DE2249591B2 - Fördermengenregelbare Rotationskolbenpumpe - Google Patents

Description

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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Exzenter' und 8 vervollständigt In zwei von den Seitenplatten 4 ringachse ebenso wie die Rotorachse auf der durch und 5 gehaltenen Lagern 9 und 10 ist eine Welle H die Mitten der sich diametral gegenüberliegenden mit einem Rotor 12 drehbar gelagert. In diesem sind Ein- und Auslaßcffnung bestimmten Symmetrielinie Radialnuten 13 vorgesehen, in denen sich Schieber 14 Hegt. Auf diese Weise kann die Leistung der Pumpe 5 radial verschieben lassen. Die äußeren Enden der nicht nur von einem Größtwert bis auf Null, sondern Schieber liegen abdichtend gegen eine Lauffläche andurch den Nullpunkt hindurch bis &af eines Größt- Die Lauffläche ist die Innenwand 15 eines Exzenterwert in entgegengesetzter Durchflußrichtung geregelt ringes 16, der an seiner zylindrischen Außenumfangswerdei., wobei die günstigen Verhältnisse über den fläche 17; in einer entsprechenden Bohrung des Gewesentlichen Teil oder die Gesamtheit des Drehein- io häusemittelteils 1 gelagert ist end der durch nicht Stellwinkels erhalten bleiben. veranschaulichte Mittel von außen her in seiner Dreh-

Des weiteren kann die Rotorachse auf der in der winkellage verstellt werden kann, Mit den beiden Mitte zwischen den Ein- und Ausflußöffnungen ver- Anschlußstutzen 2 und 3 sind in den beiden Seitenlauf enden Symmetrielinie liegen. Hierfür ergeben sich platten 4 und 5 ausgebildete Ein- und AuslaßöSnunin Verbindung mit der Grundkreis-Evolveaie opti- 15 gen 18 und 19 verbunden. Auf diese Weise können male Verhältnisse, die zwischen der Innenwand 15, dem Flügelrad 12

Bei einer bevorzugten Ausführi'igsform ist dafür und jeweils zwei Flügeln 14 gebildeten jVexdränger-

gesorgt, daß der Exzenterring symmetrisch aufge- kammern 20 auf der Saugseite gefüllt und auf der

baut ist, daß die Innenwand des Exzenterrings auf Druckseite entleert werden. Diese Ein- und Aus-

jeder Hälfte über eine solche Umfangsiänge durch ao laßöffnungen 18 und 19 si ad über Verbindungska-

eine Grundkreis-Evolvente bestimmt ist, daß durch näle2i und 22 und zugehörige Teilringräume 23

sie der Abstand zwischen den Ein- und Auslaßöff- und 24 mit den Radialnuten 13 an der Innenseite der

nungen mindestens über den größten Teil des Dreh- Schieber 14 verbunden, damit sich die Schieber, un-

einstellwinkels des Exzenterringes überdeckt ist, und abhängig von der Pumpflüssigkeit, durch Fliehkraft

daß die beiden Grundkreis-Evolventen durch mit as nach außen drücken lassen.

gleicher Tangente anschließende Ubergangskurven Die Rotorachse M liegt im Schnittpunkt einer

miteinander verbunden sind. Vorzugsweise haben die ersten Symmetrielinie S₁, die durch die Mitten von

Grundkreis-Evolventen eine solche Läng? daß sie Einlaßöffnung 18 und Auslaßöffnung 19 bestimmt

praktisch über den gesamten Dreheinstellwinkel des ist, und einer zweiten Symmetrielinie S₈, die in der

Exzenterringes in dem Abstand zwischen den Ein- 30 Mitte zwischen den Ein- und Auslaßöffnungen ver-

und Auslaßöffnungen wirksam sind. läuft.

Die Übergangskurven können beispielsweise zwei Die Drehachse N des Exzenterringes 16 ist gegen-

Kreisabschnitte sein. über der Achse M in Richtung der ersten Symmetrie-

Eine besonders bevorzugte Möglichkeit besteht linie S₁ versetzt.

darin, da? die Übergangskurven Evolventen von 35 Die als Lauffläche dienende Innenwand 15 des Hilfskreisen sind, die einerseits den Grundkreis und Exzenterringes 16, d. h. ihre Querschnittskontur hat andererseits die Symmetrielinie des Exzenterringes zwar annähernd die Form eines Kreises, dessen Mittangieren, telpunkt 0 in der in F i g. 1 veranschaulichten Stel-

Vorzugsweise ist der Winkelabstand von Ein- und lung des Ringes 16 mit der Rotorachse M zusammen-

