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Doppeltwirkende Pumpe, Verdichter od. dgl.
Die Erfindung bezieht sieh auf eine doppeltwirkende Pumpe, einen Verdiehter od. dgl. mit
Pumpzylindern, die mittels eines mit Saug- und Drucköffnungen versehenen Mittelstückes miteinander verbunden sind, und einem aus zwei, untereinander verbundenen Kolben bestehenden Pumporgan, von denen je einer in jedem Pumpzylinder angeordnet ist und die durch ein auf sie wirkendes Treibmittel zwecks Pumpens in schwingende Bewegung versetzt werden, so dass die Arbeitsfläche jedes
Kolbens mit der betreffenden Zylinderwand in fortlaufende gleitende oder rollende Berührung gebracht wird und den Zylinder in zwei Kammern teilt, die während der Bewegung abwechselnd mit der Saug- öffnung verbunden und vergrössert werden bzw. mit der Drueköffnung verbunden und verkleinert werden, wodurch eine Pumpwirkung entsteht.
Bei solchen Pumpen hat man u. a. vorgeschlagen, die Antriebswellen der beiden Kolben miteinander mittels eines Zahnradgetriebes zu verbinden, derart, dass die Kolben im Betrieb zwangsläufig in entgegengesetzten Richtungen in den Zylindern gedreht werden, wobei eine zwischen den Kolben gelegene Ventileinrichtung von den Kolben bei ihrer Bewegung zur abwechselnden Abdichtung des betreffenden Zylinderraumes geführt wird. Diese Anordnung ist aber mit dem Übelstand behaftet, dass die Bedienungs- und Führungsvorrichtungen sehr verwickelt werden, wobei erhebliche Reibungen u. a. bei der Führung der Ventileinrichtung entstehen, und eine Abnutzung der Kolben dadurch entsteht, dass sie bei der Drehung immer mit ein und derselben linearen Oberfläche auf der zugeordneten Zylinderwand gleiten.
Der Zweck der Erfindung besteht darin, diese Nachteile zu beseitigen, und es wird dies dadurch erreicht, dass der eine der Kolben mit einem Kurbelzapfen oder einem ähnlichen Organ, z. B. einer Nocke verbunden ist, der bzw. das ihm eine Rollbewegung an der Zylinderwand erteilt und dass er mit dem andern Kolben mittels eines sich durch die Verbindung zwischen den Zylindern erstreckenden, zweckmässig mit konkaven Führungsflächen für das zu fördernde Mittel versehenen Zwischengliedes fest verbunden ist, in dem eine mit ihren Enden im Pumpengehäuse gelagerte Welle oder Walze derart geführt ist, dass sich das Zwischenglied um die Welle drehen und dem zweiten Kolben eine schwingende Bewegung in einer der Bahn des ersten Kolbens gleichen, aber entgegengesetzt gerichteten Bahn erteilen kann. Zweckmässigerweise ist die Welle od. dgl.
in einem in der Verbindungsrichtung der beiden Kolben länglichen Schlitz des Zwischengliedes gelagert, so dass sich das Zwischenglied während der Schwingungen des Pumporganes gegenüber der Welle in dieser Richtung verschieben kann.
Durch diese Anordnung wird die Bauart beträchtlich vereinfacht, das Pumporgan wird praktisch ohne Reibung geführt und dem von der Nocke od. dgl. nicht unmittelbar betätigten Kolben wird eine Exzenterbewegung erteilt, die im wesentlichen der Bewegung des andern Kolbens entspricht, dieses aber entgegengesetzt ist, wobei seine Achse sieh in im wesentlichen genau kreisförmiger Bahn bewegt.
Die Pumpenkolben gleiten oder rollen an den zugeordneten Arbeitsflächen, so dass eine allfällige Abnutzung längs der ganzen Berührungsfläche und nicht längs einer Berührungslinie erfolgt.
Zweckmässigerweise ist die Welle im Pumpengehäuse in in der Verbindungsrichtung der beiden Zylinder länglichen Schlitzen gelagert, so dass diese bei der Bewegung des betreffenden Kolbens gegen die Endstellungen hin vom Verbindungsstück mitgenommen wird, damit die Winkelgeschwindigkeit des von der Exzentereinrichtung nicht unmittelbar betätigten Pumpkolben im Verhältnis zu dem andern Kolben verändert werden kann. Hiedureh wird die Möglichkeit, eine ununterbrochene Strömung durch die Pumpe während des Betriebes zu erhaltcn, erleielhtert. Vorteilhafterwcise werden die Arbeits-
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oder elastischem Werkstoff, z. B. einer Metallegierung, Kautschuk od. dgl. bekleidet. Dadurch wird u. a. eine bessere Abdichtung zwischen Saug-und Druckseite während des Arbeitsvorganges erreicht.
