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Als Pumpe, Motor oder Flüssigkeitsmesser zu benutzende Vorrichtung.
Die Erfindung bezieht sich auf als Pumpen, Motoren oder Flüssigkeitsmesser zu benutzende Vorrichtungen mit zwei Kolben, u. zw. insbesondere auf eine solche Vorrichtung, bei welcher zwischen den beiden Kolben die Steuerungsorgane und Arbeitskammern angeordnet sind.
Der Zweck der Erfindung ist, eine Vorrichtung oben angegebener Art zu schaffen, bei welcher die Flüssigkeit möglichst unbehindert strömen kann und ihr Druck auf die sich bewegenden Schieberteile ausgeglichen wird, derart, dass eine ungleichmässige Abnützung verhindert wird. Erreicht wird dies gemäss der Erfindung im wesentlichen dadurch, dass auf der die beiden je nur einseitig beaufschlagten
Kolben starr miteinander verbindenden Kolbenstange der Vorrichtung zentrisch ein ring-oder zylinder- förmiger Schieber in einem zwischen den Zylindern eingesetzten Gehäuse untergebracht ist, dessen zylindrische, zur Kolbenstange konzentrische Bohrung vom Durchmesser der Zylinder unabhängig ist und in dessen Wandung Ein-und Auslasskanäle ringförmig angeordnet sind.
Der bewegliche Schieber kann für alle Zwecke eine unmittelbare Verbindung zwischen den Auslasskanälen und den Arbeitzylindern herstellen. Für gewisse Zwecke, z. B. für Saugpumpen, empfiehlt es sich jedoch, Rückschlagventile vorzusehen, die die Arbeitskammern von der Einlassöffnung abschliessen. Diese Ventile können vom Schieber unabhängig sein, wobei letzterer nur durch seinen Sitz geführt wird, während erstere durch Federn gegeneinander gedrückt werden und Sitze auf entgegengesetzten Seiten des Schiebers haben. Wird die Vorrichtung als Flüssigkeitsmesser benutzt, so wird der Schieber zwecks Vermeidens des Auftretens von Totpunkten durch die Kolben mittels Federn bewegt, die gegen den Druck der Flüssigkeit zusammengedrückt werden.
Statt dessen lässt sich die Bewegung des Kolbens auch ausnutzen, um Flüssigkeit in jede Arbeitskammer kurz vor Beendigung des Einwärtshubes des Kolbens gelangen zu lassen, wodurch die Kolbenbewegung gedämpft und der Schieber umgesteuert wird. Bei einer weiteren Ausführungsform gemäss der Erfindung wird der Schieber durch eine Drehbewegung umgesteuert, die von einer Längsbewegung eines mit ihm verbundenen Teiles abgeleitet wird.
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werden. Eine Kolbenstange 5 verbindet die beiden je nur einseitig beaufschlagten Kolben 7 starr miteinander. Das konzentrisch zur Kolbenstange 5 angeordnete Gehäuse 3 besitzt eine zylindrische Bohrung und dient zur Aufnahme eines aus einem Stück hergestellten Schiebers 32.
Die zylindrische Fläche des Gehäuses 3 bildet die Gleitbahn für den durch die Kolben 7 auf der Kolbenstange 5 hin-und herbeweglichen Schieber 32. Der Schieber 32 besitzt zwei Sätze von unmittelbar in die Zylinder 1 und 2 einmündenden Öffnungen 66 bzw. 67. In der Innenwandung des Gehäuses 3 sind drei ringförmige Kanäle angeordnet, von denen die beiden äusseren 69, 70 mit einem, Auslass verbunden sind, während der innere 68 mit einem Einlass in Verbindung steht.
