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Umlaufpumpe Die Erfindung betrifft eine Umlaufpumpe, insbesondere
für nicht schmierende oder entfettende Flüssigkeiten (Wasser, Salzwasser, Benzin
u. dgl.), die so eingerichtet ist, daß jedes Festfressen der beweglichen Teile verhindert
wird, indem der Druck auf die Tragflächen herabgesetzt wird, die Bewegungen einen
schlingernden Charakter annehmen, die Trommelachsen in außerhalb der Pumpe angebrachten
Kugellagern laufen usw.
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Die Pumpe besteht aus zwei Trommelwalzen, deren Achsen geneigt zueinander
stehen, sich schneiden und auf Wellen aufsitzen, welche passend gehalten und geführt
werden. Die eine Trommelwalze, -die treibende, versetzt die andere, die getriebene,
in Umdrehung mittels einer Gruppe von Kolben, die paarweise gekuppelt in zylindrische
Bohrungen beider Trommelwalzen eintreten. Die beiden Kolben jeder Gruppe stehen
in demselben Keigungswinkel zueinander wie die Trommelwalzen. Kolben und Trommelwalzen
drehen sich rasch und ununterbrochen in dem Pumpenkörper. In den Böden der beiden
Walzen sind Austrittsöffnungen angebracht, die während der Drehung abwechselnd mit
Sammelkanälen des Pumpenkörpers in Verbindung treten, wodurch die abwechselnde Verteilung
(Ansaugen und Ausstoßen der Flüssigkeit) zustande kommt. Durch Veränderung des Neigungswinkels
der beiden Trommelwalzen und damit der Kolben beider Gruppen kann man die Leistung
der Pumpe nach Belieben erhöhen und herabsetzen.
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Auf beiliegender Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Pumpe dargestellt.
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AM. z ist ein senkrechter Längsschnitt durch die Pumpe, Abb.
z ein waagerechter Längsschnitt durch den Pumpenkörper und die Böden, unter Weglaß
der übrigen Teile.
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Abb. 3 ist ein Querschnitt nach IT-:IT von Abb. a, Abb. 4 ein Querschnitt
durch eine der Trommelwalzen; Abb. 5 zeigt das äußere Doppelkugellager für die aus
der Pumpe nach außen tretende Trommelachse, Abb.6 im Schnitt einen Teil der Kolbentrommel
in einer besonderen Ausführungsform, Abb. 7 eine Pumpe veränderlicher Ausführung,
Abb. 8 eine Pumpe veränderlicher Leistung, Abb. 9 die Art und Weise der Kupplung
je zweier Kolben dieser Pumpe,
Abb. io die Vorrichtung zum Verstellen
des Neigungswinkels der Kolbentrommel mittels Tangentialschnecke.
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Abb. i i ist ein Querschnitt nach N-N von Abb. 8, unter Weglaß der
Trommelwelle und der Kolben, Abb. 1a die Hälfte eines waagerechten Schnittes durch
das Pumpengehäuse und die Trommel.
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Die beiden Achsen 0-X und 0-X' der Wellen a, ä stehen zueinander geneigt
und schneiden sich. Auf die Welle a ist die Trommelwalze b und auf die Welle
ä die Walze b'
aufgekeilt. Jede Trommel ist mit einer Reihe zylindrischer
Bohrungen versehen, die gleichmäßig rings um ihre Achse verteilt sind und parallel
zu ihr verlaufen. Auf der Zeichnung sind beispielsweise acht Bohrungen c, c' vorgesehen.
Eine Reihe den Bohrungen entsprechende Kolbenpaare d, d' verbinden die beiden
Trommeln b, b'. Wenn demnach eine der beiden Wellen, a z. B., sich dreht,
wird die zweite ä durch die Kolben mit gleicher Geschwindigkeit mitgenommen. Hierbei
kommt der Punkt Dl nach D.. Er bewegt sich auf einer Ellipse, deren Ebene sich nach
D,-D, projiziert, und die beiden Achsen D,7 X, Dl=Xi gehen nach D2, X2, D., X2'
und bleiben unter sich und zu den Trommelachsen 0-X und 0-X' parallel. (Es entspricht
dies dem Schema des Königsgelenkes.) Wenn demnach irgendein Kolbenpaar
d, d'
von Dl nach D2 geht, wird in dem betreffenden Zylinder C2, C.' jeder
Trommel Flüssigkeit angesaugt und bei der darauf folgenden Halbumdrehung ausgestoßen.
Dieser Vorgang wiederholt sich aufeinanderfolgend bei jedem Kolbenpaar.
