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Drehkolbenmaschine (Pumpe) mit exzentrisch im Gehäuse angeordneter
Kolbentrommel mit Gleitkolben. Den Gegenstand der Erfindung bildet eine Verbesserung
an Drehkolbenpumpen mit exzentrisch im Gehäuse angeordneter Kolbentrommel mit Gleitkolben.
Diese sind an einer zentral im Gehäuse angeordneten Welle angelenkt.
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Die Erfindung bezweckt in erster Linie, die Kolben von Beanspruchung
zu entlasten und sie so gegen Abnutzung bei ihrem Zusammenarbeiten mit der Kolbentrommel
zu schützen. Zweitens sollen die Kolben eine gewisse Dicke erhalten und doch leicht
und sehr kräftig sein, um an ihren Enden und ihren Kanten Durchsickern des Fördermittels
zu verhindern. Man kann dann die Zahl der Kolben möglichst klein halten.
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Gemäß der Erfindung tragen die Kolben besondere Versteifungsglieder,
die in Lagerungen in den Arbeitsschlitzen für die Kolben gleiten. Diese Versteifungsglieder
nehmen den Druck infolge der Rückwirkung zwischen der Kolbentrommel und den Kolben
auf und entlasten deren Fläche. Die Versteifungsglieder sind von den Kolben getrennt.
- Es können diese von anderem Metall als die Versteifungsglieder sein, so daß man
die Kolben aus verhältnismäßig leichtem Metall machen kann. Genügend Widerstandsfähigkeit
erhalten sie dann durch die Versteifungsglieder, die man aus stärkerem 'Metall,
beispielsweise Stahl, herstellen kann.
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Auf der Zeichnung sind mehrere Ausführungsbeispiele dargestellt. Abb.
i ist ein unregelmäßiger Längsschnitt nach der Linie I-I der Abb. 2 und stellt eine
Pumpe mit Kolben nach der Erfindung dar. Abb. a ist ein OOuerschnitt nach Linie
II-11 der Abb. i. Einzelne Teile sind fortgebrochen, um den zentrischen \utenring
o erl--=nnen zu lassen. Die Abb.3 und .4 stellen Gien mittleren Längsschnitt und
Querschnitt einer kleineren Pumpe mit abgeändertem Kolben dar. Abb. 5 zeigt in Ansicht
einen Kolben, ähnlich den aus den Abb. i und 2 ersichtlichen. Abb. 6 ist ein Aufriß
dazu, wobei eine Einzelheit fortgelassen ist. Abb. 7 stellt im Schaubild einen Versteifungskörper
dar, Abb. 8 ist ein Längsschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform, Abb.
9 zeigt schaubildlich einen zusammengesetzten Kolben, Abb. io im Schaubild
eine Dichtzunge, Abb. I i im Schaubild eine für einen zusammengesetzten Kolben zu
benutzende Platte, und Abb. 12 zeigt im Schaubild einen anderen zusammengesetzten
Kolben.
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Bei der Pumpe nach den Abb. i und 2 ist ein zvlindrisches Gehäuse
a durch Bolzen b"
zwischen Stirndeckel b, b' eingeklemmt. Exzentrisch
sitzt in ihm die Kolbentrommel c, die mit dem Gehäuse den sichelförmigen Raum d
bildet, wie er kennzeichnend für diese Art Maschinen ist. Die Kolbentrommel «-irl
durch Scheiben oder Speichen c' von einer auf einer Welle e befestigten Nabe d'
getragen. Schwenkbar sitzen in Schlitzen ä der Kolbentrommel c Walzen h mit durchtretenden
und
darin, die glcitbareii Kolben j aufnehmenden Schlitzen. Es sind
vier Kolben vorgesehen, und jeder weist eine Anzahl in gleichmäßigem Abstande voneinander
befindlicher Versteifungsglieder k, k' auf. Die drei Mittelglie-der k bestehen
aus zylindrischen Stäben oder Rohren und sind für die Aufnahme der Kolben geschlitzt
und mit ihnen in der weiter unten beschriebenen Reise verbunden. Diese Glieder erstrecken
sich von der Innen- bis zur Außenkante der Kolben. Der Durchmesser der Glieder k,
k' ist größer als die Kolbendicke, so claß die Versteifungsglieder außen über die
Kolbenfläche vorstehen. Die beiden Seitenglieder k' werden aus Rohr- oder Stabenden
gebildet, die auf eine=n Teil ihrer Länge zur Aufnahme der Kolben j geschlitzt sind.
