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Steuerung des Ein- und Auslasses für Drehkolbenpumpen oder -vierdichter.
Die Erfindung betrifft eine Steuerung f ür Drehkol@henpumpen oder -vierdichter ;mit
innerhalb .eines feststehenden Außengehäuses umlaufendem Innengehäuse und exzentrisch
angeordneter, umlaufender Kolbentrommel, in der zwei Kolben radial verschiebbar
sind.
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Das Neue .besteht im wesentlichen darin, rlaß (die Kall:entrommel
zwei entgegengesetzt gerichtete Kammern mit muschel:schieberartigen Kolben hat,
welche .die Saugöffnungen dieser Kammern steuern, während die Auslaßöffnungen mit
den Auslaßventilen am umlaufenden Gehäuse angeordnet sind, so daß in der Stellung
der leiden Kolben im rechten Winkel zur Verbindungslinie der Mitten von K -olbentrommel
und Gehäuse die eine Saugöffnung- im Begriff des Öffnens und die andere im Begriff
des Schließens ist. Da diese Steuerung nur genau wirken kann, wenn stets gleiche
Winkelgeschwindigkeit von Kolbentrommel und Gehäuse vorhanden ist, so ist zur Sicherung
derselben eine Ringscheibe vorgesehen, «-elche auf der einen Seite Führungsschlitze
für die Kolben, auf der .anderen Seite rechtwinklig zu den Kolbenführungsschlitzen
angeordnete Führungsschlitze hat, in welche vorspränge an der Endwand des umlaufenden
Gehäuses eingreifen.
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Die Erfindung ist besonders geeignet für Vakuumpumpen oder zum Verdichten
von Luft oder anderen Gasen auf einen mäßigen Druck, beispielsweise für Kälteanlagen.
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Eine l:eispielsweise Ausführungsform für diesen Zweck ist in der Zeichnung
:dargestellt. Abb. i ist ein mittlerer Längsschnitt, während Abb. 2 ein Querschnitt
nach der Linie 2-2 der Abb. i ist.
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A'hb. 3 ist ein Querschnitt der Kolbentrommel in einer Stellung rechtwinklig
zu der Stellung der Abb. 2.
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Die Abb. q., 5 und 6 zeigen die Einrichtung zur Sicherung der gleichen
Winkelgeschwindigkeit von Kolbentrommel und Gehäuse in verschiedenen Stellungen.
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A ist die Kolbentrommel, welche dicht auf einer Welle C befestigt
ist, die auf einem Teil ihrer Länge hohl ist. Diese Welle ist in Lagern C' und Cl
eines feststehenden Außengehäuses B gelagert. Das offene Ende C' der Hohlwelle tritt
in eine Büchse Cl des feststehenden Gehäuses, die den Ein.l.aß für das zu verdichtende
Mittel bildet. öffnungen C3 in der Hohlwelle stellen die Verbindung mit dem Inneren
der Trommel her. Das gegenüberliegende volle Ende der Welle tritt in eine Ringkammer
BI des feststehenden Außengehäuses ein und ist durch eine Stopfbüchse nach außen
al;gedichtet. Die Trommel ist von einem Zylinder D umgeben, welcher das Arbeitsgehäuse
bildet und auf einstellbaren Lagern Dl und DZ an dem feststehenden Gehäuse gelagert
ist. Die Bolzen, mittels deren -die Lager befestigt sind, haben Spiel in ihren Öffnungen,
und die Einstellung .geschieht dadurch, daß der Innenumfang ,des Zylinders auf dem
Außenumfang der Trommel zum Aufliegen gebracht wird. Zwischen ziem Außenumfang der
Trommel und dem Innenumfang des Zylinders findet ständig an einem Punkt während
der Umdrehung eine Berührung statt.
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Die Enden der Trommel haben Ausnehmungen, so daß rund um die Hohlwelle
Ringkarnanern E und El zwischen jedem Ende der Trommel und :der benachbarten Innenwand
des Zylinders entstehen und nur die Außenränder Al, A2 der Trommel in Gleitberührung
mit den Endwandungen des Zylinders sind.
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In der Trommel und von einem Ende zum anderen sich erstreckend sind
zwei entgegengesetzt liegende, radiale Schlitze F mit Seitenwänden F'- vorgesehen.
In jedem Schlitz, radial :gleitend, ist ein Kolben G verschiebbar, der sich über
die ganze Trommellänge quer zu dem sichelförmigen Raum zwischen der Trommel
A
und Odem Zylinder D erstreckt. Die Kolben werden ständig durch die Fliehkraft
mit oder ohne Zuhilfenahme von Federn in Berührung mit dem Innenumfang :des Zylinders
gehalten. An der rückseitigen Wand jeder Kammer F ist eine Öffnung H, durch welche
Idas zu verdichtende Mittel aus dem Inneren d er Trommel abgesaugt wird. Diese Einlässe
werden durch Ausnehmungen GI in den Kalben so gesteuert, daß, wenn letztere
rechtwinklig zu einer Linie stehen, die durch die Mitte der innerem Trommel und
des umlaufenden Gehäuses geht (Abb.3), die Ausnehmung des einen Kolbens im Begriff
des Öffnens ist, während -die des anderen Kolbens im Begriff des .Schließens ist.
