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Molchfähive RotationsPunpe
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Die ErEindung bezieht sich auf eine molchfähige Rotationspumpe, mit
einem kreisförmigen Gehäuse, einen im Gehäuse drehbar yelagerten Rotor, der in radialen,
in Unfangsrichturg beabstandeten Schlitzen Schieber trägt, die mittels Fliehkraft
an die Gehäusewand angedrückt werden, und mit dem Gehäuse verbundenen Ans&hlußstutzen
für Ein- und Auslaß, die durch einen Verdrängungskdrper gegeneinander abgesperrt
sind.
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MolchfAhige Rohrleitungsanlagen gewinnen zunehmend an Bedeutung, weil
sie den Aufwand an Rohrleitungen, Armaturen und Platzbedarf ganz erheblich verringern.
Mit einer geeigneten molchfähigen Rohrleitung können die verschiedensten Medien
verpumpt werden, wenn zwischen den einzelnen Pumpvorgängen mit Hilfe eines geeigneten
Molches die Rohrleitung und die zugehörigen Armaturen hinreichend gereinigt sir.d.
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Molchbare Rohrleitungen und Armaturen sind bereits bekannt und werden
in mehr oder weniger großem Umfang bereits einge5etzt. Das Schwergewicht des Einsatzes
liegt in der Mineralölindustrie, Anwendungsmöglichkeiten sind jedoch fast überall
dort gegeben, wo verschiedene gasförmige, flüssige oder pastöse Medien zwischen
räumlich beabstandeten Behältern zu fördern sind. Förderpumpen indessen, die von
einem Molch durchfahren und dabei gleichzeitig gereinigt werden, sind nicht bekannt
Bei bekannten molchfEhigen Anlagen muß dimer der Molch vor den Förderpumpen in die
Rohrleitung gesendet bzw. aus dieser empfangen werden. Das Volumen der Pumpe ist
somit hinsichtlich der Molchfähigkeit einer Anlage als sogenannter Schadraum zu
betrachten. Für viele Anwendungszwecke ist; ein derarti-ger Schadraum nachteilig
oder sogar unvertretbar.
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Der BrSindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Förderpumpe zu schaffens
welche von einem Molch durchfahren und dabei gleicht zeitig gereinigt werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotor in
Gehäuse zentrisch gelagert ist und mit diesem eine im Querschnitt vorzugsweise kreisförmige
Ringkammer bildet, die Schieber an freien Ende eine dem Verschnitt der Ringkammer
entsprechende Kontur aufweisen und eino Zwangsführung für die Schieber vorgesehen
ist, welcho die Schieber vor Erreichen des Verdrängungskörpers in den Schlitz hlneinverstellt.
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Die erfindungsgemäße Rotationspumpe gleicht zwar einer Drehschiebor-
bzw. Plüge7zellenpumpeX hebt sich jedoch von dieser
in einigen Merkmalen
entscheidend ab. Während bei der Drehschieberpumpe in einem zylindrischen Gehäuse
der Rotor ezzentrisch gelagert ist, so daß bei der Drehbewegung des Rotors sich
Zellen bilden, die sich vergrößern (Saugen) und verkleinern (Drücken), ist bei der
Erfindung der Rotor zentrisch im Gehause gelagert und eine Zwangsführung sorgt für
eine Verstellung der Schieber vor Erreichen des Verdrängungskörpers. Eine derartige
Schieberverstellung ist bei der Flügelzellpumpe nicht erforderlich, weil die Schieber
som zylindrischen Gehäuse selbst geführt werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Molchpumpe wird eine Ringkammer gebildet,
die ein Molch hindernisfrei durchfahren und gleichzeitig reinigen kann. Der Molch
wird dabei zwischen zwei benachbarten Schiebern mitgenommen. Vorzugsweise hat die
Ringkammer kreisförmigen Querschnitt. Es sind jedoch andere Querschnittformen als
sorteilhaft denkbar, z. B. viereckige, ovale und andere.
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Die erfindungsgemäße Pumpe, welche sowohl zur Flüssigkeits- als auch
GaSörderung dienen kann, ermöglicht nicht nur den hindermisfreien Durchtritt eines
solches, sondern saugt sich den Molch selbst ein und arbeitet auf der Druckseite
als Kompressor der einen Molch durch die Rohrleitung treibt. Ein besonderer Antrieb
für den Molch während des Reinigungsvorganges ist dementsprechend nicht mehr erforderlich.