Bei der in Fig. 2 dargestellten, als Flüssigkeitsmesser dienenden Ausführungsi'orm wird die Flüssig-
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Ringe von Auslasskanälen 72,73 ab. Bei der veranschaulichten Stellung haben die Kolben gerade ihren Hub nach der einen Richtung beendet. Hiebei wird eine kleine Bohrung 3. 3 gegenüber einem eingedrehten Teil der Kolbenstange 5 frei gegeben, so dass die Flüssigkeit einströmt, um den letzten Teil des Kolbenhubes zu dämpfen und den Schieber 76 umzusteuern. Ist der Hub beendet, so bietet der Schieber durch die Kanäle 74 eine unmittelbare Verbindung zwischen den Einlasskanälen 71 und dem Zylinder J, während der Zylinder 2 nunmehr durch die Kanäle 75 mit dem Auslass 73 verbunden wird.
Infolgedessen bewegen sich die Kolben nach der anderen Seite und der Schieber bleibt bis kurz vor Beendigung des Hubes stillstehen. Wenn sich alsdann der andere Kolben gegen den Schieber 76 legt. so bewegt er ihn hinreichend, um die Auslassöffnung 73 abzudecken. Hierauf strömt die Flüssigkeit von dem Einlasskanal 71 durch die Bohrung 33 in den eingedrehten Teil der Kolbenstange. wodurch wieder der. s Ende der Bewegung der Kolben gedämpft und der Schieber umgesteuert wird.
Wie aus obigem heivorgeht, erfolgt die Umsteuerung des Schiebers am Ende des Hubes und wird durch Anstossen des Kolbens gegen den Schiebei hervorgebracht, d. h. also mit andern Worten, durch den Druck der Flüssigkeit auf diejenige Seite, nach welcher sich die Kolben bewegen. Infolgedessen muss die Fläche des Kolbens grösser sein als die des dem Druck der Flüssigkeit ausgesetzten Schiebers. Durch richtige Bemessung dieser Fläche kann daher jede beliebige Kraft zum Umsteuern des Schiebers erhalten werden. Dies ergibt sich auch aus der in den Figuren 3 und 4 dargestellten, ebenfalls als Flüssigkeitsmesser dienenden Vorrichtung, bei welcher zwischen dem Schiebergehäuse 3 und dem Zylinder 1 ein Zwischen- stück 34 vorgesehen ist.
Dieses Zwischenstück besitzt eine in den Schieber 35 hineinragende hülsenförmige Verlängerung 34 a, welche einen festen, den grösseren Teil des anderweitig auf den Schieber 35 einwirkenden Flüssigkeitsdruckes aufnehmenden Anschlag bildet. Um dies zu ermöglichen, ist die Querwand 35 a des Schiebers 35 bei 35 b durchbrochen. In der Nähe des oberen und unteren Kolbens 7 sind auf der Kolbenstange 5 zur Aufnahme von Schraubenledern 36 dienende Kappen 37 befestigt, die in geeigneter Weise auch zum Halten der gegen den Schieber 35 stossenden, auf der Kolbenstange 5 gleitenden Hülsen 38 ausgebildet sind. Die Federn 36 stützen sich einerseits gegen die geschlossenen Enden der Kappen 37 und anderseits gegen auf der Aussenseite der Hülsen 38 vorgesehene Rippen.
Die Verlängerung 34 a ist bei 39 ausgespart, um einen Teil des Schiebers 35 zwecks Dämpfens seiner Bewegung aufzunehmen.
In dem Schiebergehäuse 3 sind zwei Auslasskanäle 78, 79 und ein Einlasskanal 7 ?' vorgesehen, während der Schieber 35 zwei ringförmige Kanäle 80, 81 besitzt. In der in Fig. 3 veranschaulichten Stellung nähert sich der obere Kolben 7 dem Ende seines Einwärtshubes und die Hülse 38 ist gerade mit der
Querwandung 35 a des Schiebers 35 in Berührung gekommen. Bei weiterer Abwärtsbewegung des oberen Kolbens 7 wird zunächst die obere Feder 36 zusammengedrückt, ohne dass der Schieber 35 b bewegt wird, da der gegen die von der Verlängerung 34 a nicht bedeckte untere Fläche des Schiebers 35 wirkende Flüssigkeitsdruck einer solchen Bewegung entgegenarbeitet.