Sie sitzen auf Füßen 1, die auf einer Seite Klammern in und auf der anderen Bogenvorsprünge
it (s. Abb.7) tragen. Mit diesen greifen sie in Kreisnuten von Ringen o ein (s.
Abb. i). Die Klammern in sind mit den inneren Teilen der Kolben i vernietet (siehe
Abb. i). Aus den Abb. i und 6 ist zu ersehen, daß längs der Innenkante der Kolben
j eine Verstärkung p angebracht ist. Sie ist in Abb. i nur punktiert gezeichnet,
da sie je nach der erforderlichen Steifigkeit vorhanden sein kann oder nicht.
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Die Abb. 5 und 6 zeigen, daß die Versteifungslieder k bis ganz dicht
an ihre Außenenden' geschlitzt sind, so daß sie über den Kolben j und die
Verstärkungsplatte p greifen. Die Außenkante des Kolbens ist geschlitzt und übergreift
damit die ungeschlitzten Endteile der Versteifungsglieder. Letztere sind durch 'Nieten
befestigt, die durch die Platte p und den Innenteil des Kolbens j
treten.
Die Schlitze in den Seitengliedern k' (s. Abb. 7) sind genügend lang, um die Seitenenden
der Kolben aufzunehmen. Die Verstärkung p und die Teile 1, vi, n können auch
ein Stück bilden, und es können dann die Glieder k' an dem Teile
l angebracht sein.
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Vorteilhafter befestigt man die Klarnmern -ist erst, nachdem die Vorsprüngen
in die Kreisnuten des Ringes o eingefügt sind. Dann bringt man eine das Innere des
Gehäuses darstellende Schablone an und zwingt die Kolben j dadurch nach außen, daß
man in die Schlitze der Glieder k' zwischen den Teilen 1
und den Kolben
j Keile eintreibt. Wenn dann die Außenkanten der Kolben in genügend dichte Berührung
mit der Schablone gekominen sind, vernietet man die Klammern in mit den Kolben.
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Wie aus Abb. j ersichtlich ist, weisen die Schlitze in den Zapfenbolzen
1a zylindrische Ausnehmungen für die Aufnahme der auf den Kolben sitzenden Versteifungsglieder
k, k' auf. Die Teile sind so ausgebildet, daß die Versteifungsglieder in die Ausnehniungen
dichter hineinpassen als die Kolben in die Schlitze, so daß man nur die Kolben an
diesen Ausnehmungen zu schmieren braucht. Die genuteten Ringe o in den Abb. i und
2 sitzen auf Kugellagern q um zentrische Ringe r
exzentrischer Buchsen
s, die die Lager für die Trommelwelle c enthalten. Die Üffnunren t zwischen den
Speichen c' erlauben freies Ein-und Auswärtsgleiten der K=olben j in, Verhältnis
zur Kolbentrommel und ebenso die begrenzte Schwingung der Kolben. it und v in Abb.
2 stellen Ein- und Auslaßkanäle und w Ringe dar, die mit der Stirn der Kolbentrommel
verbolzt sind und ihn im Umfangssinne verstärken und so die Schwächung durch die
Schlitze für die Kolben ausgleichen. Diese Ringe w können in Ringnuten
x in den Stirndeckeln b, b' mit bestimmtem Spiel laufen und weisen,
wie aus dem oberen Teil der Abb. i hervorgeht, Lagerungen für die Zapfenenden der
Walzen la auf. Diese Lagerungen können Kugellager haben, und es können auch Kugeln
zur Aufnahme des Endschubes vorhanden sein.
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Die Gleitnuten in den Ringen o werden unter Vermittlung von Düsen
y unter Druckschmierung gesetzt, andere Teile können über eine Leitung in der Welle
der Kolbentrommel geschmiert werden, wobei Zweigleitungen, wie beispielsweise die
Leitung s, die in eine Nut i in der Stirii der Kolbentrommel c führt, die Verteilung
übernehmen. Diese Nut i versorgt die verschiedenen Zapfenlager der Walze h. Diese
Schmieranordnung ist nur links aus Abb. i zu ersehen, selbstverständlich aber auch
rechts anzubringen. In den Walzen la können ebenfalls Leitungen vorgesehen sein,
um die Schlitze j und die Ausbuchtungen für die Versteifungsglieder k, k'
zu schmieren.
