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Drehkolbenpumpe mit exzenterförmig bewegtem Kolben und an diesem sitzenden,
mit Einlaßkanal versehenem Widerlagerarm Die Erfindung betrifft Drehkolbenluftpumpen,
deren exzenterförmig bewegte Kolben Widerlagerarme besitzen, die mit Einlaßkanälen
versehen sind und sich in einem im Gehäuse gelagerten Drehschieber radial verschieben..
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Die in der vom Auslaß abgewendeten Wand des Widerlagerarmes befindlichen
Einlaßöffnungen sind in geringer Entfernung vom Umfang des Kolbens angeordnet und
werden durch den Drehschieber abgedeckt, wenn die Kolbcndichtungslinie sich von
der Auslaß- nach der Einlaßseite zu bewegt. Erfindungsgemäß ist die Auslaßseite
der Pumpe einmal mit der Außenluft, einem Kondenstopf o. dgl., durch ein Auslaßlventil
von möglichst großem Querschnitt und möglichst geringem Schließdruck und außerdem
mit der Ansaugekammer durch eine Umlaufleitung mit einem abgefederten Rückschlagventil
verbunden, um beim Anlauf der Pumpe schnell und mit geringem Arbeitsaufwand ein
hohes Vakuum zu erzielen.
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In der Zeichnung ist: Abb. i ein senkrechter Schnitt durch die Pumpe
nach der Linie i-i der Abb. 2, Abb. 2 ein senkrechter Querschnitt durch die Abb.
i, Abb. 3 ein Schnitt nach der Linie 3-3 der Abb. 2, Abb. 4 ein Schnitt nach der
Linie 4-4 der Abb. i, Abb. 5 eine Draufsicht auf den Auslaß des Pumpengehäuses,
Abb.6 ein Schnitt kurz vor Einlaß des Gases in die Einlaßseite der Kammer, Ab#b.7
ein ähnlicher Schnitt unmittelbar nach dem Schließen der Einlaßöffnungen, Abb. 8
ein Schnitt nach vier Linie 8-8 der Abb. i.
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Das Pumpengehäuse ro enthält einen zylindrischen Arbeitsraum i i und
über dem Arbeitsraum eine Einlaßkammer 12, welche mit dem Arbeitsraum durch einen
zylindrischen Kanal 13 verbunden ist.
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An den gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses sind Abscblußplatten
14, 15 befestigt, von denen jede ein Kugellager 16 trägt, und in .den Kugellagern
sitzt die Welle 17, die mit einem Ende gegen die Platte 14 aufsitzt und mit dem
anderen Ende durch eine Stopfbuchse i8 der Platte 15 hindurchgeht. Ein Einlaßrohr
ig führt in das obere Ende der Kammer 12.
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Die Welle 17 geht durch die :Mitte des Arbeitsraumes i i, und auf
der Welle sitzt fest ein Exzenter 2o, das von einem Kolben 2i eingeschlossen ist.
Der Kolben hat einen radial nach außen sich erstreckenden Widerlagerarm 22, welcher
durch einen Schlitz
eines im Gehäuse drehbar gelagerten Schiebers
23 hindurchgeht. Der Schieber 23 sitzt in dem zylindrischen Kanal 13. Während der
Drehung steht der exzentrisch gelagerte Kolben 21 stets mit einem Teil seiner Umfangsfläche
in Berührung mit der Umfangswand des Arbeitsraumes.
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Der Widerlagerarm 22 hat zwei Taschen oder Kanäle 24, die sich vom
äußeren Ende des Armes nach innen erstrecken. Die Wand 25 des Widerlagerarmes hat
Öffnungen 26, die schräg zueinander verlaufen und durch xcelche Gas in den Arbeitsraum
i i aus der Kammer 12 bei bestimmten Kolbenstellungen eingelassen wird.
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Die unteren Enden der Öffnungen 26 befinden sich nicht unmittelbar
am Umfang des Kolbens, sondern in geringer Entfernung von diesem, so daß während
eines Teiles .der Kolbendrehung diese Einlaßöffnungen durch den Drehschieber 23
abgeschlossen sind.
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Der geschlitzte Drehschieber 23 ragt mit zylindrischen Enden 27 in
zylindrische Vertiefungen 28 der Endplatten 14, 15 des Gehäuses hinein. Der Drehschieber
23 besteht aus zwei aneinanderstoßenden Teilen 29 (Abb. 3), welche durch Nieten
30 miteinander verbunden sind. Die Nieten erstrecken sich von Ende zu Ende
des Schiebers. Die untere Seite des Schiebers 23 ist bei 31 abgeflacht. Das Exzenter
2o ist zweckmäßig hohl, und eine Endwand hat durch Stöpse132 verschließbare Öffnungen.