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Der bei der erfindungsgemäßsn Pumpe auftretende schädliche Raum ist
minimal. Zwar ist ein Spalt zwischen Rotor und Gehäuse erforderlich. In diesen Spalt
eingedrungenes Medium wird Jedoch durch Fliehkraftwirkullg radial nach außen geschleudert
und gelangt somit in die RingkamuerX um hier vom Molch herausgedrUckt zu werden.
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Wegen der für die Schieber vorgesehenen wangsführung arbeitet die
erfindungsgemäße Pumpe teilweise als Kreisel- und teilwedse als Verdrängerpumpe.
Beidseitig des Verdrängungskörpers nähert dem sich der Betrieh/einer Kreiselpumpe,
während im übrigen Bereich das Verdrängerprinzip herrscht. Im übrigen wird dre 2wangsführung
zweckmEßigerweise so ausgestalltet, daß dle Pumpe in beiden Drehrichtungen betrieben
werden kann, wobei die Zwangsführung dafür sorgt, daß die Schieber rechtzeitig vor
der Annäherung an den Verdrängungskörper in die Schlitze hinein verstellt werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Pumpe wird die Ringkammer von zwei sich
zu einem ICreisquerschnitt ergänzenden teilkreisförmigen Ritlgkanälen im Gehäuse
und im Rotor gebildet. Es ist zwar denkbar, die Querschnitte unterschiedlich groß
zu wählen. Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht jedoch vor, daß dle
innere Hälfte der Ringkammer von einem im Querschnitt halbkreisförmigen sCanal am
Umfang des Rotors gebildet ist. DcmentsprechPnd læt der Ringkanal im Gehäuse ebenfalls
im Querschnitt halbkreisförmig, Das Pumpengehäuse kann wiederum in zweckmäßiger
Weise konstrusert sein. Besonders vorteilhaft ist die Ausbildung in zwei Teilen,
wobei das eine topfförmig und das andere scheibenförmig gestaltet ist. Der Ringkanal
im Gehäuse befindet sich dementsprechend im topfförmigen Teil. Um--bei einem derartigen
Aufbau eine einfache Montage des Verdrängungskdrpers zu enndglichen, sieht etne
Ausgestaltung der Erfindung vor, daß der VerdrSngungskörper aus zwei radial zueinanderliegenden
Abschnitten besteht,
von denen der eine im Querschnitt dem Gehäuse
und der andere im Querschnitt der Umfangskontur des Rotors angepaßt ist. Bei der
Montage wird zunächst der radial außen liegende Abschnitt befestigt, bevor der Rotor
eingesetzt wird. Der andere Abschnitt des Vcrdrängungskörpers wird dann eingeführt
und befestigt, nachdem der Rotor montiert worden ist.
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Die Zwangsführung für die Schieber kann wiederum bei der erfindungsgemäßen
Pumpe in geeigneter Art und Weise erfolgen. Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht
hierzu vor, daß die Zwangsführung eine Steuerkurve ist, mit der ein Kurvenfolger
der Schieber zusammenwirkt. In vorteilhafter Weise ist erfindungsgemäß im Gehause
beidseitig des Rotors eine Kurvenscheibe angeordnet.
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Wie erwähnt, hat die Kurvenscheibe lediglich die Aufgabe, die Schieber
vor Erreichen des VerdraIlgungskörpers soweit in den Schlitz zu fahren, daß sie
die Anfingskontur des Verdrängungskörpers ungehindert passieren. Gleich im Anschluß
daran iet es zweckmäßig, den Kurvenfolger außer Eingriff mit der Steuerkurve zu
bringen und den Schieber an der Kontur des Verdrängungskörpers schleifen zu lassen.
Auch im Arbeitsbereich läßt die Steuerkurve die Schieber frei, so daß sie mit dem
Gehäuse dichtend in Eingriff treten können.
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Um eine einfache Demontage der Schieber zu ermöglichen, sieht eine
weitere Ausgestaltuns der Erfindung vor, daß die Kurvenfolgeran einem schwenkbar
am Schieber gelagerten Hebel angeordnet slnd und der eine Hebelarm schwerer ist
als der andere. Durch Abheben von der Kurve schwenkt dann der Hebel in die Ebene
des
Schiebers, so daß dieser ohne weiteres aus seinem Schlitz herausgehoben
werden kann.
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Damit ein stetiger Übergang zwischen Ringkammer und Ein- und Auslaß
gegeben ist für den einwandfreien Durchlaß des Molches, sieht eine weitere Ausgestaltung
der Erfindung vor, daß Ein-und Auslaß von Kanälen gebildet sind, die tangential
in die Ringkammer einmünden. Eine besonders platzsparende Anordnung wird erfindungsgemäß
dadurch erzielt, daß die Drehachse des Rotors horizontal liegt und Ein- und Auslaß
nach oben zueinander konvergierend gerichtet sind.
