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Schleuderpumpe Gegenstand der Erfindung ist eine Schleuderpumpe, bei
der in an sich bekannter Weise eine Reibungsdichtung, z. B. Stopfbüchse, zwischen
der Laufradwelle und dem Pumpengehäuse vermieden ist, um die Pumpe zum Fördern ätzender
Flüssigkeiten oder von Flüssigkeiten, die Sand o. dgl. mit sich führen, verwendbar
zu machen.
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Solche Pumpen sind mit einem ringförmigen Ventilkörper versehen, der
einen zwischen der Laufradwelle und dem Gehäuse vorgesehenen Ringspalt bei stillstehender
Pumpe abschließt, beim Anlaufen der Pumpe selbsttätig öffnet, während des Laufes
der Pumpe offen hält und beim Stillsetzen der Pumpenwelle wieder abschließt. Ein
Entweichen von Flüssigkeit durch den offenen Spalt bei laufender Pumpe verhindert
ein durch diese selbst erzeugter hydraulischer Druck.
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In ihrem allgemeinen Aufbau ist die Pumpe, auf die sich die Erfindung
bezieht, durch das amerikanische Patent r 976 532 von W i 1 f 1 e y bekannt. Bei
ihr ist die Lauf radwelle nicht in der Achsenrichtung gegenüber dem Pumpengehäuse
verschiebbar, sondern es ist auf der axial feststehenden Welle ein hülsen- oder
ringförmiger Körper verschiebbar, der einen ringförmigen Ventilkörper darstellt,
der geeignet ist, den ringförmigen Spalt zwischen der Laufradwelle und dem umgebenden
Teil des Gehäuses zu schließen oder zu öffnen. Bei dem erwähnten Patent ist der
Hülsen- oder Ventilkörper durch Federbelastung in Verschlußstellung zum Gehäuse
gehalten, wenn die Pumpe nicht arbeitet. Sobald die Laufradwelle anläuft, wirkt
ein Satz von Schwunggewichten im Sinne eines Abhebens des Ventilkörpers von seinem
Sitz entgegen dem Federdruck, und das Ventil bleibt offen, solange die Pumpe läuft.
Einem Entweichen von Flüssigkeit durch den Ringspalt wird durch ein Hilfslaufrad
entgegengewirkt, das gleichachsig mit
der Laufradwelle angeordnet
ist und mit ihr umläuft und dabei einen hydraulischen Druck erzeugt, der dem Entweichen
von Flüssigkeit oder Schlamm durch den Ringspalt entgegenwirkt. Wird die Pumpe angehalten,
so verschiebt sich die das Ventil tragende Hülse unter dem Federdruck so, daß der
Ringspalt wieder verschlossen wird.
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Bei dem erwähnten Patent ist der das Ventil steuernde Mechanismus
gegen Berührung mit etwa während der Anlauf- oder Auslaufperiode der Pumpe aus dieser
entweichender Flüssigkeit usw. geschützt durch eine ihn umgebende Hülle, ein Gehäuse
oder eine Kappe, die mit der Ventiltraghülse als Ganzes verschiebbar ist. Eine Membran
aus biegsamem Werkstoff, z. B. Gummi, verbindet die Welle und die Schutzhülle und
wirkt als Scheidewand, die das Eindringen von Flüssigkeit zu dem Mechanismus und
in ihn verhindert, ohne die Verschiebebewegung der das Ventil tragenden Hülse auf
der Welle zu stören.
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Es gehört zu den Aufgaben der Erfindung, die Konstruktion des Verschlußventils
und der Schutzmembran, durch die .die Ventiltraghülse mit' der Welle verbunden ist,
zu verbessern und die Ventilvorrichtung zuverlässig und dauerhaft und im wesentlichen
unabhängig von der Güte der Bearbeitung der mit ihr zusammenwirkenden Teile der
Pumpe zu gestalten.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch erfüllt, daß ein aus Gummi
bestehender Schutzmembrankörper vorgesehen ist, bei dem eine Schutzwand und ein
Ventilkörper zu einer Einheit vereinigt sind.
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Der dem doppelten Zweck dienende Membrankörper besteht erfindungsgemäß
aus einem inneren zylindrischen Teil, der dicht schließend auf die Welle paßt, aus
einem ringförmigen Membranzwischenteil von sich nach außen erweiternder Kegelform,
der sich an den zylindrischen Teil an einer zwischen seinen beiden Enden liegenden
Stelle anschließt, und aus einem ein ringförmiges Ventil oder Verschlußglied bildenden
äußeren Kranz, an den sich der Membranteil zwischen seinen Enden anschließt, so
daß er mit dem überstehenden äußeren Ende an das innere Ende des Schutzgehäuses
angeklemmt werden kann. Die Zwischenmembran nimmt durch ihre Verformung die Verschiebebewegung
der das Ventil tragenden Hülse auf.