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Bei der Maschine nach den Abb. i und 2 wird die Welle e irgendwie
angetrieben. Die Kolbentrommel c nimmt über die Walze k die Flügel j innerhalb
des Gehäuses a mit. Wegen des Eingriffes der Vorsprünge it in die zentrischen Ringe
o gleiten die Kolben gegenüber der Kolbentrommel c intierlialb der Schlitze der
Walzen la ein- und auswärts, außerdem schwingen die Kolben gegenüber der Radialstellung
von der einen Seite zur anderen, ,nenn sie ihre Kreisbahn ausführen, wie rechts
aus Abb. 2 erkennbar ist. Die Kolbentrommel c und ihre Kolben saugen durch den Einlaß-
2t und fördern durch den Auslaß v oder umgekehrt, je nach der Drehrichtung. Beim
Umlauf der Kolbentrommel c wird der aus der Rückwirkung zwischen ihm und den Kolben
j entstehende Druck durch die Versteifungskörper k und k' aufgenommen und die Kolbenoberfläche
also entlastet, weil, wie vorher
erwiiliiit, die Versteifungsglieder
dichter in ihre Auslitichtun-en hllielllpa@@eli, alr, die Kolben j in den Schlitzen
der Walze h liegen. Diner der Kolben kann, wie aus Abb. i ersichtlich ist, durch
Schrauben o' in den Rin-Z(Ien o befesti-t sein, so daß die Ringe mit gleicher Geschwindigkeit
wie die Kolben umlaufen müssen, wodurch Reibung vermieden wird.
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Bei der Pumpe nach Abb. 3 und .I bestehen die Versteifungsglieder
k aus Rohrenden oder Hohlstäben, die von ihrem Außenende auf einem Teil ihrer Lange
zur Aufnahme der Kolben j geschlitzt sind. Die Endsicherung geschieht durch Schrauben
k". Die 'Mittelstützung der Kolben besorgt eine Welle 3, die in einem Lader in dem
Stirndeckel b drehbar untergebracht ist, während die Welle der Kolbentrommel nur
durch den anderen Deckel b' tritt. Sie ist hier an einer Stirnscheibe 2 mit einem
Ende der Kolbentrommel verkeilt, der nach der anderen Seite zu öffnen ist. Die Versteifun-sglieder
stellen wieder wie oben die Verbindung zwischen den Kolben j und der 'Mittelstützung
her. Das unten in Abb. 3, rechts in Abb. 4 ersichtliche Versteifungsglied k ist
an seinem inneren Ende unmittelbar in die Welle 3 eingeschraubt, während das Versteifungsglied
k, oben in Abb. 3 und links in Abb. d., mit seinem inneren Ende in eine auf der
Welle 3 drehbar sitzende Hülse d. eingeschraubt ist, die für den Durchtritt des
ersterwähnten Versteifungsgliedes einen C-mfangschlitz aufweist. Die Enden der Hülse
d. tragen Klemmen j, die mit dem zugehörigen Kolben j vernietet sind, nachdem der
letztere in dichte Berührung mit dem Gehäuseinneren gebracht «-orden ist. Ebenso
ist die Welle 3 finit Klemmen 6 außerhalb der Enden der Hülse .4 ausgerüstet, um
den Kolben anzunieten. Es können selbstverständlich mehr als zwei Kolben benutzt
«-erden, in welchem Falle dann auch mehr als eine Hülse 4 anzuwenden ist. Die Walzen
1i. greifen in Lagerausnehmungen an der Scheibe 2 an einem Ende und einen Ring zu
am anderen Ende ein, der auf der Stirn der Kolbentrominel sitzt.
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Abb.8 zeigt im einzelnen eine besonders zweckmäßige Art, die Kolben
j mit den Versteifungsgliedern oder Rohren k zu verbinden. Das Rohr k hat einen
Keilschlitz, der sich vom inneren Rohrende bis fast ans äußere Ende erstreckt. Der
Kolben j hat entsprechend keilförmigen Querschnitt und hat an seiner äußeren Kante
eine Ausnehniung, so daß diese Kante in bündige Lage mit dem Rohrende gebracht wird.
