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Kugelkolbenpumpe Die Erfindung betrifft Verbesserungen an Strömmittelfördereinridhtungen,
wie Pumpen und Verdichtern, bei denen ,die Verdichtung durch,die Volumenschwankungen
von kugelausschni.ttförmigen Kammern mit veränderlicher Winkelweite erfolgt, wobei
diese Kammern zwischen zwei einerseits um einen .gemeinsamen Zapfen zueinander verschwenkbaren,
anderseits mit zwei konvergierenden Wellen verbundenen Körpern gebildet werden,
während die Gegeneinan@derverschwenkungen der beiden Körper um ihren gemeinsamen
Zapfen durch den Drehantrieb des einen Körpers erzeugt werden.
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In einer ersten Ausbildung bekannter Art ist der eine Körper zu diesem
Zweck mit der Antriebs-«-elle fest verbunden, während der andere Körper mit einer
lose um sich selbst utnlaufenden Welle über einen an seinem Ende vorgesehenen Zapfen
derart verbunden ist, daß er um diese Welle in einer durdh eine Rille von .derselben
Breite wie die Welle bestimmten Ebene auskippen kann. Bei dieses Bauart bewirkt
die Drehbewegung,des mit der Antriebswelle fest verbundenen Körpers :die Schwingbewegung
der Welle des zweiten Körpers um sich selbst unter -dem Einfluß der eigenen mitwirkenden
Bewegungen dieses zweiten Körpers, nämlich der Kippbewegung um das Ende seiner Welle
und der Drehung dieser Welle um sich selbst. Diese beiden Bewegungen erfolgen nacheinander;
die Gegeneinanderschwenkungender beiden Körper und folglich die Volumenschwenkungen
der in Form eines
Kugelalbscbnittes ausgebildeten Kammer erfolgen
daher mit einer der guten Arbeitsweise der Pumpe abträglichen Unstetigkeit.
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In einem zweiten System bekannter Art erfolgt die Steuerung der Schwingbewegungen
des beweglichen Körpers in bezu.g auf den mit der Antriebswelle fest verbundenen
Körper mittels einer festen Rolle, die entsprechend einer ,zur Antriebsachse konvergierenden
Linie geneigt ist und auf eine an der Seite des beweglichen Körpers vorgesehene
Schrägbahn geeigneter Form einwirkt. Diese Vorrichtung gestattet die Erzielung eines
Gesetzes für die durchaus beliebige und namentlich fortschreitende Volumenschwankung
der Kammern,- um auf diese Weise eine gute Leistungsfähigkeit der Pumpe zu gewährleisten.
Diese Vorrichtung hat hingegen zweierlei Nachteile: Insbesondere hat die Rolle alle
Druckbeanspruchungen auszuhalten, und .da sie diese Beanspruchungen jeweils nur
mit einer einzigen Mantellinie aufnimmt, nutzt sie sich sehr rasch ab. Ferner ist
der im Gehäuse lose gelagerte bewegliche Körper dem Einfiuß der Innendruckschwankungen
ausgesetzt und bleibt nicht dauernd mit der Rolle in Berührung.
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Die Erfindung betrifft nun eine besondere einfache und robuste Lagerung
des beweglichen Körpers in bezog auf seine geneigte Achse, die eine progressive
Veränderung des Fassungsraumes der Druckkammern gestattet. Erfinidun@gsgemäß bildet
der Gelenkzapfen zwisdhen den beiden beweglichen Körpern die eine der beiden rechtwinklig
gekreuzten Wellen einer Kreüz@gelenkkupplung zwischen der Antriebswelle und der
geneigten Welle; der schwingende Körper ist alsdann- seinerseits mit der geneigten
Welle über die zweite rechtwinklig gekreuzte Welle :des Kreuzgelenks bildende Gelenkzapfen
gekuppelt. Infolge dieser Anordnung neigen sich,die beiden Körper im Laufe einer
Umdrehung der Antriebswelle fortschreitend gegeneinander.
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Inder Zeichnung stellt dar Fig. i die schaubildliche Ansicht der in
ihre Einzelteile zerlegten Pumpe, Fig.2 einen senkrächten Schnitt durch die Pumpe,
Fig. 3 einen Schnitt entsprechend der Linie III-III in Fig. 2, Fig.4 eine ähnliche
Ansicht mit den umlaufenden Teilen im Aufriß, Fig. 5 eine ähnliche Ansicht wie Fig.
4 bei einer anderen Stellung des Arbeitskreislaufes, nämlich nach Verdrehung der
Antriebswelle um 9o°, Fig. 6 eine abgeänderte Ausführungsart.
