druckes eine feste Beziehung besteht. Je schneller
die Pumpe laufen soll, um so grösser muss der Druck sein, den die Federn erzeugen.
Für eine bestimmte Art von Federn gibt es somit eine obere Drehzahl, bei der die Pumpe
noch arbeiten kann. Ferner sind die bereits erwähnten Energieverluste um so grösser,
je schneller die Pumpe laufen soll. Noch ein weiterer Nachteil besteht darin, dass
es nach einem längeren Stillstand der Pumpe vorkommen kann, dass die Federn aar nicht
imstande sind, den Kolben zurückzuholen. Ausserdem müssen die Federn, die sich im
Förderraum befinden, rostfrei und chemikalienbeständig sein. Die Federn stören zudem
noch die Strömung im Förderraum, verursachen grosse Abmessungen des Zylinderkopfes,
usw.
[0004] Bekannt sind auch Maschinen der eingangs genannten Art, bei welchen sich auf dem
Exzenter ein Lagerstein befindet, in dem wenigstens eine T-förmige Nute ausgeführt
ist. In dieser Nute ist eine Platte gelagert, die an die Fusspartie des Kolbens angeschlossen
ist. Während der Montage einer solchen Maschine ergeben sich beträchtliche Probleme.
Die Kolben gehen ja durch das Maschinengehäuse hindurch, so dass sie nur in der radialen
Richtung in das Gehäuse hineigeschoben werden können. Der Lagerstein kann dagegen
in das Gehäuse nur in achsialer Richtung hineingeschoben werden. Nachdem diese Teile
in das Maschinengehäuse hineingeschoben worden sind, muss der Anschluss der Kolben
an den Lagerstein bewerkstelligt werden. Dieser Anschluss lässt sich nicht einfach
bewerkstelligen. Aehnliche Probleme ergeben sich natürlich auch bei der Wartung solcher
Maschinen.
[0005] Wenn es eine Kolbenmaschine mit dem genannten Lagerstein geben soll, die mehr als
zwei um die Maschinenewelle sternförmig angeordnete Kolben aufweist, dann ist es beinahe
unmöglich, eine solche Maschine mit dem Lagerstein herzustellen.
[0006] Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, eine Kolbenmaschine anzugeben, bei welcher
die genannten Nachteile nicht vorkommen.
[0007] Diese Aufgabe wird bei der Kolbenmaschine der eingangs genannten Art so gelöst, wie
dies im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 definiert ist.
[0008] Eine so ausgebildete Kolbenmaschine kann drei oder mehr sternförmig angeordnete Kolben
aufweisen, wobei sowohl die Montage einer solchen Maschine als auch deren Wartung
sehr einfach durchgeführt werden kann.
[0009] Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung anhand der beiliegenden
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 im achsialen Längsschnitt den wichtigsten Teil der vorliegenden Maschine,
Fig. 2 eine Frontansicht des in Fig. 1 dargestellten Teiles der Maschine, wobei allerdings
der Maschinendeckel, die Stützplatte und die Rückholvorrichtung hier nicht dargestellt
sind,
Fig. 3 einen Ausschnitt aus der Frontansicht nach Fig. 2, in dem auch die Rückholvorrichtung
eingezeichnet ist,
Fig. 4 eine Seitenansicht einer Baugruppe aus Fig. 1,
Fig. 5 dieselbe Baugruppe in Draufsicht,
Fig. 6 in Frontansicht eine besondere Ausführungsform der Hülse der vorliegenden Maschine.
Fig. 7 in Längsschnitt eine Kolbenmaschine, die als eine Pumpe mit zwei Kolben ausgeführt
ist,
Fig. 8 in Frontansicht eine weitere Ausführungsform der Rückholvorrichtunng, die auch
als Joch bezeichnet wird,
Fig. 9 in Draufsicht das Joch nach Fig. 8,
Fig. 10 entlang der Linie X-X in Fig. 9 geführten Schnitt durch das Joch,
Fig. 11 entlang der Linie XI-XI in Fig. 9 geführten Schnitt durch das Joch,
Fig. 12 in Ansicht eine noch weitere Ausführungsform des Joches,
Fig. 13 teilweise in Längsschnitt eine Weiterbildung der Maschine nach Fig. 7,
Fig. 14 entlang der Linie XIII-XIII geführten Schnitt durch einen Teil der Maschine
nach Fig. 13,
Fig. 15 eine Ausführungsform der Vorrichtung zum Befestigen des Kolbens im Joch,
Fig. 16 eine Spannzangenmutter der Befestigungsvorrichtung nach Fig. 15, und
Fig. 17 und 18 zwei weitere Ausführungen der Vorrichtung zum Befestigen des Kolbens
am Joch.
