DE822652B - Drehkolbenpumpe- oder -motor - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenpumpen oder -motoren, bestehend aus je einer Anzahl von gleichachsigen Trommelkammern und gegenseitig phasenverschobenen Läufern sowie Widerlagerschiebern, die aus den Trommelkammern vorstehen und die Läufer berühren.

Im wesentlichen besteht die Erfindung darin, daß von den beiden sich berührenden Umrissen jeder Trommelkammer und ihres Läufers der eine

ίο kreisförmig ist und der andere über den Umfang verteilte Kreisbogenteile aufweist, von denen ein Paar sich gegenüberliegender Teile einen dem kreisförmigen Umriß entsprechenden Halbmesser und das andere Paar sich gegenüberliegender Teile einen davon verschiedenen Halbmesser besitzt, und daß diese Kreisbogenteile durch Teile verbunden sind, die derart profiliert sind, daß bei der Drehung der Läufer die Widerlagerschieber zunächst beschleunigt und dann verzögert auf den folgenden Kreisbogenteil übergehen. ao

Eine derart ausgebildete Pumpe hat den Vorteil, daß in ihr die Gesamtflüssigkeitsverdrängung praktisch stets gleichmäßig ist. Derartige Pumpen eignen sich insbesondere zur Verwendung bei der hydraulischen Betätigung von Textilmaschinen, Präzisionsschleifmaschinen und anderen Maschinen.

In den Zeichnungen sind zwei beispielsweise Ausführungen von Pumpen gemäß der Erfindung dargestellt.

Fig. ι bis 6 zeigen eine Zwillingsdrehkolben-

pumpe als erste Ausführungsform; hierbei sind die Fig. i, 4 und 5 Längsschnitte der Pumpe nach den Linien I-I, IV-IV und V-V der Fig. 2; die Fig. 2 und 3 sind Querschnitte nach Linien H-II und III-III der Fig. 1; Fig. 6 ist eine Vorderansicht eines von zwei Läufern gleicher Form.

Fig. 7 ist ein Schaubild der bei der Pumpe nach Fig. ι bis 6 erzielten vereinigten Flüssigkeitsverdrängung.

Fig. 8 bis 13 zeigen die zweite Ausführungsform der Pumpe mit vier Läufern; dabei ist Fig. 8 ein Längsschnitt der Pumpe; Fig. 9, ro, 11 und 12 sind Querschnitte nach den Linien IX-IX, X-X, XI-XI und XII-XII der Fig. 8; Fig. 13 ist eine Vorderansicht eines von vier Läufern gleicher Form.

Fig. 14 ist ein Schaubild der bei der Pumpe nach Fig. 8 bis 13 erzielten vereinigten Flüssigkeitsverdrängung.

Fig. 15 ist ein schematischer Querschnitt einer Pumpe von bekannter Form mit elliptischen Zwillingsläufern.

Fig. 16 ist ein Schaubild der bei der bekannten Pumpe nach Fig. 15 erzielten vereinigten Flüssigkeitsverdrängung.

Bei den dargestellten Ausführungen bezeichnet 1 eine Welle, die in den Gehäusestirnwänden 2 und 3 gelagert und auf der in der Form gleiche Läufer 4 aufgekeilt sind, die von Trommel- oder Ständergliedern 5 umgeben sind, zwischen denen sich Trennglieder 6 befinden. In den Gehäusestirnwänden befinden sich Futter 7 bzw. Stopfbüchsen 8. Die genannten Teile werden durch Bolzen 9 zusammengehalten, die in den Querschnitten gezeigt, aber aus den Längsschnitten der Deutlichkeit halber weggelassen sind. Die Bolzen 9 gehen durch entsprechende Löcher der Gehäusestirnwände 2 und 3, der Futter 7, der Trommelglieder 5 und der Trennglieder 6. Die mittlere Bohrung jedes Trommelgliedes ist von zylindrischer Form.