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Die dargestellte Pumpe besitzt ein zweiteiliges Gehäuse i, 2 mit einem
kugelförmigen Hohlraum 3 und zwei zylindrischen Bohrungen 4, 5, die in einem Winkel
a gegeneinandergeneigt sind. In dem Kugelraum 3 ist der Läufer eingebaut; dieser
besteht aus zwei Kugelabschnitten 6, 7, die mittels eines am Körper 6 ansitzenden,
Zapfens 8 aneinandergelenkt sind. Der Körper 6 ist selbst wiederum mit der Welle
9 fest verbunden, die in die zylindrische Bohrung 4 hineinreicht und die Antriebswelle
bildet. Ferner ist derKörper 6 mitAusschnitten io und ro' versehen, so daß jede
der auf diese Weise zustande gekommenen krummen Wandungen die eine der Wandungen
der beiden kugelabschnittförmigen Druckkammern A und A' bilden. Die
andere Wandung jeder :dieser Kammern wird von Flächen i i und i i' gebildet, die
am Körper 7 derart verlaufen, daß sie sich ganz genau gegen den entsprechenden Flächenteil
io bzw. io' des Körpers 6 anlegen und hierbei das -Volumen der entsprechenden Druck-oder
Verdichtungskammer auf Null herabsetzen. Mit anderen Worten: Die Hintrndherbewegung
des Körpers 7 um den Zapfen 8 bewirken die Schwankungen der Verdichtungskammer von
der Höchstöffnung A (Fig.2) bis zum Nullwert, wobei diese Volumenveränderungen,
d. h.,die Hinund'herschwingungen des Körpers 7 um den Zapfen 8 während des Umlaufes
:der Welle 9, von selbst eintreten.
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Erfindungsgemäß wird diese Wirkung auf folgende Weise erreicht: Der
Körper 7 ist mit einer lose in ,der Bohrung 5 gelagerten Welle 12 fest verbunden,
und zwar mittels zweier Zapfen 13 und 13' die an einem auf der Welle 12 fest aufsitzenden
Bügel 14 befestigt sind. Es ergibt sich aus dieser Einbauart, daß die beiden Wellen
9 und 12 miteinander durch eine Kreuzgelenkkupplung verbunden sind, deren beide
übliche rechtwinklig gekreuzte Achsen einerseits durch den die Körper 6 und 7 verkuppelnden
Zapfen 8, anderseits durch die den Körper 7 mit der Welle 12 verbindende Zapfen
13, 13' verkörpert sind. Infolgedessen wird nach dem wdhibekannten Arbeitsgrun@dsatz
der Kreuzgelenkkupplungen .die Drehung der Antriebswelle 9 nicht nur den Umlauf
der Welle 12, sondern im Verlauf einer vollen Umdrehung der Welle 9 auch ein fortschreitendes
Ausschwingen des mit der Welle 12 verbundenen Körpers 7 in bezog auf den an der
Welle 9 fest ansitzenden Körper 6 bewirken.
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Zu beiden Seiten des Gehäuses i sind die Saug-und Drucköffnungen 15
bzw. 16 den Verdichtungskammern A und A' gegenüber angeordnet. Bei dem beschriebenen
Mechanismus gelangen also die Verdichtungskammern abwechselnd, vom in Fig.4 dargestellten
Nullpunkt.über alle Zwischenwerte und namentlich dem in Fig. 5 veranschaulichten
Wert zu dem Werte A. Infolgedessen füllen sie sich mit dem Strommittel und
entleeren sich abwechselnd, wobei das Strommittel vom Saugstutzen 15 zum Druckstutzen
16 gefördert wird.
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Das Öffnen -und Schließen jedes Hohlkugelabschnittes erfolgt im Verlauf
einer halben Umdrehung .der Antriebswelle, so daß der bei jeder Umdrehung durchspülte
Winkelraum gleich zwei ist, wenn jeder Hohlkugelabschnitt A und A' ahwechselnd auf
Saugen und Druck arbeitet.
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Es ist ferner zu bemerken, daß der Winkel A das Zweifache des von
den Wellen 12 und 9 begrenzten Winkels a beträgt.
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Es ist ferner zu bemerken, daß die Achse der Stutzen 15 und 16 mit
der von den Wellen 12 und 9 .gebildeten Ebene einen Winkel von 9o° bilden muß. Dieser-
Winkel kann jedoch auch um einige Grad größer oder kleiner gemacht werden.
Die
Fig. 6 veranschaulicht eine abgeänderte Ausführung, in der der Bügel 14 durch einen
einarmigen Halter 1,417 ersetzt und :derZapfen 13 entbehrlich ist.
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Anstatt an der Welle 9 starr befestigt zu sein, kann der Körper 6
auch durch einen Bügel und Gelenkzapfen in ähnlicher Weise wie der Teil 7 mit der
Welle i2 verbunden sein. In :diesem Falle wird zwischen den Wellen 9 und 12 ein
doppeltes Kreuzgelenk erreicht, das den Grundsatz der Erfindung keineswegs ändert.