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Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenpumpe mit einem im wesentlichen
flanschförmigen Förderrotor, aus dem nach einer Seite in axialer Richtung stabförmige
Förderkolben vorstehen, und mit einem innerhalb des Kranzes der Förderkolben exzentrisch
angeordneten Sperrotor, der mit Ausnehmungen versehen ist, in die die Förderkolben,
den Sperrotor mitnehmend, eingreifen, wobei die Förderkolben und der Sperrotor in
ringförmigen Ausnehmungen eines Gehäuses umlaufen bzw. gelagert sind und zwischen
den Förderkolben und dem Sperrotor noch ein sichelförmiges Gehäusewandteil vorgesehen
ist, und wobei ferner die Förderkolben zwecks Änderung# der Fördermenge in axialer
Richtung verschoben werden können. Dadurch wird ihre für den Fördervorgang wirksame
Länge geändert.
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Eine ähnliche Lösung ist bereits bei Pumpen versucht worden, deren
Sperrotor außerhalb des Kranzes der Förderkolben angeordnet ist. Auch bei Pumpen
mit zwei zahnradähnlichen Rotoren im Inneneingriff kann durch Verschieben der Rotoren
gegeneinander in Verbindung mit weiteren umlaufenden Dichtkörpern eine Veränderung
der Fördermenge erreicht werden.
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Der Nachteil dieser Pumpen liegt darin, daß die Stirnflächen der Förderkolben
dem in den Arbeitsräumen herrschenden Druck ausgesetzt sind. Dieser versucht, die
Förderkolben aus den Arbeitsräumen herauszudrücken. Besonders bei Hochleistungspumpen
entstehen dadurch große Schwierigkeiten, da diese mit sehr hohen Drücken arbeiten
müssen. Denn es werden nicht nur diese unerwünschten Kräfte sehr hoch, die zudem
mit der Änderung des Betriebsdruckes häufig variieren, sondern schon während einer
Umdrehung der Pumpe wechseln diese Kräfte ständig zwischen Null auf der Saugseite
und dem höchsten derzeiten Betriebsdruck auf der Druckseite. Damit werden die Verstellorgane
stark wechselnd und auch einseitig belastet.
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Aufgabe der Erfindung ist es, diese ungünstigen Auswirkungen zu verhindern
und dafür zu sorgen, daß keine unausgeglichenen Axialkräfte an den Förderkolben
wirken.
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Um dies zu erreichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß jeder
Förderkolben mit seinem dem Förderraum abgewandten Ende in einer Bohrung des flanschförmigen
Förderrotors verschiebbar untergebracht ist, daß die Förderkolben zum Zwecke des
Druckangleichs eine durchgehende, axial gerichtete Bohrung tragen und daß alle Förderkolben
in fester Verbindung mit einem Ring stehen, so daß sie nur gemeinsam verschoben
werden können.
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Sehr zweckmäßig ist es, wenn dabei der Querschnitt jedes Förderkolbens
an seinem im Arbeitsraum befindlichen Teil kleiner ist als am rückwärtigen, im flanschförmigen
Rotor gelagerten Ende. Ferner wird vorgeschlagen, daß ein Abdichtungsteil, welches
eine Stirnwand des Förderraums bildet, mit dem Förderkolben gemeinsam axial verschoben
werden kann und so bemessen ist, daß es immer von mindestens der Hälfte der stabförmigen
Förderkolben gleichzeitig berührt wird.
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Um das Heraustreten der Förderkolben aus dem Rotor zu gewährleisten,
enthält jeder Förderkolben in seiner axialen Bohrung eine Druckfeder, die sich gegen
den Grund der dazugehörigen Bohrung des Förderrotors abstützt, wobei diese Druckfedern
eine bestimmte Vorspannkraft liefern, durch die das Anliegen der Förderkolben am
Dichtungsteil schon beim Anfahren der Pumpe gewährleistet ist.
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An Hand der Zeichnung wird im folgenden die Erfindung näher beschrieben.
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A b b. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Pumpe und
Ab b. 2 einen Querschnitt nach der Linie A-B in Abb. 1.