Bei der Pumpe gemäß Fig. 1 bis 6 ist jedes der beiden Trommelgliede'r mit zwei entgegengesetzt angeordneten Widerlagern 10 versehen, die in radialen Ausnehmungen 11 der Trommelglieder gleiten und an ihrer Rückseite je mit einer Nut 12 versehen sind. Die Widerlagerschieber liegen beständig gegen den Umfang der zugehörigen Läufer 4 unter dem Druck der Flüssigkeit an, die durch die Nuten 12 Zugang zu ihren äußeren Endflächen hat. Gegebenenfalls kann diese Druckwirkung noch durch Federn (nicht gezeigt) unterstützt werden.

Die Räume an den äußeren Enden jeder zwei axial übereinstimmend liegender Widerlagerschieber sind durch Kanäle 12° miteinander verbunden, so daß die bei der Auswärtsbewegung eines Schiebers von ihm verdrängte Flüssigkeit automatisch in den Raum hinter den anderen Schieber übergeführt wird, der sich gleichzeitig einwärts bewegt.

Wie aus den Querschnitten der Zeichnungen zu ersehen ist, ist der Umriß jedes Läufers derart gestaltet, daß er mit der Bohrung seines Trommelgliedes zwei einander gegenüberliegende, teilweise kreisförmige Trennorgane bildet.

Diametral in die Gehäusestirmvand 3 hinein erstreckt sich ein Flüssigkeitseintrittskanal 13 (Fig. 2 und 4), der in Verbindung stein mit zwei Reihen übereinstimmender Löcher in dem Stirnblock 3, dem zugehörigen Futter 7, den Trommelgliedern 5 und den Trenngliedern 6. Diese übereinstimmenden Löcher bilden zusammen auf entgegengesetzten Seiten parallel zur Pumpenachse verlaufende Flüssigkeitszufuhrkanäle 14, von denen jeder mit Bezug auf die Drehrichtung der Welle 1 nach den W^riderlagerschiebern radial in die Trommelkammerbohrungen mündet. In die Gehäusestirnwand 3 erstreckt sich ebenfalls diametral ein Flüssigkeitsaustrittskanal 15 (Fig. 2 und 5), der mit zwei parallel zur Pumpenacb.se verlaufenden Austrittskanälen 16 in Verbindung steht, von denen jeder an der Rückseite der Widerlagerschieber radial mit den Trommelkammerbohrungen verbunden ist.

Die beiden Läufer 4 sitzen mit einer Phasenverschiebung von 90⁰ auf der Welle 1.

Da jeder Läufer 4 mit zwei Widerlagerschiebern 10 zusammen arbeitet, von denen jeder zwischen einem Flüssigkeitseintritt 14 und einem Flüssigkeitsaustritt 16 liegt, finden in jeder Kammer zwei gleiche Verdrängungsschübe statt, von denen jeder bei einer Umdrehung des Läufers zweimal vor sich geht. Diese Anordnung hat den Y'orteil, daß dadurch automatisch ein hydraulisches Gleichgewicht der Läufer und der Antriebswelle erzielt wird.

Der Umriß jedes Läufers 4 ist wie folgt gestaltet. Der Läuferumfang besitzt an zwei diametral einander gegenüberliegenden Teilen α, α von beispielsweise je 6o° (Fig. 6) Kreisbogen eines Halbmessers, der ungefähr dem Halbmesser der inneren Ringwand der Trommelkammer entspricht. An zwei anderen diametral einander gegenüberliegenden Stellen b, b von beispielsweise 6o° besitzt der Läuferumfang Kreisbogen von einem Halbmesser, der kleiner als derjenige der erstgenannten Kreisbogen ist. Die Sehnen des zweiten Kreisbogenpaares liegen in einem Winkel von 90⁰ zu den Sehnen des ersten Paares. Die zwischen den Kreisbogen liegenden L^mrißteile c sind so gestaltet, daß jedes Widerlager 10 beim Übergang von einem Kreisbogen des einen Halbmessers zu einem benachbarten Kreisbogen des anderen Halbmessers sich in seiner radialen Ausnehmung mit Beschleunigung (diese kann von einem konstanten Grad sein) bewegt, bis er auf die AIitte zwischen den beiden Kreisbogen kommt, und sich dann mit einer entsprechenden Verlangsamung bewegt, bis er den j genannten benachbarten Kreisbogen erreicht.