In der Nähe des zylindrischen Kanales 13 sind an der Auslaßseite der Pumpe eine
Anzahl Auslaßöffnungen 33 vorgesehen, welche in eine Kammer 34 münden. Die gegenüberliegenden
Enden der Kammer 34 weisen enge Vertiefungen 35 auf, in welchen die gegenüberliegenden
Enden des aus dünnem, federndem Metall bestehenden Ventiles 36 sitzen. Das Ventil
36 schließt die öffnungen 33, und auf dem Ventil sitzt eine Stange 37, die durch
eine Feder 38 gegen die dünne Platte 36 gedrückt wird. Die gebogenen, oberen Teile
der Feder 38 stützen sich gegen eine den Auslaß überbrückende Rippe 39 ab, welche
Rippe einen Teil des Auslaßstückes 4o bildet. Wie aus Abb. i ersichtlich, ist die
Rippe 39 enger als der Auslaßkanal 41 des Auslaßstückes. Die untere Fläche der Stange
37 besitzt eine Anzahl Querrippen 42, die auf der dünnen Ventilplatte 36 aufsitzen,
so daß die Platte zwischen den Rippen etwas ausweichen und so Gas entweichen kann.
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Der Welle 17 wird durch ein Rohr 43 Öl zugeführt. Das Rohr mündet
in eine Leitung 44 in der Nabe 45 der Endplatte 15. Das innere Ende des Kanales
44 steht in Verbindung mit einer ringförmigen Vertiefung, «-elche die Welle umgibt.
Von dem Kanal44 zweigt ein Kanal47 nach dem Kugellager 16 ab, und der Zufluß des
Öles durch diesen Kanal wird durch ein Nadelventil geregelt.
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Die Enden des Kolbens 2i haben Vertiefungen 49, welche mit Ölkanälen
50 in Verbindung stehen. Letztere sind an den gegenüberliegenden Endflächen
des Widerlagerarms 22 vorgesehen und durch eine Nut 51 in der inneren zylindrischen
Wand des Kolbens 2i miteinander verbunden.
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Das durch den Kanal 47 (Abb. 2) zugeführte C)1 füllt die Vertiefungen
und Ölnuten aus und dient nicht nur zur Schmierung der Teile, sondern auch zur Abdichtung,
um ein Entweichen von Gas zu verhindern.
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Der geschlitzte Drehschieber 23 hat ebenfalls Ölnuten 5a (Abb. i)
an gegenüberliegenden Seiten, durch welche die Berührungsflächen des Schiebers mit
dem zylindrischen Kanal 13 geschmiert werden.
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Der Kolben 2i dreht sich in Pfeilrichtung a (_@1bb. i), und in der
in Abb. i gezeigten Lage sind der Einlaß 26 und der Auslaß 33 des Arbeitsraumes
i i geschlossen. Bei Drehung des Kolbens 2i in der angedeuteten Richtung wird alles
Gas vor dem Kolben durch den Auslaß 33 gedrückt. Während der Vorwärtsbewegung wird
der Widerlagerarm 22 ausgeschwungen, und der Drehschieber 23, durch den der Widerlagerarm
22 hindurchdringt, dreht sich um seine Achse, und der Widerlagerarm 22 selbst bewegt
sich nach unten, bis der Kolben die in Abb. 6 gezeigte Lage erreicht, in welcher
die unteren Enden. der Einlaßöffnungen 26 mit der abgeflachten Fläche 31 des Drehschiebers
23 abschneiden. Weitere Drehung des Kolbens legt die öffnungen 26 bloß, und Gas
wird durch die Einlaßkanäle 24 und die Öffnungen 26 in den Arbeitsraum i i eingesaugt.
Dieses Gas wird bei der nächsten Umdrehung durch den Auslaß 33 gedrückt.
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Die Öffnungen 26 bleiben offen, bis der Kolben 21 die in Abb. 7 gezeigte
Lage einnimmt. In dieser Stellung werden die Öffnungen geschlossen und bleiben geschlossen,
bis der Kolben die in Abb. 6 gezeigte Lage einnimmt. Während also die Kolbendichtungslinie
sich von b (Abb. 7) nach c (Abb. 6) bewegt, wird kein Gas in die Kammer i i gelassen,
und bei fortlaufender Drehung des Kolbens 21 in Pfeilrichtung a wirdi das Gas vor
dem Kolben verdichtet und dadurch die Ventilplatte 36 von ihrem Sitz gehoben, so
daß das Gas durch die öffnungen 33 in die Kammer 34 und von dort in das Auslaßstück
40 entweicht.
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Die Einlaßöffnungen 26 des Widerlagerarms 22 verlaufen schräg zueinander,
um eine bessere Lagerfläche für die im Drehschieber hin und her bewegte Wand zu
erhalten.
Der Kolben 21 ist bei 54 ausgehöhlt (Abb. 2) und hat Lagerteile
55 en gegenüberliegenden Enden, und die Nuten 51 (Abb. i) erstrecken sich quer zu
diesen Lagerteilen 55.