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Pumpen benötigen üblicherweise ein Uberströnventil. Eine Ausyestaltung
der Erfindung sieht hierzu vor, daß ein Überströmventil zwischen Ein- und Auslaß
einen Ventilkolben aufweist, der durch die Kraft einer Peder gegen einen äußeren
Ventilsitz und einen vom äußeren Ventilsitz w.lgebenen inneren Ventilsitz angedrückt
wird, und der Raum zwischen den Ventilsitzen mit dem Einlaß und der vom inneren
VentiLsitz umgebene Raum mit dem Auslaß verbunden ist oder umgekehrt. AUf diese
Weise wird mit Hilfe einer einzigen Ventilanordnung ein Uberladschutz in beìden
Drehrichtungen der Pumpe erreicht. Dabei sind die wirksamen Druckflächen, die zwischen
den Ventilsitæen bzvJ. vom inneren Ventilsitz gebildet sind, gleich groß, um in
jeder Förderrichtung die Ansprechschwelle gleich zu halten. Die den Ventilkolben
beaufschlagende Feder kann mit Hilfe einer Vprstellvorrichtung in ihrer Vorspalmung
zwechmäßigerweise verändert werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
von
Zeichnungen näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch die erfindungsgemäße Pumpe.
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Fig. 2 zeigt einen Schnitt durch die Darstellung nach Fig. 1 entlang
der Linie 2-2.
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Fig. 3 zeigt eir Kopfstück mit Uberströmventil für die Pumpe nach
den Figuren 1 und 2.
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Fig. 4 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie 4-4 der Darstellung
nach Fig. 3.
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Fig. 5 zeigt die Seitenansicht einer Steuerscheibe.
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Fíg. 6 zeigt einen Schnitt durch die Steuerscheibe nach Fig. 5 entlag
der Linie 6-6 Fig. 7 zeigt eine Ansicht eines Schiebers für die Pumpe nach den Figuren
1 und 2.
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Fig. 8 zeigt eine weitere Ansicht des Schiebers nach Fig. 7.
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Bevor auf die Einzelheiten der in den Figuren 1 bis 8 dargestellten
Ausführungsform näher eingegangen wird, sei hervorgehoben, daß jedes der gezeigten
Merkmale für sich, in Sombination untereinander oder in Verbindung mit den Merkmalen
der Patentansprüche
von erfindungswesentlicher Bedeutung ist.
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In einem Pumpengehäuse 10, das mittels Befestigungswinkel 11 an U-Profilen
12 befestigt ist, ist ein Rotor 13 drehbar gelagert. Das Gehäuse 10 setzt sich aus
einem topfförmigen Abschnitt 14 und einem scheibenförmigen Abschnitt 15 zusammen,
wobei let2brer die offene Seite des topfförmigen Abschnitts 14 abschließt und an
diesem mittels Schrauben t6 befestigt ist.
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Im Abschnitt 14 ist ein ringförmiger Kanal 17 ausgebildet, der in
sich geschlossen umläuft und im Querschnitt halbkreisförmig ist. Wie insbesondere
aus Fig. 1 zu erkennen, münden in den in einer vertikalen Ebene umlaufenden Ringkanal
17 zwei nach oben konvergierende Kanäle 18, 19. Die Kanäle 18, 19 laufen tangential
in den Ringkanal 17 ein und enden am entgegengesetzten Enue in einem Anschlußflansch
20 an der Oberseite des Gehäuses 10.
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Die Kanäle 18, 19 bilden Ein- bzw. AusLaß der dargestellten Pumpe.
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Im Gehäuseinnern ist ein Verdrängungskörper 21 befestigt, der teilweise
die Kanäle 18, 19 begrenzt. Er besteht aus zwei Abschnitten 22, 23, wobei der Abschnitt
22, wie aus Fig. 2 zu erkennen, dem Querschnitt des Ringkanals 17 angepaßt ist und
mit Hilfe eines Befestigungsstiftes 24 am Gehäuse festgehalten ist. Der Kopf des
Befestigungsstiftes ist in einer oberen Aus-25 nehmung/versenkt angeordnet, die
mit Hilfe eines Stopfens 26 verschlossen ist. Über eine Öffnung 27 im Anschlußflansch
20 ist der Stopfen 26 zugänglich.
