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Pumpe, Verdichter od. dgl. mit kreisenden Kolben.
Die Erfindung betrifft eine Ausgestaltung von Pumpen, Verdichtern od. dgl. mit kreisenden Kolben, die aus zwei ineinander greifenden Zahnkränzen eines angetriebenen äusseren Rades und eines von diesem mitgenommenen inneren Rades bestehen und gegen deren eine Stirnfläche eine axial verschiebbare Dichtungsplatte z.
B. durch eine Feder, durch Flüssigkeitsdruck oder durch beide gleichzeitig angedrückt wird. Gemäss der Erfindung ist die axial verschiebbare Platte in das Pumpengehäuse dichtend so eingesetzt, dass dessen Innenraum in zwei Kammern unterteilt wird, nämlich eine Arbeitskammer für die gezahnten Kolben und eine Druckkammer, dass ferner die Abschlussplatte zwar verdrehbar ist, während des normalen Betriebes aber gegen Verdrehung festgehalten wird, dass der Druck der Flüssigkeit auf die freie Rückfläche der Platte wirkt und dass die Druckkammer sowohl mit den zwischen den Verzahnungen ent- stehenden Verdichtungskammern wie auch mit der Auslassöffnung der Pumpe in Verbindung steht.
Solange auf der Saug-wie auf der Druckseite der Pumpe bloss atmosphärischer Druck herrscht, kann die Platte durch eine Feder ganz leicht angedrückt werden, so dass die sich drehenden Elemente leicht anlaufen. Sobald der Förderdruck entsteht, kann dieser zur Gänze oder zum Teile herangezogen werden, um die Wirkung der Feder zu unterstützen und der Anpressungsdruck steigert sich dann mit dem Zunehmen des Förderdruckes. Beim Betriebe der Pumpe wirkt der Druck von innen nur auf jenen Teil der inneren Plattenfläche, der die Verdichtungskammern abschliesst, während derselbe Druck von aussen auf die ganz freie Fläche der Platte gleichmässig verteilt wirkt. Infolge dessen ist der die Abdichtung bewirkende Überdruck erheblich grösser.
Die Erfindung bezweckt ferner eine Regelung des Druckes in den Verdichtungskammern, was dadurch erreicht wird, dass die Dichtungsplatte mit einer Ausströmöffnung versehen ist, die mit einem Teile der Verdichtungskammern zusammenfällt und dass die Einstellung dieser Öffnung gegenüber dem Fusspunkte der Zahnelemente (Berührungspunkt der Teilkreise beider Zahnkränze) oder umgekehrt die Einstellung dieses Punktes gegenüber der Ausströmöffnung verändert werden kann. Die erstgenannte Regelungsart kann zweckmässig derart bewerkstelligt werden, dass man die Platte verdrehbar macht, um deren Ausströmöffnung dem Fusspunkte nähern oder von diesem entfernen zu können.
Im zweiten Falle wird die axial verschiebbare Platte gegen Verdrehung gesichert, somit auch die Stellung ihrer Aus-
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arten kann der Druck in den Verdichtungskammern so geregelt werden, dass er ungefähr gleich ist dem im Pumpenauslass herrschenden. Es ist daher nicht nötig, unnütze Arbeit darauf zu verwenden, um das Mittel stärker zu verdichten, als es dem Druck im Auslassstutzen entspricht. In jedem der beiden angeführten Fälle kann die Einstellung auch derart bewirkt werden, dass die Ausströmöffnung mit dem Fusspunkte und die Einströmöffnung mit dem Kopfberührungspunkte (Berührungspunkt zweier Zahnscheitel) zusammenfällt. Die Druckseite der Pumpe ist dann mit der Saugseite verbunden u. zw. sowohl durch die Einstrom-wie durch die Ausströmöffnung.
Bei der Ausführungsform mit verdrehbarer Dichtungplatte wird jedoch gleichzeitig auch die Verbindung zwischen Pumpeneinlass und Platteneinströmöffnung unterbrochen, so dass die Pumpe weder saugt noch drückt, sondern leer läuft.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht in einer Einrichtung, die bezweckt, mit steigendem Förderdruck auch jenen Druck zu verstärken, der die Abdichtung zwischen dem die Einströmöffnung enthaltenden Teile der Dichtungsplatte und dem in der Nähe des Pumpeneinlasses gelegenen Teile der Gehäusewand bewirkt, um so ein Durchdringen des Mittels von der Verdichtungsseite nach der Einlassöffnung hintanzuhalten. Hiezu wird zweckmässig das Drehmoment ausgenutzt, das infolge der Reibung
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zwischen den sich drehenden Zahnelementen und der Dichtungsplatte entsteht, in dem Masse anwächst, als der Förderdruck steigt, und dazu dient, den Rand der Platte dicht an das Gehäuse in der Nähe der Einlassöffnung anzudrücken.
