CH299021A - Ball piston pump. - Google Patents

Ball piston pump.

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CH299021A
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CH
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ball
spherical
dependent
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piston
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German (de)
Inventor
Praezisionswerkzeug-Fabr Fette
Original Assignee
Wilhelm Fette Praezisionswerkz
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C3/00Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type
    • F04C3/06Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

  

      Kugelkolbenpumpe.       Bei bekannten     Kugelkolbenpumpen    mit  einem zwischen zwei um zueinander geneigt  liegende Drehachsen rotierenden Kugel  ausschnitten angeordneten,     iunlaufenden    und  schwingenden Kolben mit kugelförmiger  Oberfläche ist dieser mit den     Ausschnitten     nur durch Gelenkbolzen verbunden. Diese  Verbindung ist mit Rücksicht auf die an  solche Pumpen zu stellenden Anforderungen  hinsichtlich der hohen Drücke und Dreh  zahlen unzureichend, da diese Bolzen allein  keinen Dauerbetrieb zulassen, weil sie einem  zu hohen Verschleiss unterliegen.  



  Beim Erfindungsgegenstand ist der eine  Kugelausschnitt durch ein     Wulst-Pfannen-          la.ger    gelenkig mit dem     Schwingkolben    ver  bunden, der zu diesem Zweck einerseits ent  weder mit einem Wulst zum Eintauchen in  eine Pfanne eines der beiden Kugelausschnitte  oder aber mit einer Pfanne zur Aufnahme  eines Wulstes des einen der beiden     Kugel-          a        usschnitte    und anderseits mit einer Nut ver  sehen sein     kann,    in der sich der andere Ku  gelausschnitt     führt.    Um dabei z.

   B.     zwischen     dem antriebsseitigen     Kugelausschnitt    und dem  Kolben genügend grosse Lagerflächen zu er  halten, kann der Kolben aus zwei Kugel  abschnitten und     einem    dazwischenliegenden       wulst-    und     pfannenartigen    Verbindungs  stück bestehen, das höchstens auf 240  von  dem antriebsseitigen     Kugelausschnitt    zangen  artig     umfasst    wird bzw. in welches der Wulst  dieses     Kugelausschnittes    entsprechend tief  eintaucht.

   Infolge der dadurch gewonnenen  bedeutenden     Dichtungsflächen        ist    die Über-         tragung    hoher Betriebsdrücke auch dann ge  geben, wenn ein die Teile     zusammenhaltender     Gelenkbolzen nicht vorhanden ist.  



  Auf der Zeichnung sind zwei Ausfüh  rungsformen der     Erfindung    an je einem       Ausführungsbeispiel        dargestellt.     



       Fig.    1 bis 3 zeigen die eine und     Fig.    4 bis  6 die andere Ausführungsform.     Fig.    1 stellt  einen Querschnitt der einen Ausführungs  form der Pumpe nach Linie     A-B    der     Fig.    3  dar.     Fig.    2 zeigt einen Schnitt nach der Li  nie     C   <B>-D</B> der     Fig.    1 und     Fig.    3 einen Schnitt  nach der Linie     E-F    in     Fig.    1.

       Fig.4    ver  anschaulicht     einen    der     Fig.    1 entsprechenden  Schnitt durch die andere Ausführungsform  der Pumpe,     Fig.    5 einen Schnitt nach Linie       K-H    in     Fig.    4 und     Fig.    6 eine Aufsicht. auf  die Saugseite dieser Pumpe gemäss Pfeil 6 in       Fig.    4.  



  Gemäss     Fig.    1 ist die Antriebswelle 1 mit  dem als Kugelausschnitt ausgebildeten An  triebskörper 2 fest verbunden. Dieser     iunfasst     einen     zylindrischen    Wulst des durch den  Zapfen 3 in einer Nute 12 (siehe     Fig.    3)  zwangsmässig zylindrisch geführten drehen  den Schwingkolbens 4 zangenförmig bis zu  zwei Drittel     seines    Umfanges, so dass der  Kolben auch ohne Anwendung von Scharnier  bolzen einwandfrei von dem Antriebskörper  2 getragen wird.  



