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Kugelkolbenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf die Kugelpumpe nach
dem Hauptpatent, deren hier in Betracht kommende wesentliche Merkmale in einer durch
den Mittelpunkt der Kugel hindurchgehenden und mit ihr fest verbundenen Antriebswelle
sowie in Kugelkolben bestehen, die sich auf den Meridianen der Kugel bewegen. Die
Erfindung bezweckt die weitere Ausgestaltung der Kugelkolbenpumpe nach dem Hauptpatent,
und zwar mit dem Ziele, die Reibung zwischen den einzelnen Organen der Pumpe soweit
wie möglich herabzusetzen; insbesondere soll zwischen der Kugel und dem Kugelgehäuse
überhaupt keine Reibung entstehen. Außerdem wird angestrebt, die erheblichen Fliehkräfte,
soweit sie vor allem auf die Kolben wirken, unschädlich zu machen.
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Zu diesem Zwecke wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, die Antriebswelle
der Kugel in unmittelbar an die Kugel grenzenden Gehäuseteilen mit geringstem Lagerabstand
zu lagern und in ihrer Sollage genau festzulegen. Dadurch wird eine Durchbiegung
der Welle mit der Wirkung verhindert, daß zwischen der Kugel und ihrem Gehäuse keine
Reibungsverluste auftreten können. Außerdem ist hierdurch ein so geringes Spiel
zwischen diesen Teilen erzielbar, daß Spaltverluste und durch sie mögliche weitere
Leistungsminderungen vermieden werden.
Weiterhin wird erfindungsgemäß
schädliche Reibung in der Pumpe dadurch verhindert, daß je ein die Kolben mit einem
ringförmigen Steuerglied verbindendes Gelenk an den Kolben angreift, wodurch sich
dieser und das Kugelgehäuse nicht berühren. Auf diese Weise wird die erwähnte Wirkung
der Fliehkräfte auf den Betrieb der Kugelkolbenpumpe wirksam ausgeschaltet. Gestaltet
man ferner erfindungsgemäß die Befestigung der Kolben im ringförmigen Steuerglied
nachstellbar, z. B. mittels einer Keilverbindung, so kann man erreichen, daß die
Pumpe im Betrieb auch an den nach dem Kugelmittelpunkt weisenden Flächen der Kolben
gegenüber der Kugel ohne Reibung ist.
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Weitere Einzelheiten des Erfindungsgegenstandes werden im nachstehenden
bei der Erläuterung eines Ausführungsbeispieles behandelt, das in der Zeichnung
in Fig. i im axialen Schnitt insgesamt veranschaulicht ist;_, Fig. 2 und 3 zeigen
in vergrößertem Maßstab eine Einzelheit in zwei Ansichten; Fig. 4 ist der Schnitt
nach C-D und Fig. 5 der Schnitt nach E-F der Fig. i ; Fig. 6 und 7 zeigen einen
Kolben in vergrößertem Maßstab.
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In der Ausführungsform nach Fig. t sind in Übereinstimmung mit Fig.
i des obengenannten Hauptpatents alle sich in der Pumpe bewegenden Teile auf den
Kugelmittelpunkt ausgerichtet. Auch hier ist die durch den Mittelpunkt der Kugel
hindurchgehende Antriebswelle 7 mit- der Kugel i fest verbunden; ebenfalls bewegen
sich die Kolben 2 bis 6 auf achsparallelen Meridianen der Kugel und gemeinsam mit
dem ringförmigen Steuerorgan io und den Gelenkteilen 26, 28, 29 und 24 um die Achse
0-P.
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In Fig. i ist die Antriebswelle 7 im Kugelgehäuse 25 besonders kurz
mit geringstem Lagerabstand gelagert und in ihrer Sollage, z. B. durch je ein Kegelrollenlager
32 und 33, genau festgelegt; dadurch werden schädliche Durchbiegungen der Welle
verhindert und zwischen der Kugel und ihrem Gehäuse Reibungsverlust vermieden. Die
genaue Lagerung der Kegelrollenlager und damit der Kugel in ihrer Sollage erfolgt
z. B. durch eine Kronenmutter auf der Welle 7, die die beiden Kegelrollenlager zusammendrückt
und dadurch die Kugel in ihrer Lage zum Kugelgehäuse 25 zentriert. Durch diese Anordnung
ist ein so geringes Spiel zwischen Kugel und Kugelgehäuse erzielbar, daß dort sowohl
Reibungs- als auch -Spaltverluste und damit Leistungsminderungen vermieden werden.