[0010] Die in den Zeichungen dargestellte Maschine ist eine Pumpe, die an einem Elektromotor
angebracht ist, und die durch diesen Elektromotor angetrieben wird. Die Kolbenmaschine
weist ein Gehause 2 auf, das mittels Schrauben 3 am Gehäuse des Elektromotors 1 befestigt
ist.
[0011] Im mittleren Bereich weist das Maschinengehäuse 2 einen Hohlraum 4 auf, in dem die
Antriebselemente für die Kolben 5 der Maschine untergebracht sind. Entlang der Umfangspartie
des Hohlraums 4 im Maschinengehäuse 2 sind die in Zylindern 6 untergebrachten Kolben
5 sternförmig angeordnet. Vorne ist der genannte Hohlraum mit Hilfe eines Deckels
7 abgeschlossen, der am Gehäuse 2 mit Schrauben 8 wegnehmbar befestigt ist.
[0012] Das die Pumpe antreibende Ende 9 der Welle des Elektromotors 1 ist in einem Lager
10 gelagert, das zugleich auch als das Lager der Pumpe dient. Auf der Maschinenwelle
9 ist ein Exzenter 11 aufgesteck und mit Hilfe eines Keile 12 (Fig. 3) mit der Welle
9 gekoppelt. Wenn man den Hub der Kolben 5 und somit auch die Fördermenge der Pumpe
ändern will, kann man den Exzenter 11 durch einen anders geformten Exzenter ersetzen.
Auf dem Exzenter 11 lagert eine Hülse 13, welche zur Einwirkung auf die Fusspartie
des jeweiligen Kolbens 5 bestimmt ist.
[0013] Die Kolbenamschine ist mit einer Rückholvorrichtung 14 versehen, die an der Fusspartie
15 des Kolbens 5 angreift. Diese Rückholvorrichtung 15 weist einen Grundkörper 16
auf, der auf dem Exzenter 11 gelagert ist. Ferner weist die Rückholvorrichtung 15
Krallen 17 auf, die an der Fusspartie 15 der Kolben 5 angreifen. Im dargestellten
Beispiel ist der Grundkörper 16 ringförmig. Die Rückholkrallen sind als Ausläufer
aus dem Grundkörper 16 ausgeführt, die an der Umfangspartie des Ringes 16 verteilt
sind und die in der radialen Richtung von diesem weglaufen. Die Enden dieser Ausläufer
sind nach einer Seite gebogen, und dadurch erhalten die Krallen 17 ihre Form. Diese
abgebogenen Partien 18 der Ausläufer greifen an der Fusspartie 15 des Kolbens 5 an.
Zu. diesem Zweck kann die Fusspartie 15 des Kolbens 5 mit einer entsprechenden Ausnehmung
(nicht dargestellt) versehen sein.
[0014] Im dargestellten Beispiel ist die Fusspartie 15 des Kolbens 5 mit einem Schuh 19
versehen. Dieser Schuh 19 weist eine Platte 20 auf, die auf der Hülse 13 aufliegt.
Der Kolbenschuh 19 weist ferner eine Klemme 21 (siehe z.B. Fig. 2) auf, die mit der
Fussplatte 20 einstückig ist und in der die Endpartie des Kolbens 5 festgeklemmt ist.
Der Kolben 5 kann dabei aus Metall oder aus einem keramischen Material hergestellt
sein.
[0015] Wie erwähnt worden ist, liegt die Fussplatte 20 mit ihrer Unterseite auf der Hülse
13 auf. Die Rückholkralle 17 greift dagegeh auf der oberen Seite der Fussplatte 20
an. Die Bewegung des Kolbens 5 nach vorne wird somit durch die auf dem Exzenter 11
sitzende Hülse 13 verursacht, auf der die Fussplatte 20 allerdings nur aufliegt. Die
rückwärts gerichtete Bewegung des Kolbens 5 wird dagegen durch die Kralle 17 der Rückholvorrichtung
14 verursacht. Denn der Grundkörper 16 der Rückholvorrichtung 14 ist auf dem Exzenter
11 gelagert, so dass diese Vorrichtung dieselbe Bewegung ausführt, wie die die Kolben
5 antreibende Hülse 13. Da die abgebogene Partie 18 der Kralle 17 auf der oberen Seite
der Fussplatte 20 angreift, bleibt die Fussplatte 20, auch wenn sie die Rückwärtsbewegung
ausführt, im Kontakt mit der Hülse 13.
[0016] Der Vorteil dieser Ausführung der vorliegenden Maschine dürfte einleuchtend sein.
Bei der Montage der Maschine führt man die Kolben 5 von innen in die Zylinder 6 ein.