Von den in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes ist Fig. 1 ein Längsschnitt durch eine Pumpe bzw. einen Verdichter der genannten Art mit einer verdrehbar angeordneten Abdichtungsplatte, Fig. 2 ein Querschnitt nach der Linie a-a der Fig. 1 mit Ansicht der gezahnten Pumpenelemente, Fig. 3 eine Endansicht der Pumpe bei abgenommenem Deckel (Linie b-b der Fig. 1), Fig. 4 eine Endansicht der Pumpe mit einer teilweise im Schnitt gezeichneten Einrichtung zur selbsttätigen Einstellung der verdrehbaren Abschlussplatte gegenüber dem Fusspunkte der Zahnelemente, Fig. 5 ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Pumpe mit axial verschiebbarer, aber nicht verdrehbarer Abschlussplatte, Fig. 6 eine Endansicht der Pumpe nach Fig. 5 bei abgenommenem Deckel (Linie e-e), Fig.
7 eine Ansicht ähnlich der Fig. 4 mit einer Einrichtung zur selbsttätigen Einstellung des Fusspunktes der Zahnelemente gegenüber der Ausströmöffnung der Abschlussplatte. Fig. 8 eine Endansicht der Pumpe bei abgenommenem Deckel mit der Stellung der Dichtungsplatte, wenn Flüssigkeit gepumpt wird, Fig. 9 eine Ansicht wie Fig. 8, jedoch mit der Stellung der Platte, wenn die Pumpe leer laufen soll, Fig. 10 ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform der Pumpe, bei der die Platte durch mechanische Mittel an die Zahnorgane angedrückt wird und gegen Verdrehung durch einen exzentrisch zum Mittelpunkte der Platte angeordneten Zapfen gesichert ist, Fig. 11 eine Endansicht der Pumpe nach Fig. 10 bei abgenommenem Deckel (Linie d-d), Fig.
12 ein Längsschnitt durch eine zur Erzeugung von Unter- druck geeignete Pumpe mit der durch einen exzentrischen Zapfen festgehaltenen Dichtungsplatte und Fig. 13 die Ansicht der Dichtungsplatte, teilweise weggebrochen.
Bei den verschiedenen Ausführungsformen sind die gleichen Teile auch gleich bezeichnet.
Der wesentliche Arbeitsvorgang besteht bei derartigen Pumpen im Zusammenpressen des Mittels durch exzentrisch angeordnete, ineinandergreifende Zahnkränze, die sich in dem mit Zulauf-und Ablauf- öffnungen versehenen Gehäuse drehen. Im vorliegenden Falle ist das äussere Rad 16 innen gezahnt und steht in Eingriff mit dem exzentrisch zu ihm angeordneten, aussen gezahnten Rade 17.
Der Zahnkranz 16 hat einen grösseren Durchmesser und eine grössere Anzahl von Zähnen als das Zahnrad 17 und die Exzen- trizität ist so gewählt, dass der Scheitel eines Radzahnes des inneren Rades auf dem Grunde einer Zahnlücke des äusseren Rades im Punkte 116 aufsitzt, der Berührungsstelle der Teilkreis beider Organe, welcher Punkt kurz als Fusspunkt bezeichnet sei, wogegen in dem diametral gegenüberliegenden Punkte, dem Kopfpunkte 117, zwei Zahnscheitel aufeinander treffen.
Die Zähne greifen so ineinander, dass bei der Drehung der Zahnelemente im Sinne der Pfeile (Fig. 2) die von ihnen in der Richtung vom Fusspunkte 116 zum Kopfpunkte 117 gebildeten Hohlräume 216 in der genannten Richtung an Inhalt zunehmen und als Saugkammern wirken, während die Zwischenräume 217 vom Kopfpunkte zum Fusspunkte immer kleiner werden und die Verdichtungskammern bilden. Es liegen also auf einer Seite einer die beiden genannten Punkte verbindenden Linie die Saug-und auf der anderen die Druckkammern. Aussenrad, Innenrad und Antriebsscheibe 9, auf der das Aussenrad sitzt, bilden zusammen die sieh drehenden Pumpenelemente, die in einem Gehäuse 1 eingeschlossen sind, das mit einem Einlass 3 und einem Auslass 4 versehen ist.
