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Einrichtung zur Leistungsänderung von Zahnradpumpen. Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zur Leistungsänderung von Zahnradpumpen; d. b. der Flüssigkeitsmenge
für jede Umdrehung.
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Die den Gegenstand der Erfindung bildende Zahnradpumpe besteht im
wesentlichen aus zwei miteinander in Eingriff stehenden Zahnrädern, die gleich breit
sind und ebene Seitenflächen aufweisen. Das eine" dieser Zahnräder wird durch äußere
Kraft getrieben und treibt das zweite. Die Mündungsfläche eines Steigrohres ist
zusammen mit einer auf der entgegengesetzten Seite der Räder angeordneten ebenen
Scheibe gegen die ebenen Seitenflächen der Zahnräder abgeditphtet und liegt innerhalb
der Eingriffsstrecke der. Zahnräder. Die Zahnräder arbeiten völlig innerhalb der
zu fördernden Flüssigkeit. Die Pumpenwirkung entsteht bekanntlich dadurch, daß die
jede Zahnlücke ausfüllende Flüssigkeitsmenge, wenn die Zähne miteinander in Eingriff
gelangen, von der Verbindung mit der übrigen Flüssigkeit abgeschnitten wird und
seitlich aus den Zahnlücken gepreßt wird. Die während der Bewegung der Zahnlücken
an der Rohrmündung vorbei herausgetriebene Flüssigkeitsmenge dringt somit in das
Rohr hinein. Die Größe der in das Rohr eintretenden Flüssigkeitsmenge ist nicht
nur davon abhängig, welchen Teil der vor der Verbindungslinie der Zahnradmitten
liegenden Eingriffsstrecke die Rohrmündung deckt, sondern auch vom Abstand der Rohrmündung
(Mitte der Rohrmündung) von jener Verbindungslinie,
indem die Größe
des zwischen dieser und dem Zahnradradius zur Mitte der Rohrmündung liegenden Winkels
dafür maßgebend ist, welche Flüssigkeitsmenge, wenn alle übrigen Verhältnisse ungeändert
bleiben, während der Bewegung der Zahnlücken an der Rohrmündung vorbei in das Rohr
eintritt. Diese Flüssigkeitsmenge ist nämlich beinahe proportional mit der Differenz
zwischen dem Abstand des Zahnkopfes vom Boden der entsprechenden Zahnlücke an der
Welle, an der die Zähne an der vorderen Kante der Rohrmündung vorbeigehen, und dem
entsprechenden Abstand an der Welle, an der die Zähne an der Hinterkante der Rohrmündung
vorbeigehen. Je größer der Winkel zwischen der Verbindungslinie der Zahnradmitten
und dem Radius zur Mitte der Rohrmündung ist, um so größer wird auch diese Differenz.
Die Rohrmündung muß sich jedoch immer völlig innerhalb des Punktes befinden, in
welchen der Eingriff zwischen den Zähnen beginnt.
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Um die Leistung der Pumpe bei dieser Einrichtung veränderlich zu machen,
sind nur passende Anordnungen zur Veränderung des Winkels zwischen dem Radius durch
die Mitte der Rohrmündung und der Verbindungslinie der Zahnradmitten, wie unten
näher beschrieben, erforderlich.
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Bildet man das eine Rad als einen zylindrischen inneren Zahnkranz
mit radialen Kanälen durch den Zahnkranz in der Verlängerung der Zahnlücken, und
legt man Platten an beide Seiten der Zahnräder, so kann die Rohrmündung, anstatt
eben zu sein und an den Seitenflächen der Zahnräder anzuschließen, derart ausgebildet
sein, daß sie an der zylindrischen Außenfläche des innen verzahnten Zahnkranzes
flüssigkeitsdicht anschließt. Das Rohr wird auch hier vor dein vorderen Teil der
Eingriffsstrecke angeordnet, und die Veränderung der Leistung wird gleichfalls hier
dadurch erzielt, daß man den Winkel zwischen dem Radius durch die Mitte der Rohrmündung
und der Verbindungslinie der Mitten der Räder ändert.
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Wenn man Evolventenverzahnung verwendet, so kann eine Veränderung
der Leistung auch dadurch erzielt werden, daß man durch dazu geeignete Anordnungen
den Achsenabstand zwischen den Zahnrädern ändert.
