DE2454059A1

DE2454059A1 - Pumpe mit elliptischem drehkolben

Info

Publication number: DE2454059A1
Application number: DE19742454059
Authority: DE
Inventors: Spaeter Genannt Werden Wird
Original assignee: Serrado S A Ets
Current assignee: Serrado S A Ets
Priority date: 1973-11-15
Filing date: 1974-11-14
Publication date: 1975-10-16
Also published as: FR2252028A5; IT1025704B; ES431869A1

Description

PFENNING · MAAS · SEILER ■ MEINIG

PATENTANWÄLTE BERLIN · MÖNCHEN · AUGSBURG

LEMKE■SPOTT

	Unier Zeichen	0. Pfenntng, Dlpl.-Ing. · Berlin
' Patentanwälte Pfenning · Maas · Seiler ■ MeInIg · Lemke · Spott	Our reference	br. I. Maas, Dlpl.-Chem. · MUnphen H. Seiler, DIpl.-Ing. · Berlin
	K. H. MeInIg, DIpl.-Phys. · Berlin
	J. M. Lemke, Dlpl.-Ing. ■ Augsburg
	Dr. G. Spott, Olpl.-Chem. · MUnchsn
	BORO AUGSBURG:
	0 8900 Augsburg 1
	Siedlerweg 51
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L-ei 63-o2 13. November 1974 Anmelder: Etablissements SERRADO £.

Saint - Thibery Frankreich

Pumpe mit elliptischem Drehkolben

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe mit elliptischem Drehkolben, mit welcher alle Flüssigkeiten, einschließlich der chargierten, zähflüssigen und teigigen Flüssigkeiten, gefördert werden können.

Bei den bekannten Rotationspumpen dieser Art, insbesondere beim Gegenstand der vom Antragsteller vom 2o. 6. 64 eingereichten franz« Patent Nr. 1.4oo.oll, wird der die Ansaugkammer von der Druckkammer trennende Verschluß von einem Halbzylinder gebildet, der von einem zylindrischen Kopf überragt wird, um welchen den Ver-

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Schluß oszilliert, wobei seine äußersten Mantellinien während der Rotation des elliptischen Kolbens stets mit dessen Wandung in Berührung bleiben.

Da die Entfernungen zwischen der Schwingungsachse des Verschlusses und der Wandung des elliptischen Kolbens, gemessen längs der durch dieses Schwingungszentrum und die äußeren Mantellinien des halbzylindrischen Verschlusses geführten Sehnen, nicht konstant sind, wird die ständige Berührung zwischen den Mantellinien des Verschlusses und der Wandung des Kolbens nur durch eine hochgradige Elastizität des Verschlusses erzielt, dessen ursprüngliche Halbzylinderform eine starke Verformung gestatten muß, so daß einer derartigen Vorrichtung der Nachteil einer hohen Zerbrechlichkeit anhaftet. Entweder besteht nämlich der Verschluß aus dünnem Metall- oder Kunststoffmaterial, damit er vollkommen elastisch ist, und in diesem Falle hält der Verschluß den Förderdruck der Pumpe nicht aus und bricht zusammen, oder er besitzt nur eine geringe Biegsamkeit, und in diesem Falle bewirkt der zyklische Wechsel der Formveränderungen des Verschlusses in einer mehr oder weniger kurzen Zeit seinen Bruch infolge der Verhärtung des Materials, dessen Stärke bedeutend ist, um den Förderdruck der Pumpe auszuhalten, so daß in diesem Falle eine derartige Pumpe zwar gut, jedoch nur kurze Zeit arbeitet.

Durch die Vorrichtung nach der Erfindung können diese Nachteile vermieden werden. Bei dieser Vorrichtung sind nämlich die den Verschluß bildenden Elemente vollkommen starr, um den höchsten Förderdruck aushalten zu können,

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gleich welcher Art das verwendete Material ist, ob Metall oder Kunststoff. Die zur Erzielung einer ständigen Dichtheit zwischen der Ansaugzone und der Förderzone erforderliche Berührung des Verschlusses mit der Kolbenwandung wird dadurch erzielt, daß sich die den Verschluß bildenden, starren Elemente unter der bloßen Rotationswirkung des Kolbens in Bezug aufeinander bewegen können oder daß bei einer anderen Ausführungsart sich die Gesamtheit des starren Verschlusses in Bezug auf den Kolben unter der bloßen Wirkung seiner Rotation bewegen kann. In jedem Fall, ob nun der Verschluß aus mehreren, gelenkig miteinander verbundenen, halbzylindrischen Sektoren oder aus einem einzigen, beweglichen Halbzylinder besteht, wird die Berührung zwischen dem Verschluß und der Außenwandung des Kolbens mit Hilfe einer oder mehrerer Federn oder jedes anderen geeigneten, elastischen Elementes erzielt.

