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Drehkolben-Pumpe mit sichelförmigem Arbeitsraum und in der Kolbentrommel
verschiebbaren Kolben mit radialen Rippen, die Beanspruchungen der Kolben aufnehmen
Die Erfindung bezieht sich au:f eine Drehkolben-Pumpe mit sichelförmigem Arbeitsraum
und. in der Kolbentrommel verschiebbaren Kolben mit radialen Rippen, welche die
Beanspruchungen der Kolben aufnehmen.
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Das Neue besteht darin, daß die Rippen dünne Platten sind, deren Ebene
rechtwinklig zur Kolbenebene steht und die mit Teilen ausgestattet sind, -welche
dieselbe Stärke haben sowie in derselben Ebene liegen wie die Rippen selbst und
mit den Kolbensteuerteilen verbunden sind.
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Die Durchbildung der Rippen gemäß der Erfindung ist insbesondere für
:Maschinen mit sehr hoher Umlau@sgeschwindigkeit bestimmt, also beispielsweise für
Überlader von Luftfahrzeugen. Hier sind die Bit, ingsbeanspruchungen und Fliehkraftbeanspruchungen
so große, daß die einfache Rippenverstärkung der bekannten Pumpen. nicht ausreicht.
Sie sind auch besonders geeignet, die Kolben mit deren Steuerteilen zu verbinden.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung
mehrerer Ausführungsbeispiele hervor.
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Es zeigen: Abb. z einen Querschnitt eines Drehkolben-Verdichters gemäß
der Erfindung. Abb. z einen Schnitt nach der Linie II-II der Abb. i, Abb.3 eine
Ansicht einer Kolbenausbildung, Abb. 4. eine Seitenansicht gemäß Abb. 3, Abb. 5
eine Draufsicht auf einen Schw ingführungskörper für Kolben, A:bb.6 einen OOuerschnitt
nach der Linie VI-VI der Abb. 5, Abb.7 eine schaubildliche Ansicht einer abgeänderten
Kolbenform, Abb.8 eine perspektivische Ansicht einer abgeänderten Kolbenrippe, Abb.
9 eine teilweise geschnittene. Ansicht, aus der die praktische Anwendung
der in Abb. 8 gezeigten Kolbenform sich ergibt.
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Abb. i o zeigt einen teilweisen Längsschnitt durch einen Sch.wingführungskörper
und Kolben, wobei Zwischenglieder vorgesehen sind.
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In den Abb. i und 2 ist a. das äußere Gehäuse des mit Ein- und Auslaßöffnungen
b und c ausgestatteten Zierdichters, d stellt die Kolbentrommel oder den in .dem
äußeren Gehäuse mit Hilfe von Kugellagern c 'und f exzentrisch gelagerten Läufer
dar. g ist die Läuferachse, die in Kugellagern e geführt ist und von der Ahtriebsachse
le über eine Kupplang
i getrieben wird. Das Lager
f wird von einer Hohlachse oder Hülse j getragen, die an einem Ende zwecks
Sicherung in dem Gehäuse a einen, Flansch k besitzt. l ist
ein Achsenstutz.en, der in einem Teil des Läufers, befestigt ist, und: zwar so,
daß er geradlinig mit der Läuferachse ä verläuft. Der Achsenstutzen erstreckt sich,
durch die Hülse j und ist drehbar am .anderen Ende durch ein in dem Gehäuse a untergebrachtes
KugeI-lager in geführt. Mit der Hülse j ist ein den inneren Laufring .des
Kugellager s o tragendes Stützglied n verkeilt, das ein zentrisches, drehbares Lager
für die Kolben p der Maschine darstellt. Eine Schraube g isst zusätzlich als Sicherungsmittel
für das Glied i:, vorgesehen; die Kolben p stehen wie stets bei dieser Art von Maschinen
in gleitender Verbindung mit den Schlitzen von zylindrischen Schwingkörpern, wie
beispielsweise r, die in Längsaussparungen oder Schlitzen s des Läuferkörpers untergebracht
und an den Enden in Kugellagern t geführt sind, die in den Endteilen des Läufers
eingebettet sind.
