FI124742B - Laajennettava hammaspyöräpumppu - Google Patents

Description

Laajennettava hammaspyöräpumppu Keksinnön kohde

Keksintö kohdistuu hammaspyöräpumppuun. Keksintö kohdistuu erityisesti laajennettavissa olevaan hammaspyöräpumppuun. Keksintö kohdistuu lisäksi menetelmään hammaspyöräpumpun laajentamiseksi.

Keksinnön taustaa

Pumppuja käytetään yleisesti nesteen siirtämiseksi. Pumppuja tarvitaan nesteen siirtämiseksi korkeampienergiseen tilaan, esimerkiksi matalammasta paineesta korkeampaan paineeseen, tai korkeussuunnassa korkeammalle. Paine-ero voi aiheutua esimerkiksi putkiston hydrostaattisesta paineesta. Nesteen lisäksi pumpulla voidaan siirtää yleisesti muutakin fluidia, kuten höyryä tai kaasua. Lisäksi eräillä pumpuilla voidaan siirtää rakeista ainetta, jossa yksittäiset rakeet ovat kiinteitä partikkeleita. Myös nestemäinen tai kaasumainen seos voi käsittää kiinteitä partikkeleita epäpuhtauksina.

Tunnetaan mäntäpumppuja, joissa fluidia siirretään liikkuvan tai liikkuvien mäntien avulla. Tunnetaan myös ruuvipumppuja, joissa fluidi on järjestetty virtaamaan ruuvin kierteissä, ja ruuvi on järjestetty pyörimään akselinsa ympäri. Lisäksi tunnetaan hammaspyöräpumppuja, joissa hammaspyörät pyöriessään siirtävät nestettä. Nyt esillä oleva keksintö kohdistuu hammaspyörä-pumppuun.

Tunnetun tekniikan mukaisessa hammaspyöräpumpussa kaksi hammaspyörää on järjestetty oleellisesti umpinaiseen runkoon. Jompaakumpaa hammaspyörää voidaan käyttää moottorin, kuten sähkö- tai polttomoottorin avulla, jolloin hammaspyörät saatetaan pyörimään. Pyörimisliike siirtää pumpattavaa fluidia rungon sisällä rungon ensimmäiseltä puolelta, oleellisesti rungon ulkokehää pitkin, rungon toiselle puolelle.

Tunnetun tekniikan mukainen hammaspyöräpumppu mitoitetaan käyttötarpeen mukaan. Jos käyttötarve ylittää pumpun kapasiteetin, on pumppu vaihdettava tai hankittava lisäksi kokonaan toinen pumppu. Toisella pumpulla on tyypillisesti oma voimantuottoyksikkönsä, kuten moottori. Tällöin pumppu-järjestelmän laajentaminen ei ole kustannustehokasta, koska voimantuotto-yksiköiden määrä kasvaa. Vastaavasti pumpun vaihtaminen isompaan ei ole taloudellista, koska voimantuottoyksikkö vaihdetaan pumpun mukana.

Keksinnön lyhyt yhteenveto

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esittää laajennettavissa oleva, eli laajennettava, hammaspyöräpumppu.

Laajennettava hammaspyöräpumppu käsittää ainakin yhden hammaspyörä-pumpun pumppausyksikön. Mainittu pumppausyksikkö voi muodostaa ham-maspyöräpumpun. Laajennettava hammaspyöräpumppu on laajennettavissa lisäämällä pumppausyksiköiden lukumäärää.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukainen hammaspyöräpumpun 100 pumppausyksikkö 102 käsittää - ensimmäisen hammaspyörän 120, jonka muoto on pituussuunnassa jatkuva profiili, joka pituussuunta määrittää ensimmäisen hammaspyörän 120 pyörimisakselin, ja jonka ensimmäisen hammaspyörän 120 hampaat 122 määrittävät ensimmäisen hammaspyörän 130 ulkokehän, - toisen hammaspyörän 130, jonka muoto on toisessa pituussuunnassa jatkuva profiili, joka toinen pituussuunta määrittää toisen hammaspyörän 130 pyörimisakselin, joka toinen pituussuunta on yhdensuuntainen ensimmäisen pituussuunnan kanssa, ja jonka toisen hammaspyörän 130 hampaat määrittävät toisen hammaspyörän 130 ulkokehän, - ensimmäisen hammaspyörän 120 etäisyys toisesta hammaspyörästä 130 on sovitettu siten, että toisen hammaspyörän 130 ainakin yksi hammas on sovitettu ensimmäisen hammaspyörän 120 ainakin yhteen uraan 124, joka pumppausyksikkö 102 käsittää lisäksi - rungon 110, jonka eräs ensimmäinen osa 112 on sovitettu ensimmäisen hammaspyörän 120 ulkokehän muotoon ja eräs toinen osa 114 on sovitettu toisen hammaspyörän 130 ulkokehän muotoon, jotka rungon ensimmäinen osa 112 ja toinen osa 114 ovat pumpattavaa fluidia läpäisemättömiä.

Lisäksi pumppausyksikön 102 - runko 110 on ainakin yhdeltä sivulta avoin, jolloin runko 110 rajaa avointa aluetta 160 mainitulla sivulla, ja - rungon 110 avoimen alueen 160 kautta hammaspyöräpumpun 100 pump-pausyksikön 102 ainakin toiseen hammaspyörään 120, 130 on sovitettavissa käyttöhammaspyörä 300, jolloin hammaspyöräpumpun 100 pumppausyksikkö 102 on laajennettavissa jommankumman hammaspyörän 120, 130 ulkokehän kautta.

Keksinnön muiden suoritusmuotojen mukaisien hammaspyöräpumpun pumppausyksiköiden piirteitä on esitetty epäitsenäisissä patenttivaatimuksissa 2-9.

Keksinnön erään suoritusmuodon mukaisessa menetelmässä hammaspyörä-pumpun 100 laajentamiseksi laajennettava hammaspyöräpumppu käsittää 100 edellä kuvatun kaltaisen ensimmäisen hammaspyöräpumpun 100 pump-pausyksikön 102a. Menetelmässä - järjestetään saataville toinen edellä kuvatun kaltainen hammaspyöräpumpun 100 pumppausyksikkö 102b ja - kytketään toisen hammaspyöräpumpun 100 pumppausyksikön 102b jompikumpi hammaspyörä 120, 130 käyttöhammaspyörän 300 välityksellä voimaa välittävään kontaktiin ensimmäisen hammaspyöräpumpun 100 pumppausyksikön 102a jommankumman hammaspyörän 120, 130 kanssa.

Keksinnön muiden suoritusmuotojen mukaisien menetelmien piirteitä on esitetty epäitsenäisessä patenttivaatimuksessa 11.