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Das Kennzeichen der Erfindung besteht somit darin, daß der Druckbereich,
während er bei den bereits bekannten Zahnradpumpen den ganzen vor der Verbindungslinie
der Zahnradmitten liegenden Teil der Eingriffsstrecke umfaßt, bei der Pumpe nach
der Erfindung nur einen geringeren Teil dieser Strecke umfaßt, nämlich den von der
Steigrohrmündung gedeckten Teil, sowie daß die die Leistung der Pumpe bestimmenden
Verhältnisse in den so abgegrenzten Druckbereich geändert wird.
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Die Erfindung ist auf der Zeichnung veranschaulicht, welche verschiedene
Ausführungsbeispiele darstellt, und zwar zeigen Abb. i und 2 eine Ausführungsform
der Zahnradpumpe mit verstellbarem Steigrohr in Seitenansicht, teilweise im Schnitt
bzw. in Aufsicht, Abb.3 und .1 eine Ausführungsform einer Zahnradpumpe mit festem
Steigrohr und Anordnungen zur Veränderung des Abstandes zwischen den Achsen der
beiden Zahnräder gleichfalls in Seitenansicht, teilweise im Schnitt bzw. in Aufsicht,
Abb. 5 und 6 eine Ausführungsform einer Zahnradpumpe mit festem Steigrohr und Anordnungen
zum Drehen der Achse des einen Zahnrades auf einer Zylinderfläche um die Achse des
zweiten Zahnrades in senkrechtem Schnitt nach der Verbindungslinie der Mitten der
Räder bzw. in Aufsicht, und Abb.7 zeigt Einzelheiten bei einer Zahnradpumpe mit
Kegelrädern.
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Die sämtlichen Abbildungen sind der L'bersichtlichkeit wegen schematisch.
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Die Pumpe ist in einem Behälter i angeordnet, in welchem sich die
zu fördernde Flüssigkeit befindet.
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In Abb. i und: 2 ist 2 die Triebwelle und 3 das daran befestigte Zahnrad,
während ,1 das im Eingriff mit dem letzteren lose auf seiner Welle 5 angeordnete
Zahnrad ist. 6 ist die die Eingriffsstrecke an der einen Seite (nach unten) abschließende
Platte und 7, 8, 9, io das Steigrohr. Letzteres besteht aus einem festen und einem
drehbaren Teil 9, io bzw.7, B. Der obere Teil 8 des drehbaren und der Teil 9 des
festen Teiles bilden in Vereinigung einen um einen Teil der Welle 2 liegenden flüssigkeitsdichten
Mantel, indem der Teil 8 mit einem Stutzen i i die Welle umschließt, während der
Teil 9 oben einen ein Lager für die Welle bildenden Stutzen 12 hat und unten eine
Muffe 13 für das obere Ende des Teiles 8 bildet. Vom Teil 8 zweigt das Rohr 7, das
über der Eingriffsstrecke mündet und dicht an den Seitenflächen der Zahnräder anliegt,
während das eigentliche Steigrohr io vom Teil 9 abgezweigt ist. Der Teil 8 trägt
ein. Schneckenrad 1q., mit welchem eine Schnecke 15 in Eingriff steht. Die Schnecke
ist auf einer Welle 16 befestigt, die einen Arm 17 hat, welcher mit dem unteren
Ende einer Stange 18 drehbar verbunden ist, die mit einem Auge i9 in einen der in
verschiedener Höhe, z. B. an der Behilterwand, angeordneten Zapfen 2o eingehakt
werden kann. Wenn man den Arm 17` hebt oder senkt, wird das Rohr 8 um
die
Welle 2 gedreht, wodurch das Rohr 7 sich der Verbindungslinie der Mitten der beiden
Zahnräder 3 und 4 nähert oder von derselben entfernt, so daß die Leistung der Pumpe
geändert wird.
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In der- Ausführungsform nach Abb. 3 und 4 geht die Welle 5 des Zahnrades
4 durch einen Schlitz 21 in der unterhalb der Eingriffsstrecke liegenden Platte
6. 22 ist eine mit der Welle 5 verbundene um einen festen Zapfen 23 drehbare Stange,
deren von der Welle abgekehrtes Ende mit 'einer Stange 24 drehbar verbunden ist.