AuslaßöfTnung gleich dem Abstand zwischen zwei 40 fällt, ist aber aus zwei Evolventenabschnitten zwi-

benachbarten Schiebern. Auf diese Weise befindet sehen den Punkten B und C sowie A und D sowie

sich zwar jeweils nur ein Schieber zwischen Ein- und durch mit gleicher Tangente daran anschließende

Auslaßöffnung in dem Bereich höherer Druckbela- Übergangskurven über den restlichen Teil des Um-

stung, doch ist der Winkelabstand von Ein und Aus- fangs zusammengesetzt. Wenn daher der Exzenterring

laßöffnung entsprechend klein, so daß sich der Ab- 45 16 aus der in F i g. 1 veranschaulichten Neuiralstel-

stand von Exzenterring und Rotor zwischen Ein- und lung in eine andere Winkellage (vgl. F i g. 3) verdreht

Auslaßöffnung bei Verdrehung des Exzenterringes wird, ändert sich der Arbeitsraum der Pumpe im

über diesen Winkelabstand, wenn überhaupt, dann Sinne einer größeren Förderleistung. Es ist leicht er-

nur um einen geringeren Betrag ändert als bei einem kennbar, daß man durch eine Dreheinstellung des

größeren Winkelabstand. 50 Exzenterringes 16 in entgegengesetzter Richtung un-

Die Erfindung wird nachstehend an Hand eines be- ter Beibehaltung der Drehrichtung des Rotors 12 eine

vorzugten, in der Zeichnung veranschaulichten Aus- Förderung in entgegengesetzter Richtung erhält,

führungsbeispiels näher erläutert. In F i g. 4 ist eine Konstruktion für die Exzenter-

Es zeigt ring-Innenwand 15 veranschaulicht. Eingezeichnet isi

F i g. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsge- 55 die Drehachse N des Exzenterringes 16 und der »Mitmäße Rotationskolbenpumpe, telpunkt« 0 der Innenwand 15. Letzterer liegt aui

F i g. 2 einen Längsschnitt durch die Pumpe der einem Grundkreis K₀ um die Ringachse N, dessen

Fig. 1, Radius gleich dem Abstand zwischen der Rotor-

Fi g. 3 eine Darstellung ähnlich F i g. 1, wobei der achse M und der Exzenterringachse N ist. Die Zeich-

Exzenterring einen anderen Dreheinstellwinkel hat, 60 nung ist zur Symmetrielinie S₃ des Exzenterringes If

F i g. 4 ein Diagramm zur Konstruktion der Innen- bzw. der Innenwand 15 spiegelsymmetrisch. Läng!

wand des Exzenterringes und des Abschnitts α ist die Innenwand 15 durch eine

Fig. 5 ein der Fig. 4 ähnliches Diagramm für eine Evolvente des Grundkreises K₀ gebildet. Die Evol

andere Konstruktion der Exzenterring-Innenwand. vente entsteht beispielsweise dadurch, daß um der

Das Pumpengehäuse besteht aus einem Mittelteil 1 65 Grundkreis ein Faden gewickelt und längs der Li·

mit zwei Anschlußstutzen 2 und 3 und zwei Seiten- nie F₁ zum Punkt A gespannt isi. Wird der am Kreii

platten 4 und 5, die durch Schrauben 6 miteinander K_n befestigte Faden nun weiter im Uhrzeigersinn ge

verbunden sind. Es wird durch zwei Deckscheiben 7 wickelt, so bewegt sich der Fadenendpunkt auf de:

Innenwand 15 vom Punkt A zum Punkt D, wo er längs der Linie F₂ verläuft. Das gleiche gilt für den Abschnitt α zwischen den Punkten B und C im spiegelbildlichen Sinn.