Eine derartige Vorrichtung bietet den weiteren Vorteil, daß, da die elastische Verformung oder Verschiebung des Verschlusses von einem durch eine Feder gesteuerten Gelenk herrührt, diese Formveränderung oder Verschiebung ohne Gefahr für die Lebensdauer des Verschlusses sehr bedeutend sein kann. Dies gestattet somit die Verwendung eines stark abgeflachten, elliptischen Kolbens, wodurch eine beträchtliche Erhöhung der spezifischen Leistung der Pumpe ermöglicht wird.

Die beigefügten Zeichnungen veranschaulichen als Beispiele verschiedene Ausführungsarten der Vorrichtung nach der Erfindung.

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Fig. 1, 2, 3 und 4 stellen jeweils im Schnitt eine schematische Ansicht einer Pumpe mit einem rotierenden, mit der Vorrichtung nach der Erfindung versehenen, elliptischen Kolben dar, wobei die Figuren die vier Hauptphasen des Zyklus zeigen.

Fig. 5, 6, 7, 8 und 9 stellen jeweils eine schematische Ansicht einer Konstruktionsvariante des oszillierenden Verschlusses im senkrechten Schnitt dar.

Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung besteht aus dem Pumpenkörper 1., der eine zylindrische Kammer 2 aufweist, die wiederum eine exzentrische Kammer 3 und einen elliptischen Kolben 4 aufweist, dessen große Achse gleich dem Durchmesser der Kammer 2 ist und der sich in der Mitte dieser Kammer um seine durch die geometrische Mitte des Kolbens geführte Achse 5 dreht. Die zu seiner Achse 5 senkrecht angeordneten Flächen des Kolbens berühren ohne Reibung die äußeren Flächen der zylindrischen Kammer 2. Diese zylindrische Kammer ist mit zwei öffnungen 6 und 7 versehen, die in Bezug aufeinander so angeordnet sind, daß der elliptische Kolben bei seiner Drehung die Ansaugöffnung bereits verschlossen hat, wenn er die Förderöffnung freigibt.

Gemäß einer Ausführungsart der vorliegenden Erfindung weist die exzentrische Kammer 3 auf jeder ihrer äußersten Flächen eine auf ihrer Symmetrieachse angeordnete und die von der Achse des Kolbens am weitesten entfernte Wandung der Kammer berührende Lagerung auf,, wobei diese Lagerungen die Achse 8 des oszilliernden Verschlusses 9 aufnehmen. Der Verschluß besteht aus einer ersten, starren Schale Io aus Metall oder Kunststoff, die entsprechend einem Zylindersektor von ca. 145° gewölbt ist,

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der äußerlich die Achse 8 entsprechend einer Erzeugenden berührt, welche im Winkel von ca. 9o zu der oberstromigen Erzeugenden des Verschlusses angeordnet ist. Eine zweite, ebenfalls entsprechend einem Zylindersektor von ca* 9o° gewölbte Schale 11 tangiert die Innenseite der ersten Schale und ist konzentrisch zu ihr angeordnet, um mit ihr zusammen einen Halbzylinder zu bilden, dessen Durchmesser gleich der Länge der Seite des in die Ellipse des Kolbens 4 eingetragenen Quadrates ist. Die beiden Schalen Io und 11 des Verschlusses 9 werden durch die Stifte oder Federn oder elastischen Elemente 12 beweglich zusammengehalten, so daß die Schale 11 um die unterstromige Erzeugende der Schale Io oszillieren kann.

Die Höhe des auf diese V/eise durch den Verschluß gebildeten Halbzylinders ist gleich der Höhe der Kammer 2, so daß er sich in letzterer ohne Reibung bewegen kann.