  Der     zylindrische    Wulst des Schwing  kolbens 4 ist mit     zwei    Kugelabschnitten 5 und  6 (siehe     Fig.    2) fest verbunden und     kann    so  mit vollkommen im Gehäuse 11 gelagert      werden, in welchem eine auswechselbare La  gerschale     11a    vorgesehen ist.     ..-        :_,    .  



  Die     Pumpenwirkung.    -der -     Masehine    -wird  dadurch hervorgerufen, dass beim Drehen der  Antriebswelle 1 der von dem     Antriebskörper     2 mitgenommene Schwingkolben 4 infolge des       zwangsmässig    in der Nute 12 geführten, zur  Antriebswelle 1 geneigt liegenden     Zapfens    3  (siehe     Fig.    3)     eine    drehende und gleichzeitig       schwingende    Bewegung ausführt,

   so dass sich  zwischen den Stirnseiten der     Kugelausschnitte     2 Lind     3a    einerseits     und    den diesen Seiten ge  genüberliegenden Flächen des     Kolbens    4 an  derseits     Förderkammern    vor den Ein- und       Auslassöffnungen    7 und 8 maulartig öffnen  und schliessen.  



  Im Gegensatz zur     Ausführungsform    nach       Fig.    1 bis 3 ist bei der     Ausführungsform     gemäss     Fig.    4 bis 6 der Wulst nicht am Kol  ben     4a,    sondern am antreibenden Kugel  ausschnitt 2a vorgesehen. Dementsprechend  ist der Kolben     4a    zur Aufnahme dieses  Wulstes     pfannenartig    ausgebildet.

   Des wei  teren unterscheidet sich diese Ausführungs  form von .derjenigen der     Fig.    1 bis 3 dadurch,  dass die Stirnseiten 2a' des antreibenden     Ku-          geIaussehnittes        2ra    (siehe     Fig.    4)     und    die  Stirnseiten     3ca'    des andern     Ausschnittes     (siehe     Fig.    5) nicht eben, sondern konkav       und        die    diesen     Stirnseiten    gegenüberliegenden  Flächen 4a' und 4a" des Kolbens     4ca    in Blei  eher     Weise    konvex verlaufen.

   Dadurch wird  erreicht, dass die zu pumpende Flüssigkeit  mit geringeren     Druckverlusten    in die .Saug  kammer einströmen bzw.     aus    der Druck  kammer     austreten        kann.    Die beschriebene  Form .der vorgenannten Flächen kann selbst  redend auch beim Beispiel nach     Fig.    1 bis 3  Anwendung finden.  



  In     Fig.    6 ist gezeigt, wie sich bei der       oszillierenden    Drehbewegung des Pumpenkol  bens     4a    der     Eintrittsquerschnitt        Qi    in die  Saugkammer, wie er bei der Kolbenstellung  gemäss     Fig.    4 vorhanden ist, über die Quer  schnitte Q2 und     Q3    verkleinert.

   Damit die zu  pumpende Flüssigkeit mit möglichst gerin  gem     Druckverlust    in die zwischen den Teilen       2a    und     4ä    gebildeten Kammern übertreten    und diese verlassen kann, sind die Innen  kanten der den Kolben umgebenden     Lager-          sehalt    bei     11a'    (siehe auch     Fig.    4) sowohl auf  der Saug- als     aueh    auf der     Druckseite    an den  Stellen, an denen das Öffnen und Schliessen  beginnt, gebrochen ausgebildet bzw.

   die  Schale dort     hinterfräst.    Die Länge dieser ge  brochenen     Teile.der        Lagerschalenkantenrichtet     sich nach der Grösse des Umfanges des Ku  gelkolbens 4a und beträgt etwa     i/12    bis     1/16     dieses Umfanges.  



  Im übrigen ist der Aufbau und die Wir  kungsweise der     Piunpe    gemäss     Fig.    4 und 5  derselbe wie in     Fig.    1 bis 3. Auch hier sind  durch die wulst- und     pfannenartige        Kardan-          gelenkverbindinmg    grosse Dichtungsflächen ge  schaffen, so dass die Pumpe auch für sehr  hohe Drücke, z. B. zum Einspritzen hoch  verdichteter Brennstoffgemische, geeignet ist.  



