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Kolbenpumpe.
Die Erfindung betrifft eine Kolbenpumpe, welche insbesondere zum Fördern von Viskose bei der Kunstseidenfabrikation oder auch von andern zähflüssigen Massen dient.
Die gebräuchlichsten Kolbenpumpen für die Kunstseidenherstellung bestehen in der Hauptsache aus einem zylindrischen Körper, der sich in einem Gehäuse dreht und die parallel zu seiner Drehachse angeordneten Pumpzylinder und-kolben enthält und welcher gleichzeitig als Verteiler bzw. Steuerschieber wirkt. Der Gegenstand der Erfindung gehört zu dieser Gattung von Kolbenpumpen, jedoch unterscheidet er sich von denselben in verschiedenen, wesentlichen Punkten.
Die Zeichnungen veranschaulichen eine beispielsweise Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes. Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch die Pumpe ; Fig. 2 ist ebenfalls ein Längsschnitt der Pumpe, jedoch ist der Kolbenantrieb verschieden ; Fig. 3 ist ein von rechts nach links gesehener Querschnitt zu Fig. 2 ; Fig. 4 ist ein von links nach rechts gesehener Querschnitt zu Fig. 2 ; Fig. 5 und 6 zeigen einen Längsund einen Querschnitt durch eine Konstruktionsvariante des Verteilersystems ; Fig. 7 und 8 zeigen eine Ausführungsvariante des Kolbenantriebes ; Fig. 9 veranschaulicht ein Rückschlagventil in der Druckleitung.
Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Pumpe besitzt ein Gehäuse 1, in welchem sich ein aus drei miteinander verbundenen Teilen 2a, 2b, 2e bestehender Zylinderkörper dreht. Im Teil 2a sind die parallel zur Körperachse angeordneten Pumpenzylinder und die Kolben 3 angeordnet, während die Teile 2b und 2c als Führung für die Mitnehmer 4 dienen. Das Gehäuse 1 wird durch den Deckel 5 verschlossen, durch welchen die mit 2b verbundene Antriebswelle 2 hindurchgreift. In der flachen Deckeloberfläche sind die halbkreisförmigen Saugkanäle 6 und Druckkanäle 7 angebracht (Fig. 2 und 3), welche bei der Drehung des Zylinderkörpers 2a abwechselnd mit den verschiedenen Zylindern 6 in Verbindung kommen.
Die Kolben 3 werden durch die Mitnehmer 4 bewegt, mit welchen sie gekuppelt sind und welche ihrerseits durch einen auf dem Zapfen 9 sich drehenden Stern 8 betätigt werden (Fig. 1). Besagter Zapfen ist feststehend, jedoch in bezug auf das Gehäuse geneigt. Zwecks Herstellung der Kupplung enthalten die Mitnehmer 4 Kugelgelenke, in welche die Arme des Sternes 8 eingreifen und welche eine universale Einstellung des Sternes in bezug auf die Mitnehmer erlauben. In Fig. 1 ist der Zapfen 9 des Sternes 8 mit einer Kugelkalotte 11 verbunden, die in einer den Boden des Gehäuses ausmachenden Kugelpfanne lagert. Nach dem Lösen der Mutter 13 kann der Sternzapfen in eine beliebige Neigung gebracht und dementsprechend der Kolbenhub bzw. die Förderleistung der Pumpe geändert werden.
In Fig. 2 sitzt der Stern 8 auf dem balligen Zapfen 14 in der Pumpenachse, anderseits mit seinem Schaft 15 in einer neigbaren Kalotte, ähnlich der in Fig. 1 gezeigten, welche das Lager bildet. In beiden Fällen fällt die Drehachse des Sternes mit derjenigen der Kalotte 11 zusammen, welche am Gehäuse befestigt ist. In Fig. 2 kann das glatte Lager in der Kalotte 11 durch ein Kugellager ersetzt sein.