Die Zeichnungen zeigen Ausführungsformen von gemäss der Erfindung ausgebildeten Pumpen.
Fig. 1 ist ein zu der Antriebswelle senkrechter Schnitt nach der Linie 1-1 von Fig. 2, Fig. 2 ist ein senkrechter Schnitt in der Längsrichtung der Antriebswelle nach der Linie 11-11 von Fig. 2 und Fig. 3 eine Endansicht der Pumpe. Fig. 4 ist ein Schnitt entsprechend Fig. 1, wobei das Pumporgan sieh in einer andern Lage befindet, und Fig. 5 ist ein der Fig. 1 entsprechender Schnitt durch die halbe Pumpe mit einer abgeänderten Einzelheit, Fig. 6 zeigt eine abgeänderte Einzelheit.
Das Pumpengehäuse besteht aus zwei Zylindern 1, 2, die in einiger Entfernung voneinander
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dem Saug- und Drucköffnungen 3,4 gerade einander gegenüber etwa senkrecht zu der Antriebswelle vorgesehen sind. Gegebenenfalls können die Kanäle, die in die Saug- und Drucköffnungen münden, parallel zu der Antriebswelle angeordnet werden, wie dies mit strichpunktierten Kreislinien bei 7 und 8 in Fig. 1 angedeutet wird. Bei einer Ausführungsform dieser Art sind die äusseren Enden der Öffnungen.., 4 abgeschlossen, so dass eine Saug-bzw. Druckkammer in dem Pumpengehäuse selbst gebildet wird.
Das Pumpengehäuse ist mit einem ortsfesten und einem abnehmbaren Deckel 5 bzw. 6 versehen.
Das Pumporgan besteht aus zwei Kolben 9 und 10, von denen je einer in jedem Zylinder angeordnet ist, und einem Zwischenglied 11, das die Kolben miteinander starr verbindet. Dieses Zwischenglied 11 geht mit konkaven Seitenflächen in die zylindrischen Flächen der Kolben 9, 10 über. Diese sind mit einem Belag 12 aus nachgiebigem oder elastischem Werkstoff, beispielsweise einer weichen Metallegierung, Kautschuk od. dgl., überzogen, um ein weiches Gleiten der Kolben an den Zylinderwänden zu erleichtern und um eine wirksame abdichtende Wirkung gegen die Wände'auch in der Axialrichtung zu bewirken. Ausserdem brauchen die Pumpkolben und die Zylinderwände infolge dieser Anordnung nicht mit jener Genauigkeit ausgeführt zu werden, die erforderlich ist, wenn metallische Flächen miteinander zusammenarbeiten sollen.
Auch das Zwischenglied 11 ist mit einem solchen Belag 12'versehen, der mit dem Belag 12 aus einem Stück hergestellt ist, so dass zwischen den Belägen
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der Erfindung zu verlassen, oder es kann, wie in Fig. 5 gezeigt, ein Belag 12" an den Zylinderwänden angebracht werden anstatt an den Kolben.
Eine Antriebswelle 13 ist konzentrisch zu dem Pumpzylinder 1 in diesem angeordnet und es ist an ihr eine Nocke 14 zum Bewegen des Kolbens 9 vorgesehen. Diese Noeke 14 ist derart ausgebildet, dass sich im Betrieb die Mitte des Kolbens längs einer Kreisbahn 15 bewegt und dessen Umfang sieh an der Zylinderwand abrollt. In dem Zwischenglied 11 ist ein Schlitz 19 und in den Deckeln 5, 6 sind Schlitze 18 vorgesehen. Eine zylindrische Welle oder Walze 17 ist in dem Schlitz 19 und in den Schlitzen 18 lose gelagert. Die Schlitze sind in der Richtung der Verbindungslinie der beiden Kolben länglieh, u. zw. ist ihre Ausdehnung in dieser Richtung etwa gleich der Summe des Durchmessers der Welle und des Halbmessers des Kreises, um den die Achsenmitte der Kolben schwingt.
