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Pumpe oder Motor eines Flüssigkeits- oder Druckluftwechselgetriebes
Die Erfindung betrifft die weitere.Ausgestaltung einer Pumpe -oder eines Motors
eines Flüssigkeits- oder Druckluftwechselgetriebes mit sichelförmigem Arbeitsraum
und mit in Schlitzen eines Läufers radial verschiebbaren Flügelkolben. Um bei solchen
Getrieben die Leistung des Motors oder die Fördermenge der Pumpe verändern zu können,
ist der Vorschlag gemacht, die die zylindrische Lauffläche der Flügelkolben bildende
Wandung derart elastisch auszuführen, daß sie in dem festen Gehäuse der Maschine
radial verstellbar ist. Diese Wandung besteht aus einem geschlossenen, elastischen
Ring, der mit dem die Flügelkolben enthaltenden Körper sichelförmige Arbeitsräume-
bildet. Dadurch, daß die Form des elastischen Mantels verändert wird, verändert
sich die Größe. des Arbeitsraumes und damit die Leistung der Maschine.
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Bei Maschinen dieser Art, die mit hohen Geschwindigkeiten betrieben
werden, entstehen bedeutende Kräfte durch die Beschleunigung und Verzögerung der
Flügelkolben, die erhebliche Erschütterungen zur Folge haben. Durch die Erfindung
werden derartige Erschütterungen vermieden, indem die Veränderung der Beschleunigung-
und Verzögerung im Verlauf der Drehung des Läufers allmählich und gleichmäßig erfolgt.
Um das zu ermöglichen, wird die elastische und radial verstellbare Lauffläche in
zwei den Saug- und Druckraum voneinander trennende starre Widerlager, eiri ortsfestes
und ein radial verstellbares, mit einseitig eingespannten, die Zwischenräume zwischen
den beiden Widerlagern überbrückenden elastischen Teilen aufgelöst, deren Durchbiegung
infolge ihrer Ouerschnittsabmessungen und Führungen bei verschiedener Pumpenleistung
eine gleichmäßige Schaufelbewegung herbeiführt.
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Der elastische Teil kann mit einem der Widerlager aus einem Stück
bestehen und gegenüber dem anderen starren Widerlager in einer im Gehäuse angebrachten
konzentrischen Führung geführt werden. Bei dieser Ausführung gewährleistet die Herstellung
des biegsamen Teils mit einem Widerlager aus einem Stück bei richtiger Bemessung
der Teile einerseits und die konzentrische Führung gegenüber dem anderen starren
Widerlager den für den ruhigen Betrieb der Maschine erforderlichen allmählichen
Übergang der Beschleunigung und der Verzögerung.
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Die konzentrische Führung des biegsamen Teils läßt sich durch einen
an dem freien Ende des biegsamen Teils sitzenden konzentrischen Flansch erreichen,
der in einer im Gehäuse angebrachten konzentrischen Führung geführt ist, und zwar
ragt dieser Flansch in könzentrische- Schlitze, die in zwei zu beiden Seiten des
beweglichen Widerlagers angeordneten Platten ausgebildet sind,
Der
biegsame Teil geht mit seinem Ende in das anschließende starre Widerlager mittels
Nuten und Zapfen über. Dadurch wird er-,, reicht, daß der Übergang nicht etwa an
eine#j*:-Stelle, älso plötzlich stattfindet, sondern l# mählich. Außerdem aber wird
dadurch bekannte Wirkung erreicht, daß der Arbeit° raum entsprechend der Menge der
Flüssigkeit vergrößert oder verkleinert wird, da sich bei einer Veränderung der
Form der Lauffläche die Nuten und Zapfen ineinander verschieben, der Umfang der
Lauffläche und entsprechend auch der Querschnitt des Arbeitsraumes also vergrößert
oder verkleinert werden. Dadurch wird nur diejenige Flüssigkeits- oder Gasmenge
von den Schaufeln mitgenommen, die tatsächlich von dem Saugkanal in den Druckkanal
gefördert wird oder von dem Eintrittskanal in den Austrittskanal ausströmt. Würde
die Größe des Arbeitsraumes nicht in dieser Weise der Leistung angepaßt werden,
so würde der Läufer bei verminderter Leistung immer ein totes Volumen mitnehmen,
das nicht in den Druck- bzw. Austrittskanal gelangt.
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Damit die erforderliche Verbiegung des biegsamen Teils möglichst klein
ist, ist dieser so gestaltet, daß er bei der mittleren Leistung der Maschine gerade
entspannt ist.
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In der Zeichnung-ist Fig. i ein Querschnitt in der Ebene i - i der
Fig. 2, Fig. 2 ein Axialschnitt in der Ebene 2-2 der Fig. 1, Fig.3 eine vergrößerte
Darstellung, halbim Querschnitt durch die Mitte der Fig.2, halb im Querschnitt der
Ebene 3-3 der Fig.2.
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Fig.4 ist ein Teilaufriß in vergrößertem Maßstabe, Fig. 5 eine verkleinerte
Draufsicht auf den in Fig. 4 dargestellten Teil, Fig.6 eine perspektivische Darstellung
dieses Teils.
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Fig. 7 ist eine Seitenansicht eines anderen Teils des Getriebes.