Dann steckt man den Exzenter 11 mit der Hülse 13 auf das Wellenende 9 auf. Jetzt führt
man die Kolben zurück, bis deren Fusspartien 15 auf der Hülse 13 aufliegen. Es reicht
nun aus, die Rückholvorrichtung 17 auf den Exzenter 11 so aufzustecken, dass deren
Krallen 17 auf den Fussplatten 20 aufliegen. In dieser Weise kann eine Kolbenmaschine
ohne Probleme zusammengebaut werden, die drei oder mehr sternförmig angeordnetete
Kolben aufweist. Die Kolben können dabei direkt im Material des Pumpengehäuses 2 gelagert
sein, das normalerweise aus Aluminium ist.
[0017] Damit sich die Rückholkrallen 17 während des Betriebes der Maschine nicht zurückbiegen,
liegt auf der Rückholvorrichtu ng 14 eine Stützplatte 22 auf, die mittels einer im
Wellenende 9 eingeschraubten Schraube 23 an Ort und Stelle gehalten ist. Die Stütztplatte
22 ist mit einem Auswuchtgewicht 24 versehen, das allfällige Unwuchten in dieser Anordnung
eliminiert. Es versteht sich, dass man Stützplatten 22 mit Auswuchtgewichten verschiedener
Grösse bereit halten kann, um verschieden grosse Unwuchten ausgleichen zu können.
[0018] Zwischen dem Lager 10 und der beschriebenen Anordnung befindet sich eine Distanzscheibe
25, auf der sich der Exzenter 11, die Hülse 13 aber auch die Fusspartie 15 des Kolbens
5 abstützen. Die Lage dieser Maschinenelemente und auch die Betriebssicherheit der
Maschine werden durch die Anwendung der Distanzscheibe 25 verbessert.
[0019] Aus den Fig. 4 und 5 ist ersichtlich, dass die Fussplatte 20 eine gegen die Rückholvorrichtung
14 hin verlängerte Partie 26 aufweist, auf der die Rückholkralle 17 angreift. In Fig.
6 ist eine besonders vorteilhafte Ausführung der Hülse 13 dargestellt. Die Aussenseite
der Hülse 13 ist mit Vorsprüngen 27 versehen, in deren Scheitelbereich sich eine Gleitfläche
28 befindet. Diese Gleitfläche 28 wirkt auf die Unterseite der Fusspartie 15 der Kolben
5 ein. Im dargestellten Beispiel wirkt die Gleifläche 28 auf die Unterseite der Fussplatte
20. Die Abmessung der jeweiligen Gleitfläche 28 in der Umfangsrichtung der Hülse 13
ist vorteilhaft kleiner als die entsprechende Abmessung der Unterseite der Fussplatte
20. Die Gleitfläche 28 und die Unterseite der Fussplatte 20 bilden ein Gleitlager.
Die Hülse 13, die die genannten Gleitflächen 28 aufweist, und der Exzenter 11 bilden
zusammen jedoch auch ein Gleitlager. Der Innenraum 4 im Gehäuse 2 ist normalerweise
etwa bis zur Hälfte mit Oel gefüllt. Während des Betriebes der Pumpe ist die Belastung
der Welle durch die Kolben impulsartig. Die genannten Gleitflächen wirken sich unter
solchen Umständen sehr vorteilhaft aus, weil sie dank ihrer Grösse und dank dem zwischen
diesen bestehenden Oelfilm eine solche Belastung verhältnissmässig weich aufnehmen,
und daher dämpfend wirken. Dies schafft auch bessere Bedingungen beim allfälligen
Notlauf.
[0020] Um die Baulänge der Pumpe in achsialer Richtung möglichst klein zu halten, kann die
Klemme 21 im Bereich der abgebogenen Partie 18 der Kralle 17 mit einem Ausschnitt
29 (Fiq. 1 und 2) versehen sein, in den die abgebogene Partie 18 der Rückholkralle
17 eingreift.
[0021] Bei Kolbenmaschinen mit zwei einander gegenüberliegenden Kolben aus einem keramischen
Material treten andere Probleme auf. Die Rückholvorrichtung, die als ein Joch ausgebildet
ist, das die zwei Kolben miteinander verbindet, überbrückt den Exzenter 11. In den
Enden dieses Joches ist das eine Ende des jeweiligen Kolbens gelagert. Zu diesem Zweck
ist das Ende des jeweiligen Kolbens mit einer Führungsplatte aus Metall versehen.
Im Querschnitt ist das Joch ebenfalls U-förmig ausgebildet, wobei in den Endpartien
des Joches Teile des Bodens des in Querschnitt U-förmigen Joches entfernt sind. Die
freistehenden Seitenwände des Joches sind mit je einem Schlitz versehen, in welchem
die Führungsplatte des jeweiligen Kolbens gelagert ist.
