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Drehkolbenpumpe mit ringförmigem Arbeitsraum Die Erfindung bezieht
sich auf Drehkolbenpumpen mit ringförmigem Arbeitsraum, in dem mehrere sektorförmige
Kolben von einer mit Schlitzen versehenen Scheibe durch an den Kolben angebrachte,
in die Schlitze der Scheibe hineinragende Ansätze mit wechselnder Winkelgeschwindigkeit
umgetrieben werden, dergestalt, daß die Kolben sich bei ihrem Umlauf abwechselnd
nähern und wieder voneinander entfernen. Das Ansaugen der zu fördernden Flüssigkeit
erfolgt, wenn die Kolben sich voneinander entfernen, während das darauffolgende
Nähern der Kolben zueinander die angesaugte Flüssigkeit aus der Pumpe herausdrückt.
Die bisher bekannten Pumpen dieser Art hatten den Nachteil, daß ihre Leistung sich
nicht verändern läßt. Dieser Nachteil wird durch die Erfindung beseitigt, und zwar
ohne den gleichmäßigen Strom der Förderflüssigkeit irgendwie zu beeinträchtigen
und ohne erhebliche Druckschwankungen in Kauf nehmen zu müssen.
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Dieser Erfolg wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Antriebsscheibe
für die Kolben und der ringförmige Arbeitsraum exzentrisch gegeneinander verstellbar
sind, wodurch die relative Bewegung der Kolben gegeneinander verändert werden kann.
Liegt die Achse der Antriebsscheibe in der Verlängerung der Achse des Arbeitsraumes,
so verschieben sich die Kolbenansätze in den Schlitzen der Antriebsscheibe beim
Betrieb der Pumpe nicht; dementsprechend findet auch keine relative Bewegung der
umlaufenden Kolben gegeneinander statt. Die Leistung der Pumpe ist gleich Null.
Werden die Achsen der Antriebsscheibe und des Arbeitsraumes gegeneinander verstellt,
so daß sie nicht mehr zusammenfallen, so bewegen sich die Kolbenansätze in den Schlitzen
der Antriebsscheibe hin und her, demzufolge tritt jetzt eine relative Bewegung der
Kolben gegeneinander ein. Die Kolben entfernen sich einerseits voneinander, saugen
also Förderflüssigkeit an, andererseits nähern sie sich auch dementsprechend, drücken
also die Förderflüssigkeit heraus. Der Erfolg dieser Verstellung der Antriebsscheibe
gegen den Arbeitsraum oder umgekehrt des Arbeitsraumes gegenüber der Antriebsscheibe
ist also, daß die zwischen den Kolben vorhandenen Zwischenräume sich abwechselnd
vergrößern und wieder verkleinern, wodurch die Pumpwirkung zustande kommt. Das 'Maß
der Verstellung der beiden Teile gegeneinander bestimmt die Leistung der Pumpe.
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Die erfindungsgemäße Verstellung der Antriebsscheibe oder des Arbeitsraumes
kann dadurch erreicht werden, daß der eine oder
der andere Teil
exzentrisch mit einer exzentrisch zu dem anderen Teil angeordneten drehbaren Buchse
verbunden ist, derart, daß durch Drehung dieser Buchse die Achse des von ihm getragenen
Teiles (z. B. Antriebsscheibe) mit der Achse des anderen Teiles (z. B. Arbeitsraum)
zusammenfällt (keine Förderleistung) oder gegen diese verschoben wird (wachsende
Förderleistung).
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Bei «Zembranpumpen ist bereits vorgeschlagen. die zur Bewegung der
Membran dienende «gelle exzentrisch in einer Buchse zu lagern, um durch Drehung
dieser Buchse den Hub der «Membran verändern zu können. Demgegenüber erzielt die
Erfindung bei den hier ausschließlich in Frage kommenden Drehkolbenpumpen mit wechselnder
Winkelgeschwindigkeit der Kolben die Leistungsregelung der Pumpe durch die Verstellung
der die Drehkolben bewegenden Antriebsscheibe und des. Arbeitsraumes gegeneinander
in der Weise, daß eine den einen Teil exzentrisch tragende Buchse zu dem anderen
Teil exzentrisch angeordnet ist.
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Auf den Zeichnungen ist die Erfindung in zwei Ausführungsformen dargestellt.
