Fördervorrichtung mit einem rotierenden Förderorgan Die Erfindung bezieht sich auf eine För- dervorrichtung mit einem Förderorgan, wel- ehes in einer Kammer rotiert, die mit einer Einlassleitung zum Zuführen des zu fördern den Fluidums und mit einer Auslassleitung zum Abführen desselben versehen ist.
Zweck der Erfindung ist, die Kammer absolut sieher abzudichten, was mit den bisher hierzu verwendeten Stopfbüchsen nicht mög- lieh ist.
Die Fördervorriehtung gemäss der Erfin dung zeichnet sieh dadurch aus, dass die An triebswelle ausserhalb der Kammer einer ge raden Teil und innerhalb der Kammer einen Teil aufweist, der exzentrisch zum genannten geraden Teil verläuft, wobei der exzentrische Wellenteil von einer fluidumsdiehten Hülle umgeben ist, die mit einem Wandteil der Kam mer biegsam und fluidumsdicht verbunden ist und welche die Rotation der Welle auf das Förderorgan überträgt.
Eine derartige Vorriehtung ist in vielen Anwendungsgebieten brauchbar. Besonders vorteilhafte Anwendungen gibt es in der che mischen Industrie, z. B. für die Zirkulation korrosiver Mlittel, in der Kälteindustrie, in der Heilkunde, in der Nahrungs- und Arznei mittelindustrie, zum Fördern von Stoffen, deren hohe Reinheit oder Sterilität von grosser Wichtigkeit ist. Ferner können derartige Vor- riehtungen auch für Benzin, dessen Explo- sions- und Feuerfestigkeit kritische Faktoren sind, mit Vorteil verwendet werden. Die Er findung eignet sich auch zur Konstruktion einer als sogenanntes mechanisches Herz dienenden Pumpe.
In den beiliegenden Zeiehnungen sind bei spielsweise einige bevorzugte Ausführungsfor men der Erfindung gezeigt.
Fig. 1 ist ein Schnitt einer ersten Ausfüh rungsform.
Fig. 2 ist ein Schnitt einer zweiten Aus- führungsform.
Fig. 3 ist ein Schnitt einer dritten Aus führungsform.
Fig. 4 ist ein Schnitt einer vierten Aus führungsform.
Fig. 5 ist eine Draufsicht des in den Fig.1 und 4 enthaltenen Förderorganes, gesehen in Richtung der Linie 5-5 von Fig. 4.
Fig. 6 ist eine der Fig. 5 ähnliche Drauf sicht einer Variante des Förderorganes.
Fig. 7 ist eine Seitenansicht einer andern Variante des Förderorganes.
Fig. 8 ist. eine Draufsieht einer weiteren Ausführungsform des Förderorganes mit einem Schneekengehäuse.
Fig. 9 ist ein Schnitt. einer weiteren Aus führungsform.
Die Fördervorrichtung nach Fig. 1 weist ein Gehäuse 10, z. B. aus Metall oder Kunst stoff auf, das im wesentlichen aus einem zv@lin- drischen Teil 10' und' einem konischen Teil 10" besteht. Das Gehäuse steht mit einer Ein- lassleitung 11 und einer Auslassleitung 12 in Verbindung. Selbstverständlich sind die Innen wände des Gehäuses und der Leitungen aus einem entsprechend den chemischen Eigen schaften des zu fördernden, flüssigen oder gas förmigen Fluidums ausgewählten Material hergestellt.
Das Gehäuse 10 weist in seinem konischen Teil eine Öffnung 13 auf, welche in einer Nabe 14 verläuft, die als Lager für eine An triebswelle 15 dient. Die Antriebswelle er streckt sieh drehbar durch das Lager 14 und kann z. B. von einem Elektromotor gedreht werden. Die Welle ist als eine starre Welle mit einem geraden Teil ausserhalb der Pum penkammer und einem abgebogenen Teil 15' innerhalb der Pumpenkammer dargestellt. Der abgebogene Teil der Welle kann verschiedene Formen annehmen; es ist nur wesentlich, dal er zur Rotationsachse der Welle, also zum ge raden Wellenteil, exzentrisch ist. Ein bieg samer Schlauch 16 ist um den abgebogenen Teil der Welle gezogen. Der Schlauch kann aus irgendeinem biegsamen, undurchlässigen Material, z. B. Gummi, Kunststoff oder Metall je nach der Temperatur und den chemischen Eigenschaften des zu fördernden Fluidums, z.