Bei einer solchen Gestaltung der Läufer 4 ist die durch die Drehung der beiden Läufer der Pumpe erzeugte gemeinsame Flüssigkeitsverdrängung stets konstant. Diese Verdrängung ist in Fig. 7 eingezeichnet, wobei die Fließgeschwindigkeit als j Ordinate und die Drehbewegung des Läufers als Abszisse aufgetragen ist. Wie das Schaubild zeigt, erscheint die vereinigte Verdrängung jeder Zeit als eine gerade Linie. Mit anderen Worten, die Summe der Ordinaten ist bei jedem Wen der Abszisse , konstant.

Die in Fig. 8 bis 13 gezeigte Pumpe mit vier Läufern entspricht in ihrer Bauart im wesentlichen der beschriebenen Zweiläuferpumpe. Die Trommelglieder 5 und die Trennglieder 6 sind jedoch von einer Büchse 6" umgeben. Außerdem besitzen die Trommelglieder an ihrem Umfang Ausflußnuten i6°, die einerseits durch radiale Kanäle 16⁶ (Fig. 9 bis 12) mit den Trommelkammern und andererseits mit Ausflußkanälen 16 in Verbindung stehen. Jeder Läufer 5 ist nur einfach wirkend, weshalb für jeden derselben auch nur ein radialer Widerlagerschieber 10 vorgesehen ist. Der obere ! Einlaßkanal 14 (Fig. 9) steht nur mit der ersten und dritten Trommelkammer (Fig. 9 und 11) in Verbindung, wogegen der untere Einlaßkanal 14 (Fig. 9) mit der zweiten und vierten Trommelkammer (Fig. 10 und 12) verbunden ist. Die Läufer 4 sind aufeinanderfolgend um i8o° zueinander versetzt.

Die Arbeitsweise dürfte ohne weiteres klar sein, so daß eine besondere Erläuterung nicht erforder- ! lieh ist.

Der Umriß jedes Läufers 4 der Pumpe gemäß Fig. 8 bis 12 ist wie folgt gestaltet. Der Läufer- ' umfang besitzt an zwei diametral einander gegenüberliegenden Teilen a, b von beispielsweise 90⁰ (Fig. 13) Kreisbogen von zwei verschiedenen Halbmessern, von denen der größere etwa gleich dem I Halbmesser der inneren Ringwand der Trommel ist. Die zwischen den Kreisbogen a, b liegenden Unifangsteile c, c sind so gestaltet, daß jeder ; Widerlagerschieber 10 beim Übergang von dem Kreisbogen des einen Halbmessers zu dem Kreisbogen des anderen Halbmessers sich in seiner j radialen Ausnehmung zunächst mit Beschleunigung (von konstantem Grad) bewegt, bis er in die Mitte j zwischen den beiden Kreisbogen kommt und sich dann mit einer entsprechenden Verlangsamung j bewegt.

Unter diesen Verhältnissen ist die vereinigte ■ Verdrängung der vier Läufer der Pumpe jeder Zeit konstant. Diese Verdrängung ist in das Schaubild der Fig. 14 eingetragen, welches zeigt, daß die vereinigte Verdrängung sich durch eine stets gerade Linie darstellt, weil die Summe der Ordinaten bei jedem Wert der Abszisse konstant ist.

in diesem Zusammenhang sei daraufhingewiesen, daß bei Verwendung von elliptischen Läufern der Gesamtfluß nicht fortlaufend konstant ist. Dieses ist durch die Fig. 15 und 16 erläutert. Werden die Drehbewegungen jedes Läufers von der neben Fig. 15 angegebenen Art als Abszisse und die errechnete raummäßige Verdrängung für jede Drehbewegung als Ordinate aufgetragen, so ist die vereinigte Verdrängung von zwei elliptischen Läufern einer Pumpe, die im übrigen entsprechend der vorliegenden Pumpe gemäß Fig. 1 bis 5 ausgebildet ist, theoretisch durch die Kurvenlinie χ wiederzugeben. Die Summe der Ordinaten bei irgendeinem Wert der Abszisse ist also keine Konstante. Praktisch ist es aber so, daß, wenn man zwischen den j Ein- und Austrittsöffnungen und den Widerlager- | Schiebern eine übliche Entfernung von 6o° zuläßt, I der'wirkliche Verlauf des vereinigten Flusses der gestrichelten Linie x¹ entspricht.

