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Pumpe, insbesondere für Kunstseidespinnmaschinen, bei welcher die
Kolben in radial angeordneten, rings verteilten zylindrischen Bohrungen eines Umlaufkörpers
geführt sind Gegenstand der Erfindung ist eine insbesondere für Kunstseidespinnmaschinen
bestimmte Pumpe, bei welcher die Kolben in radial angeordneten, ringsverteilten
zylindrischen Bohrungen eines Umlaufkörpers geführt sind.
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Bei älteren derartigen Pumpen wurden die Kolben nur an ihrem einen
Ende, und zwar dem äußeren, geführt, so daß sie unter der Fliehwirkung oder auch
unter der Einwirkung je einer Feder oder des Flüssigkeitsdruckes sich kraftschlüssig
an die Führung anlegten. Zwangläufige Führung am einen Ende, also sowohl für Einwärts-
als auch für Auswärtsbewegung, erforderte sehr umständliche Einrichtungen. Für Kunstseidespinnmaschinen,
bei denen außerordentlich klein bemessene, aber zu genauester Arbeit bestimmte Pumpen
von einfachster Bauart allein in Frage kommen, erscheint eine zwangläufige Führung
der Kolben mit einfachsten Hilfsmitteln erwünscht. Indessen stößt eine solche zwangläufige
Führung auf Schwierigkeiten, weil die Kolben nicht gleichzeitig radial zur Welle
und radial zu den exzentrisch zur Welle liegenden Gehäuse angeordnet sein können.
Zwar ergeben sich bei jedem Umlauf zwei Stellungen, bei denen sich dies erreichen
läßt, aber in den Zwischenstellungen liegt die Kolbenachse notwendigerweise schräg
zum Halbmesser des einen der beiden zueinander exzentrischen Teile, weshalb Klemmungen
befürchtet werden müssen. Die Erfindung beruht nun auf der Erkenntnis, daß es sehr
wohl möglich ist, in einem exzentrischen Umlaufkörper radial geführte Kolben zwischen
einer zylindrischen inneren Leitfläche und einer zu dieser konzentrischen äußeren
Lauffläche nahezu zwangläufig zu führen, vorausgesetzt, daß die Kolben an ihren
beiden Enden kugelig abgerundet werden.
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Nachdem dies erkannt war, wurde von der an sich bekannten Maßnahme
Gebrauch gemacht, den Kolben zwischen seinen Enden mit einer Stufe zu versehen und
die Stufenfläche als arbeitenden Kolbenquerschnitt auszunutzen.
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Ferner führte die Erkenntnis, daß es möglich ist, den Kolben ohne
Klemmung nahezu zwangläufig von beiden Enden her zu führen, zu einer überaus einfachen
Art der Regelung derartiger Pumpen. Es gelingt nämlich, die Exzentrizität der Leitflächen
gegenüber dem Gehäuse dadurch zu verändern, daß die äußere und die dazu konzentrische
innere Leitfläche an einer Scheibe angebracht sind,
die exzentrisch
in einem zur Welle konzentrischen Gehäuse gelagert ist.
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Wie bereits mehrfach erwähnt, ist die erreichte Führung nahezu, aber
nicht völlig zwangläufig. Dies rührt daher, daß die Länge der Kolben, eben zur Vermeidung
der Klemmung, um eine Spur kleiner ist als der radiale Abstand zwischen der äußeren
und der inneren Leitfläche. Der Kolben liegt also stets nur an der einen oder der
anderen Leitfläche mit seinem zugehörigen Ende an. Jedoch ist seine Beweglichkeit
in Richtung der Kolbenachse auf den erwähnten sehr geringen Unterschied zwischen
der Kolbenlänge und dem Leitflächenabstand beschränkt. Außer der Vermeidung der
Klemmung wird hierdurch erreicht, daß die Kolben während des Vorüberganges des als
Zylinder ausgebildeten Gehäuses an den die Enden der Steuernuten trennenden Dichtungsfläche
in ihrer jeweiligen (inneren oder äußeren) Endstellung verharren.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel einer nach der
Erfindung eingerichteten regelbaren Kolbenpumpe. Dabei zeigen Fig. i und 2 die auf
den größtmöglichen Kolbenhub eingestellte Pumpe im senkrechten Längsschnitt und
im senkrechten Querschnitt, Fig.3 einen senkrechten Querschnitt bei auf Null eingestelltem
Kolbenhub, Fig. 4 eine Draufsicht auf das zur Anbringung der Pumpe an der Maschine
dienende Kopfstück des Pumpengehäuses.