Das Gehäuse ist in der Regel zylindrisch, der Deckel abnehmbar, um die inneren Teile zugänglich zu machen. Die Mündung des Einlasses 3 fällt mit der Einströmöffnung 5 der Dichtungsplatte 6 zusammen,
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sich die Antriebsscheibe 9, deren Nabe 11 in Kugellagern 12 läuft oder sonst wie im Gehäuse gelagert ist.
Die Nabe 11 sitzt fest auf der Antriebswelle 13, die somit die Antriebsscheibe mit dem Aussenrad antreibt.
Durch eine Stopfbüchse 14 wird das Austreten von Flüssigkeit längs der Welle verhindert. In das starr mit der Antriebsscheibe verbundenen Aussenrad 16 greift das innere Zahnrad 17 ein, dessen Zähnezahl geringer ist als die des Kranzes. Das Zahnrad 17 dreht sich unter Zwischenschaltung des Kugellagers 19
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Wie aus den Fig. 1, 5,10 und 12 ersichtlich, ist die Dichtungsplatte 6 innerhalb des Gehäuses in axialer Richtung verschiebbar, da zwischen ihr und dem Deckel 2 ein Spielraum MC vorgesehen ist, der in Verbindung mit dem Pumpenauslass 4 steht, so dass der Druck des verdichteten Mittels auch in diesem Räume herrscht und auf die äussere Fläche der Dichtungsplatte wirkt, sie also an die Seitenflächen der beiden Zahnelemente andrückt. Hiedurch schliesst die Platte die Saug-und Druckkammern auf der einen Seite ab, während deren andere Seite durch die Antriebsscheibe 9 abgeschlossen ist.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Dichtungsplatte nicht nur axial verschiebbar, sondern auch verdrehbar u. zw. mittels der Spindel 318, die entweder von Hand oder mechanisch gedreht wird.
Hiedurch wird die Einstellung der Ausströmöffnung 8 der Platte 6 gegenüber dem Fusspunkte IM sowie der Einströmöffnung 5 gegenüber dem Kopfpunkte 117 geändert und so der Druck in jenen Kammern beeinflusst, die nicht durch die Ausströmöffnung freigelegt sind und im Nachstehenden als geschlossene Druckkammern bezeichnet sind. Die Ausströmöffnung 8 der Platte 6 hat eine langgestreckte Form, so dass sie zwei oder mehrere Druckkammern 217 erfasst, und die Einströmöffnung oder Öffnungen 5 fallen mit zwei oder mehreren der Saugkammern 216 zusammen.
Der in den Kammern 217 entstehende Druck hängt von der Einstellung der Öffnung 8 gegenüber dem Fusspunkte 116 ab. Je mehr die Kante 108 der Ausströmöffnung 8 dem Fusspí. mkte 116 in der Richtung des Pfeiles (Fig. 3) genähert wird, desto grösser wird der Druck in den Kammern 21'7, da diese in der Richtung vom Kopfpunkte zum Fusspunkte immer kleiner werden. Die Verdichtung des Mittels erhöht sieh daher, bis dieses den Fusspunkt erreicht hat und durch die Ausstossöffnung 8 abströmen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform kann man der Ausströmöffnung 8 eine derartige Form bzw. Länge geben, dass jede beliebige Menge des Mittels entweichen kann und dieses über das gewünschte Ausmass hinaus nicht verdichtet wird.
Die Einstellung der Kante 108 bestimmt daher die Hohe des Druckes in den Verdichtungskammern. Durch die Öffnung 8 gelangt das verdichtete Mittel in den Spielraum 130 und von hier durch den Kanal 7 in den Auslass 4.
Der Druck, den das Mittel daher auf die äussere Fläche der Dichtungsplatte 6 ausübt und der gleich ist dem Förderdrucke der Pumpe, bewirkt daher ein dichtes Anpressen der Platte an die Seitenflächen der
Zahnelemente bzw. einen dichten Abschluss der Saug-und Druckkammern. Diese Dichtungswirkung ist die gleiche bei allen Ausführungsarten der Pumpe nach den Fig. 1, 5, 10 oder 12.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 10 ist überdies ein mechanisches Mittel für das Andrücken der
Platte 6 vorgesehen, beispielsweise eine Feder 120, die den Dichtungsdruck so lange allein auszuüben hat, bis ein den Einlassdruek übersteigender Förderdruck entsteht, der dann die Wirkung der Feder unter- stützt. Die Feder kann aber auch weggelassen werden.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 wird, wie bereits erläutert, der Druck in den Verdichtungkammern dadurch erhöht, dass man die Ausströmöffnung der Platte näher an den Fusspunkt heranrückt, das heisst, die Platte in der Drehrichtung der Zahnelemente verdreht. Durch Verdrehen der Platte in der entgegengesetzten Richtung wird der Druck entsprechend vermindert. Wenn kein hoher Förderdruck gewünscht wird, ist es daher nicht nötig, den Druck in den Verdichtungskammern höher steigen zu lassen als im Auslass. Dies würde unnütze Arbeit bedingen, die infolge der Ausdehnung beim Ausströmen durch die Öffnung 8 verloren ginge.
