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Drehkolbenpumpe Die Erfindung betrifft eine aus zwei in einem Gehäuse
unter einem Winkel gegeneinander angeordneten, mit gleicher Drehzahl umlaufenden
Scheiben bestehende Pumpe, wobei ein zwischen den Scheiben in Durchmesserrichtung
angebrachter Kolben den Raum zwischen den Scheiben in zwei Räume teilt, in der Weise,
daß zwecks Ansaugens der Flüssigkeit in den einen Raum eine Vergrößerung desselben
und gleichzeitig zwecks Herausförderns in dem anderen eine Verkleinerung erfolgt.
Das Neue besteht darin, daß im Pumpengehäuse an der auswärts gekehrten Seite der
einen Scheibe eine zur Ansaugeöffnung führende, ringsegmentförmige Aussparung und
ihr gegenüber an der auswärts gekehrten Seite der anderen Scheibe eine ringförmige
Aussparung angeordnet ist, die durch einen geraden, gegen die dortige Scheibe dichtenden
Steg in zwei Räume geteilt ist, deren einer mit dem Auslaß verbunden ist. Hierdurch
wird ein fast vollständiger Druckausgleich auf beiden Seiten der an der ringförmigen
Aussparung anliegenden Scheibe bewirkt, um die einseitige Beanspruchung ihrer Welle
aufzuheben und das Brechen derselben zu verhüten. Die Pumpe läßt sich auch als Luftverdichter
und Vakuumpumpe verwenden. In letzterem Falle wird die Flüssigkeit eines oberhalb
der Saug- oder Drucköffnung vorgesehenen Behälters als Dichtungsmittel benutzt,
indem die Flüssigkeit dabei zum Kreislauf durch die Pumpe gebracht wird.
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Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel der Pumpe mit
axial angeordnetem Einlaß.
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Fig. z ist ein Längsschnitt der Pumpe, Fig. a ein Querschnitt derselben;
Fig. 3 bis 1q. zeigen Einzelheiten; Fig. 15 ist eine Endansicht der rechten Seite
der Pumpe; Fig. 16 ist ein Querschnitt einer Ausführungsform, die als Flüssigkeitspumpe,
Vakuumpumpe und Luftverdichter verwendbar ist.
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Im Gehäuse a mit seitlichem Deckel b sind auf Welle
c die Scheibe d und auf Welle g die Scheibe h schräg gegeneinander gelagert. Die
Welle c rechts ist in einer Lagerbuchse z und in einem Kugellager L gelagert, die
Welle g links liegt in einer Lagerbuchse i und ist außen mit einer Kugeln versehen,
die in einem im Deckel b verschraubten, bei q gesicherten Teil p sitzt.
Durch Einstellen dieses Kugellagers wird der Anpressungsdruck der beiden Scheiben
geregelt. Der aus Fig. 7 bis 9 ersichtliche Kolben k mit teilweise prismatischen
und teilweise zylindrischen Flächen ist in die radialen Aussparungen e, e" der Scheibe
d (rechts) eingesetzt, während die
Rippe k2 des Kolbens in den beiden
schräg zueinander laufenden diametralen Nuten hl der Scheibe h liegt, wie Fig. 3
und 4 zeigt. Der Kolben k schließt außen mit seinen Enden am Rand der Scheiben d,
h mit der Gehäuseinnenwand und den Scheiben dicht ab. Eine Vierteldrehung nach der
Stellung von Fig. i liegt die ebene Fläche des Kolbens k auf der Außenseite der
Rippe k2 in der einen Nut lal der Scheibe h an, nach einer weiteren halben Umdrehung
in der anderen Nut hl. Die Dichtung findet an diesen Stellen in der Scheibe h und
in der Aussparung e der Scheibe d statt, in deren Vertiefung e1 der
Ringansatz k1 des Kolbens paßt. Gemäß Fig. 13 können beide Scheiben d, h kegelförmig
ausgebildet sein, wobei ausschließlich rollende Reibung auftritt, wenn beide denselben
Kegelwinkel zeigen.
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In Fig. 2 ist der Einlaß mit s und der Auslaß mit t bezeichnet. Der
Einlaß ist in Fig. i mit gestrichelten Linien angedeutet und führt zu einer Aussparung
b1 in der rechten Gehäusewand vor der Scheibe d. Die Aussparung b1 hat mit der Welle
c gleichachsige Ringsegmentform und ist begrenzt durch die Kanten b' und
b4, zwischen denen sie sich mit abnehmender Tiefe erstreckt. Die Aussparung b1 steht
durch einen in einen Schlitz bei b' mündenden Kanal dauernd mit dem Einlaß s in
Verbindung, das Ansaugen erfolgt durch zwei Schlitzöffnungenh' in der Scheibe d
nach den Räumen zwischen beiden Scheiben. Je eine der Öffnungen ha liegt auf einer
Seite der Kolbenaussparung e, wie Fig. 5 und 6 zeigt. Die Scheiben d, h drehen sich
in der Pfeilrichtung von Fig. 2 so, daß beim Überschreiten der Dichtungslinie zwischen
ihnen durch den Kolben hinter ihm ein Raum entsteht, der bei der ersten Hälfte der
Drehung sich erweitert, so daß durch die Öffnungen h' Flüssigkeit angesaugt wird,
während bei der zweiten Hälfte der Drehung die Verminderung dieses Raumes und das
Herausdrücken der angesaugten Flüssigkeit durch den Auslaß erfolgt. Bei einer Umdrehung
wird also zweimal Flüssigkeit angesaugt und herausgefördert. Da die Ansaugeöffnungen
h' nahe bei der Drehachse c verlaufen, kann eine sehr hohe Umlaufsgeschwindigkeit
angewandt werden, ohne daß Störungen durch die Fliehkraft für das Ansaugen eintreten.