Während der Pumparbeit kann daher die Welle 17 so ausser einer Rollbewegung auch eine auf-und niedergehende Bewegung in den Schlitzen 18 vollführen. Die Welle 17 ist mit einer ringförmigen Nut 20 versehen, so dass Flüssigkeit, die durch den Schlitz 19 eintreten kann, die Möglichkeit hat, darin ohne Widerstand zu strömen, und ausserdem können die Enden der Welle wie in Fig. 2 Kugelkalottenform haben, um ein solches Strömen auch in den Schlitzen 18 zu gestatten. Der Schlitz 19 kann durch Öffnungen oder Kanäle ersetzt werden. Die Wände des Schlitzes 19 und gegebenenfalls auch diejenigen der Schlitze 18 sind, wie bei 30 angegeben, mit einem Futter aus einem gegen Verschleiss widerstandsfähigen Werkstoff versehen.
An den Begrenzungsrändern der Saug- und Drucköffnungen sind in den Zylinderwänden nutenförmige axiale Aussparungen 22 vorgesehen. Auf dem Pumporgan sind etwa an der Stelle, wo die konkaven Flächen des Zwischengliedes 11 in die zylindrischen Flächen der Kolben 9, 10 übergehen, abgerundete axiale Abdichtungskanten 23 vorgesehen, deren Form annähernd der Form der Aussparungen 22 entspricht und die zwecks Abdichtung der betreffenden Zylinderkammer in gewissen Lagen des Pumporgans mit den Aussparungen zusammenwirken.
In dem Kolben 9 können federnde Rollen oder andere reibungsarme Lager zwischen der Noeke 14 und der in Fig. 6 durch eine strichpunktierte Linie 32 angedeuteten Lagerflächen des Kolbens vorgesehen sein, um eine nachgiebige Verbindung zwischen diesen beiden Elementen zu erhalten. Es kann aber auch ein bei 33 angedeutetes Spiel zwischen der Welle 13 und der Nocke 14 vorgesehen sein, wodurch man auch eine gewisse Federwirkung zwischen den genannten Elementen erhalten kann.
In diesem Falle kann zur Verbindung der Teile 13 und 14 miteinander ein im Querschnitt vorzugsweise viereckiger Keil 34 verwendet werden, der im wesentlichen gegenüber dem genannten Spiel angebracht sein kann.
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Kolben 9 einen Hub vollendet. Die Abdichtungskanten 23 liegen in den Aussparungen 22 und sperren die Zylinderkammer a von den Saug- und Drucköffnungen ab, so dass auf einer früheren Stufe des
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Hubes in diese Kammer angesaugte Flüssigkeit dort eingeschlossen gehalten wird. Der untere Pumpkolben 10 ruht mit seinem äusseren Ende auf der Zylinderwand auf und sperrt die beiden Kammern b und c, d. h. die Druckseite von der Saugseite flüssigkeitsdieht ab.
Bei der Abwärtsbewegung der beiden Kolben 9 und 10 wird die in der Kammer b vorhandene Flüssigkeit in der Richtung des Pfeiles in der Fig. 1 hinausgetrieben, und es wird wie aus den eingezeichneten Pfeilen ersichtlich ist, ein Ansaugen in die Kammer c bewirkt. Wenn die Welle 13 ihre Bewegung in der Pfeilrichtung fortsetzt, wird der Kolben 9 nach links geschwenkt und der Kolben 10 nach rechts, und der Umfang des Kolbens 9 gelangt in Berührung mit der Zylinderwand, wobei die Abdiehtung an der rechten oberen Nut 22 aufhört.
Die in der Kammer a enthaltene Flüssigkeit wird durch die Öffnung 4 ausgepresst, wobei der Rauminhalt dieser Kammer bei fortschreitender Rollbewegung des Kolbens 9 an der Zylinderwand allmählich abnimmt. Wenn die Welle jazz eine halbe Drehung ausgeführt hat, hat der Kolben 9 dieselbe Lage bezüglich der Kammer a wie der Kolben 10 in Fig. 1 bezüglich der Kammern b und e. Die Flüssigkeit in dem rechten Teil der Kammer a wird immer noch ausgepresst, wobei in dem linken Teil ein Unterdruck entsteht, so dass ein Ansaugen von Flüssigkeit stattfindet. Je weiter der Kolben dann die Welle 13 dreht, desto mehr wird der Rauminhalt der Kammer a vergrössert und desto mehr Flüssigkeit wird angesaugt, bis die Welle eine ganze Umdrehung ausgeführt hat und die Kammer wieder ganz abgesperrt wird.