Die Übergangskurven b und c werden als Evolventen von Hilfskreisen K₁ und K₂ erzeugt. Diese Kreise sind so konstruiert, daß sie gemeinsam mit dem Grundkreis K₀ die Linie F₁ und F₂ tangieren und außerdem gemeinsam die Symmetrielinie S₃ tangieren. Die Übergangskurve 6 entsteht, indem die Linie F₁ im Uhrzeigergegensinn um den Hilfskreis UC₂ gewikkelt wird, bis die Symmetrielinie S₃ erreicht ist. Die Übergangskurve c entsteht, indem die Linie F₂ vom Hilfskreis K₁ im Uhrzeigersinn abgewickelt wird, bis die Symmetrielinie S₃ erreicht ist.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 5 entstehen die Evolventenabschnitte zwischen den Punkten A und D sowie B und C in gleicher Weise wie in F i g. 4. Die Übergangsabschnitte dagegen sind Kreisabschnitte d und e. Zu deren Konstruktion wird der Schnittpunkt P der Linie F₁ mit der Symmetrielinie S₃ festgelegt und dann ein Kreisabschnitt d mit dem Radius des Abstandes zwischen den Punkten P und A bzw. P und B gezogen. In gleicher Weise wird der Schnittpunkt der Verlängerung der Linie F₂ mit der Symmetrielinie S₃ festgelegt und dann ein Kreisabschnitte um diesen Schnittpunkt mit einem Radius gezogen, der gleich dem Abstand der Punkte P und C bzw. P und D ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel fallen die beiden Schnittpunkte in einem Punkt P zusammen.

Wenn man in Fig. 1 den Abschnitt der Innenwand 15 zwischen den Ein- und Auslaßöffnungen 18 und 19 betrachtet, so ändert sich deren Abstand von der Rotorachse M nur sehr minimal. Man kann diesen Abschnitt praktisch als Kreis um die Rotorachse

ansehen. Folglich werden die Schieber in diesem Abschnitt, in dem sie durch den Druckunterschied zwischen Saug- und Druckseite belastet sind, fast überhaupt nicht radial verschoben. Diese Bedingung gilt aber wegen der Evolventen-Konstruktion der lnnenwand auch dann, wenn der Exzenterring 16 in eine andere Drehwinkellage verstellt wird, wie man durch einen Vergleich mit F i g. 3 erkennen kann.

In F i g. 3 ist es auf der linken Seite gezeigt, daß es Drehwinkel-Einstellungen des Exzenterringes 16 gibt, in denen der Innenwandabschnitt zwischen den Ein- und Auslaßöffnungeu 18 und 19 nicht vollständig von der Grundkreis-Evolvente überdeckt ist, sondern ein Rest von der Übergangskurve. Dies ist zulässig, weil dieser Zustand nur für extreme Winkellagcn des Exzenterringes 16 zutrifft und/oder weil noch ein wesentlicher Teil dieses Innenwandabschnitts durch die Evolvente gebildet wird.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

zur Rotorachse versetzte Achse verdrebbaren Exzen-. Patentansprüche: terringes bildet, und nut finer sieh in RotGnunfangs* richtung erstreckenden Einlaß- und einer entspre-

1. Fördermengenregelbare Rotationskolben- ehenden Auslaßöffnung zum Förderraum,

pumpe njit in Schlitzen eines zylindrischen Ru- 5 Es sind Rotationskolbenpumpen dieser Art betots radial verschieblichenArbeiteschiebern, de- kanat (s. die USA.-Pajentscbriftea 2649 793 und ren Außenkanten gegen eine den Rotor exzen- 2 907 279), bei denen die als Lauffläche für die Schietrisch umgebende Hohliaumwand gleitend anlie- ber dienende Innenwand des Exzenterringes kreisförgen, welche die Innenwand eines urn eine zur Ro- mig ist Abgesehen von der Einstellung des Exzentorachse versetzten Achse verdrehteren Exzsa- io terringes auf Leerlauf, in der die Innenwand des Exterringes bildet, und nut einer sich in Rotorum- zenterringes konzentrisch zum Rotor liegt, müssen fangsrichtung erstreckenden Einlaß- und e'mer '■ die Schieber bei allen Einstellungen des Exzenterrinentsprechenden Auslaßöffnung zum Förderraujn, ges auf Förderleistung wahrend der Drehung des Rodadurch gekennzeichnet, daß die In- tors eine etwa radiale Hin- und Herbewegung ausgenwand(15) des Exzenterringes (16) über eisen 15 führen, deren Geschwindigkeit nur im äußeren und wesentlichen Teil (α) ihres Umfangs durch Evol- inneren Totpunkt der Schieberbewegung null ist. venten eines Grundkreises fjQ gebildet ist, des- Wenn nur ein Schieber den Bereich zwischen Einsen Mittelpunkt die Exzenterringachse [N) und und Auslaßöifnung durchläuft, ist er dem größten dessen Radius etwa gleich dem Abstand zwischen Druck, der vom gesamten Druckunterschied zwischen Rotorachse (M) und Exzenterringachse (N) ist. ao Druck- und Saugseite abhängt, ausgesetzt. Hierdurch

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn- wird die radiale Verschiebung erschwert, und es erzeichnet, daß die Exzenterringachse (λ') ebenso gibt sich eine unerwünschte Abnutzung. Beides kann wie die Rotorachse (M) auf der durch die Mitten zu einer Verringerung der Dichtung führen.

