-
Umlaufpumpe zur Ausnutzung der nicht zentrifugalen Massenkräfte eines
flüssigen mittels. Es ist eine Vorrichtung bekannt zur Ausnutzung der nicht zentrifugalen
:Rassenkräfte eines in einer Leitung befindlichen flüssigen Mittels, die dadurch
entstehen, daß durch ungleichförmige oder zusammengesetzte Drehbewegung der Leitung
ein als ;;gyroskopisches Feld<; zu bezeichnendes Kraftfeld erzeugt wird.
-
Die Erfindung betrifft eine zusammengesetzte Drehbewegung ausführende
Umlaufpumpe, die im wesentlichen aus einem die Leitungen für das flüssige Mittel
enthaltenden Läufer besteht, dessen Achse sich ihrerseits um eine Tragachse dreht
und der mit einer Steuerung ausgerüstet ist, welche die einzelnen Windungen der
Rohrleitungen im gewünschten Augenblick mit dem Saugrohr bzw. dem Druckrohr der
Pumpe in Verbindung bringt, und hat eine verbesserte Ausführungsform dieser Art
Pumpen zum Gegenstande. Die Verbesserungen beziehen sich auf die Bauart, die Wirkungsweise
und die Regelung einer solchen Pumpe und sind folgende: Erstens: Ein den Läufer
einhüllendes drehbares Gehäuse, das die gleichzeitig die Steuerung tragende Welle
des Läufers trägt, welch letzterer nach Belieben eine oder mehrere Saug- und Druckleitungen
enthält. Eine dieser Leitungen mündet in das Innere des Gehäuses. Ansaug- und Druckrohr
können sich auf ein und derselben Seite oder auf verschiedenen Seiten des Gehäuses
befinden. Das Getriebe kann innerhalb oder außerhalb des Gehäuses angeordnet sein.
-
Zweitens die Verwendung zweier Hähne für die Steuerung der Flüssigkeit
im Läufer, wenn gleichzeitig Druck und Liefermenge geregelt werden sollen, ohne
irgendein Organ auswechseln oder. d;e Drehgeschwindigkeit ändern zu müssen. Mit
Hilfe eines einzigen Hahnes läßt sich die gleichzeitige Regelung dieser beiden Werte
im allgemeinen nur unter Inkaufnahme der Erhöhung der inneren Energieverluste erreichen.
-
Diese beiden Werte, Liefermenge und Druck, hängen nämlich von der
Zeitdauer des freien Durchganges durch den Kanal sowie von der mittleren Stellung
des letzteren während dieser Zeitdauer ab, wobei die Mittelstellung durch den Verstellwinkel
gegenüber der Ebene der beiden Achsen bestimmt ist. Der Druck ist im wesentlichen
proportional dein Kosinus des mittleren Verstellwinkels, während die Liefermenge
im wesentlichen proportIonal dem Sinus desselben Winkels sowie der dritten Potenz
der Zeit des freien Durchganges ist. Um diese Zeit zu beeinflussen, ist es nötig,
einen zweiten Hahn hinzuzufügen, der dieselbe Durchlaßweite wie der erte, aber einen
anderen Verstellwinkel besitzt. Indem man also jeden dieser beiden Hähne während
des Stillstandes der Pumpe auf die gewünschten Verstellwinkel einstellt, erhält
man den gewünschten Druck und die gewünschte Liefermenge innerhalb der Wirkungsgrenzen
der Einrichtung.
-
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel eine mit den genannten
Verbesserungen ausgerüstete Pumpe dargestellt.
-
Abb. i zeigt einen durch die beiden Achsen der Pumpe gelegten Schnitt,
während die Abb. z und 3 Schnitte durch den unteren Teil der beiden Hähne nach den
Linien A-B bzw. C-D darstellen.
-
Dei Läufer i, der die in gleichmäßigen Abständen um die Drehachse
herum angeordneten kreisbogenförmigen Kanäle 2,3 enthält, ist im Innern eines
drehbaren, aus zwei Teilen 4 und 5 bestehenden * Gehäuses angeordnet. Die mit dem
Läufer i fest verbundene Welle 6 durchquert dies Gehäuse und trägt außen das Winkelzahnrad
7.
-
Das Winkelzahnrad 7 steht in Eingriff mit dem festen Winkelzahnrad
7', das im dargestellten Falle aus einem Stück besteht, mit einem der am Außengehäuse
vorgesehenen Traglager für das drehbare Gehäuse.
-
Das umlaufende Saugrohr 8 mündet unmittelbar in das Innere des Gehäuses
4. und 5. Das umlaufende Druckrohr 9 liegt auf derselben Seite dieses Gehäuses wie
das Saugrohr.
-
Mit io und i i sind die beiden Steuerhähne bezeichnet, die mit dem
Gehäuse 4,5 verbunden und bei Stillstand der Pumpe verstellbar sind. Der Hahn io
liegt mit einer Reibfläche i o' am Läufer an. Er weist eine Bohrung 12 auf, die
das Innere des Gehäuses 4, 5 mit dem umlaufenden Kanal 2 des Läufers verbindet.
Diametral gegenüber liegt eine Längsbohrung 13, die den dort befindlichen
Kanal
3 des Läufers mit einem Ringkanal 14. verbindet, der dauernd mit dem Druckrohr 9
in Verbindung steht.
