DE814240C - Drehkolbenpumpe - Google Patents

Description

• Drehkolbenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenpumpen, bei welchen die Hubbewegung der radial beweglichen Kolben oder der Rauminhalt der zwischen flügelartigen Kolben liegenden Förderzellen durch die Gestalt einer den L'inlaufk<irl)er unigebenden Leitkurve bestimmt werden. Bei Pumpen dieser Art mit kreisförmiger Leitkurve besteht der Nachteil, daß jeder Sternkolben bei jedem Umlauf nur ein einziges Arbeitsspiel ausführen kann. Bei anderen bekannten Sternkolbenpumpen, bei welchen die Leitkurve gegenüber dem Umlaufkörper mehrere exzentrische Stellen aufweist, führt jeder Sternkolben bei jedem Umlauf mehrere Arbeitsspiele aus. Bei elliptisch gestalteter Leitkurve mit zwei Exzentrizitäten führen die in dem Umlaufkörper geführten Kolben je Umlauf zwei vollständige Hin- und Rückgänge aus, so daß die Förderleistung einer solchen Pumpe gegenüber einer Pumpe mit kreisförmiger Leitkurve verdoppelt ist. Hierbei kann _ jedoch die Förderleistung der Pumpe nicht mehr einfach durch Verschieben der Leitkurve gegenüber der Achse des Umlaufkörpers verändert werden, da eine solche Verschiebung zwar die Exzentrizität der einen Pumpenseite in dem gewünschten Sinn verändern würde, auf der entgegengesetzten Pumpenseite dagegen gerade die entgegengesetzte Wirkung hervorrufen würde.
• Demgegenüber besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daB die Leitkurve elastisch verformbar und zum Zweck ihrer elastischen Verformung unter die Wirkung von diametral angreifenden Verstellkräften gestellt ist. Vorzugsweise erhält die Leitkurve die Gestalt einer Ellipse, die in ihrer langgestreckten Form ein zweifaches Kol})ensl)iel bei maximaler Fördermenge ermöglicht und durch in der Richtung ihrer großen Hauptachse auf ihren Umfang wirkende Druckkräfte im Grenzfa!1 ange: nähert bis zur Kreisform elastisch verformt werden kann, in welcher die Förderleistung der von ihr gesteuerten Pumpe gleich Null ist.
• Der Gegenstand der Erfindung ist in der Zeichnung in zwei beispielsweisen Ausführungsfirmen schematisch dargestellt, und zwar zeigt Fig. i einen Querschnitt durch eine Sternkolbenpumpe, bei welcher die zylindrischen Förderräume in dem Umlaufkörper angeordnet sind und die Förderkolben eine radiale Förderbewegung ausführen, Fig.2 einen Querschnitt durch eine vielzellige Sternkolbenpumpe, bei welcher die Förderräume zwischen dem Umfang des Umlaufkörpers und der Leitkurve angeordnet sind und die radial in dem Umlaufkörper verschiebbaren Trennkolben eine rotierende Förderbewegung ausführen.
• In beiden Figuren zeigt die linke Hälfte die Pumpe bei maximaler Förderleistung, die rechte Hälfte dagegen bei der Förderleistung Null.
• Bei den beiden dargestellten Pumpen ist der Umlaufkörper i auf einer feststehenden Achse 2 gelagert, die mit achsparallelen Bohrungen 3 und 4 versehen ist, von denen die eine, 3, als Druckkanal, die andere, 4, als Saugkanal dient. Sie stehen durch Querbohrungen mit am Umfang der Achse angeordneten Ausnehmungen 5, 6, 7, 8 in Verbindung, von denen aus radiale Kanäle 9 zu den Förderräumen io führen. In Fig. i bestehen diese Förderräume aus radialen zylindrischen Bohrungen des Umlaufkörpers 1, in denen die Kolben i i geführt und durch eine Leitkurve 12 gesteuert sind, während sie in Fig. 2 aus Zellen bestehen, die zwischen dem Umfang des Umlaufkörpers i und der diesen umgebenden Leitkurve 12 gebildet und durch in dem Umlaufkörper verschiebbar geführte Kolbenflügel 13 voneinander getrennt sind. Das Ganze wird von einem Gehäuse 14 umgeben.