  Auch     wird    dadurch ermöglicht, die Pumpe  für mehrere Zwecke gleichzeitig zu benutzen,  indem z. B. der bei den bekannten Pumpen  dieser Art unbelastete leerlaufende, zur An  triebswelle schräg stehende Zapfen 3 zum An  trieb irgendwelcher Apparate, z. B. eines  Zählwerkes     zum        Messen    geförderter Flüssig  keiten, verwendet wird     und/oder    die bisher  ungenutzt gebliebene Druckseite auch aus  genutzt wird, indem beispielsweise durch die  Saugseite ein Vakuum für den Betrieb einer  Melkmaschine und durch die Druckseite  Druckluft zum Aufpumpen von Fahrzeug  bereifungen erzeugt wird.  



  Schliesslich sei erwähnt, dass nach der Er  findung auch ein     Kompressor,    beispielsweise       ziun    Betrieb einer Kühlmaschine,     konstruiert     werden kann, der ebenso wie die Pumpe mit  zwei oder vier Arbeitskammern ausgebildet  sein kann.  



  Das Material für die Kugelschale     11a,    für  die Kugelausschnitte 2,     2a    und     3ca    und für  den Kolben 4     bzw:        4a    oder für einen Teil  dieser Körper hat sich nach der Art der zu  pumpenden     Flüssigkeit    zu richten.     Ausser     Stahl,     Rotguss,        Aliuninium    und     Kunststoffen     kommt auch Gummi in Frage. Es gibt be  kanntlich     Gummisorten,    die mit hoher Festig  keit verformt werden können     und    fest auf      Metallen haften.

   Aus derartigem Gummi her  gestellte oder mit einem Überzug aus solchem  Gummi versehene Kolben, Kugelausschnitte  und Lagerschalen gestatten die     Verwendung     der Pumpe unter anderem nicht nur zum  Fördern von klarem, sondern auch     sand-          haltigem    Wasser und andern wenig oder gar  nicht schmierenden Flüssigkeiten, wodurch  der     Anwendungsbereich    der Pumpe beträcht  lich vergrössert wird.



      Ball piston pump. In known spherical piston pumps with a spherical piston with a spherical surface that rotates between two inclined axes of rotation and rotates between two inclined axes of rotation, the piston is connected to the cutouts only by hinge pins. This connection is inadequate with regard to the requirements placed on such pumps in terms of high pressures and speeds, since these bolts alone do not allow continuous operation because they are subject to excessive wear.



  In the subject matter of the invention, one of the spherical cutouts is articulated to the oscillating piston by a bead-socket bearing, which for this purpose either has a bead for dipping into a socket of one of the two ball cut-outs or with a socket for receiving a bead one of the two ball cutouts and the other can be seen with a groove in which the other ball cutout leads. To thereby z.

   B. to keep enough large bearing surfaces between the drive-side spherical cutout and the piston, the piston can consist of two ball sections and an intermediate bead-like and socket-like connecting piece that is at most 240 of the drive-side spherical cutout like pliers or in which the bead of this spherical section is correspondingly deeply immersed.

   As a result of the significant sealing surfaces obtained in this way, high operating pressures can be transmitted even if there is no hinge pin holding the parts together.



  In the drawing, two Ausfüh approximate forms of the invention are shown in one embodiment.



       FIGS. 1 to 3 show one embodiment and FIGS. 4 to 6 show the other embodiment. Fig. 1 shows a cross section of one embodiment of the pump along the line AB of FIG. 3. Fig. 2 shows a section along the line C <B> -D </B> of FIGS. 1 and 3 a Section along the line EF in FIG. 1.

       4 shows a section corresponding to FIG. 1 through the other embodiment of the pump, FIG. 5 shows a section along line K-H in FIG. 4 and FIG. 6 shows a plan view. on the suction side of this pump according to arrow 6 in FIG. 4.



  According to Fig. 1, the drive shaft 1 is firmly connected to the drive body 2 formed as a spherical cutout. This comprises a cylindrical bead of the oscillating piston 4, which is guided in a necessarily cylindrical manner by the pin 3 in a groove 12 (see FIG. 3), turning the oscillating piston 4 in a pincer-like manner up to two thirds of its circumference, so that the piston can be easily removed from the drive body 2 without the use of hinge bolts will be carried.