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Die beiden Böden e und e' sind mit einem längeren Fensterausschnitt
A und A' für die Ansaugung und einem entsprechenden Ausschnitt R,
R' für das Ausdrücken versehen. Die Ausschnitte ,4 und A' stehen mit dem
Sammelkanal Ca des Pumpenkörpers f in Verbindung und die beiden Ausschnitte R, R'
mit dem Kanal C,. Die Füllung und die Entleerung der Zylinderbohrungen erfolgt durch
die Drehung der Trommeln. Die beiden Böden e und e' sind auf den Pumpenkörper aufgebolzt,
und die Abdichtung geschieht mittels der Deckel g, g', die auf den Dichtungsringen
lt und IL' unter regelbarem Druck aufliegen. Absichtlich ist zwischen jede
der nach außen tretenden Welle a, a', dem Boden und dem Deckel ein genügendes Spiel
gelassen, um Reibungen und Festfressen zu vermeiden.
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Jede nach außen tretende Welle a, ä wird durch ein äußeres
Drucklager mit einer doppelten Reihe von Kugeln i und ä gehalten, welches zum Boden
genau zentriert ist. Der Laufring j trägt drei Arme j und legt sich
genau zentrisch mittels der Anlagefläche j2 auf. Das Kugellager I' mit dem Laufring
j' der Welle a' trägt ebenfalls drei Arme j,', und die Anlagefläche j2 dient
ebenfalls zum Zentrieren. Die Arme j, und ji gestatten den freien Zutritt zu den
Deckeln g und g' und das Nachziehen derselben.
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Die Einrichtung besitzt für Kolbenpumpen zur Förderung nicht zusammendrückbarer
Flüssigkeiten, die rasch umlaufen (mit Antrieb durch elektrischen oder thermischen
Motor), große Vorteile: a) die Füllung der Zylinder erfolgt bei geringem Kolbenhub,
wenn die Neigung der Achsen 0-X, 0-X' eine geringe ist; b) infolge des Vorhandenseins
einer großen Anzahl von Kolben erfolgt die Füllung und Entleerung der Zylinder ohne
Unterbrechung, und Widerstöße werden vermieden.
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Außerdem i. erfolgt die Verteilung ohne Ventile, a. die auf die Kolben
einwirkenden Kräfte heben sich gegenseitig auf, 3. infolge der Länge der Kolben
ist der Druck auf die Tragflächen ein nur schwacher, q.. die Kolben führen in den
Bohrungen eine schlingernde Bewegung aus, d. h. eine gleichzeitig drehende und fortschreitende
Bewegung, so daß die Reibung leicht überwunden wird, 5. die beiden Wellen, die beiden
Trommeln und die Kolbensätze (wenn letztere eine genügende Länge besitzen) bilden
ein massives, starres Ganzes, das wenig biegsam ist. Infolgedessen können die beiden
aus der Pumpe austretenden Wellen in Kugellagern sich drehen, die außerhalb der
Pumpe angebracht werden, die mit Öl geschmiert werden können und mit der Förderflüssigkeit
nicht in Berührung kommen; infolgedessen kein Festfressen und bessere Leistung,
genaues und leichtes Gleiten der Trommeln auf dem Boden des Verteilers ohne Reibung
und Festfressen.
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Zur besseren Haltung der austretenden Welle kann man statt nur eines
einfachen Kugellagers die in Abb. 5 gezeigte Einrichtung benutzen. Jede Welle ruht
in einem Doppelkugellager mit tiefer Laufnut und in einem gewöhnlichen Kugellager
i2. Je weiter die beiden Kugellager auseinanderliegen, um so starrer ist die Lagerung
und um so geringer die Ausbiegung. Es könnten auch zwei schräge Kugellager benutzt
werden.
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Zur besseren Ausnutzung der Größe der Kolbentrommeln und um gleichzeitig
den Rückdruck auf dieselben herabzusetzen, kann man Kolbenpaare verschiedenen Durchmessers
verwenden, die versetzt zueinander stehen. In Abb. 6 sind zwei Gruppen derartiger
Kolben verschiedenen Durchmessers dargestellt,
es könnten aber auch
mehrere Gruppen benutzt werden.
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Für Pumpen zum Fördern von Schmier-und von anderen Flüssigkeiten,
die mit geringer Geschwindigkeit umlaufen, kommt die in Abb. 7 dargestellte Ausführung
in Frage. Die Wellen der beiden Trommeln werden in den Böden selbst geführt und
drehen sich in Bronzeringen. Die auf die Trommeln sich äußernden entgegengesetzten
und schrägen Drücke gleichen sich aus, zunächst durch den Abschnitt 0, D
der sich berührenden Kegel und dann durch die Kugel P, mittels derer sie sich aneinanderlegen.
Der Druckausgleich kann auch auf den Wellen (Abb.8) stattfinden. Statt bei diesen
verschiedenen Einrichtungen die Bewegung der einen Kolbentrommel auf die andere
durch die Kolben zu übertragen, kann man die Rückwirkung der Kolben auf die Bohrungen
ganz oder zum Teil aufheben, dadurch, daß man die Trommeln in gegenseitigen Eingriff
bringt, indem man beide mit einem Zahnkranz versieht, wovon der der treibenden Trommel
die Drehung und damit die Kraft auf die getriebene überträgt. Diese Art der Verbindung
wäre mit den Kolben vereinbar, da die beiden Trommeln ständig mit derselben Geschwindigkeit
umlaufen. Die aus dem Pumpengehäuse austretenden Wellen a, a' der Trommeln
könnten ebenfalls durch Zahnräder o. dgl. verbunden werden.
