-
Drehschieberpumpe oder -turbine Die Erfindung ist eine Rotationspurnpe
mit im Arbeitszylinder gelagerter Verdrängerwalze und sichelförmigen Verdrängungsräumen,
bei der die Verdrängungsräume mit der Rotation fortlaufend einerseits von auf der
Verdrängerwalze angebrachten Schiebern, die unter Zwischenschaltung besonderer Abdichtungen
ständig mit der Innenwandung des Arbeitszylinders in Berührung stehen, und andererseits
von unmittelbar auf der Verdrängerwalze angebrachten besonderen Abdichtungen, die
jeweils nur bei der größten Annäherung der Verdrängerwalze an den Arbeitszylinder
zur Wirkung kommen, gebildet werden, wobei die Abdichtungen so ausgebildet sind,
daß gleichzeitig die Stirnflächen der Verdrängerwalze abgedichtet werden.
-
Die Verdrängungsräume haben eine geringe radiale Höhe, wobei als Dichtung
zwischen Druck-und Saugseite besonders präzis ausgebildete und als direkte Flächenberührung
über einen bestimmten Teil des Umfangs wirkende Dichtungsstrecken zwischen Zylinder
und Verdrängerwalze angewandt werden. Die Wirkung der Dichtflächen wird unterstützt
durch zusätzliche Schieber genügend hoher Anpressung, mit denen gleichzeitig eine
Erhöhung der Förderleistung verbunden ist.
-
Hiernach ergibt sich eine sehr einfache Rotationspumpe, bei der erfindungsgemäß
ein mit einer relativ großen Zahl von Schiebern versehener Läufer mit Gleitsitz
in einem Zylinder eingepaßt ist, der zur Bildung von Saug- und Druckräumen zwischen
den gleitenden Teilen exzentrische Ausdrehungen mit geringer radialer Höhe, z. B.
< 1,5 mm, und solcher Umfangslänge aufweist, daß das Verhältnis von Dichtungsstrecken
zu Förderstrecken mindestens gleich i ist, aber mit der Förderhöhe wächst, wobei
die Gesamtleistung
im wesentlichen nur eine Funktion der Pumpenlänge
ist.
-
Bei einer relativ großen Anzahl von Schiebern kann es vorkommen, daß
gleichzeitig mehrere Schieber auf den Förder- und Ansaugstrecken zur Wirkung kommen,
wobei sich gefährliche, abbremsende Drücke im Druckbereich der Verdrängungsräume
und unvollkommene Ansaugung im Saugbereich derselben ergeben können. Um dies zu
verhindern, wird die Zylinderwandung im Bereich der Saug- und Druckräume mit Ausfräsungen
versehen, und zwar an den Einlaßöffnungen in Drehrichtung und an den Auslaßöffnungen
entgegen der Drehrichtung, jedoch axial nur so weit, daß an den beiden Zylinderenden
Führungsstege für die Schieber stehen bleiben. Die Ausfräsungen im Bereich der Saugstrecken
können sich dabei in radialer Richtung bis zur größten Höhe des Sichelraumes erstrecken.
Es können somit im Druckteil die nachfolgenden Schieber bereits die Förderung übernehmen,
bevor noch der vorhergehende Schieber seine Förderarbeit vollendet hat. Dieser wiederum
löst sich allmählich von der Förderung, wodurch mit Sicherheit Wasserschläge vermieden
werden. Ähnliches gilt für den Saugteil. Es können zu gleicher Zeit mehrere Schieber
ansaugen, und eine gegenseitige Behinderung der Schieber findet nicht statt.