Bei Schwankungen des Förderdruckes lässt sich diesem der Verdichtungs- druck anpassen u. zw. dadurch, dass man die Spindel 318 verdreht, sie es von Hand aus oder selbsttätig mittels der in Fig. 4 veranschaulichten Einrichtung. Auf der Spindel 318 sitzt ein Hebel 32, der durch einen Lenker 33 mit dem im Zylinder 35 verschiebbaren Kolben 84 verbunden ist. Der Innenraum des Zylinders ist durch ein Rohr 36 mit dem Behälter 37 verbunden, in den der Verdichter fördert. Dem Druck des Mittels wirkt auf der anderen Kolbenseite der Druck einer Feder 38 entgegen, deren Spannung durch den Pfropfen 39 geregelt werden kann. Ein durch Schrauben einstellbarer Anschlag 40 begrenzt den Hub des Kolbens bzw. die Verschwenkung des Hebels 32.
Steigt der Druck im Behälter, so überwindet er die Federspannung und verdreht durch den Hebel 32 die Pintte 6 in der DrehrinchtuT) o' der Zahnelemente,
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durch Drehen der Spindel 218 verschoben werden, d. h. man kann Fuss-und Kopfpunkt der Ausström- öffnung der Platte nähern oder von ihr abrücken, je nachdem man die Spindel nach links oder rechts dreht.
Das Verdrehen kann auch selbsttätig erfolgen, z. B. durch die in Fig. 7 dargestellte Einrichtung, die der in Fig. 4 dargestellten entspricht, nur mit dem Unterschiede, dass die Bewegungen entgegengesetzt den den früher beschriebenen sind, d. h., dass die Spindel, wenn Fusspunkt und Ausströmöffnung einander genähert werden sollen, entgegengestezt zur Drehrichtung der Zahnelemente zu verdrehen ist. Zu diesem Zwecke ist die Anordnung symmetrisch zur jenen nach Fig. 4 aufgebaut. Der Zylinder 35 ist mit dem Auslauf 4 und dem Behälter 37 durch das Rohr 36 verbunden. Steigt der Förderdruck, so wird der Kolben 34 entgegen dem Drucke der Feder 38 verschoben, bis der Lenker 33 an den Anschlag 40 anstösst, wodurch mittels des Hebels 32 die Verschwenkung des Fusspunktes gegenüber der Ausströmöffnung begrenzt wird.
Infolge dieser Bewegung steigt der Druck in den Verdichtungskammern. Sinkt der Druck im Behälter, so bewegt die Feder 38 den Kolben bzw. den Lenker zurück und bewirkt eine Verschiebung des Fusspunktes in dem Sinne, dass seine Entfernung von der Ausströmöffnung grösser, der Verdichtungsdruck also kleiner wird, bis dieser dem Behälterdruck gleichkommt. Dabei muss aber eine Verdrehung der Platte 6 hintangehalten werden, was in verschiedener Weise erreicht werden kann. Nach Fig. 5 und 6 ist die Platte aussen mit einem zentrischen Ansatz 20 von quadratischem Querschnitt ausgestattet, der zugleich eine Nabe bildet, durch welche die Spindel 218 hindurch geht. Dieser Ansatz schiebt sich in eine entsprechend geformte Ausnehmung des Gehäusedeckels 2. Nabe und Platte können sich daher axial verschieben, aber nicht verdrehen.
Nach Fig. 10 und 12 ist statt dieses Ansatzes ein exzentrischer Zapfen 22 vorgesehen, der fest in der Platte sitzt und in ein Loch des Gehäusedeckels ragt, daher auch axiale Verschiebung zulässt, eine Drehung aber verhindert.