[0022] Die Verbindung zwischen der Führungsplatte und dem Kolben kommt bei dieser bekannten
Maschine dadurch zustande, dass im Kolbenende ein Sackloch mit Gewinde ausgeführt
ist. Die Führungsplatte ist mit einem Gewindebolzen versehen, der im Sackloch des
Kolbens eingeschraubt ist.
[0023] Während des Betriebes einer solchen Pumpe liegt der Exzenter auf der Führungsplatte
jenes Kolbens auf, der sich auf dem Hinweg befindet. Die Rückwärtsbewegung dieses
Kolbens wird dadurch bewirkt, dass die Führungsplatte dieses Kolbens über das Joch
mit der Führungsplatte des gegenüberliegenden Kolbens gekoppelt ist, der durch den
Exzenter nunmehr vorwärts bewegt wird. Das Joch zieht somit an der Führungsplatte
des sich jetzt rückwärts bewegenden Kolbens, wobei diese Platte über den an dieser
Platte befestigten Bolzen mit dem Kolben verbunden ist.
[0024] Wie ersichtlich, wird die Verbindungsstelle des Kolbens aus Keramik mit dem Bolzen
aus Metall während des Betriebes der Pumpe durch grosse Kräfte beansprucht, deren
Richtung ausserdem rasch wechselt. Dies kann zu einer Zerstörung dieser Verbindungsstelle
und somit auch zu einem vorzeitigen Ausfall der Pumpe führen. Ausserdem sitzt das
Joch eigentlich nur lose auf den Führungsplatten der Kolben, so dass die Soiele, die
zwischen den Führungsplatten und den Schlitzen im Joch vorhanden sind, sich mit der
Zeit beträchtlich vergrössern können. Dies kann zur Zerstörung des Joches und somit
ebenfalls zum Ausfall der Pumpe führen. Ausserdem weist das aus dem Joch und den zwei
Kolben bestehende Gefüge eine nur geringe Steifigkeit auf, so dass in der Pumpe Schwingungen
entstehen können.
[0025] Solche Probleme treten nicht auf, wenn die Kolbenmaschine die nachstehend beschriebene
Rückholvorrichtung aufweist.
[0026] Die in Fig. 7 dargestellte Kolbenmaschine ist als eine Kolbenpumpe ausgeführt. In
einem Gehäuse 101 ist eine Antriebswelle 102 drehbar gelagert. Diese Welle 102 ist
mit einer Exzenterscheibe 103 versehen, auf der ein Zwischenstück 104 gelagert ist.
Dieses Zwischenstück ist als ein Gleitring ausgebildet.
[0027] Die Pumpe weist zwei horizontal angeordnete und diametral gegenüberliegende Kolben
105 auf, die aus einem keramischen Material sind. Diese Kolben 105 haben die Form
einer zylinderförmigen Stange und sie sind in je einem Zylinder 106 längsverschiebbar
gelagert. An den jeweiligen Zylinder 106 schliesst sich ein Zylinderkopf 107 an, in
dem Ventile (nicht dargestellt) untergebracht sind. Der jeweilige Zylinderkopf 107
ist auch mit Anschlüssen (nicht dargestellt) für eine Saugleitung und für eine Druckleitung
(nicht dargestellt) versehen.
[0028] Im Gehäuse 1 der Pumpe befindet sich ein Joch 110, das
U- förmig ausgebildet ist und als die Rückholvorrichtunq dient. Der Querschnitt des
Joches 110 ist jedoch auch
U- förmig, so dass sich Teile des Gleitringes 104 im Joch befinden können. Die Endpartien
der Schenkel 111 des U-förmigen Joches 110 sind mit Klemmvorrichtungen 112 versehen,
in welchen die Kolben 105 einerends befestigt sind. Eine starre Halterunq der Kolben
105 in der jeweiligen Klemmvorrichtung 112 wird mit Hilfe von Schrauben 113 erreicht.
[0029] Durch die Anordnung der erwähnten Partien des Gleitringes 104 im Joch 110 erhält
der Gleitring, der sonst auf dem Exzenter 103 verschiebbar ist, eine seitliche Führung.
Und umgekehrt verhindert diese gegenseitige Anordnung des Joches 110 und des Gleitringes
104, dass das Joch 110, das sonst nur mit den Kolben 105 verbunden ist, kippen kann.
[0030] Das dem Exzenter 103 zugewandte Ende des jeweiligen Kolbens 105 ist mit einem Sackloch
114 versehen. In diesem Sackloch 114 liegt ein Bolzen 115, der an einer Platte 116
aus Metall befestigt ist. Mit einer ihrer Seiten liegt diese Platte 116 auf der Stirnfläche
des Kolbenendes auf. Die andere Seite der Platte 116 kann während des Betriebes der
Pumpe mit dem Gleitring 104, der sich auf dem Exzenter 103 befindet, in Berührung
gelangen.
