DE859561C - Kugelkolbenpumpe, insbesondere zur Verwendung als stufenlos umsteuerbares Fluessigkeitswechsel- und Wendegetriebe - Google Patents

Kugelkolbenpumpe, insbesondere zur Verwendung als stufenlos umsteuerbares Fluessigkeitswechsel- und Wendegetriebe

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DE859561C
DE859561C DEG5009A DEG0005009A DE859561C DE 859561 C DE859561 C DE 859561C DE G5009 A DEG5009 A DE G5009A DE G0005009 A DEG0005009 A DE G0005009A DE 859561 C DE859561 C DE 859561C
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DE
Germany
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ball
pistons
piston pump
housing
drive shaft
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Expired
Application number
DEG5009A
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English (en)
Inventor
Johannes Guenther
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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C3/00Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type
    • F04C3/06Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Reciprocating Pumps (AREA)

Description

  • Kugelkolbenpumpe, insbesondere zur Verwendung als stufenlos umsteuerbares Flüssigkeitswechsel- und Wendegetriebe Bei den bekannten Kugelpumpen neuerer Bauart sind sowohl die Antriebswelle als auch die Blindwelle mit je einem doppelt wirkenden Kolben fest verbunden, wobei sich die Kolben um go° verdreht gegenüberliegen. Diese Kugelpumpen haben nur vier Kolbenkammern. Die Kugel selbst wird bei Drehung der Antriebswelle-,durch den als Mitnehmer wirkenden Kolben der Antriebswelle gedreht und durch den Kolben der Blindwelle -derart gesteuert, daß die Kugel hierbei eine oszillierende Bewegung ausführt, wodurch die Kolbenkammern sich abwechselnd öffnen und schließen. Hierdurch wird der Pumpvorgang ausgelöst. Die Kugel selber ist mit keiner der beiden Wellen fest verbunden, sondern liegt lose im Gehäuse und wird nur über die Kolben innerhalb der Kugelschale des Gehäuses gesteuert. Die Kugel dieser Pumpen wird daher auch als Kugelkolben bezeichnet, da sie den Pumpvorgang auslöst, während die Kolben selber nur eine rotierende Bewegung an ihren Wellen ausführen.
  • Die in der Praxis eingeführten Kugelpumpen, die auch umsteuerbar ausgeführt werden, dienen zur Förderung viskoser Flüssigkeiten. Alle Anstrengungen, die Kugelpumpe auch für Flüssigkeitsgetriebe zu verwenden, sind bisher gescheitert. Bei den eingehenden Versuchen mit Kugelpumpen bis-Izeriger Bauart wurden u. a. als entscheidende Mängel festgestellt: r. Schon bei geringem Betriebsdruck wird durch den Flüssigkeitsdruck die Kugel gegen das Gehäuse gedrückt, wodurch erhebliche Reibungsverluste ausgelöst werden, die bei höheren Drücken, wie. sie für Flüssigkeitsgetriebe notwendig sind, den Wirkungsgrad der Pumpe so weit herabsetzen, daß ihre Verwendung für Flüssigkeitsgetriebe nicht mehr wirtschaftlich sein würde, 2. Durch die starke Reibung der Kugel am Gehäuse wird die Pumpe und dadurch die Förderflüssigkeit unzulässig erwärmt.
  • 3. Bei höheren Drehzahlen, wie sie bei den gebräuchlichen Motoren üblich sind, werden die vorgenannten Mängel durch die größeren Zentrifugalkräfteweiter verstärkt, da diese die frei bewegliche Kugel fester ans Gehäuse drücken und die kraftzehrende Reibung noch vermehren, .I. Durch die geringe Zahl der Kolben der bekannten Kugelpumpen ist in der Totpunktlage nur je eine Kolbenkammer auf der Saugseite und auf der Druckseite wirksam, wodurch sowohl das Drehmoment als auch der Flüssigkeitsstrom zu ungleichmäßig werden. Es hat sich aber auch ergeben, daß die obengenannten Mängel durch den Aufbau der Kugelpumpe an sich bedingt sind und in dem Zustand ihrer bisherigen technischen Entwicklung nicht beseitigt werden können.