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i ist ein zylindrisches Pumpengehäuse, das auf der einen Seite eine
feste Stirnwand 2o und auf der anderen Seite eine abnehmbare Stirnwand 21 besitzt.
Die feste Stirnwand i des Gehäuses hat auf einer Seite, in der Zeichnung oben, einen
radialen Fortsatz 22. dessen freies Ende zu einem zur Anbringung der Pumpe an der
Maschine dienenden Kopf 23 ausgebildet ist. 4 ist der im Pumpengehäuse i angeordnete
Umlaufkörper, der aus einer kurzen Walze besteht und mit einer in einer Bohrung
.2 der festen Stirnwand 2o gelagerten Antriebsspindel 24 gekuppelt ist. Der Umlaufkörper
4 ist mit seinem der festen Stirnwand 2o benachbarten Teil an einem konzentrisch
zur Spindelachse verlaufenden zylindrischen Teil 3 des Gehäuseinnenmantels geführt.
Sein der abnehmbaren Stirnwand 21 benachbarter Teil ragt dagegen frei in einen weiteren
Teil 5 des Gehäuseinnenraumes hinein. Die Mantelfläche dieses weiteren Teiles 5
des Gehäuseinnenraumes ist ebenfalls zylindrisch gestaltet, sie liegt jedoch exzentrisch
zur Spindelachse. Der der abnehmbaren Stirnwand 21 benachbarte Teil des Umlaufkörpers
4 enthält eine mittlere zylindrische Aussparung 25 und eine Mehrzahl von die Pumpenzylinder
bildenden radialen Bohrungen 9 (im Beispiel sieben), die an beiden Enden offen sind.
Diese Bohrungen 9 sind im Durchmesser derart abgesetzt, daß ihr inneres Ende einen
kleineren Durchmesser aufweist. In ihnen führen sich Stufenkolben 8, deren Länge
größer ist als die Länge der Bohrungen. Die-Ringräume zwischen den Schultern der
Kolben 8 und den Schultern der Bohrungen 9 bilden den Saug- und Druckraum der Pumpenzylinder.
Die Bohrungen 9 sind in der Nähe ihrer Schultern je mit einem Flüssigkeitsein- und
-auslaßkanal io versehen, der durch eine nach der festen Gehäusestirnwand 2o hin
offene Längsbohrung des Umlaufkörpers ,4 gebildet ist. Mit den Kanälen io wirken
in der festen Stirnwand 2o ausgesparte kreisbogenförmige Nuten 11, 12 zusammen,
die sich auf entgegengesetzten Hälften der Stirnwand 2o befinden. Die beiden Nuten
11, 12 besitzen eine etwas kleinere Bogenlänge als i8o°, so daß zwischen ihren Enden
Abdichtungsflächen verbleiben. Diese einander gegenüberliegenden Abdichtungflächen
befinden sich im Beispiel senkrecht über und unter der Achse des Umlaufkörpers 4.
Die beiden Nuten 11, 12 stehen je mit einem von etwa zwei in der festen Gehäusestirnwand
2o ausgesparten Kanälen 13, 14 in Verbindung, die nach oben in den Anschlußkopf
23 geführt sind und in zwei auf entgegengesetzten Stirnseiten dieses Kopfes liegenden
Öffnungen 15, 16 ausmünden. Von den beiden Kanälen 13, 14 dient der eine zur Zuführung,
der andere dagegen zur Abführung der von der Pumpe geförderten Flüssigkeit.