• Die Leitkurve 12 hat. in beiden Fällen die Gestalt einer Ellipse, deren große Achse 1-I in der Zeichnung waagerecht angeordnet ist. Der Längenunterschied zwischen dem großen und dem kleinen Halbmesser der Ellipse ist maßgebend für den Förderhub der Pumpe. Während nun bei bekannten Sternkolbenpumpen das Längenverhältnis der großen zur kleinen Leitkurvenachse und demgemäß auch der Pumpenhub unveränderlich ist, kann gemäß der Erfindung dieses Längenverhältnis durch die Ein-' wirkung äußerer Verstellkräfte so verändert werden, daß die Leitkurve im Grenzfall nahezu die Gestalt eines Kreises annimmt, so daß die Förderleistung der Pumpe auf Null herabsinkt. Zum Zwecke dieser Veränderung der Leitkurvenform sind z. B. in derRichfung der großenHauptachseI-1 in dem Gehäuse 14 zwei polschuhförmige Verstellkörper 15 radial beweglich geführt und unter die Wirkung von Verstellkolben 16 gestellt, die in an dem Gehäuse angeflanschten Zylindern 17 geführt sind. Ansätze 2o an den Leitkurven, welche in entsprechende Ausnehmungen an den Verstellkörpern 15 greifen, dienen, dazu, die Leitkurve in der ihr zugedachten Lage -zu den Verstellkörpern festzuhalten.
• Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende: Wenn die Leitkurve 12 ihre langgestreckte elliptische Form hat, wie dies jeweils in der linken Hälfte der Fig. i und 2 gezeigt ist, so ist der Förderhub der Pumpe am größten. Soll nun die Förderleistung vermindert werden, so wird in die Zylinder 17 ein Druckmittel eingeleitet, das die Kolben 16 gegen die Drehachse 2 hin bewegt. Durch diesen gegen den Umfang der Leitkurve wirkenden Druck wird die Leitkurve in der Richtung der großen Hauptachse 1-I zusammengedrückt, während sie gleichzeitig in Richtung der kleinen Hauptachse II-II gespreizt wird. Sie nähert sich also in Abhängigkeit von dem auf sie wirkenden Verstelldruck nahezu der Kreisform, wie dies in der rechten Hälfte der Fig. i und 2 gezeigt ist. Bei dieser Gestalt der Leitkurve i2 bleiben die Förderräume io während jeder Drehung des Umlaufkörpers i unverändert, so daß keine Förderleistung entsteht. Werden die Verstellkolben 16 von dem auf sie wirkenden Verstelldruck entlastet, so kehrt die Leitkurve wieder in ihre ursprüngliche Ellipsenform zurück. Diese Rückverformung kann entweder durch die Elastizität der Leitkurve bewirkt werden oder durch von außen auf sie wirkende Rückstellkräfte, z. B. durch Federn, oder durch in der Richtung ihrer kleinen Achse II-11 angeordnete Rückstellkolben 18 (Fig. 2). Als Druckmittel zur Betätigung der Verstell- bzw. Rückstellkolben 16, 18 kann entweder ein Fremdmittel (Druckwasser, Öl, Dampf o. dgl.) oder das von der Pumpe selbst geförderte Mittel verwendet werden. Selbstverständlich kann die Verstellkraft aber auch durch mechanische Mittel, z. B. durch von Hand verstellbare Druckschrauben o. dgl., die Rückstellkraft durch verstellbare Federn o. dgl. aufgebracht werden. Die Verwendung hydraulischer Mittel hat den Vorzug, daß es bei diesen in einfachster Weise möglich ist, die Verstellkraft in Abhängigkeit von irgendeiner Betrielrgröße, z. B. von dem in den Förderräumen i o der Pumpe oder in einem von der Pumpe gespeisten Raum (Druckspeicher o. dgl.) herrschenden Druck zu steuern. So kann man z. B. den Druckkanal 3 in Fig. i durch Steuerleitungen i9 mit den beiden Verstellzylindern 17 verbinden. In diesem Fall werden die Verstellkolben 16 mit steigendem Förderdruck immer weiter nach innen bewegt, wobei sie die Leitkurve 12 mit wachsendem Druck immer mehr der Kreisform angleichen, bis diese bei einem bestimmten, vorzugsweise einstellbaren maximalen Förderdruck angenähert erreicht ist. In dieser Stellung; läuft die Pumpe so lange leer, bis ein Absinken des Förderdrucks die Verstellkolben 16 entlastet und der