Um das Abdichten zwischen dem Rande der Platte 6 und der Wand des Gehäuses 1 um die Einlass- öffnung 3 herum zu erzielen, ist der exzentrisch zur Kammer 10 des Gehäuses eingesetzte Zapfen 22 auf der Verdichtungsseite in einem Punkte zwischen der Einströmöffnung 5 und der Ausströmöffnung 8 angeordnet. Dieser Zapfen bildet daher einen Drehpunkt, um den die sich drehenden Zahnelemente die Platte infolge der Reibung mitzunehmen versuchen. Infolgedessen wird, da der Zapfen exzentrisch zur Pumpenkammer liegt, der Rand der Platte 6 an die Gehäusewand in der Gegend der Einlassöffnung dichtend angedrückt.
Bei steigendem Förderdruek erhöht sich auch der Druck der Platte auf die Seitenflächen der Zahnelemente, somit auch die Reibung und infolgedessen auch der Druck, der die Abdichtung um die Einlassöffnung herum bewirkt, so dass das Mittel nicht aus dem Plattenspielraum 130 zwischen Plattenrand und Gehäusewand in den Einlass gelangen kann.
Bei der Ausführungsform der Pumpe nach den Fig. 1-7 kann die gegenseitige Stellung von Flusspunkt und Ausströmöffnung auch eine derartige sein, dass diese über dem Fusspunkt bzw. um diesen herum zu liegen kommt, also eine Verbindung zwischen Saug-und Druckseite herstellt. Gleichzeitig ergibt sich auch dieselbe Verbindung von Saug-und Druckseite durch die Einströmöffnung 8 um den Kopfpunkt herum. Ist die Einlassöffnung 3 des Gehäuses entsprechend angeordnet, wie dies z. B. in Fig. 8 und 9 veranschaulicht ist, dann wird sie bei dieser Einstellung der Platte durch diese verschlossen und die Pumpe wird, auch wenn sich die Zahnelemente drehen, weder saugen noch drücken. Die Einstellung der Platte für normalen Betrieb ist in Fig. 8 dargestellt. Das Mittel tritt durch 3 und 5 in die Saugkammern 216, wird in den Druckkammern 217 verdichtet und tritt durch 8 bzw. 4 aus.
In Fig. 9 ist jene Einstellung der Ausströmöffnung gezeichnet, bei der sie mit dem Fusspunkt zusammenfällt. Die Einströmöffnungen 5 befinden sich jetzt infolge Verdrehung der Platte an einer solchen Stelle, dass keine Verbindung zwischen ihnen und dem Pumpeneinlass 3 besteht. Die Einströmöffnungen liegen um den Kopfpunkt herum und verbinden die Saug-mit den Druckkammern. Der Einlass 3 ist durch die Platte abgeschlossen und die Pumpe kann weder saugen noch drücken, sondern läuft leer.
Die Pumpe gemäss der Erfindung verdichtet in den Druckkammern und ergibt eine Ausdehnung in den Saugkammcrn ; dies ist von Wichtigkeit für das Pumpen von Flüssigkeiten und ergibt als weiteren Vorteil, dass die Schmierung und Abdichtung nicht gestört, sondern aufrecht erhalten werden, wogegen, wenn ein Unterdruck in der Pumpe vorhanden wäre, die Gefahr des Eindringens von 01 in das Pumpeninnere bestünde.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Pumpe, Verdichter od. dgl. mit kreisenden Kolben, die aus zwei ineinander greifenden Zahnkränzen eines angetriebenen Aussenrades und eines von diesem mitgenommenen Innenrades bestehen und gegen deren eine Stirnfläche eine axial verschiebbare Dichtungsplatte angedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, dass diese Platte (6) in das Pumpengehäuse abdichtend so eingesetzt ist, dass eine vom Arbeitsraum der Kolben abgesonderte Druckkammer (130) entsteht, die Dichtungsplatte während des normalen Arbeitens der Pumpe gegen ein Mitdrehen mit den Kolben gesichert ist, der Druck des Fördermittels in der genannten Kammer auf die ganze freie Rückfläche der Dichtungsplatte wirkt und die Druckkammer sowohl mit dem Verdichtungsraum zwischen den beiden ineinander greifenden Zahnkränzen,
als auch mit dem Auslass (4) der Pumpe in Verbindung steht.
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Pump, compressor or the like with rotating pistons.
The invention relates to an embodiment of pumps, compressors od. The like. With circling pistons, which consist of two interlocking ring gears of a driven outer wheel and an inner wheel driven by this and against one end face of which an axially displaceable sealing plate z.
B. is pressed by a spring, by fluid pressure or by both at the same time. According to the invention, the axially displaceable plate is sealingly inserted into the pump housing in such a way that its interior is divided into two chambers, namely a working chamber for the toothed pistons and a pressure chamber, so that the end plate can also be rotated, but against rotation during normal operation It is stated that the pressure of the liquid acts on the free rear surface of the plate and that the pressure chamber is connected to both the compression chambers created between the toothings and the outlet opening of the pump.