Piirustusten kuvaus

Keksintöä selostetaan seuraavassa lähemmin viittaamalla oheisiin piirustuksiin, joissa kuva 1a esittää erästä hammaspyöräpumpun pumppausyksikköä pääty-kuvantona, eli pituussuuntaisesta päästään nähtynä, kuva 1b esittää erästä hammaspyöräpumpun pumppausyksikköä pääty-kuvantona, kuva 1c esittää erästä hammaspyöräpumpun pumppausyksikköä pääty-kuvantona, kuvald esittää erästä hammaspyöräpumpun pumppausyksikköä pääty-kuvantona, kuva 2a esittää hammaspyöräpumpun pumppausyksikön rungon avoimen alueen mitoitusta päätykuvantona, kuva 2b esittää hammaspyöräpumpun pumppausyksikön rungon avoimen alueen mitoitusta sivukuvantona, kuva 3a esittää erästä laajennettavissa olevaa hammaspyöräpumppua päätykuvantona, kuva 3b esittää erästä laajennettua ja edelleen laajennettavissa olevaa hammaspyöräpumppua päätykuvantona, kuva 3c esittää kuvan 3b hammaspyöräpumppua sivukuvantona, eli eräästä pituussuuntaa vastaan kohtisuorasta suunnasta nähtynä, kuva 3d esittää erästä laajennettua ja edelleen laajennettavissa olevaa hammaspyöräpumppua päätykuvantona, kuva 3e esittää erästä laajennettua hammaspyöräpumppua päätykuvantona, kuva 3f esittää erästä laajennettua hammaspyöräpumppua päätykuvantona, kuva 4 esittää erästä pumppuasemaa perspektiivikuvantona, kuva 5a esittää erästä hammaspyöräpumppua sivukuvantona, kuva 5b esittää erästä hammaspyöräpumppua päätykuvantona, kuva 5c esittää erästä hammaspyöräpumppua päätykuvantona, kuva 6a esittää erään hammaspyöräpumpun käyttöä perpektiivikuvan-tona ja kuva 6b esittää erään hammaspyöräpumpun käyttöä sivukuvantona.

Kuvissa 1a - 6b on käytetty vastaavista osista vastaavia numeroita tai symboleja.

Keksinnön yksityiskohtainen kuvaus

Nyt esillä olevan keksinnön tarkoituksena on esittää laajennettavissa oleva, eli laajennettava, hammaspyöräpumppu. Yksi hammaspyöräpumpun pump- pausyksikkö voi muodostaa laajennettavan hammaspyöräpumpun. Vaihtoehtoisesti hammaspyöräpumppu voi käsittää yhden tai useampia hammaspyöräpumpun pumppausyksiköitä. Hammaspyöräpumppu voi käsittää käyt-töhammaspyörän voiman välittämiseksi ainakin yhdelle pumppausyksikölle. Hammaspyöräpumppu voi käsittää käyttöhammaspyörän voiman välittämiseksi yhdeltä pumppausyksiköitä toiselle pumppausyksikölle.

Esitettävä hammaspyöräpumppu ja sen pumppausyksikkö on laajennettavissa siten, että hammaspyöräpumpun pumppausyksikön ainakin yksi hammaspyörä on kytkettävissä voimaa välittävän kontaktin avulla käyttöham-maspyörään, joka käyttöhammaspyörä on edelleen kytkettävissä voimaa välittävän kontaktin avulla toiseen pumppausyksikköön. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa voima voidaan välittää hammaspyörien avulla suoraan hammaspyörien ulkokehälle. Tällöin hammaspyöräpumppu on laajennettavissa hammaspyörän ulkokehän kautta.

Voima voidaan välittää käyttöhammaspyörälle esimerkiksi moottorilta, jolloin sama käyttövoima voi pyörittää useaa hammaspyöräpumpun pumppausyk-sikköä yhteisen käyttöhammaspyörän avulla. Voima voidaan välittää vaihtoehtoisesti erään hammaspyöräpumpun pumppausyksikön hammaspyörälle, joka edelleen välittää - suoraan tai toisen hammaspyörän välityksellä - voiman käyttöhammaspyörälle. Edelleen käyttöhammaspyörältä käyttövoima voidaan välittää muille pumppausyksiköille.

Kuvat 1a - 1d esittävät eräitä hammaspyöräpumpun 100 pumppausyksikön 102 suoritusmuotoja pumppausyksikön päädystä päin nähtynä. Pumppausyksikön pituussuunta, eli hammaspyörien pyörimisakseli, on kuvissa 1a-1d kuvan tasoa vastaan kohtisuora. Kuvissa 1a-1d esitetyt ratkaisut voivat toimia sellaisenaan hammaspyöräpumppuna 100, jolloin pumppausyksiköstä 102 voidaan käyttää nimitystä hammaspyöräpumppu 100. Termien selkeyttämiseksi kuvien 1a-1d mukaisista pumpuista voidaan käyttää myös nimitystä pumppausyksikkö 102, silloin kun hammaspyöräpumppu käsittää pumppausyksikön lisäksi käyttöhammaspyörän 300 ja mahdollisesti ainakin toisen pumppausyksikön 102.

Viitaten kuvaan 1a, eräs hammaspyöräpumpun pumppausyksikön 102 suoritusmuoto (tai hammaspyöräpumpun 100 suoritusmuoto) käsittää ensimmäisen hammaspyörän 120. Hammaspyörän muoto on pituussuunnassa (eli kuvien 1a-1d tasoa vastaan kohtisuorassa suunnassa) jatkuva profiili. Pituussuunta määrittää ensimmäisen hammaspyörän 120 pyörimisakselin. Ensimmäinen hammaspyörä käsittää hampaita 122 ja hampaat 122 rajaavat hammaspyörän uria 124. Kuvan 1a suoritusmuoto käsittää lisäksi toisen hammaspyörän 130. Toisen hammaspyörän 130 muoto on pituussuunnassaan - toisessa pituussuunnassa - jatkuva profiili. Toinen pituussuunta määrittää toisen hammaspyörän 130 pyörimisakselin. Toinen pituussuunta on yhdensuuntainen ensimmäisen pituussuunnan kanssa (kohtisuorassa kuvan tasoa vastaan). Myös toinen hammaspyörä käsittää hampaita ja hampaat rajaavat hammaspyörän uria. Hammaspyöräpumpussa ensimmäisen hammaspyörän 120 etäisyys toisesta hammaspyörästä 130 on sovitettu siten, että toisen hammaspyörän 130 ainakin yksi hammas on sovitettu ensimmäisen hammaspyörän 120 ainakin yhteen uraan 124, kuten kuvissa 1a-1d on esitetty. Lisäksi ensimmäisen hammaspyörän 120 ja toisen hammaspyörän 130 hammastus on toisiinsa sovitettu, eli hampaat on sovitettu vastaaviin uriin kuvien 1a - 1d mukaisesti.