Man wird verstehen, daß bei einer so gebildeten Vorrichtung bei den beiden durch Fig. 1 und 2 dargestellten Stellungen des Kolbens 4 die Berührung normal ohne jede Formveränderung des Verschlusses 9 erzielt wird, da sich die Berührungspunkte des Verschlusses mit der Kolbenwandung in beiden Fällen an den Enden einer der Seiten des in die Ellipse des Kolbens eingetragenen Quadrates befinden. Anders verhält es sich jedoch bei den durch Fig. 3 und 4 veranschaulichten, extremen Stellungen, bei welchen man bei der einen wie bei der anderen feststellt, daß die Berührung zwischen dem Verschluß und der Kolbenwandung nur dank einer bedeutenden Formveränderung des Verschlusses erzielt wird,

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die umso bedeutender ist, je flacher die Ellipse 4 ist. Nun ist dank der elastischen Gelenkverbindung der beiden Schalen Io und. 11 in Bezug aufeinander und andererseits dank des Oszillierens der von den beiden Schalen gebildeten Gesamtheit um die Achse 8 diese bedeutende Formveränderung trotz der Starrheit möglich, die jeder der beiden Schalen eigen ist und ihr gestattet, den Förderdruck der Pumpe auszuhalten.

Bei den in Fig. 5 und 6 dargestellten Ausführungsarten ist das gegenseitige Spiel der Schalen Io und 11 untereinander das gleiche wie das im obigen beschriebene. Im Falle der Fig. 5 befinden sich die Gelenkverbindung der beiden Schalen untereinander und die Feder 12 stromaufwärts im Drehsinn des Kolbens in Bezug auf die Schwingungsachse 8, d.h. in der Förderzone, während im Falle der Fig. 6 das Gelenk und die Feder 12 stromabwärts, d.h. in der Ansaugzone angeordnet sind, wie im Falle der Fig. 1; die Schale 11 tangiert jedoch in diesem neuen Falle die Schale Io an der Außenseite und ist aus diesem Grunde mit einem Abfallsaum 13 versehen, der nötig ist, um die Berührung mit der Kolbenwandung beizubehalten.

Gemäß der Ausführungsart nach Fig. 7 sind die beiden Schalen Io und 11 einander gleich und symmetrisch zueinander in Bezug auf die durch die Achse S geführte Mittelebene angeordnet. Sie fassen zusammen die Achse 8 ein, um welche sie frei oszillieren können, wobei sie von der Feder 12 festgehalten werden, die sie nach Art einer Zange zusammenschließt.

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Bei jeder der obigen Ausführüngsarten wird die Dichtheit in Höhe der Achse 8 zwischen der Saugzone und der Förderzone der Pumpe mit Hilfe des Einsatzes aus selbstschmierendem Material erzielt, der gegen die Achse 8 durch jedes geeignete Mittel, wie beispielsweise die Feder 15 gedrückt wird. .

Gemäß der Ausführungsart nach Fig. 8 kann diese Dichtvorrichtung wegfallen, da die Achse 8 selbst entfällt. Sie wird nämlich durch den T-förmigen Höcker 16 ersetzt, der am Boden der Kammer 3 angeordnet ist und an diesem einen Vorsprung in der Achse dieser Kammer bildet. Die einander identisehen Schalen Io und 11 sind so gewölbt, daß sie sich einerseits an dem Hocker und andererseits an der Wandung des Kolbens 4 nach der Art der im obigen beschriebenen, zylindrischen Schalen abstützen. Die außerhalb der beiden Schalen, d.h. vor dem Fördergut der Pumpe geschützt, angeordnete Feder 12 verbindet sie elastisch miteinander und gestattet ihr freies Oszillieren auf dem Hocker 16 als Stützpunkt. Auf diese Weise bewirkt der Hocker 16 automatisch die Dichtheit zwischen der Saugzone und der Förderzone der Pumpe.

Gemäß einer weiteren, in Fig. 9 dargestellten Ausführungsart besteht der Verschluß aus einer einzigen Schale 17, deren Achse 18 sich durch Parallelverschiebung in der Mittelebene der Schale in einer in die Kammer 3 eingearbeiteten Nut 19 bewegen kann, in deren Innerem eine Feder oder irgendein anderes elastisches Element 12 die Schale 17 ständig an die Wandung des Kolbens 14 drückt.

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In diesem Falle wird die Beibehaltung der Berührungen nicht durch die Forniveränderung des Deckels erzielt, der vollkommen starr ist, sondern durch die Verschiebung seiner Achse im Inneren der Nut 19. Die Dichtheit zwischen der Ansaug- und der Förderzone wird in diesem Falle durch die Berührung der Achse 18 und der Wandungen der Nut 19 erzielt, in der sie sich spielfrei bewegt.

Die Erfindung kann bei der Herstellung von Pumpen Anwendung finden, deren Verteilerorgan automatisch durch die Bewegungen des Kolbens selbst ohne jedes Swischenorgan gesteuert wird, also von wirtschaftlichen und robusten Pumpen, die sich bestens zur Förderung von chargierten Erzeugnissen, von zähflüssigen oder teigigen sowie allen anderen Flüssigkeiten und sogar von festen Schüttstoffen eignen.