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Abb. i ist ein Längsschnitt durch eine Drelikolbenpumpe nach der Erfindung,
hei welcher die Leistungsregelung durch Verstellen der Antriebsscheibe erfolgt.
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Abb. a ist ein senkrechter Querschnitt, der die Antriebsscheibe zeigt.
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Abb. 3 ist eine Endansicht der Pumpe, die die Treibwelle und ihre
einstellbare Lagerung veranschaulicht.
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Abb. 4 ist eine Ansicht, die den ringförmig e n Arbeitsraum und die
Kolben veranschaulicht. Abb. 5 ist eine Aufsicht im Schnitt hierzu. Abb.6 ist ein
Längsschnitt durch eine Drehkolbenpumpe nach der Erfindung, bei der die Leistungsregelung
durch Verstellen des Arbeitsraumes erfolgt.
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Die Abb. i bis io veranschaulichen diese Ausführungsform der Erfindung
in ähnlicher Weise wie die Abb. ? bis 5 der ersten Ausführungsform.
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Abb. i i zeigt die Verbindung zwischen dem Arbeitsraum und den Ein-
und Auslaßleitungen bei der Ausführungsform nach Abb. 6.
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Bei der Ausführungsform der Abb. i bis 5 besteht (las Pumpengehäuse
aus zwei Hauptteilen a. und b, die miteinander durch Schraubenbolzen c verbunden
sind. In dem einen Teil a ist eine drehbare Buchse d gelagert, die an dem
einen Ende einen Flansch e hat, der niit einem geringen Zwischenraum zwischen seihem
Umfang und der anliegenden W and des Hohlraumes in dem Teil a angeordnet ist. Die
Buchse. trägt exzentrisch die Treibwelle f, deren inneres Ende einen Flansch j hat,
der sich mit der einen Seite i;ei;etl die anliegende Seite des vorher genannten
t@lansclic@ e anlegt, auf seiner anderen Seite drei radiale Sclilite 7r. besitzt.
also die Antriebsscheibe bildet. Die Welle f kann in irgendeiner beliebigen Weise
in Drehung versetzt werden. und auf das äußere Ende der Buchse (l kann mit Hilfe
einer -Tut oder herbe ä ein Werkzeug oder ein Hebel angesetzt werden, finit dessen
Hilfe diese Buchse gedreht werden kann. um die Lage der Achse der Welle f und der
Antriebsscheibe,- zu verändern.
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Der riligförinige Arbeitsraum j, der die sektorförniii;en Kolben
1, aufnimmt, befindet sich in dein Gehäuseteil b. Bei der hier dargestellten
Bauart ist eine kreisförmige Aussparung all der Innenseite des Gelui.useteils b
vorgesehen, und in der Mitte dieses Raumes ist ein zvlindrischer hürper oder Stumpf
1 angebracht. so daß der ringförmige Arbeitsraum j zwischen dem Umfang dieses Zvlinders
1 und der Innenwandung der in dem Gehäuseteil h befindlichen Aussparung eiltstellt.
In die Bodenfläche des Arl)eitsraunies sind zwei segmentartige -Nuten in und
lt eingeschnitten. I)ie eine voll diesen. rr, stellt mit der Einlaßleitung
o des l'illniteligehäuses und die andere. rt, mit der Au:laßleitung p in Verbindung.
Uln nun zu verhindern, claß die Nut 3a sich mit der Leitung o schneidet,
ist die Nut ra abgestuft oder in der Nähe dieser Leituni; flacher ausgebildet, wie
(lies auf der rechten Seite der Abb. 5 deutlich zu erkennen ist.
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Die Drehbewegung der Kolben k in dem Arbeitsraum j wird hervorgerufen
durch Allsätze q, deren äußere Enden Rollen r tragen, welche in den
radialen Schlitzen h des Teiles g gelagert sind. Diese Schlitze gehen nicht gerade
durch den Teil g hindurch, sondern sind auf der einen Seite. wie Abb. i zeigt, geschlossen,
um so zu verhindern, daß die Matte Obertliiclie des Teiles @, die mit der entsprechenden
Fläche des Teiles e zusammenarbeitet, zerschnitten wird.