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Das Exzenter 2o ist etwas kürzer als der Raum zwischen den inneren
Flächen. der Endplatten fd., 15, und infolgedessen bildet das Schmieröl, welches
durch die Leitung 47 zugelassen wird, einen Film an jedem Ende des Exzenters, und
das Schmieröl gelangt durch die Nuten 51 nach dem anderen Ende des Exzenters. Das
Schmieröl tritt weiterhin in die Vertiefungen 49 in den Enden des Kolbens 21 ein
und fließt in die Ölnuten 5o in den gegenüberliegenden Enden des Widerlagerarms
22. Diese Ölnuten 5o (Abb. z) hören vor dem äußeren Ende des Widerlagerarms 22 auf,
so daß das Öl nicht entweichen kann. Alle beweglichen Teile der Pumpe werden daher
gut geschmiert, und die Zufuhr des Schmiermittels durch den Kanal 47 kann durch
das Nadelventil 48 geregelt werden.
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An der Auslaßseite des Gehäuses io ist ein Gehäuse 56 (Abb. 8) befestigt,
das eine Kammer 57 hat, welche mit denn Arbeitsraum i i (Abb. i) durch eine kegelige
Öffnung 58 verbunden ist, in die ein Ventil 59 paßt. Das Gehäuse 56 ist zweckmäßig
an der Endplatte 14 befestigt.
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Das Ventil 59 (Abb. 8) hat einen Schaft 6o, dessen Ende in eine zylindrische
Tasche 61 ragt, welche als Führung für den Schaft 6o dient, wenn das Ventil
59 von seinem Sitz abgehoben wird. Eine Feder 62 hält das Ventil 59 gewöhnlich
auf seinem Sitz und wird zusammengedrückt, wenn der Druck dies Gases in dem Arbeitsraum
i i eine gewisse Höhe erreicht hat. Bei niedrigem Druck verbleibt die Öffnung 58
geschlossen. Von dem Gehäuse 56 läuft eine Leitung 63 (Abb. i ) nach der Einlaßkammer
12. Der Zweck dieser Umlaufleitung 63 ist eine Herabsetzung der Arbeit beim Anlassen
der Pumpe. Wird die Pumpe angelassen, so herrscht in dem Arbeitsraumii atmosphärischer
Druck, und dieser Druck setzt der Drehung des Kolbens 21 erheblichen Widerstand
entgegen. Infolge der Anordnung der Umlaufleitung 63 wird das Gas vor dem Kolben
durch diese Umlaufleitung in die Einlaßkammer 12 befördert, bis sich die Berührungslinie
des Kolbens 21 mit der zylindrischen Innenwand jenseits der Öffnung 58 befindet,
worauf das Gas durch die Öffnungen 33 herausgedrückt wird. Da nur ein Teil des in
dem Arbeitsraum befindlichen Gases durch die Umlaufleitung 63 gedrückt wird und
der andere Teil durch die Auslaßöffnungen 33 entweicht, so nimmt der Druck in dem
Arbeitsraum i i allmählich so weit ab, daß das Ventil 59 nicht mehr gehoben
wird. Wenn dieser Zustand erreicht worden ist, wird alles Gas durch die Auslaßöffnungen
33 gedrückt, bis ein hoher Unterdruck in dem Arbeitsraum ii erzeugt worden ist,
und dann ist wenig Arbeitskraft für die Drehung des Kolbens erforderlich.
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Das Gas entweicht gewöhnlich durch die Üffnungen 33 durch Heben der
Ventilplatte 36 von ihrem Sitz. Nimmt der Druck jedoch so ab, daß er die Spannung
der Feder 38 nicht überwinden kann, so wird immer noch die dünne, biegsame Ventilplatte
36 leicht zwischen den Rippen 42, der Stange 37 ausgebogen, und das Gas entweicht.
in die Kammer 3.1. und dann durch den Auslaßkanal .41 des Auslaßstückes qo.
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Durch Anordnung des Auslasses 58 für die Umlaufleitung in der Endwand
1.4 des Arbeitsraumes i i wird dem Ventil 59 Zeit gegeben, sich vollkommen zu schließen,
so daß seine Innenfläche mit der Innenfläche der Endwand. 1.4 abschneidet, ehe der
Kolben 21 elie Eintrittsöffnung 58 bloßlegt. Es kann daher kein Gas, das durch die
öffnung 58 entwichen ist, in den Arbeitsraum i i zurückgelangen, da dieser vom Kolben
21 abgedeckt wird, bis das Ventil 59 sich schließt. Dies ist wichtig, .da
bei dieser Anordnung des Ventilei 58 schnell ein hoher Unterdruck erreicht wird.
Die Pumpe arbeitet geräuschlos und erfordert verhältnismäßig wenigArbeitskraft.