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Die allgemeine Einrichtung der Pumpe der Erfindung gestattet, sie
leicht in eine Pumpe veränderlicher Leistung umzuwandeln (Abb. 8, 9, io, i i, f2)
durch veränderliche Einstellbarkeit des Neigungswinkels der beiden Achsen
0-X und 0-X' zueinander. In diesem Falle müssen auch die beiden entsprechenden
Kolben der Kolbensätze eine veränderliche Neigung haben, weshalb sämtliche Kolben
durch zylindrische Gelenke miteinander gekuppelt werden (Abb. 8 und 9).
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Damit jeder Kolben am Ende seines Hubes sich stets auf den Boden dicht
auflegt, d. h. damit bei jedem beliebigen Neigungswinkel, also bei jeder Leistung,
der Totraum gleich Null wird, müssen die beiden Trommeln sich um den Punkt Dl drehen.
Bei der in Abb. 8 dargestellten Ausführungsform ist es die Trommel b', welche um
Dl sich dreht, wenn man die Größe des Zylinderraumes und damit die Leistung vergrößern
will. Die Trommel b1 dreht sich um die Achse a', die von einem Vierkant K getragen
wird, der zwischen den Flächen f 1, f 1 (des Gestelles f) unter Reibung
gleitet und die ständige Verbindung zwischen dem Fensterausschnitt A' mit dem Sammelkanal
Ca und zwischen dem Ausschnitt R' mit dem Kanal C aufrechterhält.
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Der von dem Deckel i überdeckte Vierkant K führt eine Drehbewegung
uni den Punkt Dl aus; seine beiden Ansätze KI, KI gleiten zwischen den zylindrischen
Auflagern f2, f2 des Gestelles f und h, h des Deckels, deren Achsen
durch Dl gehen. Eine Tangentialschraube mit passender Abdichtung kämmt mit dem einen
Teil des Hohlrades n, dreht den Vierkant K und hält ihn in gewünschter Lage fest.
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Diese Drehbewegung kann auch in anderer Weise zustande gebracht werden;
ebenso kann die Pumpe passend abgedichtete Außenlager erhalten.
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Die Pumpe veränderlicher Leistung kann selbsttätig gemacht werden,
wenn sie so eingerichtet wird, daß die Drehbewegung durch den Druck der austretenden
Flüssigkeit bewirkt wird, d. h. daß die Neigung der beiden Trommeln in umgekehrtem
Sinne zum Druck verändert wird. Hierzu eignet sich eine elastische Vorrichtung (mit
Federn z. B.), welche dem Druck entgegen auf einen Kolben oder auf elastische Kapseln
einwirkt und die Drehung des Vierkantes bewirkt.
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Die angeführten Beispiele erschöpfen die Erfindung nicht; es können
vielmehr in der Anordnung, Gestaltung, Größe, Art der Befestigung beliebige Änderungen
getroffen werden, sofern sie zu demselben Ergebnis führen. Das Gestell der Pumpe
kann aus einem Stück gegossen werden oder aus einzelnen Teilen zusammengesetzt sein;
die Kolben, die im allgemeinen gepreßt werden, können wie die Kolbentrommeln aus
gewöhnlichem oder nicht oxydierbarem Stahl oder aus Bronze hergestellt werden und
aus Segmenten bestehen.
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Die Pumpe kann auch für zusammenpreßbare Fluiden, z. B. zum Verdichten
und Ansaugen von Luft, verwendet werden.
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Durch geringfügige Änderungen kann sie auch als Doppelpumpe ausgebildet
werden, indem jede Trommel als getrennte Pumpe arbeitet. Statt einer gemeinschaftlichen
Saugleitung kann jeder Boden an eine gesonderte Leitung angeschlossen werden. Man
kann zwei verschiedene Flüssigkeiten ansaugen und vermischt in eine gemeinschaftliche
Austrittsleitung anschließen, wobei aber zur Verhinderung der Vermischung beider
Flüssigkeiten für eine passende gegenseitige Abdichtung zu sorgen ist. Handelt es
sich um zwei Flüssigkeiten verschiedener Dichte, so benutzt man Differentialkolben,
d. h. Kolben verschiedenen Durchmessers für jede Gruppe, wobei die für die schwerere
Flüssigkeit den kleineren Durchmesser besitzt.
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Die Pumpe könnte auch nur mit einer als Pumpe arbeitenden Trommel
ausgestattet werden, wobei dann die andere und ihre Kolben eine größere Länge erhalten
und lediglich zum Antrieb der ersteren dienen. Da die
Trommel im
Öl baden würde, müßte eine Abdichtung vorgesehen werden, um eine Vermischung der
geförderten Flüssigkeit mit dem 01 zu verhindern.