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In den Abb. i und 3 liegt die Achse der Triebwelle f und der Antriebsscheibe
g in der Verlängerung der Achse des Arbeitsraumes j. Wird nun die Welle /' finit
der Antriebsscheibe g in Umdrehung versetzt, so nimmt die Antriebsscheibe g- in
ihren Schlitzen h die Kolbenansätze cl und dadurch die Kolben k
finit, die
ilulinielir in dem Arbeitsraum in gleichem Abstande voneinander ttnilanfen. T-Iierüei
findet keine Förderung der Flüssigkeit statt.
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Wird null die Buchse (1 in dem Pumpengehä use a gedreht, so verla-ert
sich die Achse der Triebwelle f und der Antriebsscheibe g etwas in bezug auf die.
Achse des Arbeitsraumes
j, -wie dies in den Abb. ?, 4 und angedeutet
ist. Nunmehr müssen sich die Kolbenansätze q in den Schlitzen 1a der Antriebsscheibe
g bei deren Drehung radial verschieben; diese Bewegung schwankt bei jeder Umdrehung
der Antriebsscheibe zwischen einem Höchst- und einem Mindestwert, deren Größe durch
das Maß der Verstellung der Antriebsscheibe g gegen den Arbeitsraum j bestimmt wird,
also verändert werden kann. Da nun die Kolbenansätze q bei jeder Umdrehung der Antriebsscheibe
g sich dem Mittelpunkt der letzteren abwechselnd nähern und wieder entfernen, so
ändert sich ihre 1Vinkelgeschwindigkeit entsprechend und damit auch die Winkelgeschwindigkeit
der sie tragenden Kolben k. Demnach erhalten die Kolben k außer der umlaufenden
Bewegung noch eine Relativbewegung gegeneinander, wie dies an sich bei Drehkolbenpumpen
schon bekannt ist. Die Erfindung liegt nun in dein Gedanken, diese an sich bekannte
Relativbewegung der Kolben gegeneinander veränderlich zu gestalten, um so die Leistung
der Pumpe regeln zu können. Zu diesem Zweck ist, wie eben angegeben, die Antriebsscheibe
g mit ihrer Achse gegen den die Kolben k führenden Arbeitsraum j verstellbar; je
größer die Entfernung zwischen den Achsen der Antriebsscheibe g und des Arbeitsraumes
j ist, desto größer ist auch der ;Z'eg, den die Kolbenansätze q in den Schlitzen
der Antriebsscheibe g zurücklegen, desto größer wird also die Relativbewegung der
Kol'ien le gegeneinander. Die Grenzer., zwischen d::nen die Zwischenräume zwischen
den Kolben sich abwechselnd vergrößern und wieder verkleinern, sind also veränderlich,
beginnend finit dem 'Nullwert bei gleichachsiger Lage der beiden Teile und wachsend
bis zu einem Höchstwert, der bei der Ausführungsform der Abb. i bis 5 bestimmt wird
durch den Flansch e der Buchse d.
Dieser Flansch e liegt, wie Fig.
i zeigt, exzentrisch zu der Innenwand des Pumpengehäusesa; demnach ist eine volle
Umdrehung der Buchse d-im Pumpengehäuse <z unmöglich. Der Flansch e muß nach
einer gewissen Drehung der Buchse d gegen die Innenwand des Pumpengehäuses a stoßen
und begrenzt damit die Drehung der Buchse d. Es ist danach möglich, durch Bestimmung
der Abmessungen des Flansches e und des Innenraumes des Pumpengehäuses die Grenze
für die Umdrehung der Buchse d und damit der Verlagerung der Antriebsscheibe g gegen
den Arbeitsraum j, also für- die Höchstleistung der Pumpe festzulegen.