B. einer Flüssigkeit bestehen. Das eine Ende des Schlauches 16 ist dicht über die Lagernabe 14 gezogen und an ihr befestigt, z. B. ver kittet, um eine hermetische Abdichtung an der Einlassöffnung 13 für die Welle zu erhalten. Das andere Ende des Schlauches trägt das mit 17 bezeichnete Förderorgan, das von vier Flügeln 1ä, 181, 19 und 191 in kreuzweiser Anordnung gebildet wird, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist. Gemäss dieser Figur ist jeder der vier Flügel eben, und nach Fig. 1 hat jeder derselben eine dreieekige Form. Die Hülle 16 ist mit, dem Wandteil 14 der Kam mer biegsam und fluidumsdieht verbunden-.
Das Förderorgan ist am Schlauch 16 bei spielsweise mittels einer Metallkappe 20 be festigt, die in dem äussern Ende des Sehlau- ches befestigt ist. Dadurch wird dieses Ende des Schlauches abgedichtet und eine den exzentrischen Wellenteil umgebende, fluidumsdiehte Hülle aus den Teilen 16, 20 gebildet. Die Hülle wird grösstenteils vom biegsamen Schlauch gebildet. Wie ersichtlich, erstreckt sich das betreffende Ende des Wel lenteils 15' drehbar in die Kappe 20 und in folgedessen in das Förderorgan.
Ein durch eine Schraubenfeder 21 gebildeter Abstand halter ist auf dem abgebogenen NWellenteil 1 zwischen dem Schlauch und der W elle anga- bracht. Die Federenden sind vorzugsweise auch an der Nabe 14 und in der Kappe 20 befestigt. Die Feder schützt den Schlauch gegen Abnutzung durch Berührung mit der Welle. Die Feder nimmt im wesentlichen auch das Drehmoment und die Zentrifugalkraft des Förderorganes auf, die sonst auf den Schlauch einwirken würden.
Zum Schutze des Schlauches ist es ferner günstig, wenn die Biegunn gr der Welle den grösstmöglichen Radius erhält, weil dann der Schlauch einer minimalen Biegebeanspru chung ausgesetzt wird.
Es wurde gefunden, dass die Wirksamkeit der Pumpe beträchtlich erhöht werden kann, wenn der zu pumpenden Flüssigkeit eine rotierende oder Schraubbewegung in gleichem Sinne mit der Rotation des Förderorganes erteilt wird, bevor sie dem Förderorgan 1 7 zugeführt wird. Wie später erklärt wird, kön nen hierfür verschiedene Mittel benutzt wer den. Gemäss Fig. 1 ist ein schraubenförmiges Führungstüclik 25 in der Einlassöffnun g 11 vorhanden. Wie erkenntlich, verursacht dieses Führungsstück eine Drehung der durch die Leitung 11 fliessenden Flüssigkeit, bevor sie die Pumpenkammer erreicht.
Die Pumpe gemäss Fig 1 arbeitet wie folgt: Wenn die Welle 15 an-etrieben wird, be wegt sieh das exzentriselle Flügelaggregat, welches das Förderorgan 17 bildet, auf einer kreisförmigen Bahn um die Aelise des @,era < lei, Teils der 'Welle 15.
Infolge der Wirkuni- des Führungsstückes 25 wird die in die Pumpe:i- kammer durch die Einlal)leitun;: 11 einge führte Flüssigkeit. in Rotation versetzt, bevor sie das Förderor"an 17 erreicht und durch; dasselbe zur Auslassleitun- 12 hinausgepumpt wird. Die Leistung des für den Antrieb der Welle 15 erforderlichen Motors hängt natür- lieh von der zu pumpenden Flüssigkeitsmenge ab. Es wurde z.
B. gefunden, dass ein Elektro motor mit 1j15 Pferdestärke 63,6 Liter pro Minute bei einem Gegendruck von 1,37 m Wassersäule fördern kann.
Die Flügel können auch jeder derselben eine andere Form haben, als in Fig. 5 darge stellt ist. Fig. 6 zeigt ein Förderorgan mit gekrümmten Flügeln 18' und 19' zum Zweck der Erhöhung des durch die Flügel erzeugten Druckes. Fig. 7 zeigt ein Förderorgan, in welchem die Flügel 18" und 19" ebenfalls zum Zwecke der Erhöhung des Druckes in der Art eines Propellers gekrümmt sind.
In manchen Fällen kann die Verwendung unsymmetrischer Flügel vorteilhaft sein. Fig. 8 zeigt schematisch den Umruss eines Ge häuses 10, in welchem ein Förderorgan 17' ain geordnet ist, dessen Flügel 22 und 23 länger sind als die Flügel 221 und 231, wobei der Unterschied zwischen den Flügeln 22 und 221 grösser ist, als derjenige zwischen den Flügeln 23 und 231. Bei solchen unsymmetrischen Flügeln sind die längsten 22 und 23 vorzugs weise so angeordnet, dass sie von der Auslass leitung 12 weg gerichtet sind, wie dies aus Fig. 8 ersichtlich ist. Dieselbe Figur zeigt auch gestrichelt die relativen Stellungen der Flügel, wenn sie auf der kreisförmigen Plane tenbahn wandern.
