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Pumpe oder Motor Die Erfindung betrifft eine Pumpe, bzw. einen Motor
mit umlaufendem Kolben für flüssige oder gasförmige Medien.
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Derartige Maschinen haben bekanntlich die baulich und funktionell
vorteilhafte Eigenschaft, daß keine Umkehr der Massenbewegung erfolgt. Andererseits
treten gewisse Dicht- und Verschleißprobleme auf, die Je nach dem verwendeten kinematischen
System einen mehr oder weniger großen Aufwand an Bauteilen erfordern.
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Auch die Gestaltung des An-, bzw. Abtriebes ist bei bekannten Systemen
nur mit verhältnismäßig aufwendigen Übertragungsmitteln zu lösen, wobei z.B. die
Verwendung eines Umlaufgetriebes erforderlich sein kann.
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Die vorliegende Erfindung bringt bezüglich der genannten einzelnen
Probleme wesentliche Verbesserungen gegentiber den bisher bekannten Maschinen dieser
Art. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Kolbenkörper zwischen den
paralle:ten Führungsflächen oder einer zylindrischen Bohrung eines s antri ebsverbunde
nen Drehschiebers verschiebbar geführt ist, wobei der Drehschieber
in
einem ortsfesten Zylinder konzentrisch gelagert ist, und daß der Kolbenkörper itt
einer zu den Führungsflächen des Drehachiebere senkrecht verlaufenden Führungsnut
versehen ist, in welche ein zum Drehschieber exzentrischer ortsfester oder verstellbarer
Führungszapfen hineinragt, so daß bei Drehung des Drehschiebers im Zylinder eine
Saug- und eine Druckzone entsteht, deren gegenseitige abgrenzung durch den Drehschieber
gesteuert wird.
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Durch diese Mittel ist erreicht, daß der Kolben doppelseitig wirkt,
so daß bei einer Drehung des Drehschiebers um 360° zwei Saug- und zwei Druckhube
ausgeführt werden Da die Maschine ventillos und ohne Richtungs.
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umkehr des Kolbens arbeitet, 80 sind hier - zugunsten der Baugröße
- hohe Betriebsdrehzahlen möglich.
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Auch die Druckhöhe ist verhältnismäßig leicht zu beherrschen, da hier
eine Dichthaltung stirnseitig mit einfachen Mitteln, vorzugsweise Dichtmanschetten,
möglich ist.
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Ferner gestattet das erfindungsgemäße system in ein.
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facher Weise die Verstellung der Exzentrität des Führungsbolzens und
damit des Kolbenhubes während des Betriebes, so daß Fördermenge und Förderrichtung
auch in Verbindung mit einem last- oder drehzahlabhängigen Regler verstellt; werden
könne.
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Insbesondere bei Ausführungen für hohe Drucke und grossen Hub ist
es vorteilhaft, wenn erfindungsgemäß eine Pleuelstange verwendet wird, welche einerseits
drehbar am Exzenterzapfen gelagert ist und andererseits über einen Kolbenbolzen
mit dem Kolbenkörper verbunden ist.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand der Zeichnungen erläutert,
in welchen die Erfindung beispielsweise dargestellt ist.
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Es zeigt: Fig. t a-d ein grundsätzliches Anordnungsschema in verschiedenen
Bewegungsphasen, in stirnseitiger Ansicht, Fig. 2 den Längsschnitt durch eine Verstellpumpe,
Fig. 3 den der bei abgenommenem Deckel.
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In Fig. 1 a-d ist der feststehende Zylinder mit 1 bezeichnet. In diesem
ist durch einen 3oden 2 und einen Deckel 3 (Fig. 2) ein Zylinderraum 4 gebildete
in welchem ein Drehschieber 5 drehbar an der Zylinderwand anliegend angeordnet und
mit der Antriebswelle 6 (Fig. 2) verbunden ist. Der Drehschieber 5 besitzt zwei
parallele Führungsflächen 7, deren Mittelachse X-X durch den Mittelpunkt X des Drehschiebers
5 verläuft.
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Die dabei gebildeten Segmente 8, 9 dienen der Führung des Xolbenkörpers
10 und zum Öffnen und Schließen des Saugraumes 11, bzw. des Druckraumes 12. Der
Kolbenkörper 10, der im vorliegenden Beispiel bei einem Schnitt nach der Ebene X-X
(Fig. 1 a) rechteckigen Querschnitt aufweist, gleitet einerseits dicht auf dem Boden
des Drehschiebers 5 und andererseits am Deckel 3 des Zylinderraumes
4.
Ferner ist der Kolbenkörper 10 mit einer Führungsnut 13 versehen, welche senkrecht
zu den Führungsflächen 7 des Drehschiebers 5 verläuft. In diese Nut ragt ein Exzenterzapfen
14 hineine, welcher am Zylinder, z.B. im Zylinderdeckel 3 befestigt ist und dessen
Achse durch den Exzenterpunkt E verläuft. Dieser Punkt ist so angeordnet, daß er
auf der Symmetrieachse Y-Y zwischen dem Saugraum 11 und dem Druckraum 12 liegt0
Die Exzentrizität des Punktes E ist so gewählt und zum Durchmesser D des Kolbenkörpers
10 in Bezug gebracht, daß ein maximaler Kolbenhub H a 2 e (Fig. 1 a) -möglich ist.
Da der Mantel des Kolbenkörpers 10 nach dem Radius des Zylinderraumes 4 gewölbt
ist, so kann er sich in den extremen Stellungen (z.B. Fig. 1 a) an die Zylinderwand
anlegen.
