DE878755C - Kugelkolbenpumpe - Google Patents

Description

• Kugelkolbenpumpe Es sind bereits Pumpen b°,lcarunt, welche aus einem sphärischen hohlen Gehäuse bestehen., in «-elches zwei miteinander einen, konstanten Winkel l)i.lcl#ende Wellen einidlringe"n, von denen die eine sich um ihre eibgten e Achse frei dreht und die andere antreibt, wobei jede der genannten Wellen mit einem sich im Innern des sphärischen Gehäuse drehenden Kugielelement fest verbunden ist, und wobei die beiden Element,-,- mittels zweier zueinander winkelrechter Zapfen mit einem dritten zwischenliegenden kugelförmigen Glied kardani,sch an,ein.andergelenkt sind. Diese drei den Rotor der Pumpe bildenden miteinander verbundenen. Glieder bilden keine vollständige Kugel, da hufförmige ,#usspa.rungen zw-iseh:e:n ihnen derart gebildet sind, -daß das -mittlere Glied gegen jedes Endglied schwanken kann; und zwar indem der Öffnungswinkel der hufföirm,igein Aussparungen geändert wird. Die: vier dadurch entstehenden hufförmigen Kammern bilden j!e eine Saug- bzw. Druckkammer mit einem während. jeder Drehung der Antriebswelle veränderlichen Rauminhalt, und bewegen sich vor der einen oder der anderen vom, zwei in der Wand des sphärischen Gehäuses vorhandenen Bohrungen, welche Sa.ug-bzw. Drucköffnungen je nach dem Drehungssinn 1)i-Iden. So entsteht eine Doppelpumpe mit einem recht kleinen Raumbedarf.
• Die mechanische Herstellung von Pumpen dieser Art verunsa,cht sehrerhebl,iche, praktische Schwierigkeiten, und zwar mit Rücksicht auf die Herstellung der beiden zueinander senkrechten kardanisch arbeitenden Zapfen, welche je um ihre Achse frei und voneinander unabhäaigig schwenken. sollen, wobei die vier hufförmigen Kammern zueinander abgedichtet weirden, mitassen.
• -Die Erfindung betrifft Mittel, um die Lösung der gefstellten Aufgabe einwandfrei sicher b,zw. recht wirtschaftlich zu gestalten, und zwar durch An-

  Wendung vom, Gliedern aus einem elastischen

  Material, wie Kautschuk, welche -mit den mitein-

  ander zu kuppelnden; Wollen fest verbunden silnd,

  und mit einem mittleren Glied zusammenwirken,

  mit dem sie gegebenenfalls fast verbunden werden

  können.

  Gemäß einer besopderen Ausführung sind die

  drei Glieder aus! ein und demselben kugelförmigen

  Block aus- elastischem Materiell ausgeschnitten,, wo-

  bei die hufförtntigen Krimmern mit veränderlichem

  Wmked aus den Ausschnitten bestehen, und, die

  relativem, Sah;wingbewegungen der drei< Glieder

  durch eine elastische Verformung des Materials

  desi genannten kugelförmigen Körpers entstehen.

  Eine weitere erfindungsgemäße VerMdkomm-

  nung besteht .darum,, cdaß dien- Körper aus verform-

  barem Kautschuk Einlagen aus Leinwand oder aus

  Metall im: dem Gebiet der maximalen durch die

  Wirkung der übertrugung dies Antiriebsdlroh-

  moanents ausgdii'bfien Drucks Zug- bzw. D:rehvnngs-

  kräifte aufwioist.

  Schließlich besteht eine weitere Vervollk omm-

  nung in der Ausbildung einer mehrstufigen Pumpe,

  deren sämtliche Läufer aus einem, sich in einem

  gemeinnsiamm Gehäuse drehenden, vollständig aus

  elastischem Material bestehenden Stück .beistehen,

  wobei die votschiedenen Glieder dieses Gebildes-, je

  nach Bedarf, .entweder in Rehemtschadining oder in

  ParalleIschal.ttung gekuppelt sein können und die

  Läufer durch zwei, je auf den: Enden der Walle an-

  geordnete und synchron laufendie elektrische Motore

  angetrieben werden. können.

