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Regelbare Kolbenpumpe mit zwei ineinandergleitenden und in einem Gehäuse
durch einen als Antriebsexzenter wirkenden Kugelkopf rechtwinkelig zueinander bewegten
zweiteiligen. Rahmen Die Erfindung bezieht sich auf eine -regelbare Kolbenpumpe
mit zwei ineinandergleitenden und in einem Gehäuse durch einen als Antriebsexzenter
wirkenden Kugelkopf recht-@vinkelig zueinander bewegten Rahmen, wobei der Kugelkopf
und die beiden zweiteiligen Rahmen Kanäle für den Ein- und Austritt der zu fördernden
Flüssigkeit haben.
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Es sind Pumpen dieser Art bekannt, bei welchen die beiden Rahmen eine
rechteckige Gestalt haben und selbst als Kolben ausgebildet sind. Solche Pumpen
enthalten weder Lenker noch Ventile und fördern mit großer Gleichmäßigkeit. Nun
sind aber dabei die verschiedenen Gleitflächen,, die auch die Dichtungsflächen bilden
sollen, von ebener Gestalt, und zwar sowohl die parallel zur Pumpenachse als auch
zur Pumpenachse verlaufenden Flächen. Es ist somit sehr schwer, selbst bei sorgfältiger
und kostspieliger Bearbeitung -eine gute Abdichtung zu erreichen und aufrechtzuerhalten.
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Der Zweck der Erfindung- besteht nun darin, die Herstellung solcher
Pumpen zu erleichtern und billiger zu gestalten und trotzdem mit größerer Sicherheit
eine gute Abdichtung zu erreichen. .. Zu diesem Zweck tragen die beiden aus zwei
Teilen bestehenden Rahmen erfindungsgemäß je zwei sich gegenüberliegende rohrförmige
-Ansätze als Kolben; wobei die vom inneren Rahmen getragenen rohrförmigen Kolben
in den vom äußeren Rahmen getragenen Zylindern gleiten, während die vom äußeren
Rahmen getragenen rohrförmigen Kolben in Zylindern gleiten, die in einem mit dem
feststehenden Pumpengehäuse verbundenen geteilten Ring vorgesehen sind.
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Mit- der erfindungsgemäßen Anordnung kann, sogar die Herstellung -von
genau ebenen Flächen -vermieden werden, indem den sonstigen- Führungsflächen, d.
h. den rechtwinkelig zu -den Zylindern des äußeren Rahmens und den rechtwinkelig
zu den Kolben dieses gleichen Rahmens verlaufenden Flächen die Gestalt -von --Zylindersegmenten
gegeben wird, die jeweils konzentrisch zu den Achsen der Kolben und der Zylinder
liegen.
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Außerdem werden durch die neue Anordnung die Rahmenpumpen für das
Verdrängen unter. starkem- Druck von Flüssigkeiten beliebiger Art geeigneter gemacht,
was mit den bekannten Pumpen dieser Art wegen der Abdichtung auf den Seiten der
Rahmen weniger
möglich ist. Bei der erfindungsgemäßen Pumpe wirken
die Gleitrahmen selbst nicht mehr als Kolben, sondern-dienen nur dazu, die Drehbewegung
des als Antriebsexzenter wirkenden Kugelkopfes in zwei hin und her gehende Bewegungen
umzuwandeln und die Steuerung zu bewirken, indem sie mit dem mit Kanälen versehenen
Kugelkopf zusammenarbeiten. Mit dieser Anordnung ist es somit möglich, hohe Drücke
zu erzeugen und dabei die Vorteile des gleichzeitigen Antriebes und der Steuerung
durch das Exzenter beizubehalten.
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Es sind ebenfalls Pumpen bekannt, bei denen ein Zylinder, der einen
doppeltwirkenden Kolben enthält, sich selbst auch rechtwinkelig zur Bewegungsrichtiulg
des Kolbens verschiebt und seitlich Zylinder trägt, die auf feststehenden Kolben
gleiten. In diesem Fall werden die hin und her gehenden Bewegungen der beweglichen
Teile durch ein Exzenter erzeugt, das durch eine seitliche Öffnung in den inneren
Zylinder dringt. Es ergibt sich daraus, daß diese Öffnung kleiner sein rnuß als
der Durchmesser des inneren Zylinders. Die Lagerflächen dieses Exzenters sind somit
beschränkt. Bei dieser Anordnung sind nur Zylinder und Kolben vorgesehen.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind auf der
Zeichnung därgestellt. Bei der einen Ausführung handelt es sich um eine Pumpe mit
veränderbarem Hub, bei der anderen um eine Kraftmaschine mit veränderbarem Hub.
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Fig. i ist ein Längsschnitt durch eine Pumpe, deren Gleitrahmenkolben
einen veränderbaren Hub haben.
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Fig. 2 ist ein Querschnitt gemäß der Linie II-II der Fig. i.
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Fig.3 zeigt schaubildlich die voneinander getrennten Hauptteile.
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Fig. 4 ist ein Längsschnitt durch eine andere Ausführung, die als
Wasserkraftmaschine dienen soll und Gleitrahmenkolben mit veränderbarem Hub hat.
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Fig. 5 ist ein Querschnitt gemäß der Linie V-V der Fig. 4.
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Die Pumpe nach den Fig. i bis 3 besteht aus einem mehrteiligen Gehäuse,
in welchem ein ringförmiger, aus zwei gleichen Hälften 2Q, 2b zusammengesetzter
Rahmen 2 befestigt ist. Jede dieser Hälften hat eine zylindrische Aussparung 3,
deren Achse X-X rechtwinkelig zur Verbindungsebene Y der beiden Hälften verläuft
und zwei teilzylindrische Aussparungen 4, die konzentrisch zur Achse X-X liegen.
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Die Aussparungen 4 dienen als Gleitführungen für den äußeren Rahmen
5, der ebenfalls aus zwei gleichen Hälften 5Q, 5b besteht, deren Verbindungsebene
Z rechtwinklig zur Ebene Y verläuft und durch die Achse X-X hindurchgeht. Jede Hälfte
dieses Rahmens trägt zwei halbzylindrische Verlängerungen 6, die konzentrisch zur
Achse X-X Biegen sowie eine zylindrische Aussparung 7, deren. Achse S-S rechtwinklig
zur Ebene Z :.verläuft und in der Ebene Y liegt, wenn die Pumpe zusammengebaut ist.
Die äußeren Flächen g dieses Rahmens haben eine teilzylindrische Gestalt und liegen
konzentrisch zur Achse X-X. Diese Flächen sind derart ausgebildet, daß sie sanft
in den Führungen 4 gleiten können. Die Innenflächen 9 sind teilzylindrisch ausgebildet
und liegen konzentrisch zur Achse S-S, um als Führungen für den inneren Rahmen io
zu dienen. Dieser besteht ebenfalls aus zwei Hälften io, IOb, deren Verbindungsebene
T mit derjenigen des Rahmens 9 bei zusammengebauter Pumpe zusammenfällt, und die
jeweils zwei halbzylindrische Ansätze i i haben, welche konzentrisch zur Achse S-S
liegen. Diese Ansätze bilden -zusammen zwei rohrförmige Kolben, welche in den Zylindern
7 des äußeren Rahmens 5 gleiten. Die Außenfläche 12 jeder Hälfte des inneren Rahmens
io ist teilzylindrisch ausgebildet und konzentrisch zur Achse .S-S angeordnet, derart,
daß sie sanft in einer der Führungen 9 des Rahmens 5 gleiten kann. Die Innenfläche
ist halbkugelförmig (I3) bearbeitet und liegt konzentrisch zur Achse h-1, die rechtwinklig
zu den Achsen X-X und S-S verläuft; sie greift sanft reibend über einen Kugelkopf
14, der sich an einem Ende der drehbaren Welle 15 der Pumpe befindet.
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Für den Zusammenbau dieser Pumpe werden .die Hälften des Rahmens i
o auf beide Seiten des Kugelkopfes 14 gebracht und dann miteinander durch zylindrische
Muffen 16 verbunden, die über die Ansätze i i geschoben werden. Sodann werden über
diese Muffen die Zylinder 7 der Hälften des Rahmens 5 so geschoben, daß diese sich
gemäß der Ebene Z gegenseitig berühren. Diese beiden Hälften werden durch Muffen
17 miteinander verbunden, die über die Ansätze 6 geschoben sind. Schließlich werden
über diese Muffen die Zylinder 3 der Hälften des Ringes a geschoben und gemäß der
Ebene Y miteinander in Berührung gebracht. Der Ring 2 läßt sich in einer zylindrischen
Aussparung eines feststehenden Pumpengehäuses i befestigen. Die Antriebswelle 15
ruht in diesem Gehäuse i in einem Kugelkopflager ig, das vorzugsweise durch ein
Rollen- oder Kugellager gebildet ist, so daß es um die Mitte 0 schwingen kann.
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In der Welle 15 sind Längskanäle :2o und 21 vorgesehen, welche im
Kugelkopf derart abgebogen sind, daß sie an zwei entgegengesetzten Stellen der Oberfläche
dieses Kopfes ausmünden, wozu die Öffnungen 22 und 23
vorgesehen
sind. Während der Drehung dieser Welle gehen diese Öffnungen 22 und 23 nacheinander
an den Öffnungen 24,:25 vorbei, die in den vier Seiten des inneren Rahmens io vorgesehen
sind, von denen die ersten in die Zylinder 7 und die zweiten in andere Kanäle 26
münden, die in den Verlängerungen 6 des Rahmens 5 vorgesehen sind und in die Zylinder
3 münden.
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Das Wellenende auf der Seite des Lagers i9 trägt eine Gabe127, in
welcher eine Scheibe 28 mit einem exzentrischen Zapfen 29 gelagert ist. Diese Gabel
ist mit einem großen Spiel in einem rohrförmigen Körper 3o einer treibenden Welle
31 gelagert, die in einem fest mit dem Gehäuse i verbundenen Gehäuse 32 gelagert
ist. Die Ränder der Scheibe greifen in Nuten 33 des Körpers 30 derart ein, daß die
Welle 31 bei ihrer Drehung die Scheibe 28, die Gabel 27 und die Welle 15 mitnimmt.
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Auf dem rohrförmigen Körper 30 kann eine Büchse 34 gleiten,
die mit einer Zahnstange 35 versehen ist. Die Zahnstange greift in eine der Nuten
33 ein und steht mit einer Verzahnung 36 am Umfang der Scheibe 28 in Eingriff. Wird
nun die Büchse 3,4 mit Hilfe eines Hebels 37 verschoben, so wird die Scheibe um
die exzentrische Achse z9 gedreht, die dann einen Kreisbogen von großem Radius um
den Punkt O beschreibt, wogegen die Mitte der Scheibe auf der Drehachse der treibenden
Welle 31 bleibt. Die Welle 15 wird äuf diese Weise mehr oder weniger geneigt, so
daß ihre Achse um die Achse der treibenden Welle einen Kegel beschreibt und die
Mitte des Kugelkopfes einen Kreis beschreibt, dessen Durchmesser mehr oder weniger
groß ist. Die Rahmenkolben erhalten dadurch eine mehr oder weniger große Verschiebung,
so daß die Menge der durch einen der Kanäle 2o oder 21 angesaugten und durch den
anderen gedrückten Flüssigkeit nach Belieben durch Bewegen des Hebels 37 geregelt
werden kann.
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Die Plumpe oder Kraftmaschine ,gemäß den Fig. ,4 und 5 unterscheidet
sich von der vorbeschriebenen dadurch, daß die Rahmen 5 und io eine Bewegung von
unveränderlicher Größe erhalten, wozu der Rahmen 5 auf dem Zapfen 38 einer Welle
39, die in zwei ortsfesten Lagern 40, 41 läuft, sitzt. Der Ein-und Auslaß der Flüssigkeit
erfolgt, wie zuvor beschrieben, durch die Kanäle 42 und 43 in der Welle, die an
zwei entgegengesetzten Stellen des Zapfens ausmünden. Der exzentrischeZapfen, derhier
zylindiischausgebildet ist, könnte natürlich wie bei vorbeschriebenem Beispiel ausgebildet
sein. Die Ausbildung der Rahmen 5, io und des äußeren feststehenden Ringes 2 ist
die gleiche, wie oben beschrieben. Diese Anordnung bietet gegenüber der üblichen
Ausbildung der prismatischen Gleitrahmenkolben den Vorteil, daß sie die Bearbeitung
der Gleitflächen erleichtert, die durch konzentrisch zu zwei rechtwinkelig zueinander
verlaufenden Achsen liegende Zylinder gebildet sind. Ferner können die Zylinderlaufbüchsen
16 und 17 gleiche Durchmesser erhalten.