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Der andern Abschnitt 23 ist ebenfalls halbkreisförmig im Querschnitt,
wie aus Fig. 2 zu erkennen, so daß die Abschnitte 22 und 23 im Querschnitt einen
vollen Kreis ergeben. Mit Hilfe des Befestigungsstiftes 24 wird der Abschnitt 23
gegen den Abschnitt 22 gehalten.
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Ein kegelstumpfförmigen Wellenstumpf 28 ist mit Hilfe eines nicht
naher dargestellten t-agers 29 gelagert und erstreckt sich horizontal durch das
Gehäuse 10. Das Lager 29 ist auf der Außenseite des Gehäuses mit Hilfe eines Befestigungsringes
30 am topfförmigen Abschnitt 14 befestigt. Eine Welle 31 erstreckt i' sich am anderen
Ende des Lagers 29 horizontal zu einem weiteren Wellenlager 32, welches über ein
T-Profil 34 am Profil 12 abgestützt ist.
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Auf dem Wellenstumpf 28 sitzt eine zylindrische Hülse 35 und ist mit
Hilfe einer Mutter 36 axial fest auf dem Wellenstumpf 28 aufgepreßt. Die Mutter
36 sitzt auf einem Teil des Wellenstumpfes 28, der sich teilweise durch eine Öffnung
37 der Gehäuseplatte 15 erstreckt. Die Öffnung 37 ist durch eine Platte 38 abgeschlossen.
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An den Enden der Hülse 35 ist jeweils eine ringsförmige Platte 39,
40 angeschweißt. Die Platte 39 liegt gegen die Stirnseite der Hülse 35, während
die Platte 40 gegen einen Absatz der Hülse 35 anliegt. Wie aus Fig. 1 zu erkennen,
befinden sich zwischen den Platten sich zwischen Hülse 35 und den Enden der Platten
39, 40 erstreckende Wandelelementenpaare
41, die ingesamt sechs,
gleichmäßig über den Umfang verteilte radiale Schlitze 42 bilden. Die Wandelemente
41 werden von fl@-chen Blechen gebildet, die mit den Scheiben 39, 40 verschweißt
sind. Dazwischen erstrecken sind, ebenfalls mit den Scheiben 39, 40 und den Wandelementen
41 verschweißt, im Querschnitt halbkreisförmige Kreisbogensegmente 43. Die Segmente
43 bilden einen im Querschnitt halbkreisförmigen Ringkanal 44, der sich über dem
Umfang des Rotors 13 erstreckt und zusammen mit dem Ringkanal 27 eine im Querschnitt
kreisförmige Ringkammer bildet.
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Die radialen Schlitze 42 münden in den Ringkanal 44 und nehmen jeder
einen Schieber 45 auf, der darin radial beweglich gelagert ist. Beim Umlaufen des
Rotors versucht die Fliehkraft die Schieber 45 nach außen zu ziehen und gegen die
Wand des Ringkanals 17 zu drücken. Am unteren Ende sind die Schieber 45 jedoch mit
Kurvenfolgern 46 versehen, welche mit einer Steuerkurve 47 (in Fig. 1 gestrichelt
dargestellt) in Eingriff bringbar sind. Die Steuerkurve verstellt die Schieber 45
im Bereich des Verdrängungskörpers 21 radial nach innen, um einen Vorbeilauf am
Verdrängungskörper zu ermöglichen. Im übrigen ist ein Schleifen der Schieber am
Boden des Ringkanals 17 erwünscht, um einen dichtenden Eingriff zu erhalten.
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Die Steuerkurve 47 wird von entsprechenden Ausnehmungen 48, 49 von
Scheiben 50, 51 gebildet, die in entsprechenden ringförmigen Ausnehmungen der Gehäuseabschnitte
14 und 15 angeordnet sind.
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Eine einzelne Scheibe 50 ist in den Figuren 5 und 6 dargestellt.
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Die Ausbildung eines Schiebers 45 geht deutlicher aus den Figuren
7 und8 hervor. Er besitzt einen oberen Abschnitt 52 mit einer halbkreisförmigen
Kontur, welche komplementär zum Ringkanal 17 augebildet ist. Der untere Abschnitt
53, der über einen schrägen Absatz 54 in den Abschnitt 52 übergeht, erstreckt sich
über die gesamte axiale Länge des Rotors 13. An den Breitseiten besitzt der Schieber
45 jeweils einen erhalbenen Abschnitt 55 bzw. 56, dessen Kontur der Kontur des Schiebers
45 angepaßt ist, jedoch um einen gewissen Betrag nach innen versetzt ist.