  • Die seit 30 Jahren immer wieder erhobene Forderung der Praxis: Feste Lagerung der Kugel auf durchgehender Antriebswelle und Fortfall der Blindwelle, ist durch die vorliegende Erfindung nunmehr erfüllt.
  • Die vorliegende Erfindung zeigt einen grundlegend veränderten Aufbau der Kugelpumpe und fast aller ihrer Einzelteile. Hierdurch ist ein entscheidender Fortschritt in der Entwicklung und Anwendung der Kugelpumpe erreicht. Die sich hieraus ergebenden wesentlichen Vorteile sind: a) Nur noch eine, durch die Kugel hindurchgehende starke Antriebswelle, die mit der Kugel fest verbunden und im Gehäuse beiderseitig gelagert ist. Hierdurch und durch die Anordnung besonderer Steuerorgane für die Kolben kann die Blindwelle fortfallen. Der Flüssigkeitsdruck wird nunmehr von der Kugel direkt auf die Antriebswelle und von dieser auf die beidseitigen Wellenlager übertragen. Die ungünstige oszillierende Bewegung der Kugel in Kugelpumpen bekannter Bauart ist jetzt beseitigt, so daß diese in der vorliegenden Erfindung nur rein rotierende Bewegungen ausführt.
  • b) Die schädliche Wirkung der Zentrifugalkräfte ist durch die durchgehende Antriebs"velle aufgehoben, weil die Kugel nicht mehr gegen das Gehäuse gedrückt «-erden kann und daher zwischen Kugel und Gehäuse auch keine Reibung mehr entsteht. Aber auch die auf die fünf Pumpenkolben wirkenden Schleuderkräfte -,verden durch geeignete Vorkehrungen aufgenommen, so daß auch hier keine Reibung am G-1häuse entstehen kann. Eine unzulässige Erwärmung der Förderflüssigkeit wird da- ' durch vermieden.
  • c) Bei der vorliegenden Ausführungsform können eine Mehrzahl einfach wirkender Kolben im Kreise angeordnet werden, wodurch sowohl das Drehmoment als auch der Flüssigkeitsstrom der Pumpe erheblich gleichmäßiger wird.
  • d) Der Pumpvorgang ist in die der Antriebsseite gegenüberliegenden Kugelhälfte verlegt, während in der anderen die Steuerorgane untergebracht sind. Hierdurch wird eine besonders gedrungene Bauart der Pumpe ermöglicht. e) Der Regelteil ermöglicht eine Regelung dei Fördermenge und eine Richtungsänderung des Flüs. sigkeitsstromes bei gleichbleibendem Drehsinn unc gleichbleibender Drehzahl des Motors.
  • Der aus den vorgenannten Vorzügen zu erwartende hohe Wirkungsgrad der Pumpe vorliegender Erfindung wird nunmehr auch ihre Verwendung ah Primär- und Sekundärteil eines Getriebes ermöglchen.
  • In der Zeichnung ist die Pumpe als Primärgetriebe an einem Ausführungsbeispiel veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. i einen Vertikalschnitt der Maschine nach der Linie A-B der Fig. -2 bei Stellung der Umsteuerung auf Höchstleistung, Fig. 2 einen Horizontalschnitt der Fig. i nach der Linie C-D bzw. C'-D' in Fig. 3, jedoch bei Stellung des Regelteils auf Leerlauf, Fig. 3 einen Blick auf die Kugel (Teil i), Kolben (Teil 2 bis 6) und Antriebswelle (Teil 7) von D bzw. B aus, Fig. d. einen Teilschnitt der Fig. 2 nach E-F, Fig. 5 eine Draufsicht auf das Gelenk, Fig.6 eine Draufsicht auf den Mitnehmer (Teil i i ü) und den Kolben a.
  • Die Pumpenteile i bis 7 und io bis i2 bleiben bei allen Bewegungen im gleichen Abstand vom Kugelmittelpunkt.
  • Die Pumpe wird durch die mit dem Motor direkt gekuppelte durchgehende Antriebswelle 7 angetrieben, die beidseitig im Gehäuse 14 bei 2o und 2i gelagert ist.
  • Mit der Antriebswelle 7 ist der Kugelkörper i fest verbunden. Wird die Welle 7 in rotierende Bewe-, g gung gesetzt, so werden gleichzeitig mit Teil i auch die Kolben :2 bis 6 mitgenommen, die nun ihrerseits über die Mitnehmer i id die Teile i 1, ä, 9, io und 15 in eine rotierende Bewegung um einen gegen die `'Felle 7 um den Winkel a geneigte Achse 0-P versetzen. Hierbei werden nacheinander die Pumpenkammern geöffnet und geschlossen, wodurch der Pumpvorgang ausgelöst wird.
