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Rotationspumpe. Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe und kennzeichnet
sich hauptsächlich dadurch, daß in einem zylindrischen Gehäuse zwei abgedichtete,
an den Stirnflächen schräg abgeschnittene Vollzylinder oder Kolben mit den aufeinanderpassenden
Schrägflächen gegeneinanderliegen und derart sich bewegen, daß der eine nur längsverschiebbare
Kolben von dem anderen nur drehbaren Kolben bei dessen Antrieb hin und her geschoben
wird, wobei der sich drehende Kolben mit seinen Kanten den Einlaß und den Auslaß
steuert.
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Es sind Rotationskraftmaschinen mit mehreren im Kreise angeordneten
Zylindern bekannt, deren parallel liegende Kolben auf Schrägflächen einwirken und
dadurch die Drehbewegung erzeugen. Die einzelnen Zylindereinlässe und -auslässe
werden dabei von besonderen Organen gesteuert.
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Von diesen komplizierten Maschinen unterscheidet sich der Gegenstand
der Erfindung dadurch, daß er eine höchst einfache Pumpe ist, die nur zwei bewegliche
Organe hat, von denen das eine als hin und her gehender Arbeitskolben dient, während
das andere durch seine Drehung den Arbeitskolben antreibt und gleichzeitig den Einlaß
und Auslaß steuert. Besondere Steuerorgane sind also nicht vorhanden.
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Es ist auf diese Weise eine einfach wirkende Saug- und Druckpumpe
geschaffen, die ohne Ventile und Schieber arbeitet. Zur Erzeugung einer doppelt
wirkenden Pumpe genügt es, zwei Systeme der beschriebenen Art miteinander zu vereinigen.
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Die beiliegende Zeichnung stellt die Erfindung schematisch dar.
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Das Prinzip der Erfindung ist das folgende In einem Pumpenzylinder
C (Abb. _) ist ein Vollzylinder oder Kolben A untergebracht, der genau auf den Innendurchmesser
des Pumpenzylinders C abgedreht und gemäß der Ebene P, Q abgeschnitten ist, die
mit seiner Achse irgendeinen geeigneten Winkel, am besten einen solchen von 45',
bildet. Dieser Kolben ist so geführt, daß er sich nicht längsverschieben kann. Es
ist ersichtlich, daß, wenn der Kolben A mittels der Handkurbel S oder mittels eines
anderen geeigneten Mittels im Innern des Zylinders C gedreht wird, jeder Punkt der
Innenfläche des letzteren zwischen den Ebenen M, M' und N, N' mit der seitlichen
Oberfläche des ersteren in Berührung kommt, und zwar um so weniger lang, je mehr
er sich der Ebene N, N'
nähert. Daraus folgt, daß, wenn in der Wandung des
Zylinders, z. B. bei 0, 0', Öffnungen angebracht sind, diese während eines Teiles
der Drehung ;geöffnet, während des anderen Teiles der Drehung geschlossen werden.
Im besonderen werden diese Öffnungen, wenn sie einander diametral gegenüberliegend
und in gleicher Entfernung von den Ebenen M, M' und N, N' angeordnet werden,
abwechselnd während einer halben Umdrehung geöffnet und während der anderen halben
Umdrehung geschlossen werden, so daß die eine geöffnet ist, während die andere geschlossen
ist.
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Um zu vermeiden, daß die Öffnungen im Augenblick des Offnens der einen
und des Schließens der anderen alle beide teilweise geöffnet werden, genügt es,
sie leicht gegen M, M' zu verschieben.
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Wenn man jetzt in dem Zylinder C (Abb. 2) einen zweiten dem Kolben
A gleichartigen Kolben einführt, jedoch so anordnet, da.ß die beiden schrägen Flächen
einander gegenüberliegen, und diesen zweiten Kolben A' so führt, daß er sich nur
in der Längsrichtung bewegen kann und ständig, z. B. durch eine Feder R, gegen A
gedrückt wird, so folgen in dem Pumpenzylinder C, wenn man den Kolben A, von der
in Abb. 2 dargestellten Ruhestellung ausgehend, ständig in demselben Sinne dreht,
die folgenden Erscheinungen aufeinander. Während die eine der Öffnungen 0, 0' durch
die Oberfläche des Drehkolbens A geschlossen bleibt, wird die andere geöffnet und
gleichzeitig der Arbeitskolben A' durch den Drehkolben A ge-
zwungen,
sich nach links zu verschieben, wodurch ein freier Raum entsteht, der sich vergrößert,
bis Kolben A und A' die in Abb. 3 dargestellte Stellung einnehmen,
d. h. es hat sich nach einer halben Umdrehung die Öffnung, die geöffnet war, geschlossen,
während die andere beginnt, sich zu öffnen. Bei weiterer Umdrehung des Drehkolbens
A wird der Arbeitskolben A'
durch die Wirkung der Feder R gezwungen,
sich
gegen den Drehkolben A zurückzubewegen und dabei immer mehr den durch die halbe
Umdrehung geschaffenen Hohlraum zu verkleinern, bis er ihn ganz verschwinden läßt.