In den Fig. 7 und 8 bestehen die Mitnehmergelenke aus zylindrischen Teilen 16, die in zu den Mitnehmerachsen senkrechten Bohrungen gelagert sind. Die die Teile 16 durchgreifenden Stemarme 8 sind zylindrisch, damit eine allseitige Einstellung des Sternes im Verhältnis zu den Mitnehmern ermöglicht wird. Nach diesen Figuren befinden sich die Teile 16 ansserhalb der Mitnehmerachse. Eine einfache Bohrung bildet demzufolge die Öffnung im Mitnehmer zum Durchstecken des Sternarmes.
Die Wirkungsweise der Pumpe ist wie folgt : Die von einem nicht gezeichneten Zahngetriebe betätigte Welle 2 versetzt den aus den Teilen 2a, 2b und 2e zusammengesetzten Zylinderkörper in
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kanal 6 und dem Druckkanal 7 in Verbindung. Die Viskose wird von aussen durch die Kanäle 17, 18, 19 und 6 angesaugt und unter Druck durch die Kanäle 7, 20, 21, 22 sowie die Mitnehmer 4 hindurch nach dem Pumpeninnern zu in die Kammer 23 gedrückt. Sie passiert die Nut 24 im Zapfen 14, die Bohrung 25 des Sternes 8, um schliesslich hinter das Lager der Kalotte 11 zu gelangen. Von hier geht sie durch die Nuten 26, passiert die Kammer 2 und fliesst durch die Öffnung 28 in den Ringsammler 29.
Sie streicht hierauf durch den im Gehäuse eingearbeiteten Kanal 30 am Zylinderkörper entlang und verlässt die Pumpe durch den Kanal 31.
Im allgemeinen geschieht bei den bekannten Pumpen die Flüssigkeitssteuerung durch halbkreisförmige Saug-und Druckkanäle in der Gehäusewand, welche bei der Drehung des Zylinderkörpers abwechselnd mit den Zylindern durch im Körper befindliche Öffnungen in Verbindung kommen.
Die Dichtung zwischen dem Saug-und dem Druckkanal erhält man durch eine Feineinpassung des Zylinderkörpers in das Gehäuse. Diese äusserst genaue, beinahe ohne Spiel verwirklicht Passung bedingt einen sehr schweren Gang der Pumpe, d. h. der der Wellendrehung entgegengesetzte Widerstand ist bedeutend und mit ihm naturgemäss auch der Kraftverbrauch. Wird die Drehgeschwindigkeit zum Spinnen dicker Fadennummern über eine gewisse Grenze erhöht, so entstehen Erhitzungen und Anfressungen. Nach einer gewissen Zeit und infolge Abnutzung des Zylinderkörpers und Gehäuses, welche durch keine Nachstellmöglichkeit mehr ausgeglichen werden kann, entstehen Verluste und die Förderleistung nimmt ab.
Es bestehen auch Pumpen, bei welchen sich die Steuerung zwischen dem flachen Ende des Zylinderkörpers und dem Gehäusedeckel unter Anwendung von in letzterem angeordneten Saug-und Druckkanälen vollzieht. Bei derartigen Pumpen wird die Dichtung mittels einer Schraubregelung od. dgl. erzielt, welche erlaubt, das Spiel zwischen dem Zylinderkörper und dem Deckel zu regeln. Diese Dichtung ist jedoch äusserst empfindlich.
Bei der Pumpe gemäss vorliegender Erfindung, im Gegensatz zu allen bestehenden Pumpen, sind diese Missstände dadurch behoben, dass die durch den Saugkanal 6 angesaugte Viskose unter Druck durch den Zylinderkörper hindurch und zwischen diesem und dem Gehäuseboden in die Kammer 27 hineingedrückt wird, was zur Folge hat, dass der wie ein Kolben wirkende Zylinderkörper selbsttätig mit seinem flachen Ende gegen den Deckel 5 des Gehäuses angepresst wird, in welchem sich die Saug-und Druck- kanäle befinden. Es wird solcherart selbsttätig und ohne jede Verstellung eine absolute und unveränderliche Dichtung der Steuerorgane erzielt. Ferner kann, da das Gehäuse nicht mehr zur Steuerung benutzt wird, das Spiel zwischen ihm und dem Zylinderkörper vergrössert und demzufolge der erforderliche Kraftaufwand verringert werden.