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Ein spezielleres Merkmal besteht darin, daß der Kranzteil und besonders
seine Dichtfläche innerlich verstärkt ist durch Schnur- oder Gewebeeinlagen, etwa
in der Art der Automobilreifenverstärkung, und sich dichtend gegen eine ringförmige
Rippe legt, die auf dem benachbarten Teil des Pumpengehäuses angeordnet ist.
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Die beste bisherige Verkörperung der Erfindung wird im nachfolgenden
als Beispiel beschrieben, doch können selbstverständlich sich im Rahmen der Äquivalenz
haltende Änderungen vorgenommen werden, ohne vom Erfindungsgedanken abzugehen und
den Schutzbereich der Ansprüche zu verlassen.
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Die bevorzugte Ausführungsform ist auf den Zeichnungen dargestellt.
Fig. i ist eine Seitenansicht der Pumpe, in der Teile weggebrochen sind, um die
die neue Membrand'ichtung umgebenden Teile zu zeigen; Fig.2 ist eine vergrößerte
Darstellung des in Fig. i im Schnitt gezeigten Teiles der Pumpe und läßt deutlicher
die Anordnung des Membrankörpers erkennen; Fig.3 ist eine noch «-eiter vergrößerte
Darstellung des Membrankörpers gemäß Fig. 2 in Verbindung mit damit zusammenwirkenden
Teilen in auseinandergerückter Lage; Fig. 4 zeigt den Membrankörper noch weiter
vergrößert zusammen mit den mit ihm unmittelbar zusammen arbeitenden Teilen bei
offenem Ventilteil; Fig.5 zeigt den Membrankörper in ähnlicher Darstellung wie Fig.
4 bei geschlossenem Ventilteil; Fig. 6 zeigt einen Teil des Membrankörpers allein
noch weiter vergrößert.
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Die Pumpe besitzt ein Gußgestell io, das aus einem sich in der Längsrichtung
erstreckenden Fuß i i, einem am einen Ende des Fußes in einer Querebene angeordneten
Ringteil 12 und einem am anderen Ende des Fußes angeordneten Lagerbock 13 besteht.
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Die in Fig. i dargestellte Pumpe ist an sich von im wesentlichen normaler
Bauart. Sie hat einen Saugteil 14 und einen Druckteil 15. Der Saugteil ist mit einem
aus der Zeichnung nicht ersichtlichen Saugstutzen versehen und besteht aus einem
Stück mit dem Gestell. Den Druckteil 15 bildet eine abnehmbare Haube, die ein Laufrad
30 umschließt und in geeigneter Weise mit dem ringförmigen Gehäuseteil 12
verschraubt ist. Das Sauggehäuse 14 besitzt einen äußeren Wandteil 2o, der innen
eine Öffnung 21 aufweist, in die ein zur Lagerung der Welle dienender, sich waagerecht
erstreckender feststehender Bauteil, als Ganzes mit 22 und im folgenden als Gehäuse
bzw. Wellengehäuse bezeichnet, eingepaßt ist. Auf diese Weise wird das innere Ende
dieses V6'ellengehäuses 22 durch den Saugteil 14 getragen unter Vermittlung eines
Ringkörpers M, der seinerseits in die Öffnung 21 eirigepaßt ist und eine Stoßfläche
S aufweist, die auf dem Gehäusetei114 aufsitzt. Das äußere Ende des Gehäuses 22
wird durch den Lagerbock 13 getragen, auf dem er durch einen mit dem Bock 13 verschraubten
Lagerdecke123 gehalten wird. In der Längsrichtung ist das Wellengehäuse 22 fest
angeordnet, jedoch gegenüber dem Gestell und damit gegenüber den feststehenden Teilen
der Pumpe verstellbar mit Hilfe eines in den Lagerbock 13 fest eingeschraubten,
zur Längsachse des Gehäuses 22 parallelen Bolzens 23a, der durch einen seitlichen
Ausleger 24 des Gehäuses 22 ragt, mit dem er durch zwei den Ansatz zwischen sich
fassende Muttern 25, 25a fest verbunden ist. Dadurch wird das Wellengehäuse 22 in
eingestellter Lage zum Bolzen 23a und damit gegenüber dem Gestell bzw. den feststehenden
Teilen der Pumpe festgehalten.