[0031] Wenn der Kolben 105 volles Profil haben muss, dann kann die Platte 116 den Boden
einer Hülse darstellen. Dieses kappenförmige Gebilde ist auf dem dem Exzenter 103
zugewandten Ende des Kolbens 105 aufgesetzt.
[0032] Der Kolben 105 kann jedoch auch als eine Hülse ausgeführt sein. In einem solchen
Fall ist die Mündung einer solchen Hülse durch die Platte 116 zugedeckt, wobei der
Bolzen 115 sich zwecks Führung der Platte im Inneren des hülsenförmigen Kolbens befindet.
[0033] Wenn man die Welle 102 antreibt, beispielsweise in der Richtung des in Fig. 7 dargestellten
Pfeiles, stösst der Gleitring 104 auf der Exzenterscheibe 103 zunächst den rechten
Kolben 105 nach rechts, indem er auf die Platte 116 Druck ausübt. Da das Joch 110
mit Hilfe der rechten Klemmvorrichtung 112 am rechten Kolben 105 befestigt ist, bewegt
sich auch das Joch 110 nach rechts. Am anderen Ende des Joches 110 ist mit Hilfe der
linken Klemmvorrichtung 112 der linke Kolben 105 befestigt. Infolgedessen bewegt sich
jetzt auch der linke Kolben 105 nach rechts. Nachdem der Exzenter 103 seine äusserste
rechte Stellung erreicht hat, beginnt er auf die Platte 116 des linken Kolbens 105
Druck auszuüben. Dies bewirkt, dass sich das starre Gefüge, bestehend aus den zwei
Kolben 105 und dem Joch 110, beginnt nach links zu bewegen. Nachdem der Exzenter 103
seine äusserste linke Stellung erreicht hat, beginnt er wiederum auf die Platte 116
des rechten Kolbens 105 Druck auszuüben. Das genannte starre Gefüge bewegt sich jetzt
wiederum nach rechts, usw. In der Zusammenarbeit mit den nicht dargestellten Ventilen
in den Zylinderköpfen 107 erreicht man bei einer solchen Kolbenmaschine eine Pumpwirkung.
[0034] Das in Fig. 8 dargestellte Joch 110 entspricht dem in Fig. 7 gezeigten Joch, wobei
aus den Fig. 9 bis 11 weitere Einzelheiten dieses Joches ersichtlich sind. Wie bereits
gesagt worden ist, ist dieses Joch 110 U-förmig ausgebildet, wobei seine Schenkel
111 mit je einer Klemmvorrichtung 112 für die Kolben 105 versehen sind. Wie ebenfalls
bereits gesagt worden ist, ist auch der Querschnitt des Joches im wesentlichen U-förmig,
was aus Fig. 9 bis 11 ersichtlich ist. Die Klemmvorrichtung 112 weist eine im wesentlichen
ringförmige Partie 120 auf, wobei in der Oeffnung 121 dieser ringförmigen Partie 120
sich das eine Ende des jeweiligen Kolbens 105 befindet. Diese ringförmige Partie 120
ist durch einen Schlitz 122 unterbrochen. Der so unterbrochene Ring 120 kann somit
federn. Das in den Zeichnungen dargestellte Joch ist als ein Gusstück ausgeführt,
obwohl es auch z.B. aus Blech angefertigt sein kann.
[0035] Beiderseits des Schlitzes 122 weisen die Enden der ringförmigen Partie 120 Materialanhäufungen
123 auf, wobei diese Materialanhäufungen 123 mit Bohrungen 124 und 125 versehen sind.
Die untere Bohrung 125 ist mit einem Gewinde 126 versehen, mit dem das Gewinde der
Schraube 113 (Fig. 7) in Eingriff steht. Durch das Anziehen der Schraube l13 verkleinert
sich der Schlitz 122, und dadurch wird der Kolben 105 in der ringförmigen Partie 120
und somit auch im Joch 110 festgeklemmt.
[0036] Bei Kolbenmaschinen grösserer Leistung würde das U-förmige Joch der beschriebenen
Art doch eine gewisse Nachgiebigkeit aufweisen, so dass das Gefüge, bestehend aus
dem Joch und den Kolben, nicht so starr wäre, wie dies der schwingungsfreie Betrieb
der Maschine erfordert. Um die Schwingungsfreiheit des genannten Gefüges auch bei
grösseren Leistungen der Maschine sicherstellen zu können, kann das Joch bzw. das
Verbindungsstück so ausgeführt sein, wie dies in Fig. 12 dargestellt ist.