-
Für die Funktionsfähigkeit der Pumpe nach der Erfindung ist es wesentlich,
daß die Schieber mit genügend hoher Anpressung an der Zylinderwandung anliegen,
um Spaltverluste so weit wie möglich zu vermeiden. Andererseits darf der Anpressungsdruck
mit Rücksicht auf Reibungsverluste nicht zu hoch sein. Zur Vereinigung dieser beiden
Forderungen auf dem Kompromißwege wird der Anpressungsdruck der Schieber zweckmäßigerweise
selbsttätig gesteuert, und zwar nach einem weiteren Merkmal der Erfindung entweder
den Druck der geförderten Druckflüssigkeit, wobei gegebenenfalls eine feste oder
verstellbare Düse zur Regelung des Drucks auf die Schieber vorgesehen sein kann,
oder bei durch Bleiausgießungen besonders beschwerten Schiebern durch Einwirkung
des in den Saugleitungen herrschenden Unterdrucks.
-
Die Schieber müssen in der Verdrängerwalze eine genügend lange Führung
haben, um ein Kippen zu vermeiden und die Gebrauchsdauer zu erhöhen. Sollte eine
radiale Anordnung vieler Schieber diese Förderung wegen des zu kleinen Walzendurchmessers
nicht erfüllen können, so wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Schieber in einem
spitzen Winkel zum Läuferradius mit Neigung in Drehrichtung oder umgekehrt anzuordnen.
-
Als Material für die Schieber kommen Stoffe in Frage, die elastisch
bis hart sind, z. B. Metall, Pockholz oder Kunststoff, wobei gegebenenfalls die
Berührungsfläche mit der Zylinderwandung aus einem anderen elastischen Material
oder entsprechendem Kunststoff bestehen kann. Wesentlich dabei ist, daß das Material
zur Herabsetzung des Verschleißes keine Öl- oder Fettschmierung, sondern
nur Wasserschinierung benötigt, damit keine Öl- oder Fetteile in das Förderwasser
gelangen.
-
Eine vorteilhafte zusätzliche Ausnutzung der Schieber, weiche zu einer
weiteren Konstruktionsvereinfachung der Pumpe führt, kann nach der Erfindung noch
dadurch erreicht werden, daß die Schieber mit Bohrungen versehen Nverden, durch
welche die Druckflüssigkeit von den Sichelräurnen in eine Längsbohrung der Antriebswelle
geführt wird. Auf diese Weise können die Auslaßöffnungen im Gehäusemantel
eingespart und Vereinfachungen des Gehäusegußstückes, welches nur noch die Ansaugräume-
und öffnungen enthält, erzielt werden. Bei Tauchrnotorpumpen kann diese Vereinfachung
noch so weit getrieben werden, daß der Zvlindermantel aus einem einfachen Rohr besteht,
das lediglich Ansaugöffnungen aufweist.
-
Bei Druckförderung durch die Holikvelle kann es bei einer großen Anzahl
von durchbohrten Schiebern und bei besonders hohen Drücken vorkom - rnen,
daß das Förder-,vasser durch die Bohrungen der Schieber, die sich im Saugteil befinden,
in diesen zurückgedrückt Nvird. Zur Vermeidung dieses Übelstandes wird erfindungsgemäß
die Druckflüssigkeit in der Holilwelle durch ein dort vorgesehenes feststehendes
Einschubrohr gesteuert, das Längsöffnungen in einer solchen Anordnung aufweist,
daß die Verbindung zwischen Sichelräumen und Hohlwellen über die Schieberbohrungen
so lange unterbrochen ist. #vie der Schieber Dicht- und Ansaugstreckeii durchlaufen
und nur dann frei ist, wenn die Schieber fördern.
-
Die Zeichnungen zeigen Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen
Rotationspumpe, und zwar in Abb. i mit Saug- und Druckräumen in der Ummantelung
und in Abb. 2 mit einfachem Rohrtnantel bei Ansaugen durch Schlitze und Förderung
durch hohlgebohrte Schieber und Antriebsv,-elle.