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Der Flansch e hat außerdem noch die Aufgabe, das Durchsickern <leg
Förderflüssigkeit aus dem Innern der Pumpe zu verhindern. Bei der Ausführungsform
der Abb. 6 bis r i wird die Regelung der Pumpenlieferung e:.-ziclt dadurch, daß
der ringförmige Arbeitsraum in bezug auf die Achse der Welle f oder der Antriebsscheibe
verstellt wird. Die beiden Pumpen sind im wesentlichen in ihrer Wirkung und Bauart
gleich, und die Beschreibung der Abb. i bis 5 bezieht sich also in großem Umfange
auch auf die Abb. 6 bis ii. Im folgenden sollen bei der Beschreibung der Abb. 6
bis i i lediglich die von der ersten Ausführungsform abweichenden Teile und Merkmale
erläutert werden. Hier ist der ringförmige Arbeitsraum in dem Teil b durch einen
Teilt gebildet, der an seiner Vorderseite eine ringförmige Aussparung oder Hohlraum
aufweist. Dieser Teil t sitzt an dem einen Ende einer exzentrischen Buchse zt, die
durch einen Handgriff v oder andere Hilfsmittel gedreht werden kann. Innerhalb der
Buchse u ist eine Welle zu gelagert, die einen Flansch 1- trägt, der als
Boden für den ringförmigen Arbeitsraum dient, und -,yeiter einen mittleren Teil
oder Zylinder y, der einen gehärteten Ring io trägt, so daß der Umfang dieses Ringes
die Innenwandung des Arbeitsraumes bildet, während die dazugehörige Außenwand von
dem Teil t gebildet wird. Die Verbindung zwischen den Kolben k in dem ringförmigen
Arbeitsraum und der Antriebsscheibe g der Triebwelle f ist hier ebenso wie bei der
erstbeschriebenen Ausführung. sform. Der Flansch e der Triebwelle
f
ist hier fortgefallen.
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Der Teil t liegt innerhalb eines kreisförmigen Hohlraumes in dem Gehäuseteil
b und ist in bezug auf diesen beweglich durch Drehen der Buchselt. Das Maß dieser
Bewegung ist begrenzt durch die Berührung des Umfanges von t mit der Innenwand des
Hohlraumes in dem Gehäuseteil b, zu dem der Teil t exzentrisch liegt
(Abb. 6 und 9). Nach den Abb. 6 und 9 liegt die Buchse 2t derart, daß eine Drehbewegung
der Büchse zur Folge hat, daß die Achse der Welle zu in bezug auf die Achse der
Antriebsscheibe g einen kurzen Kreisbogen beschreibt; so daß also die relative Stellung
dieser beiden Achsen zur Änderung der Pumpenleistung verändert werden kann. Es ist
aber notwendig, zu vermeiden, daß der Teil x, in welchem die Kanäle oder Leitungen
7 und 8 angeordnet sind, dieselbe Drehbewegung erhält wie die Buchse fit, wenn er
auch der Verstellbewegung folgen muß, und zu diesem Zweck ist an dein äußeren Ende
der Welle w ein Bund = (Abb. 8) vorgesehen, der an der einen Seite eine Kerbe 3
hat, in welche ein an dem Gehäuseteil b befestigter Vorsprung ::1 einfaßt. Infolge
dieser Anordnung wird die Buchse tt bei ihrer Drehung um die Welle Tu gedreht, und
die
letztexe erhält dann nur oder in der Hauptsache eine einfache
Verschiebungsbewegung ihrer Achse in bezug auf die Achse der Welle f.
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Die Ein- und Auslaßkanäle oder Leitungen in dem Pumpengehäuse sind
hier mit o und p bezeichnet und stehen durch Leitungen oder Bohrungen 5 und 6 in
der Buchse u und durch kreisförmige Schlitze 7 und 8 in dem Teil x mit dem ringförmigen
Arbeitsraum in Verbindung, der die Kolben enthält. Die Form und Anordnung dieser
verschiedenen Kanäle und Leitungen einschließlich der vorhin beschriebenen Teile
3 und q. ist derart, daß die Einstellung der Buchse ic erfolgen kann, ohne daß die
richtige Beziehung zwischen diesen Kanälen und die Zwischenräume zwischen den Kolben
dadurch irgendwie in Mitleidenschaft gezogen werden.
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Die vorliegende Erfindung ermöglicht jede gewünschte Einstellung der
Leistung der Pumpen dieser Art, auf die sich die Erfindung bezieht, und zwar in
einer sehr einfachen und bequemen Art und Weise. Die Erfindung ist nicht auf die
vorher beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, denn es läßt sich leicht einsehen,
daß die Teile derart angeordnet werden können, daß beispielsweise die Kolben stillstehen
und der Arbeitsraum die Drehbewegung erhält. Falls gewünscht, können die Kolben
und der Arbeitsraum je für sich einstellbar gemacht werden.