As long as there is only atmospheric pressure on the suction as well as on the pressure side of the pump, the plate can be pressed very lightly by a spring so that the rotating elements start up easily. As soon as the delivery pressure arises, it can be used in whole or in part to support the action of the spring and the contact pressure then increases as the delivery pressure increases. When the pump is in operation, the pressure from the inside only acts on that part of the inner plate surface which closes the compression chambers, while the same pressure from the outside acts evenly on the completely free surface of the plate. As a result, the overpressure causing the seal is considerably greater.
The invention also aims to regulate the pressure in the compression chambers, which is achieved in that the sealing plate is provided with an outflow opening which coincides with a part of the compression chambers and that the setting of this opening in relation to the base of the tooth elements (contact point of the pitch circles of the two sprockets ) or, conversely, the setting of this point can be changed in relation to the discharge opening. The first-mentioned type of regulation can expediently be implemented in such a way that the plate is made rotatable in order to be able to move its outflow opening closer to the foot point or away from it.
In the second case, the axially displaceable plate is secured against rotation, thus also the position of its
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The pressure in the compression chambers can be regulated so that it is roughly the same as that in the pump outlet. It is therefore not necessary to use useless work to compress the agent more than the pressure in the outlet port corresponds to. In each of the two cases mentioned, the setting can also be effected in such a way that the outflow opening coincides with the base point and the inflow opening coincides with the head contact point (contact point of two tooth tips). The pressure side of the pump is then connected to the suction side u. between both the inflow and the outflow opening.
In the embodiment with a rotatable sealing plate, however, the connection between the pump inlet and the plate inlet opening is interrupted at the same time, so that the pump neither sucks nor presses, but runs empty.
A further embodiment of the invention consists in a device which, as the delivery pressure increases, also increases the pressure which causes the seal between the parts of the sealing plate containing the inflow opening and the parts of the housing wall located near the pump inlet, so as to penetrate of the means from the compression side to the inlet opening. For this purpose, the torque is expediently used, which is due to the friction
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between the rotating toothed elements and the sealing plate, the mass increases as the delivery pressure increases and serves to press the edge of the plate tightly against the housing near the inlet opening.
Of the exemplary embodiments of the subject matter of the invention illustrated in the drawing, FIG. 1 is a longitudinal section through a pump or a compressor of the type mentioned with a rotatably arranged sealing plate, FIG. 2 is a cross section along the line aa of FIG. 1 with a view of the toothed pump elements, 3 shows an end view of the pump with the cover removed (line bb of FIG. 1), FIG. 4 shows an end view of the pump with a device, partially drawn in section, for the automatic adjustment of the rotatable end plate relative to the base of the toothed elements, FIG. 5 shows a longitudinal section through an embodiment of the pump with an axially displaceable but non-rotatable end plate, FIG. 6 an end view of the pump according to FIG. 5 with the cover removed (line ee), FIG.
7 is a view similar to FIG. 4 with a device for the automatic adjustment of the foot point of the tooth elements with respect to the outflow opening of the end plate. 8 shows an end view of the pump with the cover removed, with the position of the sealing plate when liquid is being pumped, FIG. 9 shows a view like FIG. 8, but with the position of the plate when the pump is to run empty, FIG. 10 shows a longitudinal section by an embodiment of the pump in which the plate is pressed against the tooth organs by mechanical means and is secured against rotation by a pin arranged eccentrically to the center of the plate, FIG. 11 is an end view of the pump according to FIG. 10 with the cover removed (line dd ), Fig.
12 a longitudinal section through a pump suitable for generating negative pressure with the sealing plate held in place by an eccentric pin; and FIG. 13 the view of the sealing plate, partially broken away.
In the various embodiments, the same parts are also designated the same.
In pumps of this type, the essential working process consists in compressing the agent by eccentrically arranged, interlocking gear rims which rotate in the housing provided with inlet and outlet openings. In the present case, the outer wheel 16 is internally toothed and is in engagement with the externally toothed wheel 17 arranged eccentrically to it.
The ring gear 16 has a larger diameter and a larger number of teeth than the gear 17 and the eccentricity is chosen so that the apex of a wheel tooth of the inner wheel rests on the base of a tooth gap of the outer wheel at point 116, the contact point of the Partial circle of both organs, which point is briefly referred to as the base point, whereas in the diametrically opposite point, the head point 117, two tooth apices meet.