In den Abb. z und 2 ist die Umlaufrichtung durch Pfeile angegeben, und in der Abb.
#2 wird das Mittel links von Odem unteren Kolben G verdichtet, während das Mittel
aus dem Inneren der Trommel .durch die Öffnung H und G1 in den sichelförmigen Raum
eingesaugt wird. Die Öffnung G1 ist in dieser Stellung ganz geöffnet.
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An der Seite jedes Kolbens, .die der Saugöffnung gegenüberliegt, ist
4n der Wandung des umlaufenden Gehäuses ein Auslaß J für das verdichtete Mittel
vorgesehen, der vorteilhaft mit einem leicht federnden Ventil J1 von üblicher Form
versehen ist, Idas eine Kappe J2 hat, um es gegen @die Fliehkraft auf seinem Sitz
zu halten, bis der Druck des verdichteten Mittels in dem sichelförmigen Raum das
Ventiil J1 öffnet. Sowohl die Trommel A als auch das umlaufende Gehäuse D sind in
einem äußeren abgedichteten Gehäuse B eingeschlossen, und dieses ist mit einem Auslaß
B3 versehen, durch welchen das verdichtete Mittel austritt.
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Zur Abdichtung der gegeneinander beweglichen Teile der Vorrichtung
und zur Schmierung wird ein Schmiermittel vom Boden des feststehenden Außengehäuses
mittels einer Pumpe P durch Leitung K in die Ringkarnmer BI und von .dieser durch
die Kanäle K1 und KI in das Innere des einstellbaren Lagers Dl befördert, wobei
Löcher K3 vorgesehen sind, um dieses Lager zu .schmieren. Das Schmiermittel gelangt
so in @die Kammer El zwischen dem Ende der Trommel A und dem Zylinder D sowie in
die radialen Schlitze F für die Kolben G, ferner in .die Ringkammer E, .das Innere
des einstellbaren Lagers D= und durch die Leitung K4 in die Büchse Cl. Das in die
Kammern E, El an .den Enden der Trommel geförderte Schmiermittel wird durch die
Fliehkraft nach außen geschleudert, um einen Flüssigkeitsverschluß an jedem Trommelende
und entlang Odem inneren Ende der Kolben zu bilden. Geeignete Überlauföffnungen
-D4 gehen durch das Lager DZ und bestimmen die Tiefe des so gebildeten Flüssigkeitsverschlusses.
Jedes Überströmen hinter den Seiten der Kolben G oder hinter den Enden der Trommel
läßt Schmiermittel einwärts in den sichelförmigen Raum übertreten, da dieses Schmiermittel
unter dem Förderdruck zusätzlich zu dem Druck durch die Fliehkraft steht. Auf :diese
Weise ist ein Verlust an zu verdichtendem Mittel hinter den gegeneinander beweglichen
Teilen vollkommen ausgeschlossen, und gleichzeitig wird ein Ölbad gebildet.
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Alles Schmiermittel, welches auf diese Weise in den sichelförmigen
Raum gelangt, wird schließlich mit der verdichteten Flüssigkeit in das Außengehäuse
gefördert, .in dem geeignete Prallpl'atten B4 am oberen Teil vorgesehen sind, um
einen Austritt des Schmierin.ittels mit der verdichteten Flüssigkeit zu verhüten.
Das Schmiermittel in der Ringkammer BI um die Antriebswelle E bildet e'3enfalls
einen Verschluß, um (den Austritt von verdichteter Flüssigkeit oder von Luft nach
einwärts zu verhüten, wenn in letzterem Falle .die Vorrichtung als Vakuumpumpe arbeitet.
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Die Kupplung, durch welche das zylindri.sche Gehäuse D gezwungen wird,
zugleich mit der Trommel A umzulaufen und mit .derselben Winkelgeschwindigkeit,
ist in der Kammer angeordnet, die zwischen dem einen Ende der Trommel A und dem
zugehörigen Innenende des zylindrischen Gehäuses D gebildet wird. Vorteilhaft befindet
sich diese Kupplung am Ende der Pumpe, entfernt von der Antriebswelle C, und ist
Lei dem dargestellten Beispiel in der Kammer E angeordnet. Bei diesem Beispiel ragen
die Enden der Kolben über ;die Außenendwand der Trommel A, um in Führungsschlitze
i11 einzugreifen, die in der Wandung einer Rin.gscheihe O ausge'a.ildet sind. Vorsprünge,
nach dem Beispiel Federkeile N, die an .der inneren Endwand D' des Gehäuses D sitzen,
greifen in entsprechende Nuten N'- in der gegenüberliegenden Seite der Ringscheibe
ein. Die Scheibe 0 kann frei um den hohlen Teil der Welle C spielen, und die Führungen
an der einen Seite der Scheibe stehen rechtwinklig zu ,denen an der anderen Seite,
so daß, wenn die Trommel mittels,der Welle umläuft, die vorspringenden Enden der
Gleitstücke G .durch Zusammenwirken mit den Führungen 131 das Gehäuse D mit .dersel.en
Winkelgeschwin@ligkeit in Umlauf setzen.