  Abib. i bd& 4 veranschaulichen den Aufbau. einer

  bekannten, Pumpe, wobei dien Abb. i bzw. 3 diesle

  Pumpe in zwei verschiedenen Lagen, und die Abb. 2

  und 4 die voneinander abgekuppelten Elemente der

  genannten Pumpe darstellen;

  A'bb. 5 betrifft eine Ausführung der Erfindung

  und zeigt in einem Schnitt wie nach der Ebene V-V

  der Abb. i das mittlere kugelförmige Glied, auf

  welchem sich. die Zapfen des Kardangelenks. ab-

  stützen;

  Abib. 6 stellst im, einem ähnlichen Schnitt eine

  erste Abähderung ,der Erfindung dar;

  Abb. 7 veranschaulicht das gesamte Gebilde des

  Lähfeirs: perspektivisch für den Fall einer zweiten

  Abänderung;

  Abt. 8 ist ein Außriß eines volllistänndg aus, Gummi

  bestehenden. kugelförmigen Gebildes, aus welchem

  die drei kugelförmigen Glieder ausgeschnitten sind;

  Abb. g .isst lein Grundruß eines aus im Reihe ges

  sichadtetien Pumpen bestehendem Aggregats;

  Abb. fo ist ein Längsschnitt nach X-X, Abb. g;

  Abb. fi stellt das- entspmechznde, jedoch parallel

  geschaltete Aggregat dar. . .

  Die in den Abb. 1 bi's 4_veranschaulichte Kuged-

  kotbenpumpe bekannter. Bauweise besteht ausi -einem

  sphärischen Gehäuse i, ih welchem zwei. Lagear 2

  und 3 für zwei zueinander um <einen Winkel -a

  schräge Wglen 4 und 5 angieardnnet siind, wobei die

  Welle 4 .antreibt und sich die Wolle 5 in ihrem

  Lager 3 frei dreht. Die beiden Wellen 4 und 5 sind

  mit kugelförmigen Gliedern 6bzw.7 fest verbunden,

  deren Außenfläche aderinneren Wand des Gehäuses. 1

  genau angepaßt is,t, und die mit ein und demselben

  mittlerem, kugelförmigen Glied 8 getrennt gekuppelt

  sind. Diese doppelte Kupplung besteht aus zwei auf-

  einander r rechtwinkligen Zapfen g bzw. i o, welche

  sich: je ein ihre eigene Achse in dem Körper des

  mittleren Glieds 8 drehen.

  Dien drei Glieder 6, 7, 8 erfüllen die sphärische

  Kammer das Gehäuses nitciht vollständig, vielmehr

  lassen .säe zwischen stich nach außen sphärisch. be-

  grenzte hufförnnige Aussparinngen i i, 11', 12, 12'

  freie, deren Öffnungswinkel mindestens. den vier-

  fachen Winkel ca der Achsen X-X bzw. Y-Y der

  Wellen 4 bzw. 5 beträgt.

  ,Wie aus den Abbildungen ersichtlich, nämlich

  we= man die Abb. 1 und 3 miteinander vergleicht,

  wird die Drehung der Welle ¢ eine Drehung des

  kugelförmigen Gebildes; 6, 7, 8 um die Achsre 4, und

  gleichzeitig eine Relativschwankung dos Cdiede!s 8

  zu den Gliedern 6 bzw. 7 bewirken, wobei- der öfF-

  nungswinkel der Ausisp#fflrungen:,ii, I1 ', 12, I2 ge-

  ändert wird.

  Schließlich. bestehen: in dem Gehäuse zwei. Öff-

  nungrm;13 und; zwei Öffnungen 14, von denen j eweits

  nur einte Öffnung 13 bzw. 14 in der Abbildung er-

  sichtlich ist; welche mit, den Aupsparungen i 1, 11 ',

  i a, r2f zusammen(wirlkeh und dito Einlaß- bzw. Aus-

  trittsöffnungen der Pumpe, je nach dem Drehsinn

  der Antriebswelle 4, bilden.

  Die erfindüngIsgemätß zu lösende Aufgabe be-

  zweckt, die Kammern, i i, 11', 12, 12' gegen, die

  anderen Kammern derart abzudichten, dtaß die

  Schwenkbewegung der beiden. Zapfen g und io nicht

  beeinträchtigt wird.