Ensimmäisen hammaspyörän hampaat määrittävät ensimmäisen hammaspyörän ulkokehän ja toisen hammaspyörän hampaat määrittävät toisen hammaspyörän ulkokehän.

Hammaspyöräpumppu käsittää lisäksi rungon 110. Rungon 110 eräs ensimmäinen osa 112 on sovitettu ensimmäisen hammaspyörän 120 ulkokehän muotoon. Rungon 110 eräs toinen 114 osa on sovitettu toisen hammaspyörän 130 ulkokehän muotoon. Rungon ensimmäinen osa ja toinen osa ovat pumpattavaa fluidia läpäisemättömiä. Hammaspyörät 120, 130 on järjestetty pyörimään runkoon 110 nähden.

Runko 110 voidaan valmistaa esimerkiksi levyrakenteena, jolloin runko 110 voi olla muotoiltu levyistä, koottu hitsaamalla ja vahvistettu tukkivoilla. Runko 110 voidaan valaa tai ruiskuvalaa. Runko voi olla myös työstetty eli koneistettu kappaleeseen. Hammaspyöräpumppu voi liittyä suoraan johonkin toiseen laitteeseen, kuten moottoriin, jolloin hammaspyöräpumpun 100 runko 110 voi olla työstetty tällaisen toisen laitteen runkoon. Toisen laitteen runkoon voidaan työstää useita uria usean hammaspyöräpumpun 100 rungoiksi 110. Tällainen hammaspyöräpumppu pumppaa fluidia hammaspyörien pyöriessä. Hammaspyörät 120, 130 on järjestetty pyörimään toisiinsa nähden vastakkaisiin suuntiin. Erästä pyörimissuuntaa on havainnollistettu kuvassa 1a nuolilla 118. Kun hammaspyörät 120, 130 pyörivät esitettyyn suuntaan, kulkeutuu hammaspyörien urissa 124 pumpattava fluidi rungon 110 sisällä rungon ensimmäiseltä puolelta (kuvassa hammaspyörien alapuolelta), oleellisesti rungon 110 ulkokehää pitkin, rungon 110 toiselle puolelle (kuvassa hammaspyörien yläpuolelle). Rungon toinen puoli voi olla esimerkiksi painealue 150. Hammaspyörien 120, 130 väliseltä alueelta fluidi ei kulkeudu takaisin, sillä keskialueella ensimmäisen hammaspyörän hampaat tukkivat toisen hammaspyörän urat, ja toisen hammaspyörän hampaat tukkivat ensimmäisen hammaspyörän urat. Näin pumpattava fluidi pumpataan rungon 110 toiselle puolelle, esimerkiksi rungon 110 rajaamaan painealueeseen 150. Runko 110 voi olla muotoiltu siten, että mainittu toinen puoli on avoin, kuten esimerkiksi kokonainen allas, johon fluidia pumpataan.

Kuvan 1a mukaisen pumpun runko 110 on ainakin yhdeltä sivulta avoin, eli runko rajaa avointa aluetta 160 mainitulla sivulla. Mainittu sivu on kuvissa 1a- 1d rungon 110 alapuoli. Kuvassa 1a avointa aluetta 160 on havainnollistettu katkoviivalla. Avoin alue 160 on mitoitettu siten, että rungon avoimen alueen 160 kautta hammaspyöräpumpun ainakin toiseen hammaspyörään 120, 130 on sovitettavissa käyttöhammaspyörä 300 (kuva 3a). Tällöin hammaspyöräpumppu on laajennettavissa käyttöhammaspyörän 300 ja toisen hammaspyöräpumpun (eli toisen pumppausyksikön) avulla.

Edullisesti hammaspyörät 120, 130 ovat keskenään pituussuunnassaan yhtä pitkät ja järjestetty pituussuunnassaan kohdakkain, eli samalle kohtaa. Tällöin hammaspyöräpumpun aikaansaaman virtauksen hyödyntäminen on suhteellisen helppoa, sillä hammaspyörät päättyvät kummassakin päässään samaan tasoon. Mainitusta tasosta virtaus on helppo ohjata käyttöön.

Runko 110 voi olla ainakin yhdeltä sivulta avoin siten, mainittu avoin alue jatkuu ainakin jommankumman hammaspyörän koko matkalla pituussuunnassa. Erityisesti, jos hammaspyörät ovat yhtä pitkät, voi avoin alue jatkua molempien hammaspyörien koko matkalla pituussuunnassa. Tällöin ainakin osa hammaspyöristä 120, 130 on nähtävissä avoimen alueen kautta hammaspyörien koko pituuden matkalta (kuva 2b). Tällä saavutetaan se etu, että käyttöhammaspyörä 300 on vapaasti sijoitettavissa hammaspyörien 120, 130 pituussuunnassa, kun käyttöhammaspyörän 300 pyörimisakseli on yhdensuuntainen jommankumman hammaspyörän 120,130 pyörimisakselin kanssa. Jos hammaspyörät 120, 130 eivät ole yhtä pitkät, on käyttöhammaspyörä vapaasti sijoitettavissa kummankin hammaspyörän pituussuunnassa koko hammaspyörän pituudelta. Keksinnön eräissä suoritusmuodoissa käyttöhammaspyörän 300 pyörimisakseli on yhdensuuntainen molempien hammaspyörien 120 ja 130 pyörimisakselien kanssa. Näissä suoritusmuodoissa hammaspyörien 120 ja 130 pyörimisakselit ovat keskenään yhdensuuntaiset.

Ensimmäinen hammaspyörä 120 ja toinen hammaspyörä 130 voivat olla eri kokoiset poikkileikkaukseltaan. Esimerkiksi ensimmäinen hammaspyörä 120 voi olla säteeltään toista hammaspyörää 130 suurempi. Hammaspyörät 120, 130 voivat olla poikkileikkaukseltaan samankokoiset, kuten kuvissa 1a - 1d on esitetty. Edullisesti ensimmäinen hammaspyörä 120 ja toinen hammaspyörä 130 ovat keskenään saman muotoiset, jolloin ne ovat yhtä pitkä ja niillä on sama säde.