Bei einer gewissen Spannung der Feder 36 wird der infolge des auf den unteren Kolben 7 ausgeübten Druckes auf die Kolbenstange 5 wirkende Zug grösser als der gegen die Unterfläche des Schiebers 35 gerichtete Aufwärtsdruck In diesem Augenblick beginnt der Schieber 35 sich zu bewegen, bis die Verbindung zwischen dem unteren Zylinder und dem Einlasskanal 77 unterbrochen ist. worauf durch Entspannung der Feder 36 die Abwärtsbewegung des Schiebers 35 beendet wird.
Die beiden Kolben 7 bewegen sich alsdann aufwärts, wobei der Schieber. 35 stehen bleibt, bis die Hülse 38/Im unteren Ende der Kolbenstange 5 gegen den unten am Schieber 35 vorgesehenen Ring stösst, worauf der Schieber in der oben beschriebenen Weise nach dem Zusammen- drücken der unteren Feder 36 nach aufwärts bewegt und die so eingeleitete Bewegung schliesslich durch die Entspannung der unteren Feder 36 beendigt wird.
Wenn in diesem Falle die als Anschlag dienende Verlängerung 34 a nicht vorgesehen wäre, so würde bei der Abwärtsbewegung der Kolben die Druck- flüssigkeit in den unteren Zylinder strömen und ihr Druck auf den unteren Kolben 7 hätte das Bestreben, die Kolben abwärts zu bewegen und die Flüssigkeit aus. dem oberen Zylinder anszutreiben. Sobald der Kolben 7 gegen den Zylinder stossen würde, würden zwei Kräfte gleichzeitig auf letzteren einwirken, u. zw. würde der Druck auf den unteren Kolben 7 bestrebt sein, den Schieber umzusteuern und der auf-
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es ermöglicht wird, dass der Druck auf den unteren Kolben den aufwärts gerichteten Druck überwindet.
Bei der in Fig. 5 dargestellten, wieder als Pumpe dienenden Ausführungsform, ragt die die Kolben 7, von denen nur einer veranschaulicht ist, miteinander verbindende Kolbenstange 5 aus dem Zylinder 1
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Schiebers 11 steht stets den Einlasskanälen 53 des Schiebergehäuses 3 gegenüber und Kanäle im Inneren des Schiebers 11 verbinden die mittleren Öffnungen mit seitlich in die beiden Zylinder mündenden (Mfnungen 55, 6. Letztere werden gewöhnlich durch Ventile 12 geschlossen gehalten, die durch Federn 13 auf ihre Sitze gedrückt werden. Die Federn liegen zwischen den Ventilen und auf den Enden der inneren Buchse aufgeschraubten Ringen.
Der Mantel des Schiebers 11 ist so lang, dass er einen der äusseren Ringe von Kanälen 51, 52 in dem Schiebergehäuse 3 vollkommen frei gibt, wenn der andere abgedeckt ist.
Fig. 5 zeigt die Stellung der Kolben, welche sie am Anfang ihrer Bewegung nach dem Handhebel 9 hin einnehmen. Da. die Flüssigkeit aus dem Zylinder 2 nicht entweichen kann, übt sie infolge jener Bewegung einen Druck auf den Schieber 11 aus und bringt ihn in seine andere Endlage, so dass nunmehr der Zylinder 2 durch die Öffnung 52 mit dem Auslass verbunden ist. In dem Zylinder 1 wird unterhalb des Kolbens 7 ein Vfkuum erzeugt, wodurch das zugehörige Ventil 12 geöffnet wird, so dass die Flüssigkeit durch dieses Ventil in den Zylinder 1 einströmen kann. Es sei darauf hingewiesen, dass das Ventil 12 die Verbindung des Zylinders mit der Einlassöffnung 54 sofort bei Beendigung der Bewegung der Kolben absperrt und nicht erst dann, wenn die Bewegung der Kolben umgekehrt wird.
Infolgedessen kann die Pumpe Flüssigkeit aus sehr beträchtlichen Tiefen ansaugen oder mit gutem Erfolge zum Ansaugen von Gasen benutzt werden.