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Fig. 8 stellt in gleicher Ansicht eine weitere Einzelheit dar, von
der Fig.9 einen Grundriß liefert.
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Das Gehäuse besteht aus einem Vorderteil 2o und einem Rückteil 21,
die an ihren Flanschen 22, 23 durch Schraubenbolzen 24 unter Einfügung von Dichtungen
25 zusammengehalten werden. Der Gehäusefuß 26 ist an das Gehäuse angegossen, das
eine zylindrische Bohrung 27 aufweist, die an ihrem rückwärtigen Ende zu einer Pumpenkammer
28 erweitert ist, deren Wandung 29 die Bohrung 27 im rechten Winkel schneidet. Der
rückwärtige Gehäuseteil 21 weist eine ebensolche Bohrung 3o auf, die in der Verlängerung
der Bohrung 27 liegt und gleichen Durchmesser wie diese besitzt. Seine Wandung
31 liegt parallel der Wandung 29 des Teils 2o und schließt den Pumpenraum 28 ab.
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Das Gehäuse weist ferner zwei Öffnungen von rechtwinkligem Querschnitt
auf, von . tfenen je drei Seiten in dem Gehäuseteil 2o, die vierte Seite in dem
Gehäuseteil2t liegen und die auf entgegengesetzten Seiten in der Höhe der Achse
des Pumpenraumes 28 liegen (Fig, i und 3). Außen sind sie durch Deckel 36 abgedeckt,
die mit Schraubenbolzen 37 verschraubt sind.
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Die Antriebswelle 4o liegt in Lagern 41, 42. Ihr Ringflansch 43 liegt
gegen den inneren Lauf ring des Lagers 41, die Schulter 44 gegen den inneren Laufring
des Lagers 42 an. Das Lager 41 ist in dem erweiterten Teil der Bohrung 27 angeordnet
und gegen Axialverschiebung durch die Reibung dieser Bohrung und den Deckel 32 gesichert,
der durch Schraubenbolzen 33 festgehalten wird. In ähnlicher Weise ist das Lager
42 in dem verengerten Teil der Bohrung 30 gelagert und gegen Axialverschiebung
durch die Schulter 44 der Welle 40 und durch den Deckel 34 gesichert, den Schrauben
38 in seiner Lage sichern.
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Zu beiden Seiten des Rotors 5o ragen hülsenförmige Naben 51 in die
Öffnungen 27, 3o hinein. Der Rotor 5o ruht in diesen Naben, wird aber von der Welle
40 getrieben, die locker durch die Hohlnaben 51 hindurchgeht und mittels Federkeile
45 in innen festgekeilt ist, die eine axiale Verschiebung des Rotors auf der Welle
gestatten.
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Der Rotor 5o weist die üblichen Schlitze 52 auf, in denen Schaufeln
55 von gleicher Breite wie der Rotor 50 sich verschieben können, deren Länge
etwas geringer ist als die Länge der Schlitze 52.
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In dem Pumpenraum 28 sind zwei Endplatten 6o angeordnet (Fig. 2 und
7), die zu beiden Seiten des Rotors 5o liegen. jede Endplatte 6o besteht aus einer
Scheibe 61, die im vorliegenden Fall einen Durchmesser besitzt, der kleiner ist
als der Abstand zwischen entgegengesetzt gelagerten Schrauben 24 (s. die gestrichelte
Linie in Fig. i). Die Endplatten 6o tragen kurze Arme 62, die im vorliegenden Fall
gleich breit sind wie die rechtwinkligen Öffnungen 35 und von denen einer in einem
Loch 63 einen nicht dargestellten Splint trägt, der die Platte in ihrer Stellung
festhält.
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An jeder Endplatte ist auch ein Nabenteil 64 ausgebildet, der im rechten
Winkel zu dem scheibenförmigen Mittelteil 61 steht und dicht in die Bohrungen 27
oder 30 eingepaßt ist (Fig. 2). Durch jede Endplatte 6o und ihre Nabe 64
erstreckt sich die Bohrung für die Rotornaben 51. Der scheibenförmige Teil 61 der
Endplatten 6o ist dick genug, um den Raum zwischen den Seitenflächen des Rotors
5o
und den Wänden 29 bzw. 3:r des Pumpraümes 28 auszufüllen. Auch die Naben 64 füllen
den Raum zwischen den Naben 51 des Rotors und den Wänden der Bohrungen 27 und 3o
aus.- Der Rotor kann also frei umlaufen und schließt doch flüssigkeitsdicht gegen
die anliegenden Flächen der Endplatten 6o ab.
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Die Endplatten 6o sind ferner mit zwei Paaren von diametral entgegengesetzt
liegenden gebogenen Durchlässen 65, 66 ausgebildet, deren innere Begrenzungslinien
mit dem Umfang des Rotors 5o zusammenfallen (Fig. 3 und 7) und die mit zur Führung
der umlaufenden Flüssigkeit dienen. Im vorliegenden Fall bilden die Durchlässe 65
die Eintritts- oder Saugöffnungen, die Durchlässe 66 die Austritts- oder Hochdrucköffnungen.
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Im Pumpraum 28 liegen zwischen den Endplatten 6o zwei abstandsichernde
Teile 70 (Fig.ä, 8 und 9), deren jedes aus einem nahezu halbkreisförmigen Ringsegment
besteht, giessen Außenfläche sich der Bohrung des Pumpraumes z8 anpaßt, während
der Durchmesser der Innenfläche größer ist als der Durchmesser des Rotors 5o. Die
Endflächen 71 der abstandsichernden Teile 7o liegen im vorliegenden Fall waagerecht.
Jeder Teil 70
wird durch einen Paßstift 72 in seiner Lage gesichert und von
Schrauben 73, die durch das Gehäuse 2o nach innen ragen, festgehalten. Die Teile
70 sind etwas breiter als der Rotor 5o und liegen flüssigkeitsdicht zwischen
den Endplatten 6o, so daß sich der Rotor 5o frei drehen kann und doch flüssigkeitsdicht
mit den Platten abschließt. Die Teile 70 weisen Bohrungen 74 auf, durch die
die Schrauben 24 hindurchragen.
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Einen wichtigen Teil des Getriebes stellt die Einrichtung zur .Steuerung
der Radialbewegung der Schaufeln 55 dar. Radial an die Teile 7o angesetzte Widerlager
75, die über und unter dem Rotor 50 liegen, sind mit gewölbten Flächen 76 ausgebildet
(Fig. 8), die in dem dargestellten Ausführungsbeispiel an dem Umfang des Rotors
5o glatt anliegen, der in flüssigkeitsdichter gleitender Berührung mit diesen Flächen
76 steht. Die Einrichtung zur Schaufelsteuerung umfaßt ferner zwei bewegliche Widerlager
8b (Fig.3, 5 und 6), deren jedes aus einem waagerechten Körper 81 von rechteckigem
Querschnitt besteht, dessen Breite gleich dem Abstand zwischen den einander zugekehrten
Flächen der Arme 62 der Endplatten 6o und dessen Höhe gleich dem Abstand zwischen
den einander gegenüberliegenden Endflächen 71 der abstandsichernden Teile
70 ist. jedes der beiden beweglichen Widerlagerstücke 8o ruht also auf seinem
Vierkantteil 81 und dieser wieder auf den Enden 7 1 der abstandsichernden Teile
7o derart, daß die beweglichen Widerlagerstücke 8o beliebig weit in waagerechter
Richtung verschoben werden können, während gleichzeitig die Teile 81 flüssigkeits4
dicht zwischen den Flächen der Arme 62 der Endplatten 6o und zwischen den Endflächen
71 der abstandsichernden Teile 70 liegen.
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Jenseits des Vierkantteils 81 trägt jedes der beweglichen Widerlagerstücke
einen Flansch 82, der als Anschlag für die Ein-und Auswärtsbewegungen der Teile
8o dient. Jenseits dieses Anschlages ist ein zylindrischer Teil 83 angeordnet, der
durch die äußeren Öffnungen 35 des Gehäuses 2o und entsprechende Öffnungen in den
Deckeln 36 hindurchragt (Fig. z). Die Stücke 83 sind bei 84 abgeflacht (Fig. z und
3) und nehmen in Bohrungen. 85 Zapfen 86 auf, mittels derer jedes der Teile 8o an
eine Gabel 87 angelenkt ist.
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An jedem Widerlagerstück 8o ist eine Führung 9o für die Schaufeln
ausgebildet, die im vorliegenden Fall schwach parabelförmig verläuft und fest an
dem Teil fit sitzt. Der Führungsteil 9o ist mit einem Bogen 9r ausgebildet, der
zweckmäßig starr ist und dessen Mittelpunkt in der waagerechten Mittelachse des
Rotors 50 und auch im Mittelpunkt der Vierkantteile 81 liegt. Der Teil der
Schaufelführung 9o, an dem der Pumpbogen 9 1 ausgebildet ist, ist so breit
wie der Abstand zwischen den beiden Endplatten 6o und liegt flüssigkeitsdicht gegen
diese Platten an.
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Der Pumpbogen9r kann beliebig gekrümmt sein, verläuft aber zweckmäßig
konzentrisch zum Umfang des Rotors 50, wenn die beweglichen Widerlagerstücke 8o
so eingestellt sind, daß die Pumpe ihre Höchstleistung vollbringen kann. Im vorliegenden
Fall liegt der Pumpbogen 9z konzentrisch zum Umfang des Rotors 50, wenn sich die
beweglichen Widerlagerstücke 8o gerade in der Mitte zwischen ihren inneren und äußeren
Endlagen befinden. Der Bogen 9r ist auch zweckmäßig ebenso lang oder etwas länger
als der Winkelabstand zwischen den Schaufeln 55. Infolge dieser Anordnung wird die
Schaufelbewegung, während die Schaufeln einem nicht ausgeglichenen hydraulischen
Druck unterworfen sind, auf einer Mindesthöhe erhalten.
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Von dem Pumpbogen 9r gehen zwei nicht starre, sondern nachgiebige
Arme 92 aus, die hier nahezu ebenso breit sind wie der Abstand zwischen den Endplatten
6o, um eine Verbindung zwischen der Flüssigkeit in den Räumen zu schaffen, die an
die inneren und äußeren Umfangsflächen der Arme 92 angrenzen.