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Die Funktion der gezeigten Anordnung ist folgende: Die in Fig. 1 a
dargestellte Phase gleicht einer Totpunkt lage des Kolbenkörpers 10, wobei also
der 5augraum 11 und der Druckraum 12 durch die Drehschiebersegmente 8, bzw. 9 abgeschlossen
sind und der Raum zwischen dem Kolbenteil KI und der Zylinderinnenwand -O ist, während
der Raum zwischen dem Kolbenteil KII und der Zylinderwand dem vollen Kolbenhub H
entspricht.
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Wird nun der Drehachieber 5, 8, 9 im Uhrzeigersinn gedreht, ao wandert
der Kolbenkörper 10 unter der Einwirkung des Exzenterzapfens 14 und der zentrischen
Mitnahme durch die Segmente 8, 9 in Pfeilrichtung P von der Saugseite 11 zur Druckseite
12.- Nach einer Drehung
um 45° (Fig. 1 b) hat das Segment 9 den
Saugraum 11 freigegeben, der Kolbenteil KI hat sich um eine Strekke S von der Zylinderwand
abgehoben und den Saugvorgang eingeleitet. Gleichzeitig hat das Segment 8 den Druckraum
12 geöffnet und der kolbenteil Kil hat das vor ihm stehende Volumen um den Hub 8
verkleinert und den Fördervorgang eingeleitet.
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Nach der Weiterdrehung des Drehschiebers 5, 8, 9 um 450 in die Lage
Fig. 1 c, hat der Xolbenkörper 10 eine mittlere 3tellung erreicht, in welcher die
Segmente 8, 9 den Saugraum 11, bzw. den Druckraum 12, völlig geöffnet haben und
der Saug- und Druckraum gleich groß sind.
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Nach einer weiteren 90°-Drehung in die Lege Fig. 1 d ist der -augraum
11 und der Druckraum 12 wieder durch die Drehschiebersegmente 8, 9 geschlossen,
so daß jetzt ein Föraer- und Saughub abgelaufen ist. Der Kolbenkörper 10 steht in
der gleichen lage wie in Fig. 1 a, nur mit dem Unterschied, daß nach den bisher
durchlaufenen 1800 der Kolbenteil KII an der Zylinderwand anliegt, während im Raum
zwischen dem Kolbenteil KI und der Zylinderwand sich das angesaugte Medium befindet.
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Das beschriebene Spiel wiederholt sich bei Weiterdrehung des Drehschiebers,
so daß bei einer einmaligen Umdrehung um 360° zwei Saug- und zwei Druckhube erfolgen.
Wie sich aus den Bewegungselementen des Kolbenkörpers ableiten läßt, bewegt sich
dieser in einer stets gleichsinnig verlaufenden Bahn, so daß also keine Bewegungsumkehr
stattfindet.
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Um den Gleichförmigkeitsgrad der Förderung zu verbessern, können auch
mehrere Kolbenkörper vorgesehen sein, welche an einem gemeinsamen Saug-, bzw. Druckraum
angeschlossen sind, und so angeordnet sind, daß sich gegeneinander phasenverschobene
Saug- und Druckimpulse ergeben.
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Die Saugleitung 15 und die Druckleitung 16 sind im vorliegenden Bespiel
am Zylinderumfang angesetzt Es ist selbstverständlich auch möglich, diese leitungen
stirnseitig an geeigneter Stelle anzusetzen. Dabei können dann auch der Saug- und
der Druckraum als stirnseitige Vertiefungen angeordnet werden.
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Ferner kann der Exzenterzapfen 14 in einem Gleitstein 17 (Fig. 1 d)
gelagert und dieser in der Kolbennut 13 verschiebbar angeordnet sein. Auch kann
der Kolbenkörper zur besseren Abdichtung an den Gleittlächen rund sein.
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Das in Figo 2 und Fig. 3 dargestellte Ausfahrungsbeispiel betrifft
eine Pumpe oder einen Motor des Systems nach Fig. 1 a - 1 d.mit verstellbarer Exzentrizität.
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Dabei sind die entsprechenden Teile mit den Bezugszeichen der Fig.
1 a - 1 d versehene Die Verstellmechanik für die Exzentrizität ist auf dem Zylinderdeckel
3 angeordnet und besteht aus einem Gleitstück 18, welches in einem Gehäuse 19 in
der Achse x-x geführt ist. In dem Gleitstück 18 ist eine Verlängerung 20 des Exzenterzapfens
14 drehbar gelagert, so daß der Kolbenkörper 10, welcher im vorliegenden Beispiel
mit dem Exzenterzapfen 14 durch einen Vierkant formschlüssig
verbunden
ist, die erforderliche Drehbewegung (vgl.
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Fig. 1 a - 1 d) ausführen kann.
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Die Veränderung der Exzentrizität , die in der Zeichnung mit ihrem
größten Wert dargestellt ist, erfolgt durch eine Stellschraube 21, welche im Gleitstück
18 schraubbar und im Gehäuse 19 drehbar, aber axial unverschiebbar, gelagert ist0
Die Yerkleinerung der Exzentrizität bewirkt eine Verringerung des Kolbenhubes H
und damit der spezifischen Fördermenge. Wenn der Wert e ~ Null ist, so ist auch
die Fördermenge = Null. Bei Weiterverstellung der Exzenterachse E über die äittelachse
X hinaus steigt die Fördermenge wieder an, Jedoch hat sich die Förderrichtung umgekehrt.
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Die Jeweilige Einstellung der selbsthemmenden Schraube 21 kann noch
durch zusätzliche, bekannte Mittel fixiert werden,