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Das Wellengehäuse 22, das in die Saugseite 14 des Pumpengehäuses hineinragt,
ist gegen dieses abgedichtet mittels einer Stopfbüchse 26, deren Preß-
| ring 27 (lurch Kleninistiicke 28 mit Schrauben 29 an |
| der Wand des @aurseitenteilc-s 14 festgehalten wird. |
| Das Laufrad 30 ist von dem Druckgehäuseteil der |
| Pumpe umgeben und auf (lern äußeren Ende der |
| Laufra(lwelle 31 befestigt. Dieses Laufrad weist auf |
| der Rückseite einen sich erweiternden Nabenteil |
| auf, der ein Hilfslaufrad I mit Schaufeln
B bildet. |
| Die Welle wird durch zwei in dem Wellengehäuse |
| 22 angeordnete Kugellager 33 und 34 getragen. |
| Das Gehäuse besteht aus einem die Welle lagernden |
| Teil 35 Lind einem Steuerungsteil 36, der die Steuer- |
| mittel zur l)etätigung der weiter unten beschrie- |
| benen Verschlußvorrichtung enthält. Der Wellen- |
| lagerteil35 enthält einen zylindrischen Teil 37, in |
| den die Kugellager 33 und 34 für die Laufradwelle |
| 31 eingebaut sind. Der Steuerungsteil 36 weist einen |
| Käfig 38 auf, der nach unten offen ist und mit |
| einem Flansch 39 des zylindrischen Teiles 37 ver- |
| bunden ist, und fzrtier die eigentliche Steuervor- |
| richtung, die allgemein mit C bezeichnet ist und |
| einen verbesserten ,kombinierten Membran- und |
| Ventilkiii-per .4o enthält. Das innere Ende des Käfigs |
| 38 ist durch einen ringförmigen Körper ULI ver- |
| schlossen, der am lande gegen den Sauggehäuseteil |
| 14 durch die Stopfbüchse 26 abgedichtet ist. Der |
| ringförmige Körper 1II ist innen, d. h. nach der |
| Innenseite des Pumpengehäuses hin, durch eine |
| Formfläche 42 altgeschlossen, die einen Teil der |
| Innenfläche des Sangteiles des Pumpengehäuses |
| bildet. Der ringförmige @'erschlußkörper M hat |
| eine (Wnting O und eine ringförmige AushöhlungR, |
| in der (las llilfslatifrad 1 umläuft; zwischen diesem |
| und dein Körper .11 befindet sich ein ringförmiger |
| Spalt I.. |
| Die in Fig. 2 gezeigte Steuervorrichtung C ist in |
| ihrem allgemeinen Aufbau und in ihrer allgemeinen |
| Wirkung ähnlich der in dem obenerwähnten Patent |
| beschriebenen Steuervorrichtung, weist aber ihr |
| gegenüber bauliche Almeichungen auf, durch die |
| sie für die Kombination und Verbindung mit dem |
| verbesserten Nleinbrankörper 4o geeignet gemacht |
| wird. Die Steuervorrichtung C weist eine Hülse 45 |
| auf, die Tiber die l,-,tufra(iwelle 31 geschoben und mit |
| ihr, z. I1. durch eine Klemmschraube 46, fest ver- |
| bunden ist. Diese Iliilse endet hinten in einem |
| Flansch .4; mit zur Wellenachse rückwärtigen |
| zylindrischen \'orsprün@en 47° und 47b. Diese zylin- |
| drischen \@orsl)i-iin"e stellen Labyrinthteile dar, die |
| mit einer an dein feststehenden zylindrischen Kör- |
| per 37, z. 11. durch eitle Schraube 49, befestigten |
| Labyrintliplatte 48 zusammenwirken. Die Platte 48 |
| dient auch zum Festhalten des vorderen Kugel- |
| lagers 33. Die Rückseite der Labyrinthplatte 48 ist |
| ausgekehlt zur Bildung einer ringförmigen Höhlung |
| 5o, die eine auf einen mit Gewinde 52 versehenen |
| Teil der I.atifradwelle 31 aufgeschraubte Mutter 51 |
| aufnimmt. Diese Mutter hält zusammen mit einer |
| ähnlichen \ltitter 34°, die mit dem hinteren Kugel- |
| l@t#"er 34 verbunden ist, die Welle 31 in einer vor- |
| tttisbestinmiten axialen Stellung. Zwischen der |
| Labyrintliltlatte 4` und der Welle 31 befindet sich |
| ein Laufspalt 4b°. |
| Die Hiilse 45 trugt einen ringförmigen Lager- |
körper 53, der mit ihr durch Schrauben
53" verbunden ist. Auf ihr ist ferner
ein Satz von Schwunggewichten 54 gelagert, von denen eines dargestellt ist und die
auf dem Lageekörper 53 bei 54a schwenkbar gelagert sind. Die Schwunggewichte 54
haben die Form doppelarmiger Hebel, deren äußere Enden 54` die Schwungmassen bilden,
während die inneren Enden 54b auf eine verschiebbare, als Ganzes mit V bezeichnete
Vorrichtung wirken, die das Ventil zum Abdichten der Saugseite des Pumpengehäuses
gegen die Laufradwelle während des Pumpenstillstandes trägt. DieseVorrichtung V
wird durch eine die Hülse 45 umgebende schrau'ben.-förmige Druckfeder 56 während
des Pumpenstillstandes gegen das Pumpengehäuse gedrückt. Beim kauf der Pumpe werden
die Schwunggewichte 54 auswärts geschleudert, wodurch die Vorrichtung V gegen den
Druck der Feder 56 vom Pumpengehäuse fortbewegt wird.