Im letzten Teil der Umdrehung sind die Öffnungen h' vom Wandteil b' des Gehäuses
verschlossen, so daß die Flüssigkeit in den Auslaß gelangt.
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In der Wand v des Gehäuses ist zwischen Auslaß t und Einlaß s eine
nach außen offene Flüssigkeitstasche u vorgesehen, die durch eine radiale Aussparung
t' (Abb. 14) mit einer kreisrunden Aussparung tr an der Innenseite des Deckels b
verbunden ist, so daß die Scheibe lt durch den links auf sie wirkenden Auslaßdruck
gegen die Scheibe d mit einer Kraft gedrückt wird, die etwa so groß ist wie der
Widerstand, den die Flüssigkeit beim Herausdrücken nach dem Auslaß leistet, so daß
die Reibung zwischen Deckel b und Scheibe h bzw. die Reibung in dem Kugellager der
Welle g annähernd aufgehoben wird. Aus Fig. 14 ist ersichtlich, daß die Ringaussparung
tr in zwei Räume tr' und tr" geteilt ist durch einen geraden Steg f
von der
gleichen Höhe wie die Tiefe der Aussparung. Der Steg f dichtet somit gegen die Seitenfläche
der Scheibe h ab (Fig. 2 und i4). Der Steg f verläuft etwa in der gleichen Richtung
wie die Kanten b', b4 der Aussparung b1, so daß der obere Raum tr' annähernd
gegenüber dem festen Wandteil b' und der untere Raum t" annähernd gegenüber der
Aussparung b1 auf der Ansaugeseite liegt. Wenn nun der obere Raum tr' mit Druckflüssigkeit
im Auslaß, z. B. durch eine zur Flüssigkeitstasche und zur Druckleitung führende,
radiale Öffnung t' verbunden ist, so erfolgt eine ähnliche, ungleiche Druckverteilung
auf der linken Seite der Scheibe h wie auf ihrer rechten Seite, wo im einen der
durch den Kolben k getrennten Räume Saugdruck, im anderen Förderdruck vorhanden
ist. Auf diese Weise wird erreicht, daß die rechts und links auf der Scheibe h wirkenden
Drücke sich fast ganz aufheben, womit auch die ungünstige Einwirkung auf die Welle
g und das Kugellager n beseitigt ist.
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Um das Einsaugen von Luft an der Welle c der Scheibe d zu vermeiden,
kann in der Lagerbuchse z eine Ringnut y nahe bei ihrem äußeren Ende vorgesehen
und durch einen Kanal x mit dem Auslaß t zwecks Einführung von Druckflüssigkeit
verbunden werden.
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Die Einrichtung an der Deckelseite gemäß der Erfindung, die eine gleichmäßige
Beanspruchung der linken Scheibe h bezweckt, kann ergänzt werden durch Ringnuten
d1, d' an den Scheiben h und d, die mit dem Raum u in Verbindung stehen.
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Die Fig. io bis x2 zeigen eine andere Ausführungsform des Kolbens
k, ohne Ringansatz k1, der in die Nut e der Scheibe d von der Seite
her eingesetzt werden muß und infolge seines vollen Kreisquerschnittes in der Mitte
aus der Scheibe nicht herausfällt wie der mit halbkreisförmigem Querschnitt ausgebildete
Kolben nach Fig. i, 3, 4 und 7 bis g. Die Einlaß- und Auslaßöffnungen können auch
am Umfang im Gehäuse angebracht sein, wobei die Öffnungen h' fortfallen.
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Gemäß Fig. 16 ist ein Flüssigkeitsbehälter r mit Zwischenwand m und
zwei Teilräumen ml und W vorgesehen, von denen der erstere mit der Saugleitung s,
der letztere mit der Druckleitung verbunden ist. Bei W mündet das
Flüssigkeitszulaufrohr
r1 mit einem aufsteigenden Zweigrohr r2, das die Luft zuleitet; in den Raum ft2
mündet ein Druckrohr r4 für die Flüssigkeit und ein aufsteigendes Rohr zur Abführung
der Luft r'. Die Rohre sind bei i, 2, 3, .I mit Hähnen verschließbar, beide Räume
in' und 11a' sind durch eine Öffnung o verbunden. Diese Anordnung ermöglicht die
Verwendung als Flüssigkeitspumpe sowie auch als Vakuumpumpe. Im letzteren Fall wird
der Raum 11a2 beispielsweise mit einer Melkmaschine verbunden, die Hähne i und 4
geschlossen, die Hähne 2 und 3 geöffnet. Die Flüssigkeit gelangt dann durch die
Öffnung o aus dem Raum 1112 in den Raum ml und durch die Pumpe als Dichtungsmittel,
während Luft von der Melkmaschine durch den Hahn 2 gesaugt wird und durch den Hahn
3 ins Freie ausströmt. Die Öffnung o wird von außen mittels einer Stellschraube
geregelt, so daß nur ein Teil der in der Pumpe enthaltenen Flüssigkeit umläuft.
Bei der Verwendung als Flüssigkeitspumpe werden die Hähne 2 und 3 geschlossen, die
Hähne i und 4. geöffnet. Als Vakuumpumpe kann die Pumpe bei offenem Behälter r arbeiten,
wobei sämtliche Hähne sowie die Rohre r1 und r4 entbehrlich sind; das Rohr r2 wird
unmittelbar mit dem Raum ml verbunden. Bei der Verwendung als Luftverdichter muß
der Raum m' mit dem Luftbehälter und nal mit der Außenluft in Verbindung stehen.