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Die Pumpenkolben 8 ragen j e nach ihrer Stellung entweder mit einem
oder mit beiden Enden aus den Bohrungen 9 heraus. Ihre etwas abgerundeten Enden
führen sich an Leitflächen 26, 27, die zur Hinundherbewegung der Kolben in den Bohrungen
9 dienen. Die äußere Leitfläche 26 ist durch die Innenwandung eines Ringes 7 gebildet,
der im weiteren, exzentrischen Gehäuseteil 5 drehbar geführt ist. Die innere Wandung
26 des Ringes 7 liegt dabei exzentrisch zu dessen Außenwandung, so daß durch Drehen
des Ringes die Exzentrizität der äußeren Leitfläche 26 zum Umlaufkörper i verstellt
werden kann. Die innere Leitfläche 27 für die Kolben 8 ist durch die Mantelfläche
eines in die mittlere Aussparung 25 des Umlaufkörpers 4 eingreifenden zylindrischen
Zapfens 28 gebildet, der exzentrisch zum Umlaufkörper 4 angeordnet ist. Der Ring
7 und der Exzenterzapfen 28 sind durch eine zwischen dem Umlaufkörper 4 und der
abnehmbaren Gehäusestirnwand 21 angeordnete Platte 29 starr miteinander verbunden,
so daß der
Zapfen gemeinsam mit dem King gedreht werden kann. Der
Zapfen 28 ist dabei an der Platte 29 so angeordnet, daß seine Achse mit der Krümmungsachse
l111 der exzentrischen Innenwandung 26 des Ringes 7 zusammenfällt. Durch Drehen
des Ringes 7 in dem exzentrischen Gehäuseteil 5 wird somit die Exzentrizität der
äußeren und inneren Leitflächen 26, 27 für die Kolben 8 übereinstimmend verstellt.
Je nach der eingestellten Exzentrizität der Leitflächen führen die Kolben 8 bei
der Drehung des Umlaufkörpers q. einen größeren oder kleineren Hub aus, so daß dadurch
die Förderleistung der Pumpe ohne Änderung ihrer Drehzahl geregelt werden kann.
Werden Ring und Zapfen so weit gedreht, daß der gemeinsame Krümmungsmittelpunkt
Ml der beiden Leitflächen mit der Achse 1112 des Umlaufkörpers zusammenfällt, dann
führen die Kolben 8 keine Hinundherbewegung mehr aus. Der Kolbenhub und damit die
Förderleistung der Pumpe sind dann gleich Null. Diese Stellung ist in Fig. 3 gezeichnet,
während die Fig. i und 2 die Einstellung der Leitflächen 26, 27 auf die größtmögliche
Exzentrizität, d. h. auf den größtmöglichen Kolbenhub zeigen. Damit bei der Verstellung
der Exzentrizität der der Leitflächen 26, 27 keine Verschiebung der Bewegungsphasen
der Pumpenkolben 8 eintritt, die Pumpenkolben vielmehr in jedem Falle dann ihre
eine oder andere Totstellung erreichen, wenn die Ein- und Auslaßkanäle io der Pumpenzylinder
9 an den zwischen den Enden der Steuernuten i i, 12 liegenden Dichtungsflächen vorübergehen,
muß der die Drehachse von Ring ;7 und Exzenter 28 bildende Krümmungsmittelpunkt
M3 der Gehäusewandung 5 so zur Drehachse 11l2 des Umlaufkörpers q. angeordnet sein,
daß der gemeinsame Krümmungsmittelpunkt M1 der beiden Leitflächen 26, 27 sich bei
der Verstellung im wesentlichen auf einer durch die Drehachse M2 des Umlaufkörpers
q. hindurchgehenden Verbindungslinie der Mitten der beiden die Enden der Nuten i
i, 12 trennenden Dichtungsflächen bewegt. Dies ist im gezeichneten Beispiel dadurch
erreicht, daß der Krümmungsmittelpunkt M3 der Wandung 5 seitlich und etwas oberhalb
der Drehachse M2 des Umlaufkörpers q. liegt. Um die Verstellung des Kolbenhubes
von außen leicht vornehmen zu können, ist die den Ring 5 mit dem Exzenterzapfen
28 verbindende Platte 29 auf ihrer Außenseite mit einem durch ein Loch der abnehmbaren
Gehäusestirnwand 21 herausgeführten Vielkantzapfen 17 zum Aufstecken eines Schlüssels
versehen. Dieser Zapfen trägt gleichzeitig einen Zeiger 18, der im Zusammenwirken
mit einem außen an der Stirnwand 2i vorgesehenen Zifferblatt die jeweils eingestellte
Förderleistung der Pumpe anzeigt.