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Die Vorrichtung V weist ferner einen käfigförmigen Ringkörper 57 auf,
dessen rückwärtiges Ende 57a durch die Druckfeder 56 erfaßt wird, während das vordere
Ende 57b mit Druck auf einem becherförmigen Körper 58 aufliegt, in den es hineinragt
und der als zylindrische Schutzhülle den Fliehkraftsteuermechanismus umgibt. Dieser
Körper 58 hat einen freien Endteil 58a, der nach hinten offen ist, einen kegelförmigen
Zwischenteil 58b und einen verjüngten vorderen Endteil 58c. Letzterer ist durch
eine ringförmige Endscheibe 59 abgeschlossen; zwischen dieser und der Hülse 45 liegt
ein Ringspalt 6o. Die ringförmige Scheibe 59 trägt einen Klemmring 61, durch den
der ringförmige Ventilkörper 40 dicht altschließend auf der ringförmigen Scheibe
59 festgehalten wird. Der Ventilkörper 4o besteht aus elastisch verformbarem Werkstoff,
beispielsweise Gummi oder gummiertem anderem Werkstoff. Der Klemmring 61 wird durch
in den Schutzkörper 58 eingedrehte Schrauben 62 gehalten. Der elastisch verformbare
Ventilkörper 4o kann mit einer auf der Außenfläche des Ringkörpers M angeordneten
ringförmigen Rippe 63 in Eingriff treten. Der Ventilkörper 4o, von dem ein vergrößerter
Teil in Fig. 6 gezeigt isf, besteht aus einem nabenförmigen zylindrischen Innenteil
62a, der dicht auf der Welle 31 sitzt, einem kegelförmigen Membranzwischenteil 62b
und einem kranzförmigen Außenteil 62°. Dieser hat eine ebene rückwärtige Fläche
62d, mit der er auf der ringförmigen Endscheibe 59 aufsitzt, und eine ebene Stirnfläche
62e, die mit der ringförmigen Rippe 63 in Eingriff treten und mit ihr zusammen einen
dichten Abschluß bewirken kann. Der Kranzteil 62c weist auch eine äußere Kegelfläche
621 auf, die zu einer inneren Kegelfläche 61a (Fig. 3) des Halteringes 61
paßt, durch die sie erfaßt wird. Die Vorrichtung V, die durch die in ihr untergebrachte
Flielikraftsteuervorrichtung gesteuert wird, kann sich in der Achsenrichtung so
verschieben, daß sie einen Spalt zwischen dem Kranzteil 62c des Ventilkörpers und
der Rippe 63 öffnet oder schließt. Zwischen dein Kranzteil 62c und der Rippe 63
kann ein dichter Abschluß erzielt werden, da die Rippe 63 sich in den elastischen
Gummi des Ventilkörpers
einpreßt, so daß es nicht nötig ist, wie
bei den üblichen Verschlußvorrichtungen, die zusammen arbeitenden Teile präzis zu
bearbeiten oder zu formen. Überdies sind im Gegensatz zu der Ausführung gemäß dem-obenerwähnten
amerikanischen Patent 1976532 keine besonderen zusätzlichen Dichtungs- und
Montierungshilfsmittel erforderlich, um eine Membrantrennwand zwischen der verschiebbaren
Vorrichtung h und der Laufradwelle herzustellen. Es ist zu beachten, daß dtr innere
zylindrische Teil 62a des Ventilkörpers dicht auf der Welle 3 1 zwischen
dem Hilfslaufrad 1 und der Stoßfläche 64 der Welle sitzt, während der äußere Kranzteil
62c dicht an die verschiebbare Vorrichtung h angeklemmt ist. Auf diese Weise ist
eine einfache und wirksame Schutzdichtung für den im Schutzgehäuse 58 untergebrachten
Fliehkraftsteuermechanismus erreicht. Da der zylindrische Teil 62° des Ventilkörpers
4o die Öffnung O des Ringkörpers M, in die er hineinragt, nicht ganz ausfüllt, verbleibt
zwischen ihnen ein ringförmiger Spalt 64°.