Hammaspyörät 120, 130 voidaan valmistaa levyistä, jolloin hammaspyörät ovat sisältä onttoja. Vaihtoehtoisesti hammaspyörät 120, 130 voivat olla umpinaisia. Edullisesti hammaspyörien 120, 130 pinnat eivät läpäise pumpattavaa fluidia. Hammaspyörien pinnat voivat esimerkiksi olla reiättömät. Hammaspyörät voivat käsittää elastomeeria, polymeeriä, metallia, keräämiä tai komposiittimateriaalia. Elastomeeri voi olla esimerkiksi kumia. Polymeeri voi olla esimerkiksi polyamidia, kuten Nailonia. Hammaspyörät eivät välttämättä ole keskenään samaa materiaalia. Esimerkiksi ensimmäinen hammaspyörä voi käsittää metallia, jolloin sen kimmokerroin voi olla esimerkiksi ainakin 70 GPa. Toinen hammaspyörä voi käsittää polymeeriä siten, että mainitun polymeerin kimmokerroin on korkeintaan 5 GPa. Tällöin hammaspyörä-pumppu on järjestetty pumppaamaan seoksia, joissa on fluidin lisäksi kiinteitä partikkeleita. Toinen hammaspyörä voi koostua samasta materiaalista kuin ensimmäinen hammaspyörä.

Eräissä suoritusmuodoissa pumpattava fluidi on nestettä. Neste voi käsittää esimerkiksi vettä, kuten merivettä, jokivettä, järvivettä tai kaivovettä. Neste voi käsittää esimerkiksi hiilivetyjä, kuten öljyä, esimerkiksi polttoöljyä, voitelu-öljyä (esim. moottoriöljyä), jäteöljyä, tai hydraulioljyä. Eräissä suoritusmuodoissa fluidi on viskoosia fluidia, kuten betonimassaa, kakkutaikinaa tai sulaa polymeeriä.

Kuvassa 1a esitetyn hammaspyöräpumpun runko 110 on avoimeen alueeseen nähden vastakkaisella puolella (kuvassa 1a yläpuolella) tiivis. Näin runko 110 rajaa sisälleen painealueen 150. Kun runko 110 on toiselta puoleltaan tiivis, on hammaspyöräpumppu järjestetty pumppaamaan pumpattavaa fluidia oleellisesti pituusakselin suuntaisesti, sillä rungon tiivis osa ohjaa fluidia hammaspyörien akselin suuntaan. Kun runko 110 on näin yhdeltä puoleltaan avoin (alapuoleltaan kuvassa 1a) ja vastakkaiselta puoleltaan tiivis, on runko tyypiltään C-runko. Tällaisen rungon poikkileikkauksen muoto muistuttaa C-kirjaimen muotoa (ks. kuva 2a). Tällaisessa C-rungossa pumpattu fluidi voidaan ohjata C-rungon pituusakselin suunnassa ainakin jommastakum-masta päästä käyttöön. Toisin sanoen C-runko ohjaa pumpattavaa fluidia siten, että sen ohjaaminen esimerkiksi putkistoon on helppoa.

Kuvassa 1a on lisäksi esitetty tiiviste 116. Tiivisteenä 116 voi toimia myös vaihdettavissa oleva kulutuspinta. Kuvan 1a pumppausyksikkö 102 käsittää tiivisteen 116. Erityisesti runko 110 voi käsittää tiivisteen 116. Rungon 110 tai tiivisteen 116 alueet 112 ja 114 on sovitettu edellä kuvatusti hammaspyöriin 120, 130. Tiiviste 116 tiivistää hammaspyörien 120, 130 hampaat rungon 110 sisäpintaan, jolloin pumpattavaa fluidia ei merkittävästi pääse virtaamaan väärään suuntaan hammaspyörän ja rungon välistä. Välttämättä erillistä tiivistettä 116 ei tarvita. Runko 110 voidaan työstää riittävän tarkasti hammaspyörien muotoon, jolloin pumppausyksikkö 102 toimii myös ilman tiivistettä. Runko 110 voidaan esimerkiksi taivuttaa levystä, siten, että erillistä tiivistettä ei tarvita. Levy voidaan tukea rungon muilla osilla. Pumpun huoltoa saattaa helpottaa ja/tai käyttöikää pidentää vaihdettavissa oleva kulutuspinta 116 muun rungon ja hammaspyörän 120, 130 välissä.

Kuvassa 1b on esitetty eräs toinen hammaspyöräpumppu 100. Verrattuna kuvan 1a mukaiseen suoritusmuotoon, kuvassa 1b esitetyssä suoritusmuodossa rungon 110 ja hammaspyörien 120, 130 rajaama painealue 150 on tilavuudeltaan pienempi.

Kuvassa 1c on esitetty eräs kolmas hammaspyöräpumppu 100. Verrattuna kuvan 1b mukaiseen suoritusmuotoon, kuvassa 1b esitetyssä suoritusmuodossa rungon 110 ja hammaspyörien 120, 130 rajaama painealue 150 on tilavuudeltaan edelleen pienempi.

Lisäksi on mahdollista, että painealuetta 150 ei ole rajattu rungolla 110. Tällöin painealue 150 jatkuu vapaasti rungon 110 toisella puolella, ja pumppu on järjestetty siirtämää fluidia ensimmäiseltä puolelta toiselle puolelle, esimerkiksi altaaseen tai vastaavaan säiliöön.

Kuvassa 1d on esitetty eräs neljäs hammaspyöräpumppu 100. Kuvan 1d hammaspyöräpumppu 100 käsittää lisäksi verkon 200. Verkon avulla voidaan suodattaa epäpuhtauksia fluidista, ja estää epäpuhtauksien kulkeutuminen hammaspyöräpumppuun. Verkko 200 on pumpattavaa fluidia läpäisevää materiaalia, esimerkiksi verkko 200 voi käsittää käyttötarkoitukseen sopivan kokoisia reikiä, jotka läpäisevät fluidia, mutta eivät läpäise roskia tai muita epäpuhtauksia. Ainakin osa rungon avoimesta alueesta on kuvassa 1d suojattu tällä verkolla 200. Verkon 200 tehtävänä on estää roskien pääsy hammaspyöräpumppuun. Jos hammaspyöräpumppu 100 käsittää erillisen käyt-töhammaspyörän 300, käsittää myös verkko 200 avoimen alueen käyttö-hammaspyörän 300 kytkemiseksi ainakin jompaankumpaan hammaspyörään 120, 130. Jos hammaspyöräpumppu 100 ei käsitä käyttöhammaspyörää 300, voi ainakin osa verkosta 200 olla järjestetty irrotettavaksi pumpun 100 laajentamista varten.

Kuvassa 1d verkko 200 peittää vain rungon 110 avointa aluetta 160. Olisi mahdollista ympäröidä verkolla koko hammaspyöräpumppu, jolloin verkon pinta-ala kasvaa ja suodatuskyky saattaa parantua. Myös sellainen hammaspyöräpumppu, joka käsittää käyttöpyörän 300 ja useita pumppaavia ham maspyöriä, voidaan ympäröidä tarvittaessa suodattavalla verkolla 200 (kuvat 3b ja 3d).