The teeth interlock in such a way that when the tooth elements are rotated in the direction of the arrows (FIG. 2), the cavities 216 formed by them in the direction from the base point 116 to the top point 117 increase in content in the direction mentioned and act as suction chambers, while the Gaps 217 from the head point to the base point become smaller and smaller and form the compression chambers. The suction chambers are located on one side of a line connecting the two points mentioned and the pressure chambers on the other. The outer wheel, inner wheel and drive pulley 9 on which the outer wheel is seated together form the rotating pump elements which are enclosed in a housing 1 which is provided with an inlet 3 and an outlet 4.
The housing is usually cylindrical and the cover can be removed to make the internal parts accessible. The mouth of the inlet 3 coincides with the inflow opening 5 of the sealing plate 6,
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the drive pulley 9, the hub 11 of which runs in ball bearings 12 or is otherwise mounted in the housing.
The hub 11 sits firmly on the drive shaft 13, which thus drives the drive pulley with the outer wheel.
A stuffing box 14 prevents liquid from escaping along the shaft. The inner gear 17, the number of teeth of which is less than that of the ring, engages in the outer gear 16, which is rigidly connected to the drive pulley. The gear 17 rotates with the interposition of the ball bearing 19
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As can be seen from FIGS. 1, 5, 10 and 12, the sealing plate 6 can be displaced in the axial direction within the housing, since a clearance MC is provided between it and the cover 2, which is in connection with the pump outlet 4, so that the pressure of the compressed medium also prevails in this space and acts on the outer surface of the sealing plate, i.e. it presses against the side surfaces of the two tooth elements. As a result, the plate closes the suction and pressure chambers on one side, while the other side is closed by the drive pulley 9.
In the embodiment of FIG. 1, the sealing plate is not only axially displaceable, but also rotatable u. by means of the spindle 318, which is rotated either manually or mechanically.
This changes the setting of the outflow opening 8 of the plate 6 with respect to the foot point IM and the inflow opening 5 with respect to the top point 117 and thus influences the pressure in those chambers that are not exposed by the outflow opening and are referred to below as closed pressure chambers. The outflow opening 8 of the plate 6 has an elongated shape so that it encompasses two or more pressure chambers 217, and the inflow opening or openings 5 coincide with two or more of the suction chambers 216.
The pressure generated in the chambers 217 depends on the setting of the opening 8 with respect to the base point 116. The more the edge 108 of the outflow opening 8 the foot pi. If 116 is approached in the direction of the arrow (FIG. 3), the greater the pressure in the chambers 21'7, since these become smaller and smaller in the direction from the head point to the base point. The compression of the agent therefore increases until it has reached the base point and can flow out through the discharge opening 8. In the embodiment shown, the outflow opening 8 can be given a shape or length such that any quantity of the agent can escape and it is not compressed beyond the desired extent.
The setting of the edge 108 therefore determines the level of pressure in the compression chambers. The compressed medium passes through the opening 8 into the clearance 130 and from here through the channel 7 into the outlet 4.
The pressure that the agent therefore exerts on the outer surface of the sealing plate 6 and which is equal to the delivery pressure of the pump, therefore causes the plate to be pressed tightly against the side surfaces of the
Tooth elements or a tight seal for the suction and pressure chambers. This sealing effect is the same in all types of the pump according to FIGS. 1, 5, 10 or 12.
In the embodiment according to FIG. 10, there is also a mechanical means for pressing the
Plate 6 is provided, for example a spring 120, which alone has to exert the sealing pressure until a delivery pressure that exceeds the inlet pressure arises, which then supports the action of the spring. The spring can also be omitted.
In the embodiment according to FIG. 1, as already explained, the pressure in the compression chambers is increased by moving the outflow opening of the plate closer to the base point, that is, by rotating the plate in the direction of rotation of the tooth elements. By turning the plate in the opposite direction, the pressure is reduced accordingly. If a high delivery pressure is not desired, it is therefore not necessary to let the pressure in the compression chambers rise higher than in the outlet. This would require useless work which would be lost as a result of the expansion when flowing out through the opening 8.
In the event of fluctuations in the delivery pressure, the compression pressure can be adjusted, etc. in that the spindle 318 is rotated, it is done by hand or automatically by means of the device illustrated in FIG. 4. A lever 32 is seated on the spindle 318 and is connected by a link 33 to the piston 84 which is displaceable in the cylinder 35. The interior of the cylinder is connected by a pipe 36 to the container 37 into which the compressor delivers. The pressure of the means is counteracted on the other side of the piston by the pressure of a spring 38, the tension of which can be regulated by the plug 39. A stop 40 which can be adjusted by screws limits the stroke of the piston or the pivoting of the lever 32.