Es genügt, wenn bloss der Saugkanal 6 in der flachen Deckelfläche angebracht ist, während der Druckkanal 7, wie in Fig. 5 und 6 gezeigt, sieh in der Gehäusewand befinden kann. Das angestrebte Ziel ist, den Viskosedruck im Innern der Pumpe zur Dichtung der Steuerungsflächen zu verwenden, d. h. die im Saugtakt befindlichen Zylinder von den im Drucktakt befindlichen einerseits und den Saugkanal vom Druekkanal anderseits zu trennen. Dieses Ziel wird auch dann erreicht, wenn bloss der Saugkanal sich im Deckel befindet. Eine derartige Änderung stellt keine Abweichung vom Wesen der Erfindung dar.
Dadurch, dass die geförderte Viskose durch das ganze Pumpeninnere hindurchgeleitet bzw. das ganze Pumpeninnere unter Druck gesetzt wird, erzielt man noch einen andern Vorteil, welcher in bekannten Pumpen nicht vorhanden ist, nämlich es wird dadurch dem Eintritt von Luft vorgebeugt. Es ereignet sich in der Tat, dass die Pumpe unter dem Atmosphärendruck ansaugt. In diesem Falle sind Lufteintritte unvermeidlich. Wird jedoch das Pumpeninnere unter Überdruck gesetzt, so wird dieser Missstand vollkommen behoben.
Bei Viskosepumpen ist es von grösster Wichtigkeit, dass Viskosestockungen vermieden, d. h. Stellen, an welchen die Viskose nicht ständig erneuert wird, auch wenn sie noch so klein sind, nicht vorhanden sind. An solchen Stellen verhärtet sich nämlich die Viskose ausserordentlich schnell. Deshalb ist auch bei der Pumpe gemäss vorliegender Erfindung dafür gesorgt, dass die Viskose zufolge einer besonderen Anordnung der Druckkanäle unter Druck durch die Mitnehmer hindurchgepresst wird. In Fig. 2 und 3 stellen die Kanäle 22 Öffnungen dar, welche abwechselnd jeden Mitnehmer mit dem Kanal 21 (Fig. 3) in Verbindung bringen, so dass bei jeder Pumpendrehung die Viskose genötigt ist, während einer gewissen Zeit durch den Mitnehmer hindurchzugehen.
Dadurch werden Viskoseverhärtungen in letzteren vermieden. Anderseits wird die Viskoseverhärtung im Ringsammler 29 dadurch vermieden, dass der Viskose- übergang von der Kammer 27 zum besagten Sammler durch eine Öffnung 28 im drehenden Zylinderkörper hindurchgeschieht und letztere bei der Drehung den ganzen Umfang des Sammlers 29 bestreicht.
Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist der vollständige Wegfall aller auf die Kolben einwirkenden und die Zylinderabnutzung begünstigenden Querkräfte. Bekanntlich ist die Umwandlung einer Drehbewegung in eine geradlinige Schubbewegung ohne Erzeugung von senkrecht zur Sehubbewegung gerich- teten Querkräften praktisch unmöglich. Bei der Erfindung wirken die durch die Sternneigung bedingten
Kraftkomponenten nicht direkt auf die Kolben, wie bei bekannten Pumpen dieser Art, sondern auf die
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Mitnehmer 4 am Ende der Kolben 3. Diese Mitnehmer sind aber so mit den Kolben verbunden, dass eine kleine, durch Abnutzung oder durch Spiel in ihren Führungen bedingte Querbewegung der Mitnehmer sich nicht auf die Kolben überträgt.