Im Rahmen der Erfindung können verschiedene Änderungen vorgenommen werden. So können beispielsweise kreisförmige Läufer verwendet werden, die mit den Widerlagerschiebern versehen sind, während dann die Innenwände der Trommelglieder entsprechend der Erfindung gestaltet werden, um jederzeit die gewünschte gleichmäßige Gesamtverdrängung zu erzielen. Die Erfindung ist sowohl bei Pumpen wie bei Flüssigkeitsmotoren zu verwenden.

Claims (3)

1. 75 Patentansprüche.

   i. Drehkolbenpumpe oder -motor mit je einer Anzahl von gleichachsigen Trommelkammern und gegenseitig phasenverschobenen Läufern sowie Widerlagerschiebern, die aus den Trommelkammern vorstehen und die Läufer berühren, dadurch gekennzeichnet, daß von den beiden sich berührenden Umrissen jeder Trommelkammer und ihres Läufers der eine kreisförmig ist und der andere über den Umfang verteilte Kreisbogenteile aufweist, von denen ein Paar sich gegenüberliegender Teile einen dem kreisförmigen Umriß entsprechenden Halbmesser und das andere Paar sich gegenüberliegender Teile einen davon verschiedenen Halbmesser besitzt, und daß diese Kreisbogenteile durch Teile verbunden sind, die derart profiliert sind, daß bei der Drehung der Läufer die Widerlagerschieber zunächst beschleunigt und dann verzögert auf den folgenden Kreisbogenteil übergehen.
2. 2. Drehkolbenpumpe oder -motor nach Anspruch i, gekennzeichnet durch zwei gleichachsige kreisförmige Trommelkammern mit je einem unrunden Läufer, die mit einer Phasenverschiebung von 90⁰ auf der Pumpen- oder Motorwelle sitzen und mit diametral einander gegenüberliegenden, in radialen Ausnehmungen der Kammerwände gleitenden Widerlager-Schiebern in Berührung stehen, die nachgiebig gegen die Läufer angedrückt werden, wobei zu und aus den Trommelkammern auf entgegengesetzten Seiten der Widerlager Flüssigkeitseinbzw, -auslaßkanäle führen und jeder Läufer am Umfang zwei entgegengesetzt liegende Kreisbogenteile von einem dem Halbmesser seiner Kammer entsprechenden Halbmesser, zwei entgegengesetzt liegende, zu den ersteren um 90⁰ versetzte Kreisbogenteile kleineren Durchmessers und zwischen den Kreisbogenteilen Verbindungsteile besitzt, die derart profiliert sind, daß bei der Drehung der Läufer die Widerlagerschieber zunächst beschleunigt und dann verzögert auf den folgenden Kreisbogenteil übergehen (Fig. 1 bis 6).
3. 3. Drehkolbenpumpe oder -motor nach Anspruch i, gekennzeichnet durch vier gleichachsige kreisförmige Trommelkammern mit je einem unrunden Läufer, die aufeinanderfolgend i*5 mit einer Phasenverschiebung von i8o° auf der

   Pumpen- oder Motorwelle aufgekeilt sind und mit vier entsprechend versetzten, je in einer radialen Ausnehmung jeder Kammerwand gleitenden Widerlagern zusammen arl>eiten, die in nachgiebiger Berührung mit den Läufern gehalten werden, wobei Flüssigkeitsein- und -auslasse auf entgegengesetzten Seiten der Widerlager zu und aus den Trommelkammern führen und jeder der Läufer an entgegengesetzten Stellen seines Umfanges Kreisbogenteile von zwei verschiedenen Halbmessern, von denen der größere demjenigen der Trommelkammer entspricht, und zwischen den Kreislxjgenteileii Verbindungsteile besitzt, die derart profiliert sind, daß bei der Drehung der Läufer die Widerlagerschieber zunächst beschleunigt und dann verzögert auf den folgenden Kreisbogenteil übergehen (Fig. 8 bis 13).

   Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

   O 2417 11.51