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be Am unteren Ende an der Schmalseite/sitzt der Schieber jeweils
einen Lagerstift 57, 58, auf den ein Hebel 59 bzw. 60 schwenkbar gelargert ist.
Der Hebel 60 besitzt an beiden Armen bogenförmige Lauflächen 61, 62, die mit der
zugeordneten Steuerkurve in Eingriff bringbar sind. Der in Fig. 8 rechte Hebelarm
besitzt ein Loch 63, wodurch sein Gewicht leichter ist als das des anderen Hebelarms,
so daß bei Nichteingriff mit der Steuerkurve der entgegengesetzt dem Hebelarm die
Tendenz hat, sich solange / Uhrzeigersinn zu verschwenken, bis er in de Ebene des
Schiebers 45 liegt.
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Zwischen den Scheiben 39, 40 des Rotors 13 und den Scheiben 50, 51,
welche im Gehäuse fest sind, ist ein Laufspalt ausgebildet, der im oberen Bereich
in einen kegelringförmigen Spalt 64 übergeht, wie aus Fig. 2 zu erkonnen. Die Scheiben
39, 40 bzw. die Segmente 43 sind entsprechend angeschrägt in Anpassung an eine entsprechende
Anschrägung der Gehäuseabschnitte 14 und 15, die dann in den Ringkanal 17 übergeht.
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Wie man aus den Figuren 1 und 2 erkennt, ist das Innere der Schlitze
42
über Kanäle 65 mit der konischen Durchbohrung der Hülse 35 verbunden, die im übrigen
mlt Hilfe eines Seils 66 auf dem Hellenstumpf 28 aufgekeilt ist.
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In den Figuren 3 und 4 ist ein Kopfstück mit Überströmventil für die
in den Figuren 1 und 2 dargestellte Pumpe wiedergegeben.
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Ein Flansch 66 mit dem Anschlußflansch 20 verschraubt und trägt zwei
Krümmer 67, 68, die einer gemeinsamen vertikalen Ebene verlaufen und deren obere
Enden horizontal angeordnet sind.
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Zwischen den Krümmern 67, 68 befindet sich ein Überströmventil 69,
das einen in einem Zylinder 70 dichtend beweglich angeordneten Ventilkolben 71 besitzt,
der eine Dichtscheibe 72 aus elastomerem Material an seiner Stirnseits aufweist.
Der Kolben 71 ist durch eine Schraubendruckfeder 72 beaufschlagt, die am anderen
Ende gegen in Wiederlagerlement 73 anllegt, das mit'einer Spindel 74 eines Handrades
75 in Eingriff steht, um die Vorspannung auf den Kolben 71 zu verändern.
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schalen Unterhalb des Kolbens 71 befinden sich halbkugelförmige Elemente
76, 77, wobei das Element 76 das Element 77 konzentrisch im Abstand umgibt. Zwischen
den Elementen 76 und 77 ist ein Raum 78 gebildet, der über einen Kanal 79 mit dem
Krümmer 67 verbunden ist. Der durch das Element 77 gebildete Raum 80 ist über einen
Kanal 81 mitdem Krümmer 68 verbunden.
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Die Element 76, 77 bilden an den Stirnflächen ringförmige Ventilsitze
82, 83. Der zwischen den Ventilsitzflächen 82, 83 liegende Druckflächenbereich ist
etwa so groß wie der Druckflächenbereich,
der vom Ventilsitz 83
umgeben ist. Bei einem bestimmten Überdruck im Krümmer 67 oder 68 hebt der Ventilkolben
71 von den Ventilsitzen 82, 83 ab und verbindet die Krümmer 67, 68 miteinander,
um ein Überströmen vorzusehen.
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Wie man ohne weitere erkennt, wird ein in den Kanal 18, 19 eintretender
Molch in der durch die Ringkanäle 17 und 44 gebildeten Ringkammer mitgenommen werden
und diese reigigen. Das Ansaugen bzw. Weitersenden des Molches übernimmt die Pumpe
selbst. Die gezeigte Pumpe arbeitet mit einem guten Wirkungsgrad. Die bevorzugte
Drehzahl liegt zwischen 100 und 150 U/Min. Der Durchmesser ist so groß zu wählen,
daß ein Durchlaufen des Molches gewährleistet ist.
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Bei der Montage wird vor dem Einsetzen des Rotors 13 der Abschnitt
22 des Verdrängungskörpers 21 befestigt. Anschließend wird der Rotor 13 befestigt.
Daran wird im Anschluß dann der Abschnitt 23 des Verdrängerungskörpers 21 an Abschnitt
22 befestigt.