[0037] Das Joch 130 nach Fig. 12 weist zwei parallel zueinander liegende Stirnwände 131,
von welchen in Fig. 12 nur die vordere Stirnwand ersichtlich ist. Die Stirnwände 131
sind mit Hilfe von Seitenwänden 132 miteinander verbunden, die kürzer sind als die
Stirnwände 131. Die Stirnwände 131 weisen je eine Oeffnung 133 auf, durch welche die
den Exzenter 103 tragende Welle 102 hindurchgehen kann. Die Seitenwände 132 dieses
Joches sind mit den bereits erwähnten Klemmvorrichtungen 112 für die Kolben 105 versehen.
Die Oeffnung 121 in der ringförmigen Partie 120 der Klemmvorrichtung 112 setzt sich
in der Seitenwand 132 des Joches 130 fort. Die ringförmige Partie 120 weist auch in
diesem Fall den Schlitz 122 auf, durch welchen die genannte Schraube (hier nicht dargestellt)
hindurchgeht. Die Befestigung des jeweiligen Kolbens in diesem Joch 130 erfolgt somit
in der bereits beschriebenen Weise.
[0038] Da die Verbindung der Kolben 105 untereinander mit Hilfe einer oberen Partie 134
und einer unteren Partie 135 des Joches 130 erfolgt, weist dieses Joch eine ausserordentlich
hohe Steifigkeit auf, und das Gefüge bestehend aus den Kolben und diesem Joch ist
sehr starr.
[0039] Das Joch 130 kann jedoch auch derart ausgeführt sein, dass die obere Partie 134 und
die untere Partie 135 zwei Teile bilden, die, um das Joch bilden zu können, mit Hilfe
von vier Schrauben 113 zusammengeschraubt sind. Jede der Jochhälften. 134, 135 weist
dann nur einen Abschnitt der ringförmigen Partie der Klemmvorrichtung 112 auf, wobei
allerdings an den beiden Enden des jeweiligen Abschnittes der ringförmigen Partie
sich je eine Materialanhäufung (nicht dargestellt) befindet, durch welche die Schrauben
113 hindurchgehen, bzw. in welchen diese Schrauben eingeschraubt sind.
[0040] Bei der vorliegenden Maschine können die Kolben auch in Reihen nebeneinander angeordnet
sein. Nebeneinander liegende Kolben können durch mehrere auf einer gemeinsamen
Kur- belwelle 102 sitzenden Exzenter angetrieben werden. Das in Fig. 12 dargestellte
Joch 130 bietet jedoch auch die Möglichkeit, dessen Seitenwände 132 mit mehreren Klemmvorrichtungen
112 zu versehen, so dass sich dann die Kolben z.B. übereinander befinden. Zum Antrieb
mehrerer Kolben .reicht in einem solchen Fall nur ein einziger Exzenter und ein einziges
Joch aus.
[0041] In Fig. 13 ist eine Weiterbildung der Maschine nach Fig. 7 dargestellt. Diese Maschine
weist zwar wiederum ein U-förmiges Joch 110 auf, die die Schenkel 136 dieses Joches
verbindende Partie 137 desselben ist jedoch mit Verstärkungsrippen 138 versehen. Diese
Rippen 138 vergrössern die Steifigkeit des Joches 110. Die Ausbildung und die Anordnung
der Verstärkungsrippen 138 ist aus Fig. 14 gut ersichtlich. Im dargestellten Beispiel
befinden sich die Verstärkungsrippen 138 an der Aussenseite der Verbindungspartie
137. Solche Rippen können sich, wenn erforderlich, auch an der Innenseite der Verbindungspartie
137 befinden. Eine der Folgen der Anwendung solcher Rippen ist, dass sich die Biegebeanspruchung
der Kolben 105 im Bereich der Klemmvorrichtung 112 verringert. Ausserdem trägt diese
Massnahme zum ruhigeren Lauf der Maschine bei, besonders wenn die Maschine mit einer
hohen Drehzahl arbeitet.
[0042] Das Zwischenstück, das sich zwischen dem Exzenter 103 und dem Kolben 105 befindet,
ist bei dieser Ausführung der Maschine als ein Gleitstein 140 ausgebildet. Dabei ist
die jeweilige plane Fläche 141 des Gleitsteins 140 dem exzenterseitigen Ende des Kolbens
105 zugewandt. Die Verwendung des Gleitsteines 140 bringt den Vorteil mit sich, dass
die Berührungsfläche zwischen dem Gleitstein 140 und dem Kolben 105, bzw. der dem
Kolben 105 vorgeschalteten Platte 116, gross ist, wobei sich dazwischen ein Schmierfilm
ausbilden kann. Das vom Exzenter zum Kolben übertragene Moment kann infolgedessen
grösser sein, ohne dass das Material dieser Bestandteile überbeansprucht wird.