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Die Außenform des Ventilkörpers 40 ist in Fig. 6 in ihren Einzelheiten
erläutert. Der Nabenkörper 62° besteht aus einem Innenteil 62i, einem langen Endteil
62h und einem kurzen Endteil 62k. Ähnlich besteht der Kranzkörper aus einem mittleren
Teil 62m, einem langen Endtei162i und einem kurzen Endteil 62°. Die mittleren Teile
621 und 62m sind miteinander verbunden und gehen in den kegelförmigen Membranzwischenteil62b
über. Der Kranz 62c ist andererseits unterteilt in einen zylindrischen Teil
629 und einen kegelförmigen Teil 62f.
Es ist zu beachten, daß der Kranz
62,1 des Körpers 40 zwar ganz aus Gummi besteht, aber innere Versteifungen oder
Verstärkungen in Form von Fäden oder Geweben F, ähnlich wie bei verstärkten Automobilreifen,
enthält. Diese Einlagen durchsetzen nach der Zeichnung den Kranz 62c nur teilweise,
d. h. den zylindrischen Teil 629 vollständig und den kegelförmigen Teil
62 nur teilweise. Man kann also im Kranz 62c ein verstärktes Gebiet A1 und
ein nichtverstärktes Gebiet A$ unterscheiden, deren Trennlinie im großen ganzen
diagonal durch den kegelförmigen Teil 621 verläuft. Infolgedessen ist der
Ventilkörper in seinem die Abdichtungsfläche aufweisenden verstärkten Teil dicht,
verhältnismäßig steif und haltbar, aber doch in dem nicht verstärkten Teil genügend
nachgiebig.
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Fig. 4 zeigt den Ventilkörper 40 in seinem nicht verformten Zustand
bei offenem Ventil und laufender Pumpe, während Fig. 5 ihn in seinem verformten
Zustand bei geschlossenem Ventil und stillstehender Pumpe darstellt. Es ist ersichtlich,
daß die Zw ischenmembran 62b mit nicht verstärkten Gummiteilen der Nabe 62° und
des Kranzes 62c zusammenhängt, während der eigentliche Dichtungsteil verhältnismäßig
steif, dicht und haltbar, jedoch so beschaffen ist, daß er sich für eine wirksame
Abdichtung auf der ringförmigen Rippe 63 eignet. Die Wirkungsweise der Pumpe hinsichtlich
der Abdichtung der Saugseite des Pumpengehäuses gegen das Entweichen von Flüssigkeit
ist die folgende: Bei Stillstand der Pumpe und Unwirksamkeit der Schwunggewichte
54 drückt die Feder 56 die Vorrichtung V gegen das Pumpengehäuse, wodurch der Kranz
des Ventilkörpers 4o gegen die Rippe 63 gedrückt wird (Fig.5), so daß aus dem Pumpengehäuse
keine Flüssigkeit durch den Spalt 64° entweichen kann. Ist die Pumpe angelaufen
und dreht sich die Welle genügend schnell, um die Schwunggewichte 54 in Tätigkeit
zu setzen, so verschieben diese die Vorrichtung V entgegen der Spannung der Feder
56 von dem Gehäuse weg, wodurch der franz 62c des Ventilkörpers von der Rippe 63
abgehoben wird (Fig. 4), so daß jedeR.eibung zwischen den umlaufenden Teilen und
dem Gehäuse vermieden wird. Dabei findet kein nennenswertes Entweichen von Flüssigkeit
durch den Ringspalt 640 statt, weil der durch das Hilfslaufrad I erzeugte hydraulische
Druck den auswärt$ gerichteten Druck der im Saugteil des Gehäuses enthaltenen Flüssigkeit
begrenzt oder ausgleicht. Sobald die Drehung der Lauf radwelle aufhört, kehrt der
Kranz 62c in seine Dichtungsstellung auf der Rippe 63 zurück, während der hydraulische
Ausgleichdruck des Hilfslaufrades absinkt.