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Die Wirkungsweise dieser Kupplung ist in den schematischen Abb.4 bis
6 näher erläutert. In diesen A.b@wildungen ist die Umdrehungsachse der Trommel bei
AA dargestellt und die Achse des umlaufenden Gehäuses bei DD. Die
Trommel ist fortgelassen, und
es sind nur die vorstehenden Enden
der Koll:en und die ?Nuten, in welche sie eingreifen, dargestellt. Die Nuten, in
welche die Federn N eingreifen, liegen an der Unterseite der Scheibe, wie aus der
Abbildung ersichtlich.
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Wenn die Trommel A und die Gleitstücke G um die -Mitte AA um
.f5° in die Stellung der A')1.5 gelangt sind, haben sich die Federkeile N um denselben
Winkel bewegt, und die Scheibe 0, welche die Teile A und D kuppelt, gleitet auf
den vorstehenden Enden der Gleitstücke und Federkeile in die Lage der Abb. 5. Eine
weitere Umdrehung um 45' Lringt die Scheike in die Stellung der Abb. 6. Auf diese
Weise wird die Umdrehung,der Trommel und des Gehäuses mit derselben Winkelgeschwindigkeit
-bewirkt. Die Kammer E, in welcher die Kupplung angeordnet ist, enthält genügend
Schmiermittel für alle beweglichen Teile, die ständig in ein Ölbad eingetaucht sind.
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Die Wirkungsweise der Maschine ist folgende: Das zu verdichtende Mittel
wird durch die Hohlwelle C5 und die Öffnung (i in das Trommelinnere gesaugt. Dann
gelangt es durch die Öffnungen H und G1 in den sichelförmigen Arl:eitsrauin. Wenn
das -Mittel in dem Ar'.:eitsrauin so weit verdichtet ist, daß sein Druck dem in
dein feststehenden Gehäuse B gleich ist, so öffnet sich das den Auslaß J steuernde
Ventil Il, worauf das so verdichtete Mittel in .das feststehende Gehäuse gelangt,
aus dein es bei B3 austritt, wobei die Prallplatten B4 das etwa mitgerissene Schmiermittel
zurückhalten. Das Ventil J1 verhindert, daß das Mittel aus dem Außengehäuse wieder
in den Arl;.eitsraum zurücktritt. Die l;ei der Verdichtung entstandene Wärme wird
durch das Schmiermittel abgeführt, welches al-gekühlt wird, indem es z. B. durch
in kaltes Wasser eingetauchte Rohre hindurchfließt.
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Bei einer solchen Anordnung hat das 01 also .drei Wirkungen, nämlich
i. als Schmiermittel, 2. als Dichtungsmittel und 3. als Ableiter für die bei der
Verdichtung entstehende Wärme. Die neue Vorrichtung eignet sich besonders zum Verdichten
von Gasen, welche hei geringem Druck flüssig werden, wie beispielsweise Äther, Äthylchlorid
oder ähnliche Gase für Kühlzwecke.
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Statt das Schmiermittel durch eine Pumpe in Umlauf zu setzen, kann
der Umlauf auch selbsttätig durch die Verschiedenheit des Druckes erfolgen, welche
sich ergibt, wenn der Verdichter arbeitet. Dies kann beispielsweise dadurch geschehen,
daß eine kleine öff-. nung C4 (Abb. i) in der hohlen Welle vorgesehen ist und die
ÜUberlauföffnung D4 in dem Lager D= fortgelassen wird. Hierdurch wird der Druck
in der Ringkammer E, den radialen Schlitzen, der Kammer El und Ringkammer BI verringert,
indem eine Verbindung zwischen diesen Räumen und der Saugseite des Verdichters durch
die kleine Öffnung C4 hergestellt ist. Gleichzeitig wirkt der Förderdruck auf der
Oberfläche des Schmiermittels indem Sumpf im feststehenden Gehäuse B. Infolgedessen
steigt das Schmiermittel in dem Rohr K hoch nach dein Ringraum Bi und aus diesem,
wie vorher heschriehen, in die Ringkammern E und El, bis es zur öffnung C4 gelangt,
wo eine kleine Menge des Schmiermittels hindurchgeht, um in die Saugseite des Verdichters
bei jeder Umdrehung zu kommen. Dieses Schmiermittel wird dann zusammen rnit der
verdichteten Flüssigkeit in das feststehende Außengehäuse B befördert, wo es durch
die Prallplatte B4 ausgeschieden wird, indem die verdichtete Flüssigkeit durch d:e
Öffnung B austritt und das Schmiermittel in dem Sumpf für weiteren Gebrauch zurückhält.