Leitkurve die Möglichkeit gibt, sich wieder zur Ellipse zurück zu verformen. Bei der Verwendung eines fremden Druckmittels besteht die Möglichkeit, die Einwirkung dieses Druckmittels sowohl von dem Förderdruck der Pumpe oder von irgendeiner anderen Betriebsgröße als auch einfach von einer nach bestimmten Gesichtspunkten festlegbaren Steuerkurve abhängig zu machen. Bei der Herstellung der Leitkurve 12 geht man zweckmäßig von einem Kreisring aus, der nach seiner Fertigbearbeitung gehärtet wird, um ihm die erforderliche Elastizität zu verleihen. Man kann nun entweder gleich den Kreisring härten, so daß dieser durch Einwirkung von Druckkräften in seiner Ebene elastisch verformt werden muß. Die nach der Verformung sich ergebende Gestalt des Kreisrings entspricht in dem hier in Betracht kommenden Bereich mit großer Annäherung einer Ellipse. Der Einfhchheit halber ist daher kurzerhand von einer elliptischen Form gesprochen worden. Hierbei hat die unter Zwang entstandene Ellipse das Bestreben, unter <lern Einfluß der elastischen Kräfte in die ursprüngliche Kreisform zurückzukehren. Die Ellipse kann durch Querkräfte, die senkrecht zu den erstgenannten Kräften stehen, aus denselben Überlegungen, wie oben erwähnt, nur angenähert in die ursprüngliche Kreisform zurückverformt werden. Man kann aber auch den Kreisring vor dem Härten angenähert zur Ellipse verformen, welche dann durch in Richtung ihrer großen Hauptachse 1-I auf sie wirkende Druckkräfte zum Kreis verformt werden kann und in sich das Bestreben hat, zu ihrer elliptischen Ruhegestalt zurückzukehren.

Claims (7)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Drehkolbenpumpe, deren als Kolben wirkende Teile durch eine ihren Umlaufkörper umgebende Leitkurve gesteuert werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkurve (12) zwecks Veränderbarkeit ihrer Ausladung von der Achse elastisch verformbar ist und zum Zweck ihrer elastischen Verformung unter der Wirkung von diametral angreifenden Verstellkräften steht.
2. 2. Pumpe nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellkräfte durch ein gasförmiges oder flüssiges Druckmittel aufgebracht und durch druckbewegliche Organe (16, i8) auf die Leitkurve (12) übertragen werden.
3. 3. Pumpe nach Anspruch i und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Einwirkung des Druckmittels in Abhängigkeit von einer Betriebsgröße der mit der Pumpe zusammenhängenden Anlage, z. B. durch den Förderdruck der Pumpe, selbsttätig gesteuert wird. ,
4. 4. Pumpe nach Anspruch i bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Druckmittel das von der Pumpe selbst geförderte Mittel dient.
5. 5. Pumpe nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellkräfte, welche erforderlich sind, um die unter dem Einfluß äußerer Verstellkräfte verformte Leitkurve in ihre ursprüngliche Form zurückzuführen, durch die Eigenspannung der gewaltsam verformten Leitkurve aufgebracht werden.
6. 6. Pumpe nach Anspruch i bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkurve (12) in ihrem einen Grenzfall angenähert die Gestalt einer Ellipse hat und durch in der Richtung mindestens einer der beiden Hauptachsen 1-I oder II-II angreifende Verstellkräfte bis zur Erreichung angenäherter Kreisform als zweitem Grenzfall verformbar ist.
7. 7. Pumpe nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkurve (12) im Ruhezustand die Gestalt eines Kreises hat und durch in Richtung der späteren kleinen Hauptachse (lI-II) wirkende Druckkräfte angenähert zur Ellipse verformbar ist. B. Pumpe nach Anspruch i bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitkurve (12) im Ruhezustand die Gestalt einer Ellipse hat und durch in der Richtung ihrer großen Hauptachse 1-I wirkende Druckkräfte angenähert zum Kreis verformbar ist.