-
Die Rotationspurnpe nach Abb. i besteht aus dem Zylindermantel i und
dem Läufer 2. Der Zylindermantel i ist ein Gußstück mit vier oben und unten offenen
Längshohlräumen, von denen zwei gegenüberliegende, die Hohlräunle3 und 4, als Drucksammelräume
und die beiden anderen 5
und 6 als Saugsammelräume dienen. Der Innenraum
des Zylinders i ist rund bis auf zwei gegenüberliegende, über einen Umfangswinkel
von etwa go' führende Mantelflächen 7 und 8, die exzentrisch ausgedreht
sind, jedoch nur bis zu einer relativ geringen Abweichung vom ursprünglichen Mittelpunkt,
z. B. nicht größer als 1,5 mni. Die Druck- und Saugsammelriunie 3 bis
6 sind über Löcher oder Schlitze 9 bis 12 mit dem Zylinderinnenraum
verbunden. Von den Saugschlitzen 1 1
und 12 gehen zusätzliche Ausfräsungen
15 und 16 in Drehrichtung des Läufers aus und von den Druckschlitzeng und
io ebensolche Ausfräsungen 13 und 14 entgegen der Läuferdrehrichtung. Die
Ausfräsungen 15 und 16 können dabei im Umfang in radialer Richtung bis zur größten
Höhe der Zylinderausdrehungen 7 und S reichen. Axial
dürfen
die zusätzlichen Ausfräsungen nur so weit gehen, daß an den beiden Zylinderenden
noch Führungsstege 17 und 18 für die Schieber stehen bleiben, An seinen beiden
freien Enden ist der Zylinder i durch Deckel ig und 2o abgeschlossen. Der Deckel
ig enthält dort, wo die Saugsammelräume 5 und 6
münden, Ansatigöff
nungen 2 1 und 22. Im übrigen ist er zur Aufnahme einer Labyrinthdichtung23 zweiteilig
ausgeführt und läuft in einem Flansch zur Befestigung des Antriebsmotors aus. Im
Deckel 2o befinden sich Ausstoßkanäle 2,4, die das Förderwasser aus den Drucksammelräumen
3 und 4 in ein Steigrohr leiten, das an dem Flanschende des Deckels 2o anzubringen
ist. Weiterhin enthält dieser eine Lagerung 25 zur Aufnahme des Wellenstumpfes
des Läufers, die mit Pockholz, Bleibronze oder Kunststoff ausgestattet ist, so daß
eine Wasserschmierung möglich ist. Die Bohrung 26
dient zur Zuführung von
Druckwasser zwecks hydraulischer Steuerung der Schieber. Sie kann noch mit einer
von außen zu bedienenden, festen oder verstellbaren Düseneinrichtung zur Druckeinstellung
der Betriebsdruckflüssigkeit und damit zur Einstellung des Anpressungsdrucks der
Schieber versehen sein. Die Verbindung der Deckel 19 Und 20 mit dem Zylinderkörper
i geschieht mittels durchgehender Scfirauben 27 an den Stellen, wo kein Druck
herrscht, also in den Saugsammelr äurnen und in den Trennwänden zwischen Saug-#
und Druckräurnen, und mittels Kopfschrauben 28,
29 im Bereich der Druck-räume,
die zur Aufnahme der Schrauben mit Stegen 3o ausgestattet sind. Die Abdichtungen
besorgen zwischengelegte Dichtungsscheiben.
-
Der Läufer 2 ist ein zylindrischer Drehkörper, der genau in den -Nfantel
i eingepaßt ist. Er ist auf eine Welle 31 aufgezogen und mit radialen Längsschlitzen.