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Die Förderkolben 1 befinden sich in den Bohrungen26 des flanschförmigen
Rotors2, welcher Verbindung mit der Welle 3 hat und von dieser angetrieben
wird. Der flansch- oder glockenförmige Teil des Rotors 2, in dem sich die Bohrungen
26 für die Förderkolben 1 befinden, ist mit 2a bezeichnet. Die Förderkolben
laufen in dem Förderraum 4, der durch die Gehäuseteile 5 und 6 gebildet
wird. Der stirnseitige Abschluß des Förderraumes erfolgt durcb das mittels des Zahnrades
8 verschiebliche Dichtungsteil 9,
welches durch den abschließenden
Deckel 23 geschützt wird. Nach dem Durchgang durch den Förderraum werden
die Förderkolben durch den Sperrotor 7,
der sich um die Achse 22 dreht, wieder
zur Ansaugseite zurückgeschleust. Die Durchmesser der Förderkolben sind so gehalten,
daß in Verbindung mit den etwa halbrunden Ausschnitten im Sperrotor 7 ein
einwandfreier Eingriff zwischen Förderkolben und Sperrrotor hergestellt wird, um
den letzteren von der Förderkolbenachse mitzudrehen. Jeder der Förderkolben trägt
eine Schelle 10, die durch das Klemmstück 11
mit dem gemeinsamen Ring
12 verbunden wird. Der Rotorkörper 2 hat eine Ausnehmung, die so breit ist, daß
die Schelle 10 sich im Bereich der Verschieblichkeit der Förderkolben frei
bewegen kann. Die Federn 13, von denen sich je eine in der Bohrung
25 jedes Förderkolbens 1 befindet, drücken die Förderkolben, zusammen mit
dem Ring 12, gegen das Dichtungsteil 9. Durch den Ring 14 und die Scheibe
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werden die für die Aufnahme der Förderkolben vorgesehenen und an sich runden
Bohrungen 26 im Rotor 2 so abgedeckt, daß keine Flüssigkeitsverluste entstehen
können, wenn die Förderkolben zwecks Verringerung der Fördermenge aus dem Förderraum
herausgezogen werden und die Abflachungen der Förderkolben, die für den Lauf im
Förderraum notwendig sind, in die Bohrungen des Flansches eintreten. Das Dichtungsteil
9 soll erfindungsgemäß den Umfang der Förderkolbenlaufbahn möglichst weit
umfassen. Zu diesem Zweck kann es, wie die A b b. 2 zeigt, an seinen Enden
auch zugespitzt sein, um den vom Sperrotor frei gelassenen Raum möglichst weit auszunutzen.
Beim Verstellen des Dichtungsteiles 9
zur Verringerung der Fördermenge würde
dieses in den Bereich des Sperrotors. kommen, und es muß deshalb entsprechend dem
Durchmesser des Sperrrotors freigearbeitet sein.
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Die Wirkungsweise ist folgende. Der Förderkolben 1
erhält von
seiner Stirnseite 16 her einen hydraulischen Druck, der verschieden hoch
ist, je nachdem mit welchem Betriebsdruck die Pumpe arbeitet und welche Stellung
die einzelnen Förderkolben gerade in bezug auf die Umlaufbewegung haben. Dieser
Druck multipliziert mit der Stirnfläche 16 ergibt eine Kraft, welche den
Förderkolben aus dem Arbeitsraum herauszudrücken sucht. Der Druck pflanzt sich aber
auch durch die mit öl ausgefüllte Bohrung 25 im Förderkolben fort
und wirkt dann von rückwärts auf die Endfläche des Kolbens. Die sich daraus ergebende
Kraft
ist noch etwas höher als die auf die Vorderseite wirkende, da der gleiche hydraulische
Druck hier auf den vollen, nicht abgeflachten Durchmesser der Förderkolben wirkt.
Dieser Vorgang kann noch dadurch verstärkt werden, daß der Förderkolbendurchmesser
im Teil 2 a des Flansches vergrößert wird. Die Differenz der Kräfte sorgt dafür,
daß jeder Förderkolben stets mit einer dem Betriebsdruck angepaßten Kraft am Dichtungsteil
9 anliegt. Für den Ruhezustand oder Leerlauf sind die Federn 13 vorgesehen,
um auch dann für eine sichere Anlage und Betriebsbereitschaft zu sorgen.
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Nach A b b. 2 befinden sich die Förderkolben 19,
20 und
21 nicht im Bereich des Dichtungsteils 9. Sie würden tiefer in den Arbeitsraum
gedrückt werden und beim Weiterlauf schließlich am Dichtungsteil 9
anstoßen.
Deshalb sind alle Förderkolben über die Teile 10 und 11 mit dem gemeinsamen
Ring 12 verbunden. Durch diesen Ring werden die Förderkolben, die gerade keine Berührung
mit dem Dichtungsteil haben, so lange in der Schwebe gehalten, bis sie wie-C der
das Dichtungsteil 9 erreicht haben. Um ein Verklemmen der durch den Ring
12 verbundenen Förderkolben in ihren Führungsbohrungen zu vermeiden, wird das Dichtungsteil
9 so groß gemacht, daß es weit mehr als die Hälfte des Förderkolbenumlaufweges
erfaßt und deshalb auch mehr als der Hälfte der Förderkolben eine sichere Anlage
und Führung bietet.
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Die Stirnflächen 16 der Förderkolben können auch eine leichte
Anschrägung bekommen, was entsprechend den bekannten Ausführungsformen für Axialgleitlager
zu einer Verbesserung des Laufs zwischen den Förderkolbenstirnflächen und dem Dichtungsteil
beiträgt.
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Die Einzelfedern in den Förderkolbenbohrungen könnten auch durch eine
große gemeinsame Feder ersetzt werden.
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Der besondere Vorteil dieser Erfindung liegt darin, daß die komplizierte
und technisch nur umständlich zu lösende Aufgabe einer Verbindung des sich drehenden
und mitunter zwecks Druckregelung Eigenbewegungen ausführenden Rotors 2 mit dem
nur längsverschieblichen Dichtungsteil 9 wegfällt. Die Fürderkolben legen
sich selbsttätig und mit einer stets dem Betriebsdruck angepaßten Kraft am Dichtungsteil
an. Die Verschiebung des Dichtungsteiles allein läßt sich mit bekannten Mitteln
in einfachster Weise lösen.