  The cylindrical bead of the oscillating piston 4 is firmly connected to two ball sections 5 and 6 (see Fig. 2) and can be stored completely in the housing 11, in which a replaceable La gerschale 11a is provided. ..-: _,.



  The pumping action. -the - Masehine -is caused by the fact that when the drive shaft 1 rotates, the oscillating piston 4, which is carried along by the drive body 2, is a rotating and simultaneously oscillating pin 3 (see FIG. 3), which is necessarily guided in the groove 12 and inclined to the drive shaft 1 Executes movement,

   so that between the end faces of the spherical cutouts 2 and 3a on the one hand and the surfaces of the piston 4 opposite these sides on the other hand, delivery chambers in front of the inlet and outlet openings 7 and 8 open and close like a mouth.



  In contrast to the embodiment of FIGS. 1 to 3, in the embodiment according to FIGS. 4 to 6, the bead is not provided on the Kol ben 4a, but on the driving ball section 2a. Accordingly, the piston 4a for receiving this bead is designed like a pan.

   Furthermore, this embodiment differs from that of FIGS. 1 to 3 in that the end faces 2a 'of the driving ball section 2ra (see FIG. 4) and the end faces 3ca' of the other section (see FIG. 5) not flat, but concave and the surfaces 4a 'and 4a "of the piston 4ca in lead opposite these end faces tend to be convex.

   This ensures that the liquid to be pumped can flow into the suction chamber or exit the pressure chamber with lower pressure losses. The described shape of the aforementioned surfaces can, of course, also be used in the example according to FIGS. 1 to 3.



  In Fig. 6 it is shown how in the oscillating rotary movement of the pump piston 4a, the inlet cross-section Qi in the suction chamber, as it is present in the piston position according to FIG. 4, reduced over the cross-sections Q2 and Q3.

   So that the liquid to be pumped can pass into and leave the chambers formed between parts 2a and 4a with as little pressure loss as possible, the inner edges of the storage space surrounding the piston are at 11a '(see also FIG. 4) on both sides Suction as well as on the pressure side at the points where opening and closing begins, broken or broken.

   the shell milled there. The length of these broken parts.der bearing shell edges is based on the size of the circumference of the Ku gelkolbens 4a and is about 1/12 to 1/16 of this circumference.



  Otherwise, the structure and manner of operation of the pin according to FIGS. 4 and 5 are the same as in FIGS high pressures, e.g. B. for injecting highly compressed fuel mixtures is suitable.



  This also makes it possible to use the pump for several purposes at the same time by z. B. in the known pumps of this type unloaded idling, to the drive shaft inclined pin 3 to drove any apparatus, z. B. a counter for measuring promoted liquid is used and / or the previously unused pressure side is also used by, for example, through the suction side a vacuum for the operation of a milking machine and compressed air through the pressure side for pumping up vehicle tires is generated.



  Finally, it should be mentioned that according to the invention, a compressor, for example for operating a cooling machine, can be constructed which, like the pump, can be designed with two or four working chambers.



  The material for the spherical shell 11a, for the spherical cutouts 2, 2a and 3ca and for the piston 4 or: 4a or for a part of these bodies has to depend on the type of liquid to be pumped. In addition to steel, gunmetal, aluminum and plastics, rubber can also be used. There are known rubber types that can be deformed with high strength and adhere firmly to metals.