  Gemäß eiher im, Abb. 5 dargestellten Ausführung

  weirden idie Zapfen 9 bzw. io je in zwei. Halb-

  glieder g und ga bzw: 1a und ioa geteilt, welche

  sich auf einer ,im Mittelpunkt des Gliedeis, 8 bzw. des

  gesamten Läufers auf einte Kugel 15 abstützen, wo-

  ben sich die Glieder 6 und 7 auch auf dieser Kugel

  15 atbstätzen. Es ilst sofort zu sehen:, daß dies.-- An-

  ordnntung die säimtlichen oben beschriebenen Be-

  wegungen gestattet. Um dlie verschiedenen bewegten

  Glieder gegenüber dieser Kugel abzudichten, wird

  am inneren Endre jedes der <sechs: auf der Kugel ab,-

  gestützten Glieder ein Belag 16 aus elastischem

  Material, wie Gummi,, vorgesehen, welches die Be-

  wegunn gestattet und gleichzeitig die Abdichtung

  bewirkt, und: den VersriMeiß der sieh in. Berührung

  befindlichen Teilen ausgleicht.

  Bei, den zwei Endteilen 6 bzw. 7 kann der A.b-

  dichbungsibedag am Teil selbst vorgesehen: werden,

  ohne daß die Wollen. 4 und 5 -bis, an dien Mittel-

  punkt.detr Kugel eindringen nv#sisien. Inn i6' und 16"

  sind die Anlegeflächen dieser elastischen Beläge ge-

  zeigt, welche gemäaB den Abb. 2 bzw. 4 in Ab-

  häntgigkeit von dem Winkel zueinander verschoben

  sind.