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Die in den Abb. i und 2 dargestellte Maschine besitzt vier Kolben.
Es brauchen nicht unbedingt vier Kolben vorgesehen zu sein, sondern es können auch
zwei oder eine größere Anzahl als zwei angewendet werden. Die Rippen ic, die mit
den Kolben entsprechend; der Erfindung in geeigneter Weise vereinigt sind, bestehen
aus dünnen Metallplatten, beispielsweise Stahlpreßstücken, mit einer Querschnittsausbildung
von 3/g Zoll (ungefähr 10 mm) . o,104 Zoll (ungefähr 2,5 mm) im Querschnitt
bei einem Flügelkolben von o,o6q. Zoll (o,16 mm) Dicke.
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Aus den Abb. 3 und 4., in denen ein Kolben mit v bezeichnet ist, geht
hervor, daß die Rippen in der Form eines T ausgebildet sind, so daß ein Grundteil
oder Fuß ü entsteht. Die Rippen werden jeweils zu Paaren mit den Kolben verbunden.
In :den Abb. i bis 4. gehört zu jedem Kolben jeweils nur ein Paar. Jedes Paar ist
an jeder Seite eines Kolbenfußteiles w durch Schrauben x angebracht, die durch den
Fuß ai der Platte hindurchgehen. Der Kolbernfuß w besitzt gebogene Teile y, die
die Innenfläche eines Steuerringes z in einer weiter unten noch zu beschreibenden
Weise berühren. Die Rippen it sind wie bei l zur Aufnahme der Kolben geschlitzt.
Aus Abb. 4. geht hervor, daß die Schlitze l an einer Stelle beginnen, die der oberen
Begrenzungsfläche der gekrümmten Teile y des Kolbenfußes ur entspricht, und an einer
Stelle enden, die kurz vor dem äußeren Ende der Rippenplatten liegt. Die Kolbenflügel
-sind wie bei 2 ausgeschnitten, und zwar ist die Entfernung von Ausschnitt zu Ausschnitt
gleich dem Abstande, der zwischen den Rippen besteht. Ein Kolben wird dadurch mit
den: Rippen vereinigt, daß ,er durch die Schlitze 1 der Rippen hindurchgezogen wird,
bis die Ausschnitte 2 mit den Rippen in eine Linie fallen. Dann können die Kolben
nach außen bewegt werden, so daß die Teile 3 an den Enden der Rippen mit' den Ausschnitten
:2 in Eingriff kommen. Werden nunmehr die Rippen mit dem Kolben verschraubt dadurch;
daß eine Schraube 4. in den Kolbenfuß eingeschraubt wird, so ist der Kolben zu den
Rippen fest angeordnet.
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Beim Zusammensetzen ,der einzelnen Teile werden die Kolben durch die
Schlitze der Schwingkörper r des Läufers hindurchgesteckt, und die Kolbenfüße werden
mit den indem bereits genannten Steuerring" vorhandenen Schlitzen zusammengebracht.
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Zur Erleichterung der Herstellung bestehen die zylindrischen Schwingkörper
aus zwei Hälften, die, wie in den Abb. 5 und 6 beispielsweise dargestellt ist, längs
geteilt und durch Ringe oder Kappen zusammengehalten sind. Diese Ringe oder Kappen
werden an den Enden oder Endansätzen 5 vorgesehen, die mit den Innenflächen der
Kugellager t, wie Abb. a zeigt, zusammenarbeiten. Die Schlitze 6 der Schwingkörper
sind an den Stellen verbreitert, wo die Rippen it hindurchtreten. Die Verbreiterungen
werden zweckmäßig so lang ausgeführt, daß sie ein Paar von.Rippen umgreifen, wie
beispielsweise das Bezugszeichen 7 in Abb.5 andeutet. Der Zweck dieser Ausbildung
besteht darin:, einen Raum zwischen den Rippenplatten frei zu lassen, um Schwngkörperzwischenteile
einzubauen wie bei 8 in Abb. i und io. Sowohl die Kolben wie auch die Rippen sind
in den Schwingkörperschlitzen 6 frei geführt, die Kolben sind in den Lagerteilen
8 geführt, die in den Verbreiterungen 7 der Schlitze 6 entsprechend den Bewegungen
der Kolben schwingen können, da die Seitenflächen 9 der Verbreiterungen gekrümmt
ausgebildet sind, wie Abb. 6 erkennen läßt.