Kuvissa 2a ja 2b on havainnollistettu rungon 110 avoimen alueen mitoitusta. Viitaten kuviin 1b, 2a ja 2b, avoimella alueella 160 on leveys Wo ja korkeus Ho. Kuvassa 2a ensimmäisen hammaspyörän 120 hampaiden 122 ulkoreunan määrittämä säde on r2,i ja toisen hammaspyörän hampaiden ulkoreunan määrittämä säde on r2,2- Lisäksi ensimmäisen hammaspyörän urien pohjan määrittämä säde on n-i ja toisen hammaspyörän urien pohjan määrittämä säde on r-i,2. Kuvassa 2a ensimmäinen ja toinen hammaspyörä ovat yhtä suuret, jolloin hampaiden ulkoreunan määrittämä säde on Γ2=Γ2,ι=Γ2,2, ja urien pohjan määrittämä säde on Γι=Γι,ι=Γι,2.

Viitaten kuvaan 2a rungon 110 avoin alue voidaan mitoittaa esimerkiksi siten, että rungon avoimen alueen 160 määräämä taso 250 on sijoitettu siten, että hammaspyörän 120, 130 yksi hammas 122a on järjestetty kokonaan ulko-nemaan tästä tasosta 250. Tällöin hammaspyörän 120, 130 yksi hammas 122a on järjestetty kokonaan ulkonemaan avoimesta alueesta 160. Lisäksi tällöin taso 250 on oleellisesti kummankin hammaspyörän 120, 130 kehällä, jonka määrittävät hammaspyörien urat 124. Lisäksi avoimen alueen tulee olla niin suuri, että viereinen hammas 122b mahtuu pyörimään rungon 110 sisäpuolelle. Kun yksi hammas 122a kokonaan ulkonee tasosta 250, on käyttö-hammaspyörä helposti kytkettävissä ensimmäiseen tai toiseen hammaspyörään 120, 130.

Viitaten kuvaan 2a rungon 110 rajaaman avoimen alueen aukenemiskulma β riippuu mainituista mitoista. Aukenemiskulma β on kuvan 2a mukaisesti kulma nähtynä ensimmäisen ja toisen hammaspyörän pyörimisakselien keskipisteestä O ja mitattuna oleellisen kohtisuorasti pyörimisakseleita vasten, eli kuvan 2a tasossa. Avoin alue 160 ei välttämättä ole joka kohdasta yhtä leveä. Jos avoin alue 160 on vaihtelevan levyinen, voidaan aukenemiskulma β mitata esimerkiksi avoimen alueen leveimmältä kohtaa.

Viitaten kuvaan 2a, taso 250 on etäisyyden päässä hammaspyörän pyörimisakselista S. Vastaavasti avoimen alueen reuna P on etäisyyden r2 päässä hammaspyörän pyörimisakselista S. Näin ollen avoimen alueen reunan etäi syys tason 250 suunnassa hammaspyörän pyörimisakselista S on d, missä d määräytyy Pythagoraan lauseen avulla: d2+r-i2=r22, jolloin d2=r22-n2. On selvää, että pituusmittana d>0, ja koska hammaspyörässä Γ2>η, niin d>0. Tällöin kuvassa esitetylle kulmalle a pätee tan(a)=r-|/[d+r-i+(r2-r-i)/2]. On myös selvää, että 0<oc<90°, vaikka tangenttifunktio ei tätä yksiselitteisesti määrää. Näin ollen kuvassa 2a esitetty aukenemiskulma β on 2*(90o-a). On selvää, että käyttöhammaspyörä helposti kytkettävissä ensimmäiseen tai toiseen hammaspyörään 120, 130, jos kulma on esitettyä kulmaa suurempi tai esitetyn suuruinen. Jos avoin alue 160 on vaihtelevan levyinen, aukenemiskulma β voi olla ainakin mainittu 2χ(90°-α) ainakin avoimen alueen 160 leveimmältä kohtaa.

Jos hammaspyörät ovat eri kokoiset, voidaan edellä olevassa tarkastelussa valita säteet pienemmän hammaspyörän mukaan, jolloin hammaspyörien pienempi hampaiden määrittämä säde on r2=min(r2,i,r2,2) ja hammaspyörien pienempi urien määrittämä säde on ri=min(ri,i,rij2)- Näin ollen eräissä suoritusmuodoissa runko on ainakin yhdeltä sivulta avoin siten, avoimen alueen aukenemiskulma nähtynä ensimmäisen ja toisen hammaspyörän pyörimisakselien keskipisteestä ja mitattuna oleellisen kohtisuorasi pyörimisakseleita vasten, on ainakin 2*(90°-a) ainakin avoimen alueen 160 leveimmältä kohtaa, missä kulma a riippuu hammaspyörien säteistä r2,i; r2,2i r-1,1 jar-1,2 edellä kuvatulla tavalla.

Erityisesti, jos hammaspyörät 120, 130 ovat eri kokoiset, ja käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty kytkettäväksi suurempaan hammaspyörään, saattaa pienempikin aukenemiskulma olla riittävä. Tässä tilanteessa pienemmän hammaspyörän keskiakselin etäisyys käyttöhammaspyörästä voidaan järjestää pienemmäksi, kuin suuremman hammaspyörän keskiakselin etäisyys käyttöhammaspyörästä. Kytkentä voidaan tehdä, vaikka avautumiskulma β olisi hieman edellä esitettyä pienempi.

Viitaten edelleen kuvaan 2a, rungon 110 avoin alue voidaan mitoittaa esimerkiksi siten, että rungon avoimen alueen määräämä taso 250 on sijoitettu siten, että suuremman hammaspyörän 120, 130 yksi hammas 122a on järjestetty kokonaan ulkonemaan tästä tasosta 250. Tällöin taso 250 on oleelli sesti suuremman hammaspyörän uran 124 kohdalla. Tällöin lisäksi suuremman hammaspyörän pyörimisakselin etäisyys tasosta 250 on korkeintaan suuremman hammaspyörän urien määräämä säde. Tällöin säteeltään suuremman hammaspyörän pyörimisakselin etäisyys tasosta 250 on korkeintaan r3, missä r3=max(r-i,1,^,2), eli r3 on suurempi hammaspyörien 120, 130 urien 124 määräämästä säteestä. Jos avoin alue 160 on vaihtelevan levyinen, tarkoitetaan tasolla 250 avoimen alueen 160 leveimmän kohdan määräämää tasoa. Tällöin käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty kytkettäväksi juuri avoimen alueen leveimmän kohdan kohdalla pumppausyksikön 102 hammaspyörään 120, 130.