  Um dasi Verstehen, der Abbildungen zu erleichtern.,

  wurden in den Abb. 2r bzlv. 4 die Stallen der ge-

  nannten Andagefiächen angezeigt. Nach einer durch-

  aus ähnlichen, jedoch umgekehrten Anordnung

  könnten dito Zapfen aus Metall bestehen, wobei diese

  sich auf einem mittleren kugelförmigen IC-ern.1 5 aus elastischem Material abstützen würden.
• In, der Ausführung nach Abb. 6 wird anstatt einer mittleren Metallkugel 15 ein Kern 1511 ans elastischem Material verwendet, welcher mit den an den Enden der vier Zapfen 9, 94 bzw. io, i& und der die Teile 6 bzw. 7 auf deren ganzen Dicke durchdringenden Achsen 4 bzw. 5 vorgesehenen elastischen Körpern; 16, 16', 16" aus einem Stück gegossen ist. Anstatt der Reibung der elastischen Oberflächen 16, 16', 16" auf dem mittleren Teil 15 entsteht, eine elastische Verform,ung der Ansätze 16, i 6', 16" gegenüber diene Kern 154.
• Die Abb. 7 stellt .eine weitere Abänderung dar, in welcher der Kern 154 aus der Gesamtheit des wesentlich aus einem elastischen Material bestehenden Gliedes 8 selbst besteht, wobei die Teile 6 bzw.7 an ihren .inneren Enden mit dem den mittleren Kern bildenden Zwischenstück 8 zusammengebchweißt Bind.
• Dann werden die Achsen 9 bzw. io rein virtuell, denn die Ausbreitung bznv. das Zusammendrücken der hufförmigen Kammern werden durch die Verformung !er Verbindungsstelle der Teile 6 bz.w. 7 mit dem Teil 9 ermöglicht.
• In der Praxis wird der elastische Teil 8 mit einer Metallschale 17 umgeben: werden können, welche das Gleiten. auf der Innenwand des Gehäu:sesl i ermöglicht. Diese Schale 17 kann auch eine Form für die Herstellung des Gliedes 9 und äestsen Verbindung mit den me@talli'schen Teilen 6 bz.w. 7 bilden.
• In der Ausführung nach Abb. 8 weirden die drei Glieder 6, 7 und 8 aus einem einheitlichen, kugelförrnigen Block aus, Gummi ausgeschnitten:, in welchem die hufförmigen Aussparungen durch die Einschnitte gebildet wurden.
• Das Öffnen und das Zusammendrücken. der genannten Aussparungen; unter der Wirkung der Drehung der Antriebswelle 4 bewirken Verformungen in dem Gummi.. Um die Wirkungen dieser Veirformu@ngen zu, beschränken, kann der Läufer mit in dem Läuferkörper eingebetteten Metallteilen 18 bzw. 18' verstärkt werden. Er kann auch auf einem Teil oder der Gesamtheit seiner Oberfläche mit einem Leinwandbelag versehen werden:. Anleire Teile i9 aus Metall oder Leinwand können auch vorgesehen werden, um die au der Drehung der Weihen, 4 bzw. 5 herrührenden Verdrehunigskräfte aufzunehmen.
• Schließlich können die drei genannten, Teile, wie in dem Fall der Abb. 7, mit einer metasl-Ischen Schale umgeben werden, über welche das Gleiten auf der Innenwand des Gehäuses stattfinden kann.
• Gemäß einem weiteren in Abb. 9 bis i i gezeigten Kennzeichnen der Erfindung besitzt die Uml.aufpuinpe einen in einem gemeinsamen Gehäuse eingebrachten mehrstufigen Läufer; das; genannte, Gehääuse bestecht aus. zwei Halbgehäusen 2o bz,w. 2o', welche auf einer gemeinsamen diametralen Ebene miteinander verbunden sind" und der Läufer besitzt eine Reiche von einheitlichen Pumpen A, B, C, D. Jede ,einzelne Pumpe besteht aus den direi. oben beschriebenen Gliedern 6, 7, 8; die Endglieder zweier nacheinander folgender Stufen sind über zylindrische Teile E geradlinig miteinander verbunden, und die letzten Teile,der äußersten Stufen A und D sind je mit den Wellen ¢ bzw. 5 über zy lindlriische Endglieder E' verbunden,. Das aus den: Teilen A, B, C, D, E, E' bestehende Gebilde, wird einheitlich durch Gießen erhalten. Das gemeinsame Gehäuse besteht aus sphärischen Teilen:, von denen je zwei über zylindrische Teile Ea verbunden sind, die um einen dem oben beschriebenen Arbeitsw i:nkel entsprechenden Winkel zueinander geneigt sind. Wenn das Aggregat aus einer geraden Zahl von Teilen besteht, sind die beiden Endelemente infolgedessen zueinander parallel, und. die beiden Endwellen 4 bzw.5 können: durch zwei synchron laufende Elektromotoren gleichzeitig angetrieben werden.
• Übrigens: ist zu bemerken, däß die Übertragung des Antriebsmoments von einem zu einem anderen Teil dadurch erleichtert werden kann, daß die zylindrisahen, Zwischenelemente E mit einem Leinwandbelag derart versehen werden, daß die Fasern der Leinwand immer auf Zug beansprucht werden.
