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Pumpe mit umlaufendem Kolben, sichelförmigem Arbeitsraum und Widerlagern
in der Zylinderwandung. Die Erfindung betrifft Pumpen für Flüssigkeiten oder Gase
mit umlaufendem Kolben, sichelförmigem Arbeitsraum und Widerlagern, die am Umfang
des Arbeitszylinders angeordnet sind. Das Neue besteht darin, daß der Kolben exzentrisch
aufgehängt ist, so daß er im Zylinder frei wie ein Pendel zu schwingen vermag. Unter
Wirkung der Zentrifugalkraft oder auch durch Federkraft in Verbindung mit einseitiger
Massenverteilung wird er um seine Lagerachse gedreht, wodurch er an der Zylinderwandung
ständig pressend schleift.
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Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel einen Luftkompressor.
Fig. i ist ein Querschnitt, Fig. 2 ein Längsschnitt.
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Die Welle 'i des Kompressors, die durch den Kupplungsteil' 2 mit irgendeiner
Antriebskraft zu verbinden ist, ist in den Lagern 3 und 4 gelagert. Auf ihr sind
mit Hilfe eines Federkeiles 5 und der auf den Wellenstumpf a u fgeschraubten Hülse
6 die Seitenscheiben 7 unverrückbar befestigt. In diesen ist der eigentliche Arbeitskolben
8 durch die exzentrisch sitzende Achse g schwingbar gelagert. Er ist hohl und umfaßt
die an der einen Scheibe 7 sitzende Nabe. Sein äußerer Durchmesser ist kleiner als
die lichte Weite des Pumpenzylinders Io, und die eine Wandhälfte i I ist dicker
und dadurch schwerer ausgeführt als die andere, so daß er stets in eine entsprechende
Lage umkippt. Am Umfang des Pumpenzylinders Io sind, sich diametral gegenüberliegend,
die beiden Wider-Lager in Gestalt der Drehschieber I2 und I3 angeordnet. Sie sind
im Querschnitt nahezu halbmondförmig, mit ihrer Aussparung gerade in den Kreis des
Pumpenzylinders passend, und sitzen starr auf den in den Zylinderdeckeln I4 und
I5 drehbar gelagerten Achsen I6 und I7. Diese tragen festsitzende Hebelarme i9,
die durch eine Zugfeder verbunden sind. Mit 2I ist das Luftzuleitungsrohr bezeichnet,
das in, den Vorraum 22 mündet. Von diesem führt die im Zylinderdeckel 14 befindliche
Öffnung 23 in einen zwischen diesem Deckel und der linken Scheibe 7 liegenden Ringraum
24, der wieder durch die Öffnung 25 in der Stirnwand der Scheibe 7 mit dem Innenraum
des Kolbens 8 in Verbindung steht. Die rechte Scheibe 7 ist ebenfalls mit einer
Öffnung 26 versehen, die die Verbindung mit einem dem Ringraum 2.4 identischen Raum
27 zwischen dieser Scheibe und dem-Zylinderdeckel i5 herstellt. Durch Anord-. nun-
dieser miteinander in Verbindung stehenden Ringräume 24 und 27 ist eine achsiale
Druckentlastung der Seitenscheiben 7 erreicht. Der Pfeil 28 bezeichne. die Drehrichtung
der Scheiben 7. Im Sinne dieser Drehrichtung betrachtet, vor der Berührungslinie
zwischen Zylinderwandung und Kolben 8, sind im letzteren die Lufteintrittsöffnungen
29 für den Arbeitsraum des Kompressors angeordnet.- Die Austrittsöffnungen 30 und
31 für die komprimierte Luft liegen, wieder im Sinne der Drehrichtung betrachtet,
vor den Schiebern 12 und 13. Geeignete
Druckventile 32 und
33 vermitteln die Verbindung zu den abführenden Druckleitungen 34 und 35.
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Die Wirkungsweise des Kompressors ist folgende: Bei der Drehung der
Welle z mit den Seitenscheiben 7 wird durch die einseitige Massenverteilung der
um seine Lagerachse 9 gekippte Kolben 8 infolge der Zentrifugalwirkung gegen die
Zylinderwandung gepreßt; die Berührungslinie wandert im Kreis längs dieser Wandung
und damit auch der sichelförmige Arbeitsraum. In diesen ragen infolge der ihnen
durch den Zug der Feder erteilten Drehwirkung die Schieber 12, und 13, die ständig,
ausgenommen beim Kolbendurchgang, mit ihren Kanten auf dem Umfang des Kolbens 8
schleifen und unter Wirkung des nach außen gerichteten Kolbendruckes weckselnde
Stellungen einnehmen, je nachdem eben der die Zylinderwand berührende Kolbenteil
entfernter von ihnen oder unmittelbar bei ihnen liegt. Durch diese wechselnden Stellungen
der Schieber I2 und I3 wird der Arbeitsraum in zwei bzw. drei Teile geteilt. Die
zu komprimierende Luft strömt aus dem Kolbeninnern durch die Öffnungen 29 in die
Arbeitsraumteile, wird hier verdichtet und von dein nachschiebenden Kolben durch
die Austrittsöffnungen 30 und 3I fortgedrückt.
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Durch die besondere Form der schwingenden Drehschieber ist jeder schädliche
Raum an denselben vermieden. Die Form der Aussparungen, in denen sie sich drehen,
ergibt eine einfache Herstellung. Statt Federdruck kann auch Gewichtsbelastung verwendet
werden, und zwar auch für jedes einzelne Widerlager gesondert. Der beschriebene
Aufbau der Pumpe erfüllt die Grundbedingung für einen sehr günstigen mechanischen
Wirkungsgrad; denn die aufeinander arbeitenden Flächen send ebene, senkrecht zur
Drehachse stehende Flächen bzw. Kreiszylinderfläch en, die äußerst genau ausgeführt
wenden können. Die Abnutzungsverhältnisse sind ebenfalls sehr günstig, da an denjenigen
Stellen, die sich unter Druck längs einer Linde berühren, von selbst eine Nachstellung
der Teile bei Abnutzung erfolgt. Im übrigen sind die Berührungsstellen großflächig
oder üben keimen Druck aufeinander aus, wie dies bei der Schieberlagerung bzw. bei
dien Seitenscheiben. der Fall ist.
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Der an der Hand des Beispiels beschriebene Strömungsweg des Fördermittels,
durch den Kolben eintretend, und durch die Zylinderwandung austretend, ist nicht
der einzig mögliche. Es ist die Anordhung der Eintrittsöffnungen im Zylinder und
der Austrittsöffnungen .ran Kolben ebenso denkbar wie die Anordnung beider Arten
Öffnungen im Kolben oder beider im Zylinder.
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Der Erfindungsgegenstand, läßt auch eine Umkehrung in dem Sinne zu,
daß die Maschine als Motor ausgeführt wird: