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Kugelkolbenpumpe mit taumelnd umlaufendem Kugelkolben und Kugelausschnitten
Kwgelkolbenp-umpen sind bekannt und arbeiten, soweit solcheüberharaptVerwendung
gefunden haben, fast ausnahmslos in der Welse, daß kreuzgelenkartig im Kolbenkörper
angeordnete Kugelausschnitte, an winklig zueinander gelagerten Wellen befestigt,
um ihre Achse in schnelle Drehung versetzt werden, wobei der Kolbenkörper zwangläufig
eine Taumelbewegung ausführt und dadurch wechselseitig Saug- bzw. Druckkammern bildet.
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Bei einer Konstruktion ist man dazu übergegangen, die gelenkartige
- Lagerung und damit die bewegliche Verbindung der KugelausschnL,ttc @im Kolbenkörper
zu erreichen, indem man im Kolbenkörper eingeschraubte Gelenkbolzlen hierfür vorsieht.
Die Praxis hat aber einwandfrei ergeben, daß @diese Art Lagerung, .also die Drehung
der um Bolzen, erhebliche Nachteile zeitigt, und zwar bei längerer Betriebsdauer
in solchem Ausmaß, d:aß die Pumpen unrentabel arbeiten oder, was nichtselten der
Fall ist, Einzelteile während des Betriebes zu Bruch gehen. Die ;bei solchen Pumpen
notwendig 'hohe Umdrehungszahl begünstigt die Materialabnutzung, so daß die Bolzen
ab-bzw. die Bolzenlöaher ausgeschliffen werden und @dadurah der Kolbenkörper während
der Umdrehung über die ihm zugedachte Taumelbahn himausgerät und an der Innenwand
des
kugelig ausgedrehten Gehäuses schleift. Eine weitere Gefahr
bildet das Lockern der Bolzen, welche infolge der stark wirkenden Fliehkraft nach
auswärts streben, gegen .die Kanten der Ein- und Auslaßöffnung schlagen und Bruch
verursachen.
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Man hat nun vorgeschlagen, :die schädlichen Wirkungen der gelockerten
Bolzen auszuschalten durch einen im Zuge der Bolzenbahn über :den Kolben gelagerten
Steg. Damit ist aber lediglich die Bruchgefahr beseitigt bzw. :der durch das Anschlagen
der Bolzen eintretende Stillstand, wogegen die Bolzen bei dieser Vorrichtung nach
eingetretener Lockerung mit dem durch die Fliehkraft erzeugten Druck gegen den Steg
drücken, schleifen und hemmend wirken.
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Zu den vorbeschriebenenMängeln tritt noch eine die Förderleistung
erlie@blich ungünstig beeinflussende. Erscheinung insofern, als mit zunehmender
Abnutzung oder Lockerung zwischen den Lagermulden im Kolbenkörper und :den Kugelausschnitten
Durchlaßschlitze entstehen, durch welche die jeweiligen Druckkammern einen Teil
der Förderflüssigkeit in die jeweiligen Saugkammern zurückpre.ssen und damit das
Saugvolumen verringern. Dieser Übelstand macht sich besonders bei längerem Stillstand
der Pumpe bemerkbar, d.a der von außen in :das Druckrohr wirkende Luftdruck eine
rückläufige Bewegung der Förderflüssigkeit bewirkt, wodurch nicht selten die Rohre,
wieder luftgefüllt werden und die Pumpe beim Anlassen zuwenig Saugkraft hat, um
aus größeren Tiefen die Flüssigkeit zu fördern.
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Ein weiterer Vorschlag geht dahin, die beweglichen Teile überhaupt
nicht mechanisch zu verbinden, sondern mittels :einer beweglichen Leiste eine Dichtung
zwischen Kolbenkörper und Kugelausschnitten zu erzielen. Diese Konstruktion stellt
aber lediglich einen theoretischen Lösungsversuch dar, da hierbei der gesetzmäßig
in der Mitte notwendige Drehmittelpunkt während :der Arbeit sich ellipsenförmig
verlagern muß.
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Bekannt ist auch eineAusführungsform mit keilartigen Segmenten, deren
Schneiden sich jedoch, da infolge Fehlens einer zweckmäßgen Einhängung eine schleifende
Bewegung stattfindet, bald abheben und dadurch die Kugelausschnitte nach außen nicht
mehr abz,udiehten vermögen.
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Um die vorgeschilderten Naehteile restlos zu beseitigen, geht die
Erfindung in der beweglichen Lagerung der Kugelausschnitte vollkommen neue We:g:e
und erreicht damit auf die Dauer eine nicht nur volle, sondern gegenüber den bisher
bekannten Systemen höhere Leistungsfähigkeit. Der Vorgang liegt beim Erfindungsgegenstand
vor allem darin, daß infolge der pendelartigen Ein.hängung der Kugelausschnitte
im Kolbenkörper keinerlei Teile vorhanden sind, welche sich während des Betriebes
lockern können oder auch nur der geringsten Abnutzung ausgesetzt sind. Daraus ergibt
sich der auf dieDauer einwandfrei leichte und gleichmäßige Lauf der Pumpe und eine
größtmögliche Abdichtung zwischen dea Kammern, worauf allein die zuverlässige Saug-
bzw. Druckwirkung beruht. Außerdem haben zufolge der einfachen glatten Form der
Kugelausschnitte die Kammern bei gleicher Winkelstellung der beiden Achsen eingrößeres
Fassungsvermögen und damit eine weitere Leistungserhöhung je Umdrehung.
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Das Neuartige ist insbesondere darin zu erblicken, daß der Kugelkolben
mit zwei zueinander kreuzweise verlaufenden Keilrinnen versehen .ist, welche sich,
da ihre Scheitellinie naturgemäß mit der Kugelachse identisch sein muß, im Kugehnittelpun:kt
berühren und hier eine wenn auch geringe Durchla.ßöffnung bilden. Zweckmäßig ist
deshalb an dieser Stelle eine in die Rinne vorspringende Erhebung vorgesehen, während
sich an beiden Enden :der Rinnen je eine Vertiefung 23 befindet, in der sich
unter einem gleichfalls mit einer keilförmigen Ausneh.mung versehenen Gegenlager
ein mit dem Kugelausschnitt starr verbundener Pendelzapfen bewegt, wobei der entsprechend
ausgehildete Ku:g",lausschnitt pend'ela.rtig in der Rinne lagert. Erfahrungsgemäß
tritt bei der Pendellagerung und -bew e:gung eines Körpers keinerlei Reibungswiderstand
in Erscheinung und kann demnach auch keine Abnutzung eintreten.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand in zwei Ausführungsbeispielen
dargestellt, und zwar zeigen Ahb. i und 2 dieKugelkolbenpumpe in zwei zueinander
senkrechten Schnitten; Abb. 3 zeigt einen Schnitt durch den Kugelkolben nach Ausführungsbeispiel
i, mit Gegenlager.
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Abb. q. eine Vorderansicht eines Kugelausschnittkörpers mit .auf beiden
Seiten vorhandenen, einander zugekehrten Pendelzapfen mach Ausfüh :rungsbeispiel
i, Abb. 5 einen Schnitt durch einen Kuge;lausschnittkörper mit Pendelzapfen und
Gegenlager nach Ausführungsbeispiel i, Abb. 6 eine Vorderansicht eines Kuge,lausschnittkörpers
mit auf beiden Seiten vorhandenen, nach auswärts gerichteten Pendelzapfen, mit dem
Kugelkolben verbunden nach Ausführungsbeispie 1 2, Abb. 7 :einen Schnitt dureh denKugelkolben
nach Ausführungs.beispiel2, mit Gegenlager, und Abb.8 eine Lagerhaube von oben gesehen.
In
einem beispielsweise kugelig ausgebildeten Gehäuse i, ia, in dessen winklig zueinander
nach außen vorstehenden S.tutzenansätzen 2 und 3 die BlindwelIe 4 und die Antriebs-
bzw. Hauptwelle 5 gelagert sind, ist in gleicher Ebene zwischen Unterteil i und
Oberteil ja ein Ring 6 vorgesehen, dessen innere AusnehmU.ng dem Außendurchmesser
des Kugelkolbens ii derart dicht arngepaßt ist, daß ,sich derselbe ohne Reibung
darin drehend bewegen kann. Fernar unterteilt,der Ring 6 das als Windkessel dienende
Gehäuseinnere in zwei Kammern 7, 7a, während nach unten und oben über den inneren
Ringumfang kapselartig die beiden mit Durchlaßschlitzen8 ausgestatteten halbkugelförniigenLagarhanben
g, io befestigt sind, wobei Ring 6 und Lagerhaube g auch ein Teil @sein können.
In die Lagerhaube g, io dicht eingepaß.t ist ein Kugelkolben i i, zu @dessen .beidten
Seiten sich je ein Kugelausschnittkörper 12, 13 befindet, von denen der erstere
an der Blindwelle 4 und der zweite an der Haupt- oder Antriebs.-vvelle5 befestigt
ist. Die beiden Kugelaus,sch@nittkörper i2, 13 ergänzen den zwischen ihnen befindlichen
Kolben i i zu einer Kugel und sind mit ihm pendelartig beweglich verbunden durch
die an beiden Seiten der Kugelalusschnittkörper - vorhandeuen, einander zugekehrten
Pendelzapfen 14, 14a, wobei die Kugelausschnittkörper 12, 13 mit ihrem spitzwinkligen
Keil 15 in j e einer Keilzinne 16, 16a des Kubelkodhens i i ruhen, während die Pendelzapfen
14, i4a entgegengesetzt, also Kevlsp.itze zu Keilspitze, in die keilförmige Ausnehmung
der Gegenlager 17 eingreifen (nach Ausführungsbeispiel i).
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NachAusführungsbeispiel2 sind als Gegenla.@@er der Pendelzapfen 14,
i4a an den Innenseiten der Kugelkolbenbacken 18 in sdhwailbenschwanzförmigen Nuten
am unteren Ende mit einer keilartigen Ausneihmung versehene Leisten ig, iga eingeschoben
und stehen die Pendelzapfen 14, 14a vom Kugelausschnittkörper 12, 13 rechtwinklig
nach außen. Dadurch vergrößert sich der Leistungsinhalt der Saug- üzw. Druckkammern
2o, 2oa entsprechend, und die Konstruktion vereinfacht sich dahingehend, daß das
etwaige Auswechseln der Kuggelaus,schnittkörper leichter vorgenommen werden kann:
Rechtwinklig versetzt zu der durch die Haupt- bzw. Antriebswelle 5 und Bl@ind#Nvelle4
gelegten Ebene befinden sich am Gehäuse i, ja
ein Einlaß.stutzen 21 und ein.
Auslaßstutzen 22 für die zu fördernde Flüssigkeit.
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In an .sich bekannter Weise kann die Blindwelle in ihrer Neigung vwr
Hauptwelle zur Regelung der Liefermenge verstellbar sein.
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Die Arbeitsweise der Kugelkolbenpumpe kann als bekannt vorausgesetzt
werden und wird dieshalb hier nicht näher darauf eingegangen.