Zu diesem Zwecke haben die bajonettkopfartigen Kolbenenden etwas Spiel in ihren Mitnehmern, wodurch jeder Querdruck auf die Kolben und damit auch die Abnutzung der letzteren in den Zylindern vermieden wird.
Die Erfindung zeichnet sich ausserdem noch dadurch aus, dass ein einziges, sternförmiges, um einen am Gehäuse festen Zapfen drehendes Organ die Hubbewegung der Kolben durch Arme bewirkt, die in Gelenke an den Kolben oder deren Mitnehmer eingreifen, derart, dass letztere im Zylinderkörper zu beiden Seiten des Sternes geführt sind, im Gegensatz zu den bekannten Pumpen, wo die Kolben am
Ende des Zylinderkörpers und an ihren eigenen Enden angegriffen werden. Es wird solcherart das Frei- tragen auf den Kolben oder ihren Mitnehmern vermieden und die Gesamtbaulänge der Pumpe verringert.
Nach Abnahme des Teiles 2c des Zylinderkörpers kann der Stern eingeführt werden und es wird gemäss Fig. 2 die Dichtung der kugeligen Sternnabe gegen den Teil 2 c erhalten, was ermöglicht, die Viskose durch die Nut 24, die Bohrung 25 und das Lager in die Kalotte 11 zu drängen.
Weiter unterscheidet sich die erfindungsgemäss gebaute Pumpe von den bekannten dadurch, dass der die Kolben enthaltende Teil des Zylinderkörpers unabhängig von demjenigen ist, welcher die
Triebwelle und die Mitnehmer umfasst. Dies ermöglicht das Planschleifen des Teiles 2 a ohne Belästigung durch die Antriebswelle.
In gewissen Fällen kann es von Interesse sein, den Viskosedruek in der Pumpe zu erhöhen. Es kann dies dadurch erreicht werden, dass zwischen der Pumpe und der Spinndüse oder in der Pumpe selbst ein Rückschlagventil, beispielsweise wie in Fig. 9 gezeigt, eingeschaltet wird. Oder aber es kann der
Kanal 27 durch eine Kugel 32 versperrt werden, die durch die Feder 33 beeinflusst wird, wobei eine Schraube 34 dazu dient, die Federspannung einzustellen.
Der Ringkanal in Fig. 2, welcher die Antriebswelle 2 umgibt, wird von der Viskose beim An- saugen durehflossen und er dient zum Auffangen von Viskose unter Druck, die aus dem Pumpeninnern zwischen der Welle und ihrem Lager entweichen könnte. Dieser Kanal kann auch in Fortfall kommen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Kolbenpumpe, bei der sich in einem Gehäuse ein zylindrischer Körper dreht, welcher parallel zu seiner Achse mehrere Zylinder und Kolben enthält und als Steuersehieber wirkt, indem er abwechselnd die verschiedenen Zylinder mit den halbkreisförmigen Saug-und Druckkanälen in Verbindung bringt, von welchen Kanälen mindestens der Saugkanal im Deckel des Gehäuses angeordnet ist, dadurch gekenn- zeichnet, dass die angesaugte und weiter gedrückte Flüssigkeit unmittelbar in den im Deckel liegenden
Saugkanal eingeführt und hierauf durch das Pumpeninnere hindurch hinter den Zylinderkörper gedrückt wird, damit sich letzterer nach Art eines Kolbens durch den Förderdruck der Flüssigkeit gegen den Gehäuse- deckel presst, zum Zwecke,
einen dichten Abschluss des Saugkanales gegenüber dem Druckkanal sowie eine dichte Abtrennung der im Saugtakt befindlichen Kolben gegenüber den im Drucktakt befindlichen zu erzielen und ausserdem das Eintreten von Luft in das unter Überdruck stehende Pumpeninnere zu vermeiden.