Ist der Kolben j in den Schlitz eiii#,-efülirt, so wird auf das innere Ende des
Rohres k ein Schraubpflock 2o aufgeschraubt, der den Kolben auf dem Rohre sichert.
Der Pflock 20 trugt einen Vorsprung 21 zum Eingreifen in einen genuteten Ring, wie
vorher beschrieben ist.
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Die einzelnen Versteifungsglieder können Abschnitte von Rohren darstellen
oder Platten. die auf den Kolbenflächen durch Aufschweißen oder Aufgießen befestigt
werden. Sie brauchen nicht zylindrisch, kreisförmig oder gebogenen Querschnitts
zu sein, sondern können rechteckig oder sonstlvie im Querschnitt gestaltet sein.
Beispielsweise besteht der aus Abb. 9 ersichtliche zusammengesetzte Kolben aus Platten
40, die in Nuten senkrechter Rahmenglieder 41 rechteckigen Querschnitts eingesetzt
sind. Diese Rahmenglieder 41 sind an ihren inneren Enden durch einen Querbalken
42 verbunden, welcher der Versteifung p gemäß Abb. 6 entspricht. Die Platten 4o
greifen in Nuten des Balkens 42 ein und sind dort, wie dargestellt, vernietet. Die
Walze h hat rechteckige Ausschnitte für die Rahmenglieder 41, die gleitend in diese
Ausschnitte hineinpassen, während die Platten 40 frei durch den Schlitz in der Walze
h hindurchtreten. Die Walze besteht auz zwei zusammengeschraubten Hälften. Bei dieser
Bauart nehmen die Rahmenglieder 41 die aus der Rückwirkung zwischen den Kolben und
den Walzen h entstehenden Beanspruchungen auf, so daß die Platten 4o von solchen
Beanspruchungen frei sind.
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All die bisher beschriebenen Kolben sind mit Dichtungszungen ausgerüstet,
um dicht an der Innenwand des .@ ußengehäuses anzuliegen, so daß die Außenkanten
der Kolben diese Berührung nicht selbst zu bilden brauchen. Die Zungen können radial
einstellbar sein oder sich nach außen durch die Schleuderwirkung radial bewegen.
Aus Abb. 9 ist eine Dichtzunge 43 zu ersehen, die aus Blech bestehen kann und eine
Wulst 44 trägt. Diese Zunge sitzt in einem Rohrschlitz in dem Außenende der Rahmenglieder
41 und ist vom Ende her in die Schlitze eingeführt und durch eine Schraube 45 gesichert,
die in dem Schraubloch 46 versenkt ist. - Abb. fo stellt eine Dichtungszunge mit
verstärkter Kante dreieckigen Querschnitts an Stelle des Wulstes 44 dar, Abb. ii
zeigt eine Platte 40 mit Ohren 47. Diese Platten können durch Schlitze in den Balken
42 eingesetzt werden. Die Ohren treten in Ausnehmungen an den Schlitzenden ein und
sichern dadurch die Lage der Platten. Diese werden dann durch Niete oder Schrauben
mit (lein Balken .I2 verbunden.
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Der Kolben nach Abb. i2 weist Diagonalstäbe 48 auf, die gerade oder
gebogen sein können und an Stelle des Mittelstabes 41 in Abb.9 als Versteifungsglieder
dienen. In diesem Falle ist der Schlitz in der Walze h auf
ganzer
Länge von geeigneter Weite und läßt die Versteifungsglieder gleitbar hindurchtreten.
Aus allem ergibt sich, daß die Versteifungsglieder verschiedene Gestalt haben können.
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Da nun die Kolben selbst irgendwelcher Abnutzung nicht unterworfen
sind, so können sie mit hoher Geschwindigkeit laufen, und. die Exzentrizität kann
groß sein. Infolgedessen sind die damit ausgestatteten Maschinen insbesondere als
Ladegebläse bei Maschinen mit innerer Verbrennung verwendbar. Selbstverständlich
können Maschinen mit diesen Kolben auch für alle anderen geeigneten Zwecke verwendet
werden, beispielsweise für Einrichtungen, in denen Druck- oder Saugluft bewegt wird.
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Weiterhin können infolge dieser Verbesserungen die Kolben aus leichtem
'Metall ausgeführt werden.