   Pistons, spherical cutouts and bearing shells made of such rubber or provided with a coating of such rubber allow the pump to be used not only for pumping clear water, but also sand-containing water and other low or non-lubricating liquids, which increases the scope the pump is increased considerably.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Kugelkolbenpumpe mit einem zwischen zwei, um zueinander geneigt liegende Dreh achsen rotierenden Kugelausschnitten ange ordneten " umlaufenden Kugelschwingkolben, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Kugel ausschnitt durch ein Wulstpfannenlager g-q- lenkig mit dem Schwingkolben verbunden ist. ü UNTERANSPRÜCHE: 1. Kugelli:olbenpumpe nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwingkolben mit einem zylindrischen Wulst und einer Nut versehen ist, auf dem bzw. in der je einer der Kugelausschnitte gelagert ist. PATENT CLAIM Ball piston pump with a rotating spherical oscillating piston arranged between two spherical cutouts that are inclined to one another and inclined to one another Patent claim, characterized in that the oscillating piston is provided with a cylindrical bead and a groove on which or in which one of the spherical cutouts is mounted. 2. Kugelkolbenpumpe nach Patentan spruch und Unteranspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Schwingkolben zwei Kugelabschnitte besitzt, zwischen denen er ein wulstartiges, zylindrisches Verbindungsstück trägt, das von einer Pfanne des antriebsseiti- gen Kugelausschnittes zangenartig umfasst wird. 3. Kugelkolbenpumpe nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, dass das wulstartige, zylindrische Verbindungsstück höchstens auf 240 von dem antriebsseitigen Kugelausschnitt zangenartig umfasst wird. 2. Ball piston pump according to claim and dependent claim 1, characterized in that the oscillating piston has two ball sections, between which it carries a bead-like, cylindrical connecting piece which is surrounded by a socket of the drive-side spherical cutout like tongs. 3. Ball piston pump according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the bead-like, cylindrical connecting piece is encompassed like pliers at most to 240 of the drive-side spherical cutout. 4. Kugelkolbenpumpe nach Patentan spruch, dadurch gekennzeichnet, dass der antriebsseitige Kugelausschnitt mit einem Wulst versehen ist, der von einer Pfanne des Kugelkolbens zangenartig umfasst wird. 5. Kugelkolbenpumpe nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet"dass der Schwingkolben auf seiner kugelförmigen Aussenseite eine Führungsnut besitzt, in der der getriebene Kugelausschnitt gelagert ist. 4. Ball piston pump according to patent claim, characterized in that the drive-side ball cutout is provided with a bead which is surrounded by a socket of the ball piston like tongs. 5. Ball piston pump according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that "the oscillating piston has a guide groove on its spherical outside in which the driven spherical section is mounted. 6. Kugelkolbenpumpe nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, dass die kammerbilden den Stirnflächen der Kugelausschnitte konkav und die diesen -Flächen gegenüberliegenden Flächen des Kugelkolbens in gleicher Weise konvex ausgebildet sind. 7. Kugelkolbenpumpe nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, dass die Innenkanten einer den Kugelkolben umgebenden auswech selbaren Lagerschale an den Stellen der Saug- und Druckseite, an denen das Öffnen bzw. 6. Ball piston pump according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the chambers forming the end faces of the spherical cutouts are concave and the surfaces of the spherical piston opposite these surfaces are convex in the same way. 7. Ball piston pump according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the inner edges of an exchangeable bearing shell surrounding the ball piston at the points on the suction and pressure side where the opening or Schliessen der Kammern beginnt, gebro- ehen sind. B. Kugelkolbenpumpe nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2; da durch gekennzeichnet, dass die zur Antriebs welle geneigte Welle des einen Kugel ausschnittes ein Messgerät antreibt. 9. Kugelkolbenpumpe nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, da.ss die Saugseite zur Erzeugung eines Vakuums und die Druck seite der Pumpe zur Erzeugung von Druck luft dient. Closing of the chambers begins, are broke. B. Ball piston pump according to claim and dependent claims 1 and 2; characterized in that the shaft inclined towards the drive shaft of one of the spherical cut-outs drives a measuring device. 9. Ball piston pump according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the suction side is used to generate a vacuum and the pressure side of the pump is used to generate compressed air. 10. Kugelkolbenpumpe nach Patentan- spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, dass die Pumpe als Kompressor arbeitet. 11. Kugelkolbenpumpe nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der von den Kugelausschnitten, einer aus wechselbaren Lagerschale und dem Kolben gebildeten Körper aus Gummi besteht. 10. Ball piston pump according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that the pump works as a compressor. 11. Ball piston pump according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that at least part of the body made of rubber consists of the ball cutouts, a body made of exchangeable bearing shell and the piston. 12. Kugelkolbenpumpe nach Patentan spruch und Unteransprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der von den Kugelausschnitten, einer aus wechselbaren Lagerschale und dem Kolben gebildeten Körper mit Kautschuk überzogen ist. 12. Ball piston pump according to claim and dependent claims 1 and 2, characterized in that at least part of the body formed by the ball cutouts, a replaceable bearing shell and the piston is coated with rubber.
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