in denen die Schieber 32 eingelegt sind, versehen. Die Welle 31 weist
eine Längsbohrung 33 und radial angeordnete Querbohrungen 34 auf, die über
entsprechende Bohrungen im 1,äuferkörper in die Schieberschlitze münden. Durch die
Bohrungen erhalten die Schieber den Druck- der Förderflüssigkeit, der sie an die
Zylinderwandungen abdichtend aripreßt. Die Schieber 32 selbst sind als schmale
Quader aus-,(leführt, die außen evtl. mit Dichtungslippen versehen sind, Die :\rl)eits%N-eise
der l'umpe ist die der einfach-, doppelt- oder mehrfachwirkenden Pumpen. Durch die
Schieber werden laufend mit der Rotation in den durch die .\tisdrehungen
7 und 8 gebildeten sichelförrnigen Nerdri-'lllguiigsräurnen Sang-
und Druckriitime geschieden und in der Größe ver-#tildert. Dabei wird aus den Ansaugschlitzen
Hüssigkeit angesatigt bz-,v. in die Druckschlitze Flüssigkeit gedrückt. Der Einbau
einer verhältnismäßig großen Zahl von Schiebern und damit eine Erhöhung der Förderleistung
wird durch die zusätzlichen Ausfräsungen 13 bis 16 ermöglicht, die, wie oben
dargelegt, eine gegenseitige Störung der Schieber in ihrer kontinuierlichen Sang-
und Druckarbeit verhindern. Die Dichtungsstreck-en sind gleichlang mit den Förderstrecken.
Bei genauer Passung zwischen Läufer und Zylinder genügt im allgemeinen diese Bemessung,
um im Verein mit den die Abdichtung unterstützenden Schiebern Verluste von der Druck-
nach der Ansaugseite zu vermeiden. Anzustreben sind möglichst lange Dichtungsstrecken.
Bei einfach wirkenden Pumpen wird es zu erreichen sein, die Dichtungsstrecken bis
doppelt so lang wie die Förderstrecken zu machen, Die Pumpe nach Abb. 2 besteht
gleichfalls aus Zvlinder i und Läufer 2. Der Zvlinder i ist jedoch hier ein einfaches
Rohr mit nur zwei Ansaugschlitzen oder Reihen von Ansauglöchern, die zur besseren
Wasserführung in Richtung der Läuferdrehung geneigt angeordnet sind. Der Läufer
2 ist auf einer Hohlwelle 35 montiert und mit Schiebern, die radiale, seitlich
mündende Bohrungen 36 haben, ausgestattet. Die Bohrungen 36
stehen
über entsprechende Durchlässe im Läuferkörper mit der Hohlwelle in Verbindung. In
dieser befindet sich ein feststehendes Einschubrohr 37 mit zwei Längsschlitzen,
die so angeordnet sind, daß demnach nur im Förderbereich eine durchgehende Verbindung
von den Druckräumen zu der Hohlwelle besteht, während die Verbindung zwischen Schieberbohrungen
und Hohlwelle im Bereich der Dichtstrecken und eines Teiles der Ansaugstrecken unterbrochen
ist. Diese Maßnahme soll, wie schon oben erwähnt, ein Rückfördern in die Saugräume
verhindern. Im übrigen ist der Aufbau der in Abb. 2 dargestellten Pumpe derselbe
wie in Abb. i. In der Wirkungsv,-eise besteht lediglich der Unterschied, daß die
Schieber die Flüssigkeit unmittelbar aus der Umgebung der Pumpe ansaugen, die zu
diesem Zweck unter Wasser angeordnet sein muß, und daß sie die Flüssigkeit durch
Bohrungen in die Hohlwelle fördern.
-
Das Hauptverwendungsgebiet der neuen Konstruktion liegt bei den Tauchrnotorpumpen.
Insbesondere eignet sich hierfür wegen ihrer großen Einfachheit die Pumpenausführung
nach Abb. :2, bei der die Flüssigkeit den Saugräumen frei zustrÖmt und durch Schieber
und Hohlxelle in die Steigleitung gedrückt wird. Die Pumpe nach Abb. i ist aber
auch außer als Tauchpumpe als Übertagepumpe verwendbar, wenn die in der Ummantelung
befindlichen Sang- und Drucksammelräume zu für diesen Zweck geeignet angeordneten
Rohrstutzen geführt sind. Die 1-al)vrinthdiclitung müßte dann gegebenenfalls durch
eine Stopfhüchse ersetzt werden, um den Antriebsmotor besser gegen Feuchtigkeit
oder Spritzwasser zu schützen.