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Die Länge der Kolben 8 ist vorteilhaft etwas geringer, als der gegenseitige
Abstand der inneren und äußeren Leitflächen 26, 27 beträgt. Dadurch wird erreicht,
daß die Kolben, wenn die Ein- und Auslaßkanäle io der Zvlinderbohrungen 9 die zwischen
den Enden der Steuernuten i i, 12, liegenden Dichtungsflächen erreicht, zum
Stillstand kommen und erst dann ihren umgekehrten Hub beginnen, wenn die Kanäle
io die Dichtungsflächen wieder verlassen. Die Kolben führen also, wenn die Zvlinderbohrungen
9 durch die Dichtungsflächen abgeschlossen sind, keine Bewegung aus. Dadurch sind
die bisherigen Hemmungen im Pumpenantrieb und die daraus hervorgehenden Druckschwankungen
vermieden, während zugeich auch die Durchlässigkeit der Pumpe beseitigt ist, welche
bisher dadurch entsteht, daß beim Vorübergang der Zylinder an den Dichtungsflächen
kleine Flüssigkeitsmengen zwischen Umlaufkörper q. und Gehäusestirnwand hindurchgetrieben
werden. .
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Die Arbeitsweise der neuen Pumpe ist im wesentlichen die gleiche wie
bei den bekannten Rundlaufkolbenpumpen. Bei der Drehung des Umlaufkörpers 4. werden
die Kolben 8 in den Pumpenzylindern 9 hin und her bewegt. Sie saugen dabei auf der
einen Seite der senkrechten Achsebene der Pumpe Flüssigkeit aus der einen Nut i
i oder 12 in die Zylinder 9, während sie auf der anderen Seite der Achsebene die
Flüssigkeit wieder aus den Zylindern heraus in die andere Nut drücken. Die beispielsweise
durch Kanal 13 und Nut i i zugeführte Flüssigkeit wird somit durch die Nut 12 und
den Kanal 1q. zur Verbrauchsstelle gefördert.
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Natürlich sind im Rahmen der Erfindung mancherlei Abänderungen des
gezeichneten Beispiels möglich. Insbesondere ist die Zahl der Pumpenzylinder und
Kolben beliebig. Bei einer sehr großen Zahl von Zylindern und Kolben könnten diese
statt in einer Ebene auch in mehreren verschiedenen Ebenen angeordnet sein. 'Ferner
könnte die Pumpe so ausgebildet sein, daß die Exzentrizität der beiden Leitflächen
nicht nur von einem Höchstwert bis auf Null, sondern über die Nullstellung hinaus
nach der entgegengesetzten Seite verstellt werden kann, so daß die Förderrichtung
der Pumpe ohne Änderung ihres Drehsinnes umkehrbar ist. Wenn auf die Regelbarkeit
der Pumpenleistung verzichtet wird, können die äußere Leitfläche für die Kolben
8 durch den exzentrischen Innenmantel 5 des Gehäuses gebildet und der Exzenterzapfen
28 am Pumpengehäuse fest angebracht werden.