If the pressure in the container rises, it overcomes the spring tension and, by means of the lever 32, rotates the pins 6 in the rotating mechanism.
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by rotating the spindle 218, d. H. one can approach the base and head point of the outflow opening of the plate or move away from it, depending on whether the spindle is turned to the left or to the right.
The rotation can also be done automatically, for. B. by the device shown in Fig. 7, which corresponds to that shown in Fig. 4, only with the difference that the movements are opposite to those described earlier, i. This means that the spindle, if the base point and outflow opening are to be brought closer to one another, must be turned in the opposite direction to the direction of rotation of the tooth elements. For this purpose, the arrangement is constructed symmetrically to that according to FIG. The cylinder 35 is connected to the outlet 4 and the container 37 through the pipe 36. If the delivery pressure increases, the piston 34 is displaced against the pressure of the spring 38 until the link 33 strikes the stop 40, whereby the pivoting of the base point relative to the outflow opening is limited by means of the lever 32.
As a result of this movement, the pressure in the compression chambers increases. If the pressure in the container falls, the spring 38 moves the piston or the link back and causes the base point to be shifted in the sense that its distance from the discharge opening is greater, i.e. the compression pressure becomes smaller, until it equals the container pressure. However, a rotation of the plate 6 must be prevented, which can be achieved in various ways. According to FIGS. 5 and 6, the plate is equipped on the outside with a central extension 20 of square cross-section, which at the same time forms a hub through which the spindle 218 passes. This approach slides into a correspondingly shaped recess in the housing cover 2. The hub and plate can therefore move axially, but not rotate.
According to FIGS. 10 and 12, instead of this approach, an eccentric pin 22 is provided which is firmly seated in the plate and protrudes into a hole in the housing cover, therefore also allowing axial displacement, but preventing rotation.
In order to achieve the sealing between the edge of the plate 6 and the wall of the housing 1 around the inlet opening 3, the pin 22 inserted eccentrically to the chamber 10 of the housing is on the compression side at a point between the inflow opening 5 and the outflow opening 8 arranged. This pin therefore forms a fulcrum around which the rotating tooth elements try to take the plate with them as a result of friction. As a result, since the pin is eccentric to the pump chamber, the edge of the plate 6 is pressed sealingly against the housing wall in the area of the inlet opening.
As the delivery pressure increases, the pressure of the plate on the side surfaces of the toothed elements increases, so does the friction and, consequently, the pressure that causes the seal around the inlet opening, so that the agent does not move from the plate clearance 130 between the plate edge and the housing wall into the Can enter.
In the embodiment of the pump according to FIGS. 1-7, the mutual position of the flow point and the outflow opening can also be such that it comes to lie above the base point or around it, that is, creates a connection between the suction and pressure side. At the same time, there is also the same connection between the suction and pressure sides through the inflow opening 8 around the head point. If the inlet opening 3 of the housing is arranged accordingly, as z. B. is illustrated in Fig. 8 and 9, then it is closed by this setting of the plate and the pump, even if the tooth elements rotate, neither suck nor press. The setting of the plate for normal operation is shown in FIG. The agent enters suction chambers 216 through 3 and 5, is compressed in pressure chambers 217 and exits through 8 and 4, respectively.
In Fig. 9 that setting of the outflow opening is drawn in which it coincides with the foot point. As a result of the rotation of the plate, the inflow openings 5 are now at such a point that there is no connection between them and the pump inlet 3. The inflow openings are around the head point and connect the suction with the pressure chambers. The inlet 3 is closed by the plate and the pump can neither suck nor press, but runs empty.
The pump according to the invention compresses in the pressure chambers and results in an expansion in the suction chambers; This is important for pumping liquids and has a further advantage that the lubrication and sealing are not disturbed but maintained, whereas if there were a negative pressure in the pump, there would be a risk of oil penetrating into the interior of the pump.
PATENT CLAIMS:
1. Pump, compressor or the like with rotating pistons, which consist of two interlocking toothed rings of a driven outer wheel and an inner wheel driven by this and against whose one end face an axially displaceable sealing plate is pressed, characterized in that this plate (6) is sealingly inserted into the pump housing so that a pressure chamber (130) separate from the working space of the piston is created, the sealing plate is secured against rotating with the piston during normal operation of the pump, the pressure of the conveying medium in said chamber on the entire free The back surface of the sealing plate acts and the pressure chamber both with the compression space between the two interlocking gear rings,
as well as with the outlet (4) of the pump.