-
Der glockenförmige Hahn i i liegt mit seiner äußeren Reibfläche am
Läufer an. Er hat zwei einander gegc-nüberlicgcnde Öffnungen 1 5 und 16 und dient
dazu, die beiden Kanäle 12 und 13 des Läufers, die sich in der durch die Läuferachse
gehenden, die Öffnungen 15 und 16 enthaltenden Ebene befinden, miteinander zu verbinden.
-
Zur Inbetriebnahme der Pumpe genügt es, das Gehäuse 4,5 zu drehen.
Bei der Drehung rollt das Kegelrad 7 auf dem festen Kegelrad ;' ab, wodurch dem
Läufer gleichzeitig eine Eigendrehung um seine Achse 6 erteilt wird. Hierdurch werden
die Flüssigkeitsteilchen. die sich in den Kanälen des Läufers be:inden, zusammengesetzten
Schleuderkräften unterworfen, die in dem Sinne gerichtet sind, wie die Läuferachse
gedreht werden müßte, damit sie finit der Achse des Drehgehäuses zusammenfällt.
Für diejenigen Flüssigkeitsteilchen, die sich in der Diametralebene befinden, sind
diese verschiedenen Kräfte übereinstiminend gerichtet. Es ergibt sich daraus, daß,
wenn sich die Öffnungen I2, 13, 15, 16 der Steuerhähne io und i i in derselben Ebne
befinden, die Flüssigkeit einen Kreislauf b,-schreibt, der mit dem Ansaugrohr 8
beginnt und über die Öffnung 12, den Kanal 2, die Öffnung i S, das Innere des Hahnes
i i, die Öffnung 16, die Öffnung 13 und den Ringkanal 14. zum Druckkanal verläuft.
Die Pressung im Druckrohr wird durch die Wirkung der Summe der Kräfte auf die Flüssigkeit
erzeugt, 'die auf die Flüssigkeitsteilchen in den Kanälen 2 und 3 einwirken. Würde
die Flüssigkeit im wesentlichen unbeweglich bleiben, so wäre dieser Druck proportional
der Summe der Kräfte, und der Höchstdruck würde erreicht, wenn die Öffnungen 15
und 16 sich in der beiden Achsen gemeinsamen Ebene b-3-finden. Tatsächlich bringen
die Verluste durch unvollständige Füllung sowie die Geschwindigkeitsänderungen der
Flüssigkeit eine leich:e Verschiebung der Ebene des Höchstdruck--s mit sich. Dieser
Höchstdruck wird praktisch in einer bestimmten Stellung der Öffnungen i 5 und 16
erreicht, die in der Nähe der Ebene der beiden Achsen liegt. Der erzeugte Druck
nimmt in dem Maße ab, wie die durch die beiden Öffnungen 15 und 16 gehende Ebene
sich aus dieser Lage entfernt. Die Stellung der Hähne io und i i bestimmt also den
durch die Pumpe erzeugten Druck, und durch Änderung dieser Stellung, d. h. durch
Verstellen der Hähne io und i i gegenüber dem Drehgehäuse, kann man den Druck der
Pumpe regeln, ohne die passiven «'iderstände, die sich der Verschiebung der Flüssigkeit
entgegensetzen, zu verändern.
-
Dreht man die Hähne so, daß die, je zwei Öffnungen 12 und 13 bzw.
15 und 16 enthaltenden, beiden Ebenen sich etwas von der diametralen Ebene entfernen,
so wird der Querschnitt für den Eintritt der Flüssigkeit in den Kanal 2 und für
den Austritt aus dem Kanal 3 verändert. Dadurch verändert sich in entsprechendem
Maße die Menge der unter einem gegebenen Druck gelieferten Flüssigkeit.
-
Zur Abführung des Leckwassers, das an der Stopfbüchse 17 auftreten
kann, ist auf der Außenseite der letzteren im Gehäuse ein Hohlraum 18 vorgesehen,
der vom Innern des Gehäuses isoliert ist und mit einer Leitung i9, 2o in Verbindung
steht. Andererseits ist in dem das umlaufende Gehäuse einschließenden Außengehäuse
21 eine Querwand 22 vorgesehen, die eine Ringtasche 23 bildet. Unter der Wirkung
der Schleuderkraft fließt das Leckwasser durch die Leitung i9, 2o in die Tasche
23 des Außengehäuses, von wo es durch ein Loch ?.4 entweicht. Die andere Abteilung
des Außengehäuses 21 enthält das Schmieröl.
-
Eine am Teil ¢ des umlaufenden Gehäuses angeordnete -Ringtasche 25
dient zur Aufnahme und Verteilung des Öles, das durch ein Rohr 26 der Ölnut 27 des
Lagers des Drehgehäuses zugeführt wird. Von hier aus läuft das Öl durch den Kanal
28 und das Rohr 28' zu dem im Gehäuseteil ¢ vorgesehenen Kugellager 29, welches
das mit dem Zahnrad 7 versehene Ende der Läuferwelle 6 stützt. Durch das Rohr 28"
wird das Schmieröl dem durch den Hahn io gebildeten Lager für das andere Ende der
Welle zugeführt.