Vielä eräs mahdollisuus on mitoittaa avoimen alueen 160 leveys Wo kuten kuvassa 2a on havainnollistettu tai tätä suuremmaksi. Avoimen alueen leveydellä tarkoitetaan avoimen alueen mittaa suunnassa, joka suuntautuu ensimmäisen hammaspyörän 120 pyörimisakselista kohti toisen hammaspyörän 130 pyörimisakselia, kohtisuorasti ensimmäisen hammaspyörän pyörimisakseliin nähden. Leveys Wo on kuvassa 2a Wo=d+n+r2+d. Leveys Wo voisi olla suurempikin. Jos hammaspyörät 120, 130 ovat eri kokoiset, leveydelle Wo pätee Wo>di+n,2+r2,i+d2, missä di2+r-i,22=r2,22; d22+ri,i2=r2,i2; di>0 ja d2>0.

Edellä kuvatun mitoituksen etuna on mm. se, että käyttöhammaspyörä 300 on sijoitettavissa pumppausyksikön 100, 102 jompaankumpaan hammaspyörään 120, 130 nähden siten, että käyttöhammaspyörän 300 hampaat ulottuvat mainitun jommankumman hammaspyörän 120, 130 uran pohjaan saakka, jolloin voimansiirto on tehokasta ja hammaspyörien kuluminen on pientä.

Kuvassa 2b on esitetty sivulta päin nähtynä pumppausyksikkö 102, kun kat-sontasuunta on kohtisuorasti avoimen alueen 160 määräämää tasoa 250 (kuva 2a) vasten, kohti pumppausyksikköä 102. Kuten kuvassa on havainnollistettu, osa hammaspyöristä 120, 130 on nähtävissä avoimen alueen 160 kautta hammaspyörien koko pituuden matkalta. Kuvassa 2b hammaspyörien 120, 130 pituus on oleellisesti sama kuin avoimen alueen pituus korkeus Ho.

Viitaten kuviin 3a-3d, keksinnön eräissä suoritusmuodoissa hammaspyörä-pumppua käytetään käyttöhammaspyörän 300 avulla. Kuvassa 3a esitetty hammaspyöräpumppu käsittää käyttöhammaspyörän 300, ja pumppausyksi-kön 102. Pumppausyksikkö 102 on esitetty kuvissa 1a-1d. Käyttöhammas-pyörä 300 on järjestetty voimaa välittävään kontaktiin pumppausyksikön 102 ensimmäisen hammaspyörän 120 kanssa. Käyttöhammaspyörän 300 voisi olla järjestetty voimaa välittävään kontaktiin pumppausyksikön 102 toisen hammaspyörän 130 kanssa. Käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty voimaa välittävään kontaktiin pumppausyksikön 102 ensimmäisen hammaspyörän 120 ulkokehän kanssa. Lisäksi käyttöhammaspyörän 300 pyörimisakseli on yhdensuuntainen pumppausyksikön 102 ensimmäisen hammaspyörän 120 pyörimisakselin kanssa.

Voiman välittäminen juuri hammaspyörän (120, 130) ulkokehälle on edullista, sillä tällöin riittävä momentti saadaan aikaan pienellä voimalla, sillä ulkokehällä voiman momentin vaikutusmatka on suurimmillaan. Pieni voima puolestaan tarkoittaa pientä pintapainetta käyttöhammaspyörän 300 ja pumppausyksikön hammaspyörän (120, 130) välillä. Pieni pintapaine hammaspyörien välillä puolestaan vähentää hammaspyörien kulumista ja siten lisää pumpun käyttöikää.

Hammaspyöräpumpun käyttövoima voidaan välittää käyttöpyörälle 300 esimerkiksi moottorilta (ei esitetty). Tällöin käyttöhammaspyörä 300 pyörittää pumppausyksikön 102 ensimmäistä 120 hammaspyörää ulkokehältä, joka hammaspyörä 120 edelleen pyörittää pumppausyksikön 102 toista hammaspyörää 130 hammaspyörien ulkokehien välityksellä. Vaihtoehtoisesti hammaspyöräpumpun käyttövoima voidaan välittää ensimmäiselle hammaspyörälle 120, joka edelleen välittää ulkokehänsä välityksellä voiman toiselle hammaspyörälle 130 ja käyttöhammaspyörälle 300. Vaihtoehtoisesti hammaspyöräpumpun käyttövoima voidaan välittää toiselle hammaspyörälle 130, joka edelleen välittää voiman ensimmäiselle hammaspyörälle 120, joka edelleen välittää voiman ulkokehänsä välityksellä käyttöhammaspyörälle 300. Tällöin samaa käyttövoimaa voidaan hyödyntää hammaspyöräpumpun useassa pumppausyksikössä käyttöhammaspyörän 300 avulla, kun hammas-pyöräpumppua laajennetaan. Käyttövoiman välittäminen suoraan hammaspyörien ulkokehien välityksellä on edullista, sillä tällöin muita voimansiirtoratkaisuja ei tarvita pumppua laajennettaessa.

Kuvan 3a mukainen hammaspyöräpumppu on laajennettavissa liittämällä mainittuun käyttöhammaspyörään 300 toinen pumppausyksikkö 102.

Kuvassa 3b on esitetty eräs laajennettu hammaspyöräpumppu 100. Kuvan 3b mukainen hammaspyöräpumppu 100 käsittää - käyttöhammaspyörän 300, - ensimmäisen pumppausyksikön 102a, jossa hammaspyöräpumpussa käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty voimaa välittävään kontaktiin ensimmäisen pumppausyksikön 102a ensimmäisen tai toisen hammaspyörän kanssa, ja - toisen pumppausyksikön 102b, jossa hammaspyöräpumpussa käyttö-hammaspyörä 300 on järjestetty voimaa välittävään kontaktiin toisen pumppausyksikön 102b ensimmäisen tai toisen hammaspyörän kanssa.

Erityisesti käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty voimaa välittävään kontaktiin ensimmäisen pumppausyksikön 102a ensimmäisen 120 tai toisen 130 hammaspyörän ulkokehän kanssa. Erityisesti käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty voimaa välittävään kontaktiin toisen pumppausyksikön 102b ensimmäisen 120 tai toisen 130 hammaspyörän ulkokehän kanssa.

Kuvassa 3b hammaspyöräpumpun käyttövoima voidaan välittää yhdelle seu-raavista: - käyttöhammaspyörä 300, - ensimmäisen pumppausyksikön 102a ensimmäinen hammaspyörä, - ensimmäisen pumppausyksikön 102a toinen hammaspyörä, - toisen pumppausyksikön 102b ensimmäinen hammaspyörä, ja - toisen pumppausyksikön 102b toinen hammaspyörä. Käyttövoima välittyy hammaspyörien välityksellä edellä kuvatulla tavalla.