[0043] Bei dieser Ausführungsform der vorliegenden Maschine ist auch die Platte 116 anders
ausgeführt. Diese Platte 116 weist Ausläufer 142 auf, die in Nuten 143 ruhen. Diese
Nuten 143 sind in der Innenseite der Schenkel 136 des Joches 110 ausgeführt. Die Platte
116 ist beidseitig plan, und sie ist mit Hilfe ihrer Ausläufer 142 an Ort und Stelle
qehalten. Die eine plane Fläche dieser Platte 116 liegt auf dem Kolben 105 auf, während
die andere plane Fläche unter der Einwirkung des Gleitsteins 140 steht. Wie aus Fig.
14 ersichtlich ist, weist die Platte l16 einen viereckigen Grundriss auf.
[0044] In Fig. 15 ist eine weitere Möglichkeit dargestellt, wie man den Kolben 105 im Joch
befestigen kann. Die Innenwand der ringförmigen Partie 120 ist mit einem konischen
Gewinde versehen, in das eine Spanzangenmuter 144 eingeschraubt ist. Die Spanzangenmutter
144 ist in Fig. 16 gesondert dargestellt. Sie weist eine flache Partie 145 auf, deren
Umfang sechskantförmig ist. An dieser Partie kann man mit einem Schlüssel angreifen
und dadurch die Mutter 144 in das Joch einschrauben. An diese flache Partie 145 schliessen
sich Zungen 146 an, deren Aussenseite mit entsprechendem Gewinde versehen ist. Durch
das Anziehen der Mutter 144 vermidert sich der Abstand zwischen den Zungen 146 und
dadurch wird der Kolben 105 an Ort und Stelle gehalten.
[0045] Wie aus Fig. 17 ersichtlich ist, kann die Innenseite der ringförmigen Partie 120
mit einer Auflagefläche 147 versehen sein. Diese weitere Ausführungsform der Klemmvorrichtung
weist ein Andrückelement 148 auf, das eine rohrförmige Partie 149 enthält. Der Flansch
150 dieses Elementes ist mit Oeffnungen versehen, durch welche Schrauben 151 hindurchgehen,
die im Joch 110 eingeschraubt sind. Zwischen der Stirnseite der rohrförmigen Partie
149 und der Auflagefläche 147 befindet sich ein ringförmiges Spannelement 152. Durch
das Anziehen der Schrauben 151 wird das Spannelement zusammengedrückt, so dass sich
der Durchmesser der Oeffnunq im Spannelement 152 verkleinert und dadurch wird der
Kolben in der Klemmvorrichtung gehalten.
[0046] Aus Fig. 18 ist noch eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Klemmvorrichtung 112
ersichtlich, die vor allem dann benützt werden kann, wenn der Kolben 105 aus Stahl
ist. Die ringförmige Partie 120 des Joches 110 ist als ein Rohrstück ausgeführt, wobei
die Wand des Rohrstückes mit einer ein Gewinde aufweisenden Oeffnung 154 versehen
ist. In dieser
Oeffnung ist eine Klemmschraube 155 eingeschraubt, deren Spitze in das Material des
Kolbens 105 hineindringt.
[0047] Die den Kolben 105 rückführenden Kräfte greifen bei einer so ausgebildeten Maschine
auf der Oberfläche des Kolbens an. Die Fläche, auf der die genannten Kräfte nun einwirken,
ist jedoch grösser als diejenige Fläche, die im Bereich der Schraubverbindung zwischen
dem Gewindebolzen und dem Kolben bisher zur Verfügung stand. Ausserdem ist jetzt der
Kolben 105 in einer Klemme 112 gehalten, während man früher nur eine Schraubverbindung
zwischen dem Kolben und dem Bolzen verwendet hat. Schliesslich weist das Gefüge bestehend
aus dem Joch 110 und aus wenigstens einem Kolben 105 eine wesentlich grössere Steifigkeit
auf, so dass Schwingungen kaum auftreten können.
[0048] Bei der vorliegenden Maschine kann der mit der Platte 116 ein Ganzes bildende Bolzen
115 in den Kolben 105 zwar auch eingeschraubt sein, vorteilhaft ist dieser Bolzen
115 im Kolben 105 jedoch lediglich eingeschoben. Denn diese Verbindungsstelle wird
ja nur auf Druck beansprucht, weil die Rückführung des Kolbens 105 mit.Hilfe des auf
dem Kolbenkörper angreifenden Joches 110 erfolgt.