Obwohl bei den dargestellten Förderorga- nen jeweils vier Flügel gezeigt sind, so kann auch eine andere Anzahl von Flügel benutzt werden. Die Flügelanzahl hängt von dem ge wünschten Druck und den Pumpenmerkmalen ab. Im allgemeinen erhöht sieh der Pumpen druck mit der Anzahl der Flügel. Das für die Flügel benutzte Material hängt natürlich ab von der Temperatur und den chemischen Eigenschaften des zu fördernden Fluidums.
Die Pumpe nach Fig. 2 weist wiederum ein Gehäuse 10 mit einem zylindrischen und koni schen Teil (10' bzw. 10") auf. Der gerade Teil der Welle 15 ist ausserhalb des Gehäuses in einem Lagerständer 26 gelagert. Der abgebo gene Teil 15' der Welle im Pumpengehäuse trägt wiederum das Förderorgan 17; letzteres weist eine Scheibe 27 auf, welche im zylindri schen Teil 10' des Gehäuses 10 durch einen Wellenzapfen 28 um die Gehäuseachse drehbar ist. Am Umfang der Scheibe 27 ist eine An zahl radialer Flügel 29 angebracht. Die Flügel können, wie in Fig. 5 gezeigt, gerade oder, wie in Fig. 6 gezeigt, kurvenförmig sein. Die Scheibe 27 ist ferner mit einer exzentrischen Bohrung 30 versehen, in welcher sich der Wellenteil 15' erstreckt und dort durch eine Buchse 31 und eine Hülse 32, welche lose den Wellenteil 15' umgibt, geführt ist. Die Hülse besteht z.
B. aus Metall oder Kunststoff und bildet einen Teil der Abdichtung, damit sich die Welle flüssigkeitsdicht in das Pumpen gehäuse erstrecken kann. Zu diesem Zweck ist das betreffende Ende der Hülse 32 dicht in einem biegsamen Deckel 33 aus Gummi oder anderem geeigneten Material, je nach den Eigenschaften der zu pumpenden Flüssigkeit, eingepasst oder damit verkittet. Wie erkennt lich, ist der Deckel 33 haubenförmig und mit seinem umgebogenen Rand an dem geflansch ten Rand einer Öffnung 34 des konischen Teils 10" des Gehäuses 10 befestigt.
Die zu pum pende Flüssigkeit wird bei der Ausführung gemäss Fig. 2 dadurch in Vorrotation versetzt, dass die Einlassleitung 11 tangential zur Wand des konischen Teils 10" des Gehäuses 10 an geordnet ist. Infolgedessen wird: die Flüssig keit auf die Wand dieses konischen Teils tref fen und einen spiraligen Fluss innerhalb des konischen Teils ausführen, wodurch die Flüs sigkeit in den zylindrischen Teil 10" des Ge- häuses und in den Bereich der Flügel 29 ge führt wird.
Die Einlassleitung 11 kann auch, wie gezeigt, leicht geneigt in Richtung auf das Förderorgan 17 sein. Es wurde als vorteilhaft gefunden, die Auslassleitung 12 ebenfalls tan- gential zum Gehäuse, insbesondere zu seinem zylindrischen Teil anzuordnen. Eine solche Anordnung der Auslassleitung hat den Vorteil einer grossen Verminderung der Wirbelung der in die Ausla.ssleitung gepumpten Flüssig keit und der Zirkulation innerhalb des zylin drischen Teils des Gehäuses, so dass die Wirk samkeit der Pumpe erhöht. wird.
Die Auslass- leitung ist auch, wie gezeigt, vom Förderorgan weg winklig geneigt, um eine Fortsetzung des spiraligen Weges der Flüssigkeit zu bilden.
Beim Drehen der Welle 15 verursacht ihr abgebogener Teil 15' eine Drehung der Scheibe 27 um den Wellenzapfen 28, so dass die Flüs sigkeit von den Flügeln 29 erfasst und geför dert wird. Es ist klar, dass die Biegsamkeit des Deckels 33 die gewünschte und notwendige kreisförmige Bewegung des innern Endes des Wellenteils 15 gestattet. In andern Worten, der Deckel 33 entspricht in seiner Funktion der des biegsamen Schlauches 16 der Fig. 1.
Fig. 3 zeigt eine Ausführung der Erfin dung, welche in vielen Beziehungen der Aus führung nach Fig. 1 ähnlich ist. Zur Kenn zeichnung entsprechender Teile sind wieder dieselben Bezugzeichen benutzt.