Gemäss der in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform weisen die Sitzflächen des Schiebergehäuses 3 einen grösseren Durchmesser auf als die Zylinder. Der Schieber besteht, wie deutlich aus Fig. 7 ersichtlich ist, aus zwei auf der Kolbenstange sitzenden, übereinander greifenden Teilen 14 und Ja. Die an den Teilen 14, 15 vorgesehenen Vorsprünge 16 (Fig. 6) stossen gegeneinander, sobald die Teile 14, 15 entgegen
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durch eine Schraube 17 an einer gegenseitigen Drehung gehindert. Die Kanten der äusseren zylindrischen Teile der Schieberhälften 14, 15 passen zwischen das Schiebergehäuse 3 und die beiden Zylinder, wodurch eine Dämpfung für die Bewegung der Schieber erzielt wird.
Die Kolben 7 besitzen in diesem Falle nach dem Schieber hin sich erstreckende Ansätze 18, die in den zylindrischen Teil des Schiebers hineingeschoben
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herbeigeführt, bevor die Bewegung der Kolben umgekehrt wird, d. h. mit andern Worten, sobald die Bewegung der Kolben nach der einen oder andern Richtung beendet ist. Ein Rückströmen der Flüssigkeit zu Beginn des Hubes ist daher unmöglich. Die mittlere Feder kann nur dann zusammengedrückt werden, wenn infolge der Bewegung der Kolben ein Druck auf die Flüssigkeit ausgeübt wird. Die beiden Teile des Schiebers können sich daher nur in diesem Falle zwecks Freigebens der Auslassöffnung nähern.
Wie bei der Ausführungsform nach Fig. 5 sind auch hier Ventile 12 vorgesehen, die durch Federn 13 auf ihre Sitze gedrückt werden und die zwischen der Einlassöffnung 59 und den zugehörigen Zylindern liegen.
Bei dieser, wie bei allen anderen A. usführungbformen kann der auf der Kolbenstange sitzende Teil des Schiebers in gewissen Abständen mit Aussparungen versehen werden, um ein Lecken entlang der Kolbenstange zu verhindern. Die zur Aufnahme der die beiden Schieberhälften 14, 15 auseinanderdrÜckenden Feder bestimmte grosse Aussparung dient neben letzterem Zweck auch dazu, ein Lecken entlang der Stange zu vermeiden.
Die Kolbenstange 5 ist bei der Ausführungsform nach Fig. 6 an beiden Enden verjüngt und mit Schraubengewinde versehen. Auf den Verjüngungen sind die Kolben 7 aufgesetzt und werden durch Muttern gehalten. Die Aussenseite der Mutter 19 trägt Gewinde, auf welches eine über den Kopf 21 einer mit einem Handhebel 9 gemäss Fig. 5 od. dgl. verbundenen Stange 22 greifende Überfallmutter 20 aufgesehra. ubt ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 besteht der Schieber aus drei Teilen. Die Rückschlagventile werden durch Flanschen 23 der auf der Kolbenstange 5 sitzenden Büchsen gebildet. Die Flanschen haben einen ringförmigen Sitz, an dem in der zylindrischen Bohrung des Schiebergehäuses 3 gleitenden und durch letzteres geführten Teil 24. Die Sitze der Ventile 23 können durch Ringe 25 aus Dermatino, Leder, Gummi od. dgl. abgedichtet sein, die in die Teile 23 oder 24 eingesetzt sind. Ähnliche Einsätze können auch bei 26 in den einander gegenüberstehenden Enden der Zylinder 1, 2 vorgesehen werden, um eine Dämpfung und Abdichtung des Schiebers 24 herbeizuführen. Die Einlass-und Auslasskanäle sind mit 60 bzw. 61 und 62 bezeichnet.