  • Wie Fig. r und 3 zeigen, ist die Kolbenkammer bei 2 ganz geöffnet und nach dem Ansaugen gefüllt. Bei weiterer Drehung der Kugel i über die Stellung der Kolben 6 und 5 wird allmählich bis zur Drehung um i So' die Kolbenkammer v ollkommen geschlossen und damit entleert. Bei Drehung der Kugel in ihre :-#nfangstellung zurück erfolgt nun wieder das allmähliche Ansaugen der Flüssigkeit, bis zur völligen Füllung der Kammer. Je nach Umsteuerung und Stellung von Teil 12 ist die eine Seite der Kugel Druckseite und die andere Saugseite, oder umgekehrt. Bei Leerlauf fällt die Achse 0-P mit der Wellenachse zusammen. Die Stellung der Achse 0-P wird durch den Regelteil 13 über das Zylindersegment Teil 12 geregelt.
  • Teil 1e ist bei 16 beweglich gelagert und greift bei 17 in den Ring i i ein, wodurch zwangsläufig dessen rotierende Bewegung um die Achse 0-P ermöglicht wird. Statt des Gleitlagers 17 kann hier auch ein Kugellager eingebaut werden. Um das Abheben der Teile 12 und i i von ihren Lagern bei 16 und 17 zu verhindern, ist der Ring 11 noch bei 18 beweglich auf der verkleinerten Kugelhälfte i gelagert.
  • Um die Umsteuerung zu ermöglichen, ist im Ring i i eine kegelförmige Ausdrehung 22 und in Teil 12 ein Schlitz 23 vorgesehen, um die Welle 7 unbehindert durch Teil i i und 12 hindurchführen zu können.
  • Fig. 3 zeigt die Kugel i mit fünf rechteckigen Ausschnitten, in denen die Kugelkolben :2 bis 6 gelagert sind. Die Schnittlinien der fünf Mittelebenen dieser Ausschnitte fallen mit der Wellenachse zusammen. Die Bewegung der Kolben erfolgt auf Meridianen der Kugel. Jedoch ist auch eine Ungenauigkeit der Bearbeitung, d. h. eine geringe Abweichung der Kolben 2 bis 6 von den Meridianen, ohne schädliche Wirkung für den Pumpvorgang, sofern die Kugelausschnitte je in einer Ebene verbleiben.
  • Bei der Rotation der Kugel i verändern jeweils die Enden der Kolben :2 bis 6 ihre Entfernung von der Achse 7. Dabei ändert sich auch der gegenseitige Abstand dieser Enden in Umfangsrichtung. Hierbei wird gleichzeitig, wie in Fig. 5 gestrichelt dargestellt ist, eine Drehung der Teile 1o, i i und 15 bis um max. Winkel a ausgelöst, je nach Stellung der Kolben :2 bis 6 zum Ring i i.
  • Diese Bewegungen werden durch das Gelenk, bestehend aus dem quer in den zylindrischen Teil 9 eingebauten Zylinder 8 und den in diesen ebenfalls beweglich eingreifenden Ring 1o, ermöglicht. Die Teile 8 und 9 können auch durch ein Kugelgelenk ersetzt werden. Der Ring 1o hat fünf Ausschnitte für die Mitnehmer i ja. Die Teile 15 übertragen jeweils den von dem Ring i i ausgelösten Druck auf die Kalben 2 bis 6 (Kolbendruck), während Teil 1o die Kolben 2 bis 6 in ihrem Abstand zum Ring i i fixiert, dabei aber die Veränderung der gegenseitigen Kolbenabstände ermöglicht.
  • Durch das Gelenk werden außerdem Ungenauigkeiten bei der Herstellung der Pumpenteile ausgeglichen, so daß kraftzehrende Verklemmungen und ungleichmäßige Beanspruchungen der Pumpenteile vermieden werden.
  • Die Mitnehmer i ja sind bei 19 mit Vorspannung auf den Kolben 2 bis 6 beweglich gelagert. Der Abstand a in Fig. 6 zwischen Mitnehmer i 1a und Kolhen 2 ist durch den bei der Rotation der Kugel sich verändernden gegenseitigen Abstand der Kolben :2 bis 6 bedingt, so daß bei Drehung der Kugel i die Mitnehmer nicht alle gleichzeitig zur Wirkung kommen. Der Mitnehmer 11a, der mit Vorspannung bei 19 auf die Kolben 2 bis 6 drückt, verhindert hierdurch die schädliche Wirkung der Zentrifugalkraft auf die Kolben 2 bis 6 und deren Abheben von der Kugel i und somit auch die Reibung der Kolben 2 bis 6 an der Gehäusewandung 14. Die Pumpe arbeitet ventillos.
  • Bei Verwendung als Sekundärteil eines hydraulischen Getriebes kann der Regelteil 1.i und 12 fortfallen und Ring i i bei 17 im Gehäuse 14 gelagert werden, da z. B. beim Schiffswechsel- und Wendegetriebe die Regelung der Geschwindigkeit und Drehrichtung der Schiffsschraube von der Kurbel 13 am Primärteil des Getriebes bewirkt wird. Für Drehbänke, Kraftfahrzeuge und Triebwagen gilt sinngemäß das gleiche.