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Das ringförmige Steuerorgan io ist im Kugelgehäuse 25 beweglich gelagert;
seine Mittelachse ist um den Winkel a gegen die Welle 7 geneigt und schneidet den
Kugelmittelpunkt.
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Die schädliche Wirkung der im Betrieb auf die Kolben wirkenden Fliehkraft
wird dadurch aufgehoben, daß die Kolben .2 bis 6 an dem ringförmigen Steuerorgan
io in radialer Richtung einstellbar gelagert sind, und zwar mittels der Gelenkteile
26, 28 und 29 über das Kugelgelenk 24, wobei Teil 26 auch als Mitnehmer wirkt. Der
Mitnehmer 26 ist im Steuerorgan io fest gelagert und greift mit Spiel a (Fig. 3)
in den Kolben ein, um die während des Umlaufs der Kugel erfolgenden Änderungen der
Kolbenabstände zwischen den Meridianen zu berücksichtigen. Hierbei gleitet der Mitnehmer
26 an den Flächen 36 (Fig. 2) sowie in der Fläche 41 zwischen Teil 29 und Kugelgelenk
25 hin und her. Der Keil 28 ist durch den Mitnehmer 26 hindurchgeführt und
bei 34 und 35 (Fig.2) seitlich geführt sowie gegen die Platten 29 und das Steuerorgan
io verspannt. Der Keil 28 wird so, weit eingetrieben, daß er im .Betrieb einerseits
das Abheben der Kolben 2 bis 6 von der Kugel i und andererseits die Reibung zwischen
den Kolben und dem Kugelgehäuse 25 verhindert. Durch die Nachstellmöglichkeit der
Gelenke mittels dieser Keilverbindung können auch nach längerer Betriebsdauer Reibungsverluste
zwischen den Kolben und dem Kugelgehäuse 25 ausgeschaltet werden. Infolge der Ausbildung
und Anordnung der Kolben, ihres Steuerorgans und ihrer Verbindungen miteinander
gemäß der Erfindung sind sämtliche Kraftwirkungen in eine durch den Kugelmittelpunkt
gehende Ebene verlegt. Hierdurch- ist es möglich, die Kolben 2 bis 6 einfacher,
symmetrisch und doppelt wirkend auszubilden; ferner gestattet diese Ausführungsform
eine Vergrößerung des Winkels a, so daß bei gleicher Kugelgröße, gleichem Kolbenquerschnitt
und gleicher Drehzahl die volümetrische Fördermenge mehr als verdoppelt werden kann.
Hinzu kommt der Vorteil einer wesentlich einfacheren Bearbeitung z. B. der Kugel
i und einer beträchtlichen Verminderung der Anzahl der Einzelteile der Kolbensteuerung.
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Das Kugelgehäuse 25 ist in der Mittelebene des ringförmigen, Steuergliedes
io geteilt. Um beide Teile des Kugelgehäuses fest und unverschieblich zusammenzuhalten,
sind in Fig. i in einer beispielsweisen Ausführungsform außer den Paßstiften 42
ein Zylinder 30 mit einer Schraube 31
angeordnet. Durch einen Stift
38 ist der Zylinder 3b gegen Verdrehung gesichert. Durch Anziehen der Schraube
31 werden die beiden Teile des Kugelgehäuses bei 39 und 4o nach Bedarf zusammengepreßt.
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Um einen vollkommen drosselfreien Austritt auch des letzten Kolbenkammerinhälts
zu ermöglichen, dabei aber auch den freien Übertritt der Pumpflüssigkeit von der
Druck- zur Saugseite zu vermeiden, wird in die Trennfläche zwischen Saug-und Druckseite
im Kugelgehäuse 25 ein Einschnitt 27 (Fig. 5) angeordnet, der in seiner Form von
der Gestalt des Kolbenendes abhängig ist. Für eine zylindrische Gestalt des Kolbenendes
(Fig. 6 und 7) ist der Einschnitt 27 gemäß Fig. 5 geformt.