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Die Kolbenfüße w sind, wie die Abb. 2 und 3 zeigen, sattelförmig ausgebildet,
so daß sie dem Kugellager o sich anpassen. Bei Einbringen der Kolben in die Maschine
werden sie in T-förmig ausgebildete Schlitze io des Steuerringes w eingeführt, wobei
der innere Laufring des Kugellagers o auf einen entsprechend ausgestalteten Teil
des Traggliedes -tr aufgebracht und der äußere Laufring in den, Ring w zentriert
wird. Es sind vier Schlitze io vorhanden; sowie die Kolben mit den gekrümmten Teilen
y mit dem inneren Umfange des Ringes z, wie aus Abb. 2 hervorgeht, in Eingriff stehen,
wird eine Endkappe i i auf -den Steuerring aufgeschraubt, um die Teile in der richtigen
Stellung zu
halten. Das- Kugellager o wird durch. Abstandsringe
i2 und einen Muffenring 13 exzentrischer Form gehalten, welch letzterer mit 'dem
Tragglied iz verbunden ist. Die Innenfläche des Steuerringes z ist zweckmäßig mit
Schinierinittel durch einen Kanal 14 zu versorgen, wobei der Kolbenfuß vorteilhaft
Kanäle 15 aufweist, durch die das Schmiermittel unter der Wirkung der Fliehkraft
den zwischen den Rippen is gelegenen Kanälen zuströmt und auf @dliese Weise auch
die Führungsglieder 8 der Schwingkörper r mit Schmiermittel versorgt. Die Kolbenfüße
sind so groß ausgebildet, daß sie die in. dem Steuerring z vorhandenen Schlitze
io übergreifen und in. Verbindung mit dem äußeren Laufring .des Kugellagers o ein
Entweichen des Schmiermittels durch diese Schlitze verhindern.
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Werden die Kolben. aus geeignetem Baustoff hergestellt, so können
die Führungsstücke 8 unmittelbar, wie auch in den Ausführungsbeispielen gezeigt
worden ist, anliegen. Bestehen die Kolben aus einem für Gleitbewehrung ungeeigneten
Baustoff, so werden zweckmäßig zwischen Führungsteile 8 und. Kolben v Gleitplatten
eingelegt. In welcher Weise das zu geschehen hat, ist ohne eine besondere Abbildung
verständlich. Diese Gleitplatten lassen sich aus einem Stück mit den Rippen herstellen,
indem aus dem Vollen gearbeitet wird.
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Die allgemeine Arbeitsweise der -Maschine braucht nicht des weiteren
auseinandergesetzt zu werden. Jedoch inag bemerkt werden, daß beim Umlauf des Läufers
die Rippen jeder Biegungsbeanspruchung des Kolbens entgegentreten. Die Beanspruchungen
der Kolben sind bekanntlich bei dieser Art von 'Maschinen sehr groß. Zu gleicher
Zeit nehmen die Rippen auch die Drücke auf, die von den Kolben auf die Führungsteile
8 unter der Wirkung der Beschleunigung und der Verzögerung der Kolben ausgeübt werden.
Schließlich machen die Rippen die Kolben gegen Fliehlzraftwirl;ungen widerstandsfähig,
da diese von dem Steuerring z über den Kolbenfuß aufgenommen werden.