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Claims

Patentansprüche

y Pumpe mit elliptischem Drehkolben, dadurch gekennzeichnet , daß sie Elemente (8, 12, 18) aufweist, die es dem automatisch vom Kolben (4) im Verlauf seiner Drehung ohne Zwischenorgan gesteuerten, oszillierenden Verschluß (9, Io, 11) ermöglicht, ständig die Dichtheit zwischen der Änsaug— und der Förderzone der Pumpe (1) durch die ständige Berührung zwischen den Lippen des Verschlusses und der Oberfläche des elliptischen Kolbens herzustellen, gleichgültig in welchem Verhältnis die Achsen der Ellipse zueinander stehen und obwohl die den Verschluß bildenden Elemente selber starr sind.
2. Pumpe mit elliptischem Drehkolben nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß das erwähnte Mittel aus einem Verschluß besteht, der von mindestens zwei starren Teilen (lo, 11) von allgemein halbzylindrischer Form gebildet wird, deren Durchmesser gleich der Seite des in die Ellipse des Kolbens (4) eingetragenen Quadrates ist, mit der er im Verlauf der Drehung des Kolbens übereinstimmen kann, wobei sich der Verschluß zwischen die Ansaug- und die Förderzone der Pumpe schiebt und sich einerseits gegen die peripherische Wandung des elliptischen Kolbens und andererseits gegen die Innenwandung der Kammer (2, 3) stützt, die den Verschluß enthält, der um eine außerhalb des Verschlusses angeordnete Achse (8) oszilliert, wobei die Beibehaltung der Berührung zwischen den Lippen des Verschlusses und der peripherischen Wandung des Kolbens durch das unabhängige Drehen eines jeden der den Verschluß bildenden

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Teile bewirkt wird, deren einer sich gegen die Achse des Verschlusses und deren anderer sich gegen den angrenzenden Teil, dieses Organs stützt, mit welchem Teil er mit Hilfe von mindestens einer Feder (12) oder irgendeines anderen, elastischen Elementes verbunden ist.
3. Pumpe mit elliptischem Drehkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden den Verschluß bildenden Teile (lo, 11) einander berührend und konzentrisch angeordnet sind und die Achse (8) des Verschlusses das Teil mit dem größeren Durchmesser außen tangiert, während das Teil mit dem kleineren Durchmesser in Bezug auf das erstere stromabwärts im Drehsinn des Kolbens in Bezug auf die Achse des Verschlusses angeordnet und vom oberen Teil in einem Winkel von ca. 45° abgesetzt ist, wobei die Verbindung der beiden Teile durch mindestens eine Feder (12) oder irgendein anderes, elastisches Element erzielt wird, das durch einen rechtwinklig zur Außenfläche des Verschlusses angeordneten, im unterstrornigen Teil des Verschlusses frei durch die beiden Teile geführten Stift festgehalten wird.
4. Pumpe mit elliptischem Drehkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden den Verschluß bildenden Teile (lo, 11) einander berührend und konzentrisch angeordnet sind und die Achse des Verschlusses das Teil mit dem größeren Durchmesser außen tangiert, während das Teil mit dem kleineren Durchmesser in Bezug auf ersteres stromabwärts im Drehsinn des Kolbens

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in Bezug auf die Achse des Verschlusses angeordnet und vom oberen Teil in einem Winkel von ca. 9o abgesetzt ist, wobei die Verbindung der beiden Teile durch mindestens eine Feder (12) oder irgendein anderes, elastisches Element erzielt wird, das durch einen rechtwinklig zur Außenfläche des Verschlusses angeordneten, im oberstromigen Teil des Verschlusses frei durch die beiden Teile geführten Stift festgehalten wird.
5. Pumpe mit elliptischem Drehkolben nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß die beiden den Verschluß bildenden Teile (lo, 11) einander berührend und konzentrisch angeordnet sind und die Achse des Verschlusses das Teil mit dem kleineren Durchmesser außen tangiert, während das Teil mit dem größeren Durchmesser in Bezug auf ersteres stromabwärts im Drehsinn des Kolbens in Bezug auf die Achse des Verschlusses angeordnet ist und an seinem freien Ende einen nach innen gerichteten Abfallsaum (13) aufweist, der die äußerste Lippe des Verschlusses in diesem Punkt bildet, wobei die Verbindung der beiden Teile durch mindestens eine Feder (12) oder irgendein anderes, elastisches Element erzielt wird, das durch einen rechtwinklig zur Außenfläche des Verschlusses angeordneten, im unterstromigen Teil des Verschlusses frei durch die beiden Teile geführten Stift festgehalten wird (Fig. 6).
6. Pumpe mit elliptischem Drehjkolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das erwähnte Mittel aus einem Verschluß besteht, der sich aus zwei gleichen, in Bezug auf die durch die