der sich diametral gegenüberliegenden Ein- und Es ist auch bereits eine Rotationskolbenpumpe mit

Auslaßöffnungen (18, 19) bestimmten Symme- 25 einen. Rotor radial verschiebbaren Schiebern bekannt trielinie (S₁) liegt. (s. die britische Patentschrift 778 510), bei der kein

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- Exzenterring zur Einstellung der Förderleistung vorkennzeichnet, daß die Rotorachse (M) auf der in gesehen, jedoch die den Rotor umgebende Förderder Mitte zwischen den Ein- und Auslaßöffnun- raumumfangswand des Pumpengehäuses so ausgebtlgen (18, 19) verlaufenden Symmetrielinie (S₂) 30 det ist, daß sich der Abstand zwischen Förderraumliegt. umfangswand und Rotor im Bereich der Ein- und

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, Auslaßöffnungen am stärksten, dagegen im Bereich dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenterring zwischen Ein- und Auslaßöffnung praktisch nicht (26) symmetrisch aufgebaut ist, daß die Innen- ändert, so daß die Radialgcschwindigkeit der Schiewand (15) auf jeder Hälfte über eine solche Um- 35 ber in dem Bereich zwischen Ein- und Auslaßöffnung fangslänge (α) durch eine Gnindkrciä Evolvente praktisch null ist. Wollte man die Innenwand eines bestimmt ist, daß durch sie der Abstand zwischen der Förderleistungseinstellung dienenden Exzenterden Ein- und Auslaßöffnungen (18, 19) minde- ringes auf diese Weise ausbilden, dann ergäbe sich stens über den größten Teil des Drehcinstellwin- wiederum eine Radialgeschwindigkeit der Schieber kels des Exzenterringes überdeckt ist, und daß 40 im Bereich des größten Druckunterschieds zwischen die beiden Grundkreis-Evolventen durch mit glei- Ein- und Auslaßöffnung bei einer Einstellung des Excher Tangente anschließende Übergangskurven zenterringes auf eine andere Förderleistung.

{b, c, d, e) miteinander verbunden sind. Der Erfindung Hegt die Aufgabe zugrunde, eine

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn- Rotationskolbenpumpe der eingangs erwähnten Art zeichnet, daß die Übergangskurven (d, e) zwei 45 anzugeben, bei der die Radialverschiebung der je-Kreisabschnitte sind. weils belasteten Schieber unabhängig von der einge-

6. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn- stellten Förderleistung möglichst klein ist. zeichnet, daß die Übergangskurven {/>, c) Evol- Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch geventen von Hilfskreisen (K₁, K^ sind, die einer- löst, daß die Innenwand des Exzenterringes über seits den Grundkreis (KJ und andererseits die 50 einen wesentlichen Teil ihres Umfangs durch Evol-Symmetrielinie (S₈) des Exzenterringes (16) tan- venten eines Grundkreises gebildet ist, dessen Mittelgieren, punkt die Exzenterringachse und dessen Radius etwa

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gleich dem Abstand zwischen Rotorachse und Exdadurch gekenn7eichnet, daß der Winkelabstand zenterringachse ist.

von Ein- und Auslaßöffnung (18, 19) etwa gleich 55 Bei dieser Ausgestaltung hat die als lauffläche dem Abstand zwischen zwei benachbarten Schie- dienende Innenwand des Exzenterringes nur annähern (14) ist. hemd die Form eines Kreises, der exzentrisch zui

Exzenter-Ringachse verläuft. Infolgedessen führ auch hier eine Verdrehung des Ringes zu einer Ver·

60 stellung des Arbeitsraums der Pumpe und daher zi

einer Verstellung der Pumpenleistung. Die Gmnd kreis-Evolventen sorgen jedoch dafür, daß die Ra

Die Erfindung bezieht sich auf eine fördermengen- dialverschiebung des jeweils durch den Druck regelbare Rotationskolbenpumpe mit in Schlitzen unterschied belasteten Schiebers minimal ist. Win eines zylindrischen Rotors radial verschieblicben Ar- 65 der Exzenteiring in eine andere Winkellage verstellt beitsschiebern, deren Außenkanten gegen eine den so bleiben die günstigen Verhältnisse bezüglich de Rotor exzentrisch umgebende Hohlraumwand glei- radialen Verschiebung des jeweils belasteten Schie tend anliegen, welche die Innenwand eines um eine bers im wesentlichen unverändert.