[0049] Im vorstehenden sind Pumpen beschrieben, die zwei oder mehr Kolben aufweisen. Falls
eine Pumpe oder eine andersartige Kolbenmaschine nur einen einzigen Kolben aufweisen
soll, so kann man anstelle eines der Kolben einen sogenannten Blindkolben (nicht dargestellt)
im Joch befestigen. Dieser Blindkolben kann als eine nur kurze Stange ausgeführt sein,
die in der anderen Klemmvorrichtung festgeklemmt ist. Das dem Exzenter zugewandte
Ende dieser Stange ist mit einer Platte versehen, die im Zusammenhang mit der Maschine
nach Fig. 1 bereits beschrieben worden ist.
1. Kolbenmaschine, mit wenigstens zwei Kolben, und mit einem Exzenter, der auf der
Maschinenwelle gelagert ist und der auf die Fusspartie der Kolben einwirken kann,
gekennzeichnet durch eine Rückholvorrichtung (14, 110), die an der Fusspartie (15)
des Kolbens (5, 105) angreift.
2. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückholvorrichtung
(14) einen Grundkörper (16) aufweist, der am Exzenter (11) angebracht ist, und dass
der Grundkörper (16) mit Rückholkrallen (17) versehen ist,-die an der Fusspartie (15)
des Kolbens (5) angreifen.
3. Kolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (16)
der Rückholvorrichtung (14) ringförmig ist, und dass die Umfangspartie dieses Ringes
mit den Rückholkrallen (17) versehen ist.
4. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Ende (9) der
Maschinenwelle eine Hülse (13) gelagert ist, die auf die Unterseite der Fusspartie
(15) des Kolbens (5) einwirken kann.
5. Kolbenmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Fusspartie
(15) des jeweiligen Kolbens (5) die Hülse (13) mit einer Gleitfläche (28) versehen
ist, die auf die Unterseite der Fusspartie (15) des Kolbens (5) einwirken kann.
6. Kolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenseite der
Hülse (13) Vorsprünge (27) aufweist, und dass im Scheitelbereich dieser Vorsprünge
(27) die Gleitfläche (28) ausgeführt ist.
7. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an der Rückholvorrichtung
(14) eine Stützplatte (22) aufliegt, die am freien Wellenende (9) befestigt ist, und
die ein Auswuchtgewicht (24) aufweist.
8. Kolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fusspartie (15)
des Kolbens (5) mit einem Schuh (19) versehen ist, dass dieser Schuh (19) eine Platte
(20) aufweist, an der die Rückholvorrichtung (14) angreift, und dass die Platte (20)
mit einer seitlich verlängerten Partie (26) versehen sein kann, an der die Kralle
(17) der Rückholvorrichtung (14) angreift.
9. Kolbenmaschine nach Anspruch 1, mit zwei Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass die
Rückholvorrichtung als ein Joch (110) ausgeführt ist, dass dieses Joch (110) wenigstens
eine Klemmvorrichtung (112) aufweist, in der der Kolben (105) befestigt ist.
10. Kolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (110) U-förmig
ist, und dass die Endpartie wenigstens eines der Schenkel (111) des so ausgebildeten
Joches mit der Klemmvorrichtung (112) versehen ist.
11. Kolbenmaschine nach Anspruch 9. dadurch gekennzeichnet, dass der dem Exzenter
(103) zugewandten Endpartie des Kolbens (105) eine Platte (116) zugeordnet ist.
12. Kolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Exzenter
(103) zugewandte Ende des Kolbens (105) eine Ausnehmung (114) aufweist, und dass an
der Platte (116) ein Bolzen (115) befestigt ist, der sich in der Ausnehmung (114)
des Kolbens (105) befindet.
13. Kolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (130) zwei
parallel züinander verlaufende Stirnwände (131) sowie zwei diese verbindende Seitenwände
(132) aufweist, dass die Stirnwände (131) Oeffnungen (133) für den Durchgang der Welle
(102) mit dem Exzenter (103) aufweisen, und dass die Seitenwände (132) mit den Klemmvorrichtungen
(l12) versehen sind.
14. Kolbenmaschine nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (130) zwei
Hälften (134, 135) aufweist, dass jede dieser Hälften einen Teil der ringförmigen
Partie (120) der Klemmvorrichtung (112) aufweist, und dass an den Enden des jeweiligen
Teiles der ringförmigen Partie (120) sich eine der Materialanhäufungen (123) befindet.
15. Kolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Joch (110) im
Bereich der Klemmvorrichtung (112) wenigstens eine Nut (143) aufweist, dass die Platte
(116) mit wenigstens einem Ausläufer (142) versehen ist, und dass dieser Ausläufer
in der Nut liegt.
16. Kolbenmaschine nach Anspruch 9 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Zwischenstück
als ein Gleitstein (140) ausgeführt ist, und dass eine der planen Flächen (141) dieses
Gleitsteines dem exzenterseitigen Ende des Kolbens zugewandt ist.