Voimien kannalta voi olla edullista, että käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty pituussuunnassa pumppausyksikön 102 hammaspyörien keskimmäi- seen kolmannekseen, esimerkiksi oleellisesti hammaspyörien keskelle. Kuvassa 3c käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty pituussuunnassa pumppaus-yksiköiden 102a ja 102b hammaspyörien 120, 130 keskelle. Kuvan suoritusmuodossa kaikkien pumppausyksiköiden pituus on keskenään sama, jolloin käyttöhammaspyörä voidaan asentaa kaikkiin pumppausyksiköihin nähden hammaspyörien pituussuunnassa keskimmäiseen kolmannekseen.

Edullisesti kuvien 3c ja 6a mukaisesti pumpun käyttövoima välitetään suoraan käyttöhammaspyörään 300, jolloin käyttövoima välitetään pumppausyk-siköille 102 (esim. yksiköt 102a ja 102b) käyttöhammaspyörän 300 välityksellä. Eräissä suoritusmuodoissa käyttövoima välitetään käyttöhammaspyörän 300 välityksellä pumppausyksikön 102 hammaspyörän 120, 130 ulkokehälle pumppausyksikön 102 rungon 110 avoimen alueen 160 kautta.

Kuvassa 3d on esitetty eräs laajennettu hammaspyöräpumppu 100. Kuvan 3d mukainen hammaspyöräpumppu voi olla laajennettu kuvan 3b mukaisesta pumpusta. Näin ollen kuvan 3d pumppu käsittää kaikki kuvan 3b mukaisen pumpun osat. Kuvan 3d pumppu käsittää lisäksi: - kolmannen pumppausyksikön 102c, jossa hammaspyöräpumpussa käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty voimaa välittävään kontaktiin kolmannen pumppausyksikön 102c ensimmäisen tai toisen hammaspyörän kanssa ja - neljännen pumppausyksikön 102d, jossa hammaspyöräpumpussa käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty voimaa välittävään kontaktiin neljännen pumppausyksikön 102d ensimmäisen tai toisen hammaspyörän kanssa.

Erityisesti käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty voimaa välittävään kontaktiin kolmannen pumppausyksikön 102c ensimmäisen 120 tai toisen 130 hammaspyörän ulkokehän kanssa. Erityisesti käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty voimaa välittävään kontaktiin neljännen pumppausyksikön 102d ensimmäisen 120 tai toisen 130 hammaspyörän ulkokehän kanssa.

Kuvassa 3d hammaspyöräpumpun käyttövoima voidaan välittää kuten kuvan 3b yhteydessä on esitetty tai yhdelle seuraavista: - kolmannen pumppausyksikön 102c ensimmäinen hammaspyörä, - kolmannen pumppausyksikön 102c toinen hammaspyörä, - neljännen pumppausyksikön 102d ensimmäinen hammaspyörä, ja - neljännen pumppausyksikön 102d toinen hammaspyörä. Käyttövoima välittyy hammaspyörien välityksellä edellä kuvatulla tavalla.

Hammaspyöräpumppu 100 voi käsittää erään lukumäärän pumppausyksi-köitä 102. Pumppausyksiköiden lukumäärä voi olla esimerkiksi yksi seuraa-vista: yksi, ainakin yksi, kaksi, ainakin kaksi, kolme, ainakin kolme, neljä, ainakin neljä, viisi, ainakin viisi, kuusi, ainakin kuusi, kahdeksan, ainakin kahdeksan, kymmenen, ainakin kymmenen, kaksitoista ja ainakin kaksitoista. Hammaspyöräpumppu 100 voi lisäksi käsittää käyttöhammaspyörän 300.

Hammaspyöräpumppua 100 voidaan siis laajentaa lisäämällä pumppausyksiköiden 102 määrää. Vaihtoehtoisesti tai lisäksi voidaan hammaspyörä-pumppua laajentaa vaihtamalla lyhyt pumppausyksikkö pidempään pump-pausyksikköön, jolloin pumppausyksikön kapasiteetti kasvaa. Lisättävien pumppausyksiköiden 102 ei tarvitse olla pituudeltaan yhtä pitkiä jo olemassa olevien pumppausyksiköiden kanssa. Vielä vaihtoehtoisesti tai lisäksi voidaan hammaspyöräpumppua laajentaa liittämällä ainakin yhteen (ensimmäiseen) pumppausyksikköön 102a sen pituussuunnassa toinen pumppausyksikkö 102b. Jos ensimmäinen pumppausyksikkö 102a käsittää kannen 400, voidaan kanteen tehdä reikä virtauksen mahdollistamiseksi toisesta pumppausyksiköstä 102b ensimmäiseen pumppausyksikköön. Käyttövoima voidaan siirtää esimerkiksi ensimmäisen pumppausyksikön 102a hammaspyörän akselilta toisen pumppausyksikön 102b hammaspyörän akselille. Vaihtoehtoisesti voidaan järjestää voimaa välittävä hammaspyörä välittämään voima ensimmäisen pumppausyksikön 102a hammaspyörän ulkokehältä toisen pumppausyksikön 102b hammaspyörän ulkokehälle.

Kun runko on edellä kuvatusti C-runko, on hammaspyöräpumppu järjestetty pumppaamaan pumpattavaa fluidia oleellisesti pituusakselin suuntaisesti. Runko 110 ei kuitenkaan luonnollisesti ohjaa fluidia pituussunnassa kumpaankaan tiettyyn pituussuuntaan. Kuvassa 4 on esitetty eräs neljän pumppausyksikön 102a-102d hammaspyöräpumppu sekä tällaisen pumpun käsittävä pumppuasema 500. Pumppausyksiköt 102 ovat keskenään samankaltaiset. Kukin kuvassa 4 esitetty pumppausyksikkö 102 käsittää hammaspyö rien pituussuunnassa toisessa päässä kannen 400 virtauksen estämiseksi. Kun kansi 400 estää virtauksen pumppausyksikön (tai pumpun) painealueella 150 (vrt. kuvat 1a-1d) tiettyyn pituussuuntaan, on kukin pumppausyksikkö järjestetty pumppaamaan pumpattavaa fluidia oleellisesti pituusakselin suuntaisesti tiettyyn suuntaan. Esimerkiksi kuvassa 4 kukin pumppausyksikkö 102 on järjestetty pumppaamaan pumpattavaa fluidia oleellisesti alaspäin, kun kansi 400 estää virtauksen ylöspäin. On selvää, että myös kuvissa 1a-1d esitetty hammaspyöräpumppu voi käsittää esitetyn kannen 400.