Gemäss der in Fig. 9 dargestellten Ausführungsform gleitet der Teil 27 des Schiebers auf den Teil 28 des Schiebers. Beide Teile werden durch eine einzige Feder 29 gegeneinander und auf ihre Sitze
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Figur ist die Vereinigung einer Saug-und Druckpumpe mit einem Gasverdichter ersichtlich, um eine Mischung, beispielsweise von Luft und Wasser zu erzeugen, in der die beiden Bestandteile in einem bestimmten Verhältnis vorhanden sind.
Zu diesem Zwecke ist das untere Ende des Zylinders 1 gasdicht verschlossen, so dass der untere Kolben 7 nicht nur als Kolben der Wasserpumpe, sondern auch als Kolben einer Luftpumpe dient, indem er Luft durch das Rückschlagventil 30 ansaugt und durch ein Rückschlag- ventil & ! herausdrückt. Der untere Teil des Zylinders 1 kann erforderlichenfalls einen andern Durchmesser aufweisen und einen derart ausgebildeten Kolben enthalten, dass jedes gewünschte Mischungverhältnis zwischen Wasser und Luft erzielt werden kann.
In den Fig. 10 und 11 werden die Kanäle durch die Drehung eines Schiebers statt durch dessen Längsbewegung geöffnet und geschlossen. Innerhalb des Schiebergehäuses 3 ist hier eine Büchse 41 befestigt, die, wie Fig. 11 zeigt, vier Reihen von Öffnungen aufweist und durch eine Schraube 40 gegen Drehung gesichert ist.
An jedem Ende der Büchse sind zwei Reihen von gegeneinander versetzten Öffnungen vorgesehen.
Innerhalb der Büchse 41 sind zwei drehbare Büchsen 42 derart mit einer weiteren auf der Kolbenstange J sitzenden Büchse 4. 3 verbunden, dass sie sich ihr gegenüber nur in der Längsrichtung verschieben, aber nicht drehen können. Die Büchse 43 besitzt einen eingeschraubten Zapfen 44, der in einem schrägen Schlitz 45 der Büchse 41 eingreift. Zwischen der festen Büchse 41 und den drehbaren Büchsen 42 können zur Aufnahme des axialen Druckes Kugellager 46 vorgesehen werden.
Jede Büchse 42 besitzt zwei Sätze von Öffnungen und die beiden Büchsen sind mit bezug aufeinander derart angeordnet, dass, wenn die Öffnungen der einen den Einlassöffnungen der Büchse 41 gegenüberstehen, die Öffnungen der andern Auslassöffnungen gegenüberliegen. In der veranschaulichten Stellung ist der links gezeichnete Zylinder I mit dem Einlass und der rechts gezeichnete Zylinder mit dem Auslass verbunden. Am Ende des Hubes stösst der rechte Kolben gegen die Büchse 48 und verschiebt sie nach links.
Durch den Zapfen 44 wird hiebei eine teilweise Drehung der Büchsen 42 hervorgerufen, so dass die Verbindung zwischen den Zylindern und den Ein- und Auslasskanälen geändert werden. Gewünschtenfalls kann in der die Ein-und Auslass- öffnungen trennenden Wandung ein Sicherheitsventil angebracht werden, um, wenn der FlÜssigkeitsdruck eine vorher bestimmte Grenze überschreitet, das Ausströmen der Flüssigkeit zu ermöglichen.
Es sei bemerkt, dass die beschriebenen Ausführungsformen nur beispielsweise gewählt worden sind und viele Abänderungen in der Bauart getroffen werden können, ohne von dem Wesen der Erfindung abzuweichen.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Als Pumpe, Motor oder Flüssigkeitsmesser zu benutzende Vorrichtung mit zwei Kolben, zwischen denen die Steuerungsorgane und Arbeitskammern angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass auf der die beiden je nur einseitig beaufschlagten Kolben starr miteinander verbindenden Kolbenstange der
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Gehäuse untergebracht ist, dessen zylindrische, zur Kolbenstange konzentrische Bohrung vom Durchmesser der Zylinder unabhängig ist, also auch grösser sein kann als diese, und in dessen Wandung Einund Auslasskanäle ringförmig angeordnet sind.