• Die so ausgeführte mehrstufige Umlaufpumpe kann in Weise aufgebaut werden, je nachdem man entweder die Druckhöhe oder die Fördermenge zu vergrößern «rünsch.t. Insbesondere in; der Abb. 9 besitzt drei Pumpe ein mit. der ersten Stufe verbundenes Saugrohr 21 und ein mit der letztem Stufe verbundenes: Druckrohr 22. Die verschiedenen Stufen sind -i11 Reiche miteinander durch Zwischenrohre 23 verbunden, welche das Druckrohr einer Stufe mit dem Saugrohir der nachfolgenden Stufe .i11, Verbindung setzen.
• .In dar Abb. i i dagegen sind diie Saugrohre 2-i der sämtlichen einzelnen Pumpen mit einem gemeinsamen Sammelrohr2i' verbunden, und die einzelnen Druckrohre 22 sind. mit einem Sammelrohr ?2' ve:rbund$n.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Durch Änderung des Rauminhalts. arbeitende Umlaufpumpe mit einem sphärischen hohlen Gehäuse, in; welches zwei Wellen eindringen, von denen die eine antreiibend ist, wobei die beiden Wellen; zueinander schräg liegen und mit zwei miteinander kardangalenkig verbundenen kugelauss schnittförmigen Teilen feist verbunden s:lnd., ferner mit einem dritten kuigelzoneinfärmigen Zwischenglied, welches in be@zug zu jedem anderen Glied im Lauf jeder Drehung deT Antriebswelle zwei hufförmige Aussparungen von veränderbarem Winkeln bildet, dadurch gekennzeichnet, da.B die Dichtigkeit zwischen den verschiedenen hufförmigen Aussparungen (i i, i i', 1a, 12') mit veränderbaren Winkeln mittels eines O:rgaus (16) aus elastischem Mattriad, z. R. Gummi,, gewährleistet isst. z.. Pumpe nach Anspruch i, dladurch gekennzeichnet, daB elastische Belüge; (16) auf den Endlee von vier zueinander winkelrechten, im zwei Gruppen verteilten, mit den zwei kugelausschnittförmigen Teilen (6, 7) feit verbun- denen- Halbzapfern (9, 9a, To, -roa) eingesetzt sind, wobei ,such: die vier genannten Beläge auf einer zentralen Kugel (z5) abstützen,- - 3.-Pumpe nach Anspruch i, daidurch g@e@ein:n- zeichnet, daß sich die vier in zwei zueinander winkelrechte Paare verteilten, mit je den kugel- ausschnittförmi:gen Teilen fest verb-undene.n Halbzapfen (9, 9a, 1o, 1oR) auf eine Kugel (15a) aus elaistischam Material. abstützen. q.. Pumpe nach Anspruch i, dadurch gekenn- zeichnet, daß -die vier in zwei zueinander winkelrechte Paare verteilten und je mit.einem der zwei kua@elawsschnittförmigen Teile feist ver- bundenen Halbzapfen mit -eineim zentralen Kern (15a) aus ela-stischeni Material verbunden sind, wobei sich diese vier - genannten Halb- zapfen. dank Verformung des genannten elasti- schen Kerns. gegeneinander verstellen könnien. 5. Pumpe nach Anspruch i, ,dadurch gel-,-änn- zeichnet, daß das: kugelzonenförmige Zwischen- glied (8) aus. -einem elastischen, Material besteht und mit den. - beiden -mit, je - einer Welle fest verbundenen kugelausschnittförmigen Gliedern (6, 7) fest verbunden ist. 6. Pumpe nach Anspruch z, dadurch geke@nn.- zaichnet, daß das, elastische kugelzone?rförmige Zwischeinglied (8) von, einer- Metadüchale (17) umgeben ist, übeir-welche eis sieh mit-der Innen- wand dies sphärischen Gehäuseis (i-) - in Beriührung behndbt. 7. Pumpe nach Anspruich-i, dadürrdh_gekerun- zeichnet, daß die drei Teile (6, .7, 8) zu einem einzigen kugelförmigen -Kärp@eir aus .elastischem Material vereinigt sind, aus welchem sie aus= geschnitten sind, = wobei die Au;Gsparun@gen, mit veränderbarem Öffnungswinkel (I i, i i' bzw. r2, 12') durch da,s AussQhnieiidein gebildet und die Ralativschwanl"x,ngein der drei Teile (6, 7, 8) durch eine elastisiche Verformung dieses, kugel- förmigen KöTp,ars beawii@rkt werden. B. Mehrstufige, Pumpe nach Anspruch 7, da- durch gekennzeichnet, daß sie aus, mehrerei;z kwgeilförmiigen dreiteiligen Körpern (A, B, C, D) besteht, welche miteinander durch äIsi Dreh- wellen wirkende zyliindriische T6le,(E) verbun- den s!iind, wobei dass so erhaltene Gebilde in einem Gehünse (2o, 20') von entsprechender Form eing e@l;,ra.cht ,iist, dessen verschiedene -nach- einander folgende zylindrische Teile (Ea) zwi- schen: such einen Winkel bilden, walther dem Winkes entspricht; um welchen: die Achsen der zwei, kugplawsischnittförmigen Teile jedes Kör- pers geneigt sind. 9. Mehrstufige Pumpe nach Anspruch 8, da- durch gekennzieüchnet, daß dass erste Element des ersten, kugedförmigen Körpers- und das letzte Element dies letzten kugelförmigen Körpers durch je eine Antriebswelle (4, 5) verlängert qi:ud, wobei di!eise beiden Wellen gleichzeitig durch zwei. synchron laufende Motoren .an- getrieben werden. zo. Pumpe nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß . der Kern aufs eilas.tfischem Material der einteiligen Pumpe oder - des Pümpenaggragats, dürch Beläge aus Leinwand oder aus. Meta1i1 vereeift ist.