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Um eine richtige Bewegung der Schaufeln zu sichern, müssen Mittel
vorgesehen sein, um einen glatten Übergang der äußeren
Schaufelkanten
von den Armen 92 auf die gekrümmten Flächen 76 der festen Widerlager 75 und von
diesen zurück auf die Arme 92 zu sichern. Dies wird hier durch eine solche Ausbildung
der Teile erzielt, daß die Enden der Arme 92 mit den gekrümmten Flächen 76 der Widerlager
75 überlappt sind und die überlappten Teile der Arme in konzentrischer Lage zu den
Flächen 76 gehalten werden und mit ihren Enden tangential zu diesen Flächen liegen.
, Zu diesem Zweck springt vom Ende jedes Arms 92 ein starrer Teil 93 hervor, der
einen gekrümmten Flansch 94 trägt und radial zu diesem Flansch 94 und zu den gekrümmten
Flächen 76 liegt. Der Flansch 94 ist breiter als die Arme 92, und seine Außenkanten
greifen in die benachbarten Schlitze 97 in den anliegenden Endplatten 6o ein, die
länger sind als die Flanschen 94 und gleichfalls konzentrisch zu den gekrümmten
Flächen 76 verlaufen. Die Flanschen 94 können frei in den Schlitzen 97 gleiten,
werden aber stets konzentrisch zu den gekrümmten Flächen 76 gehalten.
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Die Arme 92 arbeiten also mit den festen Widerlagern 75 zusammen,
um eine fortlaufende Führung für die Außenkanten der Schaufeln 55 zu bilden. Zu
diesem Zweck ist das Ende jedes Arms 92 mit einem Schlitz 95 ausgebildet (Fig.6),
in den die aus Fig. 8 und 9 ersichtliche Zunge 77 eingreift, die sich an die gekrümmte
Fläche 76 anschließt. Die Zungen 77 greifen also in die Schlitze 95 ein und überlappen
damit die Enden der Arme 92 bei allen Einstellungen der beweglichen Widerlager 8o.
Ebenso sichern die von den Schlitzen 97 geführten Flanschen 94 die tangentiale Lage
der Arme 92 und der gekrümmten Flächen 76. Das Ausmaß der jeweiligen Einwärts- und
Auswärtsverschiebung, d. h. die radiale Beschleunigung und Verzögerung der Bewegung
der Schaufeln 55 ist dadurch geregelt, daß die Dicke der Arme 92 der beweglichen
Widerlager 8o entsprechend bemessen und auf sie solche Kräfte ausgeübt werden, daß
die Arme die gewünschte Biegung annehmen. Die zur Ausübung dieser Kraft auf die
Arme 92 bestimmte Einrichtung kann beliebige Form besitzen und von den Einrichtungen
zur Lageerhaltung der Endteile der Arme 92 konzentrisch mit den gekrümmten Flächen
76 getrennt oder mit ihnen kombiniert bzw. wie im vorliegenden Fall aus einem Stück
mit ihnen bestehend ausgeführt sein. Man kann die Arme 92 also innen beliebig, dick
und beliebig geformt ausführen. Im vorliegenden Fall ist .aber ihre Dicke verschieden
und nimmt nach den Enden zu ab. Ihre Innenflächen sind zweckmäßig so abgeschliffen,
daß sie, solange auf die Arme 92 keine besondere Kraft ausgeübt wird, die erforderlichen
Beschleunigungen und Verzögerungen der Schaufelbewegung herbeiführen.
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Bei der dargestellten Ausführungsform wird auf die Arme 92 keine biegende
Kraft ausgeübt, wenn sich die beweglichen Widerlager 8o in der Mitte zwischen ihren
inneren und äußeren Endlagen befinden. Die Arme 92 sind auch so abgeschliffen, daß
sie, wie dies in Fig.4 in ausgezogenen Linien dargestellt ist, bei Einstellung der
Teile 8o in der Mittellage die gewünschte Form aufweisen. Wie oben erwähnt, bildet
der Pumpbogen 9i mit seinen Armen 92 eine im wesentlichen parabolische Leitfläche.
Wenn die beweglichen Widerlager 8o aus ihrer Mittellage verschoben werden, werden
die Flanschen 94 gleichzeitig in einer oder der anderen Richtung in ihren Schlitzen
97 verschoben, wodurch die Winkellage zwischen jedem Teil 93 und seinem Arm 92 geändert
und infolgedessen ein Druck auf diese Arme 92 ausgeübt wird. Die Flanschen 94, die
Teile 93 und die Schlitze 97 dienen also nicht nur zur Aufrechterhaltung einer Tangentiallage
der Arme 92 zu den gekrümmten Flächen 76, sondern üben auch einen Druck auf diese
Arme 92 aus.
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Diesen Druck sucht die Parabel abzuflachen, während die beweglichen
Widerlager 8o aus ihrer Mittellage nach außen verschoben werden, und er bewirkt
ferner, daß sich die Arme 92 weiter krümmen entsprechend der Verschiebung der Widerlager
8o aus ihren Mittellagen nach ihren inneren Endlagen. Die Strichlinien in Fig.4
veranschaulichen angenähert die gegenseitige Lage der Enden der Arme 92, der Teile
93 und der Flanschen 94 in dem Augenblick, in dem eines der beweglichen Widerlager
8o seine innere bzw. äußere Endlage einnimmt.
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Durch entsprechende Änderung der Abmessungen, Stellungen und, wenn
nötig, der Einrichtungen, durch die Druck auf die unstarren Arme 92 ausgeübt wird,
kann man diesen beliebige Form verleihen, so daß die Schaufelbewegung mit jeder
gewünschten Beschleunigung oder Verzögerung vor sich gehen kann. Die hier beschriebene
Bauart ,bietet aber den Vorteil, die Verbiegung der Arme 92 aus ihrer Normalstellung
beim Verschieben der Widerlager 8o aus der einen in die andere Endlage so niedrig
wie möglich zu halten.
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Es sind ferner Einrichtungen vorgesehen, um die Verschiebung der Widerlager
8o zu bewirken und zu regeln. Diesem Zweck dienen zwei Hebel iop, die mit ihren
unteren Enden bei ioi an Konsolen rot des Gehäuses angelenkt sind und deren obere
Enden gelenkig mit Muttern 103 verbunden sind, die
die izüt
Gewinde 'versehenen Enden einer Einstellstange . 105 umfassen, die in einem Schlitz
io7 einer Konsole auf dem Gehäuse drehbar gelagert ist. Die Stange 105 ist gegen
axiale Verschiebung durch eine Schulter io6 und ein Handrad io8 gesichert, die sich
von beiden Seiten. gegen die Konsole legen. Das Handrad io8 ist auf der Stange 105
mittels der Klemmschraube iog festgelegt.
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Jedes der beiden beweglichen WiderlagerSo steht mit seinem Hebel ioo
durch einen Lenker 87 in Verbindung. Eine Drehung des Handrades io8 im Sinne des
Uhrzeigers, von rechts in Fig. i gesehen, .drückt die oberen Enden der beiden Hebel
ioo um den gleichen Betrag nach außen, wodurch gleichzeitig die beiden Widerlager
8o um den gleichen Betrag nach außen. verschoben werden. Umgekehrt führt die Drehung
des Handrades io8 entgegen dem Uhrzeigersinn die gleichmäßige Einwärtsv erschiebung
der beiden Widerlager 8o herbei. Die Anschläge 82 begrenzen sowohl die Auswärts-
wie die Einwärtsbewegung.
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Der Flüssigkeitsumlauf erfolgt in zwei Ringkanälen iio, von denen
je einer in jeder Gehäusehälfte vorgesehen ist (Fig.2). Die beiden Kanäle stehen
mit den Saug- oder Einlaßöffnungen 65 der Endplatten 6o durch Bohrungen i i i in
Verbindung, die gleiche Weite und Form wie die Durchlässe 65 besitzen. Den Kanälen
i io kann die Flüssigkeit in beliebiger Weise und--an einer beliebigen Stelle zugeführt
werden; im vorliegenden Fall geschieht dies von der Einlaßöffnung i 12 aus, die
zu den Kanälen i io führt; wie in Strichlinien in Fig. 3 angedeutet ist.
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DerFlüssigkeitskreislauf führt ferner durch zwei Ringkanäle
1,5, von denen wiederum je einer in jeder Gehäusehälfte liegt und im vorliegenden
Fall mit den Hochdruck- oder Austrittsöffnungen 66 der Endplatten 6o und Bohrungen
116 verbunden ist, die gleiche Form und Weite aufweisen wie die Hochdrucköffnungen
66-. Die Druckflüssigkeit kann aus den Kanälen 115 an jedem beliebigen Punkt austreten.
Im vorliegenden. Fall -erfolgt der Austritt durch eine Austrittsbohrung 117, die
in Strichlinien im oberen Teil der linken Hälfte der Fig. 3 'angedeutet ist. Um
einen Abfluß für Flüssigkeit zu schaffen, die-@etwa in die Bohrungen 27 und 3o austreten
sollte, können die Gehäusehälften 2o und 21 auch mit einem. Abzugskanal versehen
sein, der von diesen Bohrungen zu den Saugkanälen i 16 führt, oder mit einem Abflußrohr
i 18.
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Dem Flüssigkeitskreislauf dienen ferner Einrichtungen zur Verbindung
der inneren Enden der Schlitze 52 des Rotors So während seines Umlaufs mit den Saug-
bzw. den Hochdruckteilen dieses Kreislaufs. Dies wisd hier durch zwei Paare von
gekrümmten Durchlässen 67, 68 bewirkt, die als Ausgleichschlitze bezeichnet werden
können und in den Endplatten 6o ausgebildet sind (Fig. 1, 3 und 7). Die Ausgleichschlitze
67 und 68 liegen weiter innen als die Schlitze 65 und 66 (F ig. 7) und konzentrisch
zu den inneren Enden der Schaufelschlitze 52, mit denen sie in Verbindung stehen,
wie dies in Strichlinien in Fig. 3 dargestellt ist.
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Die Ausgleichschlitze 67 können mit dem Einlaß- oder Saugteil des
Flüssigkeitskreislaufs verbunden werden. Im vorliegenden Fall ;geschieht dies mittels
Bohrungen 120, die sich in den Endplatten 6o von den Saug-oder Einlaßöffnungen'65
bis zu den Ausgleichschlitzen 67 erstrecken. Ebenso können die Ausgleichschlitze
68 mit dem Auslaß- oder Hochdruckteil des Flüssigkeitskreislaufs in Verbindung gebracht
werden, und zwar durch Vermittlung von Bohrungen 12i der Endplatten 6o. Die Ausgleichschlitze
67 und 68 können sich über einen beliebigen Winkel ausdehnen. Im vorliegenden Fall
erstrecken sie sich über die gleiche Winkellänge, und ihre Enden liegen radial zwischen
denselben Ebenen wie die Enden der Schlitze 65 und 66, aber die Hochdruckausgleichschlitze
68 sind hier mit Verlängerungen 69 ausgebildet, die dazu dienen,- die Innenteile
der Schaufelschlitze- 52 mit dem Hochdruckteil des Flüssigkeitskreislaufs zu verbinden,
während sich die Schaufeln 55 über den Pumpbogen gi bewegen. Statt der Verlängerungen
69 kann man auch die Hochdruckschlitze 68 selbst weiter führen.
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Diese Anordnung' bietet mehrere Vorteile. Einer davon liegt darin,
daß die Schaufelschlitze 52, soweit sie von den Schaufeln innen freigegeben sind,
mit dem Flüssigkeitskreislauf in Verbindung stehen, sobald die Schaufeln 55-nach
innen oder außen verschoben werden, und auf diese Weise einen leichten Ein-und Austritt
der Flüssigkeit ermöglichen. Ein weiterer Vorteil, liegt darin, daß die inneren
Enden der Schaufeln von Flüssigkeit unter dem gleichen Druck beaufschlagt werden,
wie er auf ihre äußeren Enden wirkt, solange die Schaufeln 55 über die unstarren
Arme 92 gleiten. Die Schaufeln 55 stehen also im wesentlichen unter einem beiderseits
ausgeglichenen Flüssigkeitsdruck, so daß der einzige von ihnen auf die Arme g2 ausgeübte
Druck ihr Zentrifugaldruck ist, vermehrt um den geringen Druck nach außen, wie er
durch einen unvollkommenen Druckausgleich angesichts der kleinen Fjächen der äußeren
Schaufelenden sich ergibt, die gegen die Innenflächen der Arme g2 anliegen. Ein
weiterer Vorteil liegt darin, daß Hochdruckflüssigkeit unter die inneren Enden der
Schaufeln
55 geführt wird, wenn die Schaufeln ihre Bewegung über den Pumpbogen 9i hin beginnen
und bevor die unmittelbar vor den Schaufeln 55 liegende Flüssigkeit mit dem Hochdruckteil
des Flüssigkeitskreislaufs in Verbindung steht. Auf diese Weise werden die Schaufein
55 fest gegen die Pumpbögen 9i gedrückt und hierdurch ein Übertreten von Flüssigkeit
zwischen den äußeren Schaufelkanten und diesen Bögen verhindert.
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Der Betrieb der Vorrichtung gestaltet sich folgendermaßen: Der Rotor
5o wird von der Welle 4.o in Umdrehung im Sinne des Uhrzeigers versetzt (Fig. 2
und 3). Die Einlaß-oder Saugöffnung i i2 wird mit Flüssigkeit gespeist und an die
Auslaßöffnung 117 ein Behälter oder eine durch Flüssigkeit anzutreibende Einrichtung
angeschlossen. Bei dem Umlauf des Rotors 5o entstehen- Zentrifugalkräfte, die auf
die Schaufeln 55 wirken und sie nach außen gegen die gekrümmten Flächen 76 der festen
W iderlager 75 und die Innenflächen der Schaufelführungen 9o drücken.
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Es sei nun angenommen, daß eine Schaufel an der 'Mitte der gekrümmten
Fläche 76 eines Widerlagers 75 anliegt. Wie Fig. i und 3 zeigen, befindet sich die
Schaufel 55 dabei in ihrer inneren Endlage in dem Schlitz 52, in der sie so lange
verbleibt, als ihre Außenkante die gekrümmte Leitfläche 76 berührt. In dieser Innenstellung
wandert die Schaufel über die Fuge zwischen der Zunge 77 des Widerlagers 75 und
dem gegabelten Ende des Arms 92 und gelangt so auf die Innenfläche dieses Arms,
um sich nun nach außen zu bewegen. Diese Auswärtsbewegung der Schaufel 55 dauert
während ihrer Verschiebung gegenüber dem Arm 92 an und vollzieht sich so rasch,
wie es die Führungsfläche an dem Arm 92 gestattet. Zweckmäßig erreicht die Schaufel
ihre äußere Endlage an dem Punkt, wo sie auf den nächsten Pumpbogen übertritt.
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Die Schaufeln 55 bewegen sich nach außen, während sie über einen Teil
des Pumpbogens schleifen, der durch einen Schlitz 65 mit dem Einlaß des Flüssigkeitskreislaufs
in Verbindung steht. Wesentlich ist, daß dieser Eintrittsteil und die anschließenden
Teile des Pumpenraumes immer vollständig mit Flüssigkeit gefüllt sind. Unter gewöhnlichen
Bedingungen sorgt hierfür die Saugwirkung, die die Schaufeln 55 erzeugen, aber man
kann auch durch Schwerkraft oder Druck darauf einwirken. Beide Schaufelflächen sind
deshalb vön Flüssigkeit unter gleichmäßigem Druck beaufschlagt, sobald sich die
Schaufel nach außen bewegt und solange diese Bewegung anhält. Die Schaufel ist deshalb
hydraulisch entlastet und kann sich frei in ihrem Schlitz 52 bewegen, ohne Neigung
zum Steckenhleiben zu zeigen. Bei der M'eiterdrehung des Rotors 5o tritt die Schaufel
von dem Arm 92 auf den Pumpbogen 9i über, dabei bleibt der Raum zwischen je zwei
Schaufeln dauernd in Flüssigkeitsverbindung mit dem Einlaßschlitz 65, ebenso die
Flüssigkeitsverbindung auf jeder Seite des Arms 92. Infolgedessen ist der Arm zwischen
zwei Schaufeln und zwischen dem Umfang des Rotors bzw. dem Pumpbogen 9i immer vollständig
gefüllt.
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Die Pumparbeit geht vor sich, während die Schaufel 55 über den Pumpbogen
9i gleitet und dabei die vor ihr liegende Flüssigkeit in den Hochdruck- oder Austrittsteil
des Pumpenraumes treibt, aus dem sie durch einen der Schlitze 66 und der anderen
Hochdruckabschnitte des Flüssigkeitskreislaufs austritt. Die Schaufel führt keinerlei
Bewegung aus, während sie über den Pumpbogen 9i streicht, wenn das bewegliche Widerlager
8o so eingestellt ist, dA der Bogen 9i konzentrisch zu dem Rotor liegt. In anderen
Einstellungen des Teils 8o erfolgt, wenigstens theoretisch, eine kleine Verschiebung
der Schaufel beim Übergang über den Bogen 9i, aber praktisch kann diese Bewegung
vernachlässigt werden. Ihr Umfang ist aus Fig. ¢ ersichtlich, in der die konzentrische
Lage des Bogens 9i in ausgezogenen Linien, die beiden Endlagen in Strichlinien dargestellt
sind. Durch Änderung der Schaufelanzahl und Abmessungen kann diese Verschiebung
innerhalb jeder beliebigen Grenze gehalten werden.
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Nach dem Übergang über den Bogen 9i tritt die Schaufel auf die Innenfläche
des nächstfolgenden Arms 92 über und gelangt in einen Teil des Pumpenraumes, der
Flüssigkeit unter verhältnismäßig hohem Druck enthält. Die Schaufel beginnt sich
nun wieder einwärts zu bewegen und behält diese Bewegungsrichtung bei, während sie
an dem Arm 92 vorbeigleitet, bis sie ganz in ihren Schlitz 52 eingetreten ist, was
mit der Erreichung des äußeren Endes des Arms 92 zusammenfällt. Dann gleitet sie
über die Fuge zwischen dem gegabelten Ende des Arms 92 und der Zunge 77 des darauffolgenden
festen Wideriagers 75 und gleitet jetzt auf der gewölbten Innenfläche 76 dieses
Widerlagers. Ebenso wie bei ihrer Auswärtsbewegung stehen die beiden Seiten 'der
Schaufel unter gleichförmigem Druck und sind auch bei ihrer Einwärtsbewegung hydraulisch
entlastet.
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Die hier beschriebene Schaufelbewegung hat während einer Winkelbewegung
des Rotors von i8o° stattgefunden und wiederholt sich nun dauernd. Jede Schaufel
bewegt sich also . während einer Umdrehung des Rotors zweimal aus- und einwärts
und pumpt zweimal Flüssigkeit, die Pumpe gehört also zur Gattung der doppeltw>irkenden
Pumpen. Sie
weist zwei Säug= oder Niederdruckabschnitte und zvvei.Austritts-
oder Hochdruckabschnitte auf, deren Teile einander diametral gegenüberliegen. Da
infolgedessen die.,gegenüberliegenden Teile der Pumpe unter dem gleichen Druck stehen,
aber in entgegengesetzter Richtung auf den Rotor wirken, ist der ganze Rotor entlastet.
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Auch die unstar ren Arme 9ä sind entlastet und stehen unter keinem
anderen Druck als dem geringen Druck der Schaufeln. Dies folgt-aus der Beaufschlagung
beider Flächen derArme92 mitFlüssigkeit durch die Schlitze 65 und 66.
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Die beweglichen Widerlagerteile 8o sind dagegen nicht hydraulisch
entlastet, da ihr Vierkantteil 81, der waagerecht liegende Teil; unmittelbar hinter
dem Pumpbogen 9i liegt. Sobald daher ein Teil des Pumpbogens mit dem Hochdruckteil
des Flüssigkeitskreislaufs in Verbindung steht, wirkt auf das bewegliche Widerlager
8o eine Kraft, die es nach außen zu drücken sucht. Wenn die Schaufeln die in Fig.3
gezeichnete Stellung einnehmen, wirkt auf den Teil 8o keine nach außen gerichtete
Kraft, weil jetzt der Pumpbogen weder mit der Hochdruck- noch mit der Niederdruckseite
des Flüssigkeitskreislaufs in Verbindung steht. Söbald sich aber die -untere der
beiden an dem Pumpbogen 9i anliegenden Schaufeln weiter abwärts bewegt und den Schlitz
66 überfährt, gelangt die Flüssigkeit zwischen dieser Schaufel und der vorangehenden
unter Hochdruck, der nun auf den Pumpbogen 9i wirkt und ihn nach außen zu drücken
sucht. Die derart beaufschlagte Oberfläche des Pumpbogens 9i wird kleiner, während
sich die zweite Schaufel dieses Paars abwärts bewegt.
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Die Leistung der Pumpe bei jeder Umdrehung wird dadurch geändert,
daß.man die Lage der beweglichen Widerlagerteile 8o gegenüber dem Rotor
50 ändert, was, wie oben erwähnt, durch Drehung des Handrades soß geschieht.
Die Förderleistung der Pumpe während einer Umdrehung ändert sich proportional dem
Abstand der Pumpbögen 9i bzw. der beweglichen Widerlagerteile 8o vom Rotorumfang.
Da dieser Abstand unendlich fein verändert werden kann, läßt sich die Förderleistung
gleichfalls zwischen dem Höchst- und Mindestwert fein einstellen. Die Gesamtbewegung
der äußeren Schaufelenden bei jeder Umdrehung des Rotors wächst oder vermindert
sich je nach der Aus- oder Einwärtsbewegung der beweglichen Widerlagerteile 8o.
Durch. geeignete Abmessung der Teile kann die Mindestleistung während einer Umdrehung
auf o herabgesetzt werden.
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Um die Pumpe zusammenzusetzen, wird zunächst eine Endplatte 6o in
den Pumpenraum eingesetzt und gegen die Wand 29 des Gehäuses angelegt. Dann werden
die beiden abstaridsichernden Teile 7o und die beiden beweglichen Widerlagerteile
8o so eingesetzt, daß die Zungen 77 in die Schlitze 95 greifen und die Vierkantteile
81 in der richtigen Stellung zwischen den Enden 71 der Teile 7o liegen. Die so-zusammengesetzten
Teile werden dann in den Pumpenraum 28 eingebracht, und dabei wird darauf geachtet,
daß die Flanschen 94 in die Schlitze 97 der schon festliegenden Endplatte 6o gelangen.
Dann wird der Rotor 5o mit Schaufeln versehen und mit ihnen in das Gehäuse eingesetzt.
Jetzt wird die Welle .4o in die Bohrung des Rotors eingeschoben und festgekeilt,
dann wird der Lagerteil 41 in die Bohrung 27 eingeschoben und der Deckel 32 aufgelegt.
Hierauf wird die zweite Endplatte 6o eingesetzt, wobei darauf geachtet wird,. daß
die Flanschen 94 in die Schlitze 97 gelangen. Nunmehr wird der Lagerteil q.2 auf
das Ende der Welle q.o aufgesetzt und der Deckel Zi-mittels der Schrauben 2¢ festgelegt.
Dann wird die Bohrung 30 mit dem Deckel 34 verschlossen und der Lagerteil 4.2 gegen
die Schulter 44 der Welle 40 gedrückt. Endlich werden die beweglichen Widerlagerteile
8o mit den Einstellhebeln verbunden.
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Die neue Pumpe bietet wesentliche Vorteile. Sie ist kompakt und kräftig
gebaut, ihre Konstruktion zeichnet sich, ebenso wie alle einzelnen Teile, durch
Einfachheit aus, die sie für Massenfabrikation geeignet macht. Die Teile sind auswechselbar
und brauchen nicht von Hand eingepaßt zu werden. Sie sind während ihrer Bewegung
entlastet, so daß wenig Reibung und Abnutzung auftreten.
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Die Entlastung ist dadurch erzielt, daß die Ein- und Auslässe paarweise
vorgesehen und einander diametral gegenübergelagert sind und daß auch die für das
Fördern der Flüssigkeit maßgebenden Abschnitte 9i einander gegenüberliegen, so daß
die Kräfte, die auf einer Seite der Achse auftreten, von gleichen Kräften auf der
anderen Seite ausg glichen werden. Infolgedessen sind sowohl die Rotorlager wie
die Lager der Antriebswelle von Druck entlastet. An sich ist es selbstverständlich
möglich, mit nur einem festen und einem beweglichen Widerlager, d. h. abgekürzt
mit einem einzigen Pumpenraum auszukommen.
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Bei der Beschreibung der Pumpe ist angenommen worden, daß der Rotor
5o mit solcher Umdrehungszahl umläuft, daß die entstehenden Schleuderkräfte genügen,
um die Schaufeln 55 nach außen gegen die gekrümmten Leitflächen 76 der festen Widerlager
75 und gegen die Innenflächen der Schaufelführungen 9o zu drücken. Im gewöhnlichen
Betrieb
ist dies =auch stets der Fall;. -will man aber die Pumpe
mit geringerer Umdrehungszahl betreiben, so kann man den Andruck der Schaufeln in
beliebiger Weise durch mechanische oder hydraulische Druckmittel verstärken.
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Die Vorrichtung arbeitet selbstverständlich nicht nur als Pumpe, sondern
auch als Flüssigkeitsmotor, wenn sie mit Druckflüssigkeit gespeist wird. In diesem
- Fall spielen sich die Vorgänge natürlich umgekehrt ab. Beim Betrieb als Motor
kann es zweckmäßig sein, die Schlitze 52 genau radial verlaufen zu lassen, besonders
wenn der Motor in beiden Drehrichtungen arbeiten soll. Auch hier kann es notwendig
werden, mechanische oder hydraulische Andruckmittel für die Schaufeln 55 einzuführen,
insbesondere wenn der Motor mit niedriger Umdrehungszahl laufen soll.