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Es genügt, die erste Öffnung mit einem mit einer Flüssigkeit oder
einem Gas gefüllten Behälter und die zweite mit der Luft oder einem zweiten Behälter
zu verbinden, damit die während der ersten halben Umdrehung durch den infolge der
Entfernung der Kolben A und A' voneinander entstehenden leeren Raum angesaugte Menge
während der zweiten halben Umdrehung durch die Annäherung derselben beiden Kolben
fortgedrückt wird. Die durch die Handkurbel S dem Kolben A mitgeteilte Bewegung
erzeugt mithin dieselbe Wirkung `wie die wechselnde Bewegung des Kolbens einer einfach
wirkenden Saug- und Druckpumpe.
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Man erhält eine doppelt wirkende Pumpe, wenn man in einem und demselben
Zylinder zwei Systeme vorliegender Art miteinander verbindet. Wenn man die Teile
von gleicher Wirkung, d. h. je zwei Kolben A bzw. A' voneinander abhängig macht
(was man z. B. dadurch bewirken kann, daß man die beiden Kolben A' zu einem einzigen
vereinigt und die beiden Kolben A durch ein inneres konzentrisch angeordnetes Rohr
V miteinander verbindet, wie in Abb. q. dargestellt), so können bei der Vereinigung
der beiden Systeme die beiden sonst benötigten Federn gespart werden, da der leere
Raum an dem einen Teil gleich Null ist, wenn er an dem anderen sein Maximum erreicht.
Wenn diese Bedingung erfüllt ist und die beiden Systeme eine halbe Umdrehung erfahren,
so erzeugt die Vorwärtsbewegung des Kolbens A' des einen Systems die Rückbewegung
des Teiles A' des anderen Systems, die vorher durch die Feder R bewirkt wurde. Es
ist jedoch zur Ermöglichung dieser Bewegung nötig, daß jede der schrägen Flächen
der Kolben A und A'
die geeignete Schräge besitzt. Diese muß das freie
Spiel der Organe zulassen .und auch den Kolben A gestatten, die Öffnungen vor dem
entsprechenden Hubbeginn des Arbeitskolbens zu eröffnen und zu schließen. Diese
letztere Bedingung ist beim Fördern einer Flüssigkeit unerläßlich, damit, wenn das
Ansaugen oder Fortdrücken beginnt, die entsprechenden Öffnungen schon genügend offen
sind.
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Es ist nicht nötig, daß, wie in Abb. q, die beiden Kolben A' derart
miteinander vereinigt sind, daß ihre schrägen Flächen parallel zueinander sind.
Sie könnten in irgendeiner Weise zueinander angeordnet sein, insbesondere, wie in
Abb. 5 dargestellt, gegeneinander konvergieren. Diese letztere Ausführung bedingt
die Anordnung der beiden Öffnungen 0 und 0' von gleicher Funktion auf derselben
inneren Linie des Pumpenkörpers. Die beiden Kolben A nehmen dann offenbar solche
Stellungen ein, daß der leere Raum auf der einen Seite gleich Null ist, wenn er
auf der anderen Seite sein Maximum erreicht. Es muß noch bemerkt werden, daß durch
einfache Umkehrung der Drehbewegung die Öffnungen 0 und 0' im gleichen Sinne ihre
Rolle wechseln. Hierdurch wird die Umkehrung in der Wirkung der Pumpe ermöglicht.
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Bei der in Abb.6 dargestellten doppelt wirkenden Pumpe sind die beiden
Kolben A durch die zwischengeschaltete Achse V miteinander verbunden, auf welcher
sie befestigt sind. Der Kolben, B nimmt die Stelle der beiden Kolben A' der Abb.
q. ein und wird während der Drehung der Achse V durch einen Zapfen E am Drehen verhindert,
der in einer Nut gleitet, die mindestens so lang sein muß als seine Längsverschiebung.
Widerlager W verhindern eine seitliche Verschiebung der Kolben A und der Welle V
gegeneinander. Die gleichnamigen Öffnungen können durch einen gemeinsamen Kanal
vereinigt werden, welcher das Ansaugen und die Fortbewegung des zu bewegenden Mittels
kontinuierlich gestaltet. Dieser Kanal kann durch besondere Rohre gebildet werden
oder in der Wandung des Pumpenkörpers ausgebildet sein.
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Gegebenenfalls könnte auch ein Kolben A drehbar zwischen zwei längsverschiebbaren
Arbeitskolben angeordnet sein.