Infolge der Form der Führungswelle 17 und der Nuten wird sich der Kolben 10 in der eingezeichneten Richtung des Pfeiles bewegen, u. zw. synchron mit dem Kolben 9, jedoch in entgegengesetzter Richtung, wobei seine Achsmitte einen Kreis 16 beschreiben wird (Fig. 1). Wenn somit der Kolben 10 in der Pfeilriehtung bewegt wird, wird sieh seine Oberfläche unter stetiger Abdichtung zwischen der Saug-und Druckseite gegen die Zylinderwand bewegen, wobei das Volumen der Kammer c mehr und mehr auf Kosten der Kammer b zunimmt. Wenn die Antriebswelle eine halbe Umdrehung aus der gezeichneten Lage ausgeführt hat, hat der Kolben 10 eine Lage erreicht, die der Lage des Kolbens 9 in der Zeichnung entspricht und sperrt die gemeinsame Kammer, c von den Saug-und Drucköffnungen ab.
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keit wellenförmig durch die Pumpe.
Wenn der Kolben 10 zu und aus der in der Fig. 1 gezeigten Lage bewegt wird, wird die Winkelgeschwindigkeit des Kolbens 10 infolge der Aufwärtsversetzung der Welle 17 in den Schlitzen 18 gesteigert, so dass das Volumen der Kammer b schneller als das Volumen der Kammer a abnimmt, wodurch die Gesamtausströmung praktisch ohne Unterbrechung gehalten werden kann. Der umgekehrte Bewegungsverlauf entsteht, wenn der Kolben 10 sich mit seiner Mitte innerhalb der oberen Hälfte des Kreises 16 bewegt.
Die Tiefe der Nuten 2, 2 wird zweckmässig etwas grösser als die Höhe der Abdichtungskanten 23 gemacht, so dass Kammern oder Höhlungen 31 entstehen (Fig. 4). Während der Pumpbewegungen dient die in den genannten Höhlungen zurückbleibende Flüssigkeit als Flüssigkeitsdämpfungsmittel, so dass beim Eintreten der Abdichtungskanten 23 in die Aussparungen 22 auch im Falle von grossen Saughöhe ein geräuschloser und ruhiger Gang ohne Stösse und Schläge erzielt wird.
Die zwei miteinander zusammenwirkenden Abdiehtungselemente 22 und 23 können umgekehrt angeordnet werden, wie dies in Fig. 5 gezeigt ist, wo Aussparungen 22'in den Kolben und Abdichtungkanten 23'an den Zylinderwänden vorgesehen sind.
Infolge der konkaven Form des Zwischengliedes erhält man einen ebenen Übergang zwischen den Saug-und Drueköffnungen und den Pumpkammer. Deshalb bewegt sich die ausgepumpte Flüssigkeit durch die Pumpe hindurch in einem gleichmässigen Strom, u. zw. infolge der doppeltwirkenden Bauart vorzugsweise in einem ununterbrochenen Strom ohne Wirbelbildung, was von besonderer Bedeutung ist, wenn z. *B. eine Flüssigkeit, wie Milch od. dgl., gepumpt wird, die, im Falle einer Wirbelbildung, leicht separiert wird. Der Wirkungsgrad wird dadurch hoch gehalten, dass die Pumpe nie mit unzuverlässiger Abdiehtung zwischen den Saug-und Druekseiten zu arbeiten braucht.
Der abnehmbare Deckel 6 wird von Bolzen getragen, deren Köpfe mit 24 bezeichnet sind. Das Bedienungsorgan 26 ist mit einer Schraubenspindel 27 versehen, die sieh durch die Nabe 28 des Bügels 29 hindurch erstreckt. Die Spitze der Schraubenspindel wird in einer Aussparung des Deckels 6 geführt.
Die Enden der Arme des Bügels 29 sind als Befestigungsorgane (Klauen od. dgl. ) ausgebildet, die den Körper 25 der betreffenden Bolzen fassen. Wenn der Deckel 6 aus der in der Fig. 3 gezeigten Lage entfernt werden soll, wird das Bedienungsorgan derart gedreht, dass kein Druck auf den Bügel wirkt, wonach der letztere gegen den Uhrzeigersinn gedreht wird, bis er vollständig frei ist und der Deckel entfernt werden kann, so dass die inneren Teile der Pumpe zwecks Besichtigung, Reinigung und eventueller Ausbesserung leicht zugänglich werden.
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