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Achse der Kammer des Verschlusses und die Achse (5) des Kolbens (4) geführte Mittelebene symmetrisch angeordneten Teilen (lo, 11) zusammensetzt, deren Mantelflächen zusammen einen Halbzylinder bilden, dessen dehnbarer Durchmesser in Ruhestellung gleich der Seite des in die Ellipse des Kolbens eingetragenen Quadrates ist und im Verlauf der Drehung des Kolbens mit dieser zusammenfallen kann, wobei sich jedes der beiden Teile frei um die außerhalb des Halbzylinders angeordnete Achse (S) drehen kann, auf welcher sie durch mindestens eine Feder (12) oder irgendein anderes, elastisches Element festgehalten werden, das mit einem Stift zusammenwirkt, der in ihrem zwischen der Achse und der Mantelfläche befindlichen Teil frei durch sie hindurch geführt ist (Fig. 7).
7. Pumpe mit elliptischem Drehkolben nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Dichtheit zwischen der Ansaug- und der Förderzone in Höhe der Schwingungsachse des Verschlusses mit Hilfe eines Einsatzes (14) aus selbstschmierendem Material erzielt wird, der gegen die Achse (18) mindestens längs einer seiner Erzeugenden durch irgendein bekanntes Mittel gedrückt wird, wie zum Beispiel einen Satz Federn (15), die in den Kanal eingebaut sind, der den Einsatz enthält und in dem dieser sich spielfrei bewegt (Fig. 1 - 4).
8. Pumpe mit elliptischem Kolben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das erwähnte Mittel aus einem Verschluß besteht, der sich aus zwei gleichen , starren, in Bezug auf die durch die Achse (5) des Kolbens (4) geführte Mittelebene der sie enthaltenden Kammer (3) symmetrisch angeordneten

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Teilen (lo, 11) zusammensetzt, wobei diese Teile zusammen (im Schnitt) eine Hülle von allgemein halbelliptischer Form bilden, deren kleine Achse gleich der Seite des in die Ellipse des Kolbens eingetragenen Quadrates ist und im Verlauf der Drehung des Kolbens mit ihr zusammenfallen kann; wobei sich diese Teile zwischen die Ansaug- und die Förderzone der Pumpe schieben und sich einerseits gegen die peripherische Wandung des Kolbens und andererseits auf einen an der Innenwandung der den Verschluß enthaltenden Kammer in der Mittelebene angeordneten, T-förmigen Hocker (16) stützen und jedes der beiden Teile sich frei um den Hocker drehen kann, gegen welchen sie gleichzeitig durch mindestens eine Feder (12) festgehalten werden, die zwischen ihnen in der Zone gespannt ist, die sich außerhalb des vom. elliptischen Drehkolben im Verlauf seiner Drehung bestrichenen Raumes befindet (Fig. 8).
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das erwähnte Mittel aus einem Verschluß besteht, der von einem einzigen, starren Teil (17) von halbzylindrischer Form gebildet wird, dessen Durchmesser gleich der Seite des in die Ellipse des Kolbens (4) eingetragenen Quadrates ist und im Verlauf der Drehung des Kolbens mit ihr zusammenfallen kann und daß dieser Verschluß an seiner Außenseite eine zur mittleren Erzeugerin des Versbhlusses parallel angeordnete und mit diesem in fester Verbindung stehende Achse (18) trägt, und sich zwischen die Ansaug- und die Förderzone der Pumpe schiebt und sich einerseits gegen die peripherische Wandung des Kolbens und andererseits gegen

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die Wände einer parallelepipedförmigen Lagerung stützt, in welcher sich die Achse des Verschlusses ohne Spiel, jedoch frei durch Verschiebung in der mittleren Ebene derselben, wie auch durch Drehung, bewegen kann, wobei die Beibehaltung der Berührung zwischen den Lippen des Verschlusses und der peripherischen Wandung des Kolbens durch mindestens eine Feder (12) oder irgendein anderes, elastisches Element erzielt wird, das in der Lagerung angeordnet ist und die Achse des Verschlusses in Richtung zum Kolben drückt (Fig. 9).

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