Gemäss Fig. 3 ist der Schlauch 16 am Pumpengehäuse 10 durch eine konische, hülsenartige Mutter 35 befestigt. Die Mutter hat ein Innengewinde, womit sie auf das Aussengewinde des Flansches 36 aufgeschraubt ist. Durch Anziehen der Mutter 35 wird das entsprechende Ende des Schlauches 36 dicht i im Gehäuse befestigt. Das andere Ende des Schlauches 16 ist in ähnlicher Weise am För- derorgan 17 drehbar und an demselben mit Hilfe einer Schraubkappe 37 befestigt. Ein Ölei 38 dient zum Schmieren der Welle 15. Wie im Falle von Fig. 1 ist die Masse des För- derorganes 17 exzentrisch zur Drehachse der Welle 15.
Es wurde für eine weiche Drehung der rotierenden Teile der Pumpe als vorteil haft gefunden, die exzentrische Masse de Förderorganes auszugleichen. Dies kann durch ein Gegengewicht 40, welches ausserhalb des Gehäuses an der Welle 15 mittels einer Schraube 41 befestigt ist, geschehen.
Die Pumpe gemäss Fig. 3 arbeitet wie die jenige nach Fig. 1.
Die Fig. 4 zeigt eine Pumpe, die derjenigen nach Fig. 2 ähnlich ist. Die Einlassleitung 11 und die Auslassleitung 12 sind ebenfalls tan gential angeordnet, aber mit dem Unterschied, dass beide Leitungen sich auf derselben Seite des Gehäuses befinden, während sie sich in der Fig. 2 im wesentlichen diametral gegen überliegen. Der Planetenbahnweg des Endes des Wellenteils 15' wird durch einen bieg samen Deckel 45 ermöglicht, der in der Funk tion dem Deckel 33 der Fig. 2 entspricht. Wie erkenntlich, ist die Oberfläche des Deckels 45 relativ zu der Querschnittsfläche einer Öff nung 46 des Pumpengehäuses so gewählt, dass der Deckel beim Rotieren der Welle 15 de formiert werden kann.
Der Deckel 45 ist am Gehäuse 10 mit Hilfe eines zweiten starren Deckels 47 befestigt, wel cher auch ein Lager für den geraden Wellen teil bildet und am Gehäuse durch Schrauben 47' befestigt ist. Das Gegengewicht 40 dient wiederum zum Ausgleich der exzentrischen Masse des Antriebes 17.
Die Fig. 9 zeigt eine Pumpe, in welcher Merkmale der Pumpen gemäss den Fig. 2 und 3 kombiniert sind. Das Förderorgan weist eine im wesentlichen zylindrische Scheibe 60 auf, welche an ihrem Umfang mit einer Anzahl radial sich erstreckender, gekrümmter oder gerader Flügel 61 versehen ist. Die Scheibe 60 besteht aus einem Stück mit dem Bolzen 62, der in dem zv lindrisehen Teil 10' des Ge häuses 10 mittels des Lagers 63 zentriert ge lagert ist. Wie erkenntlich, ist das Lager 63 mit. einer ringförmigen Nut 64 versehen, in welche eine Schraube oder Stift. 65 zum Fixie ren der axialen Lage der Scheibe im Gehäuse eingreift. Ein Oler 66 dient zum Schmieren des Lagers 63.
Zum Zwecke einer wirksamen Kupplung des abgebogenen Teils 15' mit dem Förder- organ ist. eine Doppellagerung gezeigt. Sie be steht. aus einem Innenring 70, welcher an dein. Wellenteil 15' befestigt ist., einem Zwischen- ring 71, welcher an dem biegsamen Schlauch 16 befestigt. und damit. verbunden Ist, und einem an der Seheibe befestigten Aussenring 72. Der Innenring 70 und der Zwischenring bilden einen Käfig für den innern Kugelsau 73.
Der Zwisehenring 71 und. der Aussenring 72 bilden einen Käfig für den Aussenkugel- satz 74. Infolgedessen wird die rotierende Be wegung, der Welle 15 nur mit einer sehr klo nen Reibung auf das Förderorgan übertragen. Durch die Drehung der Welle wird das För derorgan um .sein zentrisches Lager 63 gedreht, so dass die Flügel 61 eine kreisförmigen Weg im zylindrischen Teil des Gehäuses 10 beschrei ben, wobei die Biegsamkeit des Schlauches 16 wiederum diese kreisförmige Bewegung des Wellenteils 15' gestattet.
Es ist auch klar, dass während der Drehung der Welle 15 der Innen ring 70 und der Aussenring 72 einen kreisför migen Weg beschreiben und sich auch drehen, während der Zwischenring 71 zwar auch einen kreisförmigen Weg durehläuft, sich aber nicht dreht.
Die Einlass- und Auslassleitungen sind in einer der Fig. 2 ähnlichen Anordnung gezeigt. die können auch gemäss Fig. 4 angeordnet sein.