Diese Stange 24 greift mit einem Schlitz 25 um einen Zapfen 26, so daß man, wenn
die Stange 24 nach der einen oder anderen Seite bewegt wird, die Stange 22 um den
Zapfen 23 dreht und hierdurch die Welle mit dem Zahnrad -1 vom Zahnrade 3 entfernt
oder demselben nähert. Das Steigrohr 27 ist fest über der Eingriffsstrecke vor der
Verbindungslinie der Mitten der Räder angeordnet und liegt mit seiner Mündungsfläche
dicht gegen die Seitenfläche der Räder an. Bei Veränderung des gegenseitigen Abstandes
der beiden Radachsen, wie oben beschrieben, wird die Leistung der Pumpe. geändert.
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Anstatt eines festen Steigrohres 27 kann man ein schwingbares Steigrohr
7, 8, 9, 10,
Arie in Abb. i und 2 gezeigt, verwenden, so daß die Leistung
der Pumpe sowohl durch Veränderung des gegenseitigen Abstandes der Zahnradachsen
als auch durch Drehen des Steigrohres über die Eingriffsstrecke hin verändert werden
kann.
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Bei der Ausführungsform nach Abb. 5 und 6 liegen die zwei Zahnräder
ineinander, indem das auf der Welle 2 festsitzende Zahnrad einen inneren Zahnkranz
33 hat, welcher mit einem äußeren Zahnkranz 34 in Eingriff steht, welch letzterer
um eine um die Welle 2 drehbare Exzenterscheibe 35 drehbar ist. Bei Drehung der
Scheibe 35-wird die Achse des 'Zahnkranzes in bezug auf das feststehende Steigrohr
37 gedreht, indem die Umdrehungsachse des einen Zahnkranzes auf einer Zylinderfläche
um: die Umdrehungsachse des zweiten Zahnkranzes .bewegt wird, wodurch die Leistungsfähigkeit
dieser Pumpe geändert wird. Die Exzenterscheibe 35 kann zweckmäßig mit einem um
die Welle 2 liegenden Rohr 38 fest verbunden sein, welches mittels einer Schneckenradverbindung
39, 4o in ähnlicher Weise wie das Rohr 8 in Abb. i und 2 gedreht werden kann.
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Kegelräder 43, 44 (Abb. 7) können verwen. det werden, wenn die Zahnkronen
als Kugelflächen mit Mittelpunkt 48 im Schneidepunkt der Radachsen abgedreht werden.
Das Steigrohr 47 schließt dicht an der äußeren Kugelfläche 49 an, während die innere
Kugelfläche 5o im gegenüberliegenden Teil der Eingriffsstrecke durch einen auf der
Antriebswelle 42 des einen Kegelrades 43 gelagerten Körper 5 i abgeschlossen wird.
Am Körper 51 ist die Welle 45 des angetriebenen Kegelrades 44 befestigt. Zur Veränderung
der Leistung der Pumpe wird der Körper -51 mittels einer Stange 52 um die Welle
42 gedreht, wodurch das Kegelrad 44 der Mündung des Steigrohres 47 gegenüber verstellt
wird.
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Bei den. Sämtlichen Ausführungsformen kann die Platte 6 durch ein
Steigrohr ersetzt werden, welches derri für die betreffende Ausführungsform im übrigen
beschriebenen ganz entspricht. Die beiden Rohre können. entweder nach je einer Stelle
führen oder außen um die Zahnräder in einem einzelnen Steigrohr verbunden werden.
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Die Anzahl der Zähne muß bedeutend sein, und die Rohrmündung muß eine
größere Anzahl Zähne decken. Der Deutlichkeit wegen ist das rechte Verhältnis nicht
auf der Zeichnung gezeigt.
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Treibt man Druckflüssigkeit durch die beschriebenen Pumpenanordnungen
in der Richtung entgegengesetzt der durch einen Pfeil in den verschiedenen Steigrohren
angegebenen, so wirken die Pumpen als Kraftmaschinen, indem die Welle 2, welche
früher die Pumpe trieb, nun durch die betreffende Druckflüssigkeit getrieben wird,
jedoch in einer der früheren Richtung entgegengesetzten Richtung. Die Erfindung
gilt auch sinngemäß für solche.Kraftmaschinen.