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Das in Abb.7 dargestellte Ausführungsbeispiel ist zur Anwendung an
Drehkolben-Pumpen verhältnismäßig großer Länge geeignet. Nur ein Teil des Kolbenaufbattes
ist ge-zeigt. Nach diesem Ausführungsbeispiel sind die Füße der Rippen 16
durchbohrt, um Stangen 17 aufzunehmen, die sich zwischen einem Paar von Kolbenfüßen
erstrecken, von denen bei 18 einer gezeigt ist. Die Kolben: i9 sind ähnlich ausgebildet
wie die oben beschriebenen, jedoch ist insofern ein Unterschied) vorhanden, als
die in den Rippen vorhandenen Schlitze in Schraubenlöchern enden, welch letztere
Schrauben 20 zwecks Stella gssiCherung der Kolben aufnehmen. Die Rippen sind zu
den Kolben in Paaren angeordnet, wobei zwischen den Paaren die geeigneten Abstände
bestehen (s. Abb. io). Die Flügelfüße besitzen gekrümmte Teile 21, die in Eingriff
mit den bekannten genuteten Ringen stehen, die drehbar durch zentral in dein Pumpengehäuse
angeordnete Kugellager geführt sind. Abstandshülsen 22 sind vorgesehen, um die inneren
Enden der Rippen in richtiger Lage zu halten.
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Die Ausbildung des in Abb.8 gezeigten Rippengliedes ist für solche
Fälle geeignet, in denen die Kolben um eine Hülse oder eine Achse umlaufen, die
zentral in dem äußeren Gehäuse angeordnet ist. Die Füße d;r Rippen 22 sind als Ringteile
23 ausgebildet, die die Hülse oder die Achs; umgreifen.
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Die Platten werden, wie in Abb. g dargestellt ist, paarweise angeordnet.
Sind die Kolben drehbar durch Kugellager auf einer Mittelachse geführt, so wird
jede Rippe an jeder Seite des äußeren Laufringes durch Kugellager 2d auf einer Mittelachse
25 angenietet oder in anderer geeigneter Weise befestigt.
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Abb. io zeigt, wie die Rippen 27 paarweise reit einem langen Kolben
ig vereinigt sind. Diese Abbildung läßt auch erkennen, d.aß zwischen den einzelnen
Rippenpaaren Zwischenführungsteile 8d vorgesehen sind. Zwischenführungsteile sind
mitunter zweckmäßig, wenn es sich um sehr lange Kolben handelt. Zweckmäßig sind
sie so anzuordnen, daß sie erst dann in Wirksamkeit treten, wenn eine Überbeanspruchung
erfolgt, d. h. wenn die Kolben eine über das gewöhnliche Maß hinausgehende Diegungsbeanspruchung
erleiden.
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Bei der in den Abb. i und 2 dargestellten :Ausbildung ist die Verwendung
eines einzigen Steuerringes N nicht von wesentlicher Bedeutung. Beispielsweise lassen
sich zwei besondere, unabhängig auf reibungsfreien Lagern angeordnete und mit den
gekrümmten Teilen v der entsprechenden Kolbenfüße vernutete Ringe anwenden. Die
Ausbildung läßt sich auch so treffen, daß bei Anwendung eines einzigen Steuerringes
dieser durch zwei Kugellager anstatt durch eins geführt wird. Der Zweck einer derartigen
Anordnung ist der, jedes Kanten des Ringes zu verhindern. Der einzige Ring würde
genau mit der Geschwindigkeit des Läufers umlaufen, beispielsweise mit Hilfe der
Rollen 28, die auf dein Ring untergebracht sind und in Löchern 29 des angrenzenden
Läuferemdes eingreifen. Werden jedoch zwei unabhängig voneinander bestehende Ringe
gebraucht, so ist die Ausbildung eines unmittelbaren Antriebes nicht not--wendig.