Claims (6)

  1. PATENTANSPRÜCHE: i. Kugelkolbenpumpe, dadurch gekennzeichnet, daß eine durch den Mittelpunkt der Kugel (i) hindurchgehende und mit ihr fest verbundene Antriebswelle (7) vorgesehen ist, die im Gehäuse (14) beidseitig bei (2o) und (21) gelagert ist, und daß die Kugelkolben (2 bis 6) sich auf Meridianen der Kugel (i) bewegen und die Mittelebenen der Kugelausschnitte für die Kolben mit der Achse der Antriebswelle (7) zusammenfallen.
  2. 2. Kugelkolbenpumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugel (i) über die Welle (7) im Lager (2o) und (21) so zentriert ist, daß Reibungsverluste zwischen Kugel (i) und Gehäuse (14) verhindert werden.
  3. 3. Kugelkolbenpumpe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (2bis 6) von Mitnehmern (11a) eines Ringes (11) so mit Vorspannung gegen die Kugel (i) gedrückt werden, daß bei der Rotation der Kugel (i) das Abheben der Kolben (2 bis 6) von ihr und somit Reibungsverluste zwischen Gehäuse (14) und Kolben (2 bis 6) ausgeschlossen sind'.
  4. 4. Kugelkolbenpumpe nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (2 bis 6) durch je ein kardanartiges Gelenk, wie z. B. durch die Teile (8, 9, 1o und 15) mit dem Ring (1i) verbunden sind, wobei die Gelenke neben der Kraftübertragung auf die Kolben (2 bis 6) auch den sich bei der Rotation der Kugel verändernden gegenseitigen Abstand der Kolben (2 bis 6) in Umfangsrichtung ermöglichen..
  5. 5. Kugelkolbenpumpe nach Anspruch i is 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (1i) bei (17) auf einen Teil (12), bei (18) auf der Kugel (i) und bei (19) mittels der Mitnehmer (11a) auf den Kolben (2 bis 6) geführt ist und eine konische Ausdrehung (22) für die Durchführung der Antriebswelle (7) besitzt.
  6. 6. Kugelkolbenpumpe nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (12) bei (16) im Gehäuse (14) gelagert ist, einen keilförmigen Schlitz (23) für die Durchführung der Antriebswelle 7 besitzt und bei Betätigung eines in an sich bekannter Weise mit ihm verbundenen Regelteils (13) über Teil (i i) eine Änderung der Fördermenge und Strömungsrichtung des Flüssigkeitsstromes ermöglicht. Angezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 5o4144.
DEG5009A 1951-01-14 1951-01-14 Kugelkolbenpumpe, insbesondere zur Verwendung als stufenlos umsteuerbares Fluessigkeitswechsel- und Wendegetriebe Expired DE859561C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1010834B (de) * 1954-05-13 1957-06-19 Malte Roennbom Kugelkolbenpumpe

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE504144C (de) * 1927-09-22 1930-08-14 Fritz Egersdoerfer Hubscheibenmaschine, insbesondere Hubscheibenpumpe

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