Kuvassa 4 esitetyssä hammaspyöräpumpussa käyttöhammaspyörä 300 käyttää pumppausyksiköitä suoraan pumppausyksikön hammaspyörän ham-maskehältä. Tällöin kansi 400 ei välttämättä käsitä läpivientiä esimerkiksi voiman viemiseksi pyörimisakselia pitkin pumppausyksikön hammaspyörälle. Kun kansi ei käsitä läpivientiä, kansi on reiätön. Reiätön kansi estää pumpattavan fluidin virtausta pesässä 150 väärään suuntaan tehokkaammin kuin reiällinen kansi. Näin ollen esitetty voimansiirtoratkaisu myös edesauttaa virtauksen ohjaamista pesässä 150 kannen 400 avulla.

Kuvassa 4 on havainnollistettu erästä pumppuasemaa 500. Pumppuasema käsittää jalustan 510. Pumppausasema käsittää lisäksi edellä kuvatun ham-maspyöräpumpun. Pumppausyksiköt 102 käsittävät yläpäässään kannen 400, jolloin pumppausyksiköt on järjestetty pumppaamaan fluidia alaspäin, kohti jalustaa 510. Jalusta käsittää sisällään kokoojayksikön 530 (kuva 3c), jossa pumppausyksiköiden pumppaama fluidi kootaan yhteen ja johdetaan putkeen 520.

Jalustan 510 kokoojayksikkö 530 voi olla päältä päin (pumppausyksiköiden 102 pituussuunnassa) nähtynä muodoltaan rengasmainen. Jalusta voi käsittää liitynnät usealle pumppausyksikölle 102. Liityntä voi olla alkuvaiheessa esimerkiksi tulpattu kiinni esimerkiksi levykannella, jolloin vastaavaa pump-pausyksikköä ei ole liitetty jalustaan. Pumppausaseman kapasiteettia kasvatettaessa tulppaus puretaan ja sen tilalle sijoitetaan pumppausyksikkö 102.

Kuvan 4 mukaista pumppuasemaa voidaan käyttää esimerkiksi kuvan 6a mukaisesti tuulivoiman avulla. Myös muita jäljempänä kuvattavia voimanlähteitä voidaan käyttää.

Viitaten kuviin 5a - 5c, käyttöhammaspyörä 300 voi olla hammastettu myös sisäänpäin. Kuvan 5a hammaspyöräpumppu käsittää käyttöhammaspyörän 300 ja kaksi pumppausyksikköä 102a ja 102b, jotka on järjestetty käyttö-hammaspyörän 300 sisäpuolelle. Vastaavasti käyttöhammaspyörä 300 on hammastettu sisäänpäin. Kuvan 5a tapauksessa käyttöhammaspyörä 300 on järjestetty pituussuunnassa pumppausyksikön 102 hammaspyörien yläpäähän. Käyttöhammaspyörä 300 voitaisiin järjestää vaihtoehtoisesti pituussuunnassa pumppausyksiköiden 102a ja 102b hammaspyörien 120, 130 keskelle (vrt. kuva 3c).

Kuvan 5b hammaspyöräpumppu käsittää käyttöhammaspyörän 300 ja neljä pumppausyksikköä 102a-102d, jotka on järjestetty käyttöhammaspyörän 300 sisäpuolelle. Vastaavasti käyttöhammaspyörä 300 on hammastettu sisäänpäin.

Kuvan 5c hammaspyöräpumppu käsittää käyttöhammaspyörän 300 ja viisi pumppausyksikköä 102a-102e, jotka on järjestetty käyttöhammaspyörän 300 sisäpuolelle. Vastaavasti käyttöhammaspyörä 300 on hammastettu sisäänpäin.

Vaikka kuvissa ei ole esitetty, voisi käyttöhammaspyöränä toimia sekä sisään että ulospäin hammastettu kehä, jolloin pumppausyksiköitä 102 voitaisiin sijoittaa kuvien 4a-4c mukaisesti käyttöhammaspyörän ulkopuolelle ja lisäksi kuvien 5b ja 5c mukaisesti käyttöhammaspyörän sisäpuolelle.

Kuvissa 6a ja 6b on havainnollistettu käyttövoiman välittämistä hammas-pyöräpumpulle. Kuvassa 6a käyttövoima välitetään suoraan käyttöhammas-pyörälle 300. Käyttöhammaspyörältä 300 voima välittyy neljälle pumppaus-yksikölle 102, kuten edellä on kuvattu. Hammaspyöräpumppu voi olla järjestetty käytettäväksi mekaanisen voimanlähteen avulla, esimerkiksi tuulivoiman, aaltovoiman tai vesivoiman avulla. Vaihtoehtoisesti hammaspyörä-pumppu voi olla järjestetty käytettäväksi esimerkiksi polttomoottorin tai sähkömoottorin avulla. Kuvassa 6a hammaspyöräpumppu on järjestetty käytettäväksi tuulivoiman avulla.

Kuvassa 6b käyttövoima välitetään pumpun 100 tai pumppausyksikön 102 toiselle 130 hammaspyörälle. Käyttövoima voidaan välittää vaihtoehtoisesti ensimmäiselle hammaspyörälle 120. Voima välitetään suoraan hammaspyörän 120 tai 130 akseliin, jolloin akseli viedään kannen 400 läpi. Hammaspyö-räpumppu voi olla järjestetty käytettäväksi kuten edellä on kuvattu voimansiirron osalta tai voimanlähteen osalta.

Mekaaninen voimanlähde, kuten aaltovoima, voi tuottaa suuria, mutta hitaita voimia. Tällöin saattaa olla edullista, että käyttöhammaspyörä 300 on suuri verrattuna pumppausyksikön hammaspyöriin 120, 130. Edullisesti pumppausyksikön 102 hammaspyörä 120, 130 käsittää vain vähän hampaita, kuitenkin niin, että hampaiden lukumäärä on riittävä hyvän pyörimisen saavuttamiseksi. Hampaiden pieni lukumäärä tarkoittaa suuria uria, mikä puolestaan johtaa hyvään pumppauskykyyn, sillä urat siirtävät pumpattavaa fluidia. Pumppausyksikön 102 ensimmäinen 120 ja/tai toinen 130 hammaspyörä voi käsittää lukumäärän hampaita, jossa mainittu lukumäärä voi olla esimerkiksi 8, ainakin 8, 10, 12, 14, 16, tai korkeintaan 16. Lukumäärä voi siten olla esimerkiksi 8-16. On selvää, että hammaspyörässä 120, 130 urien 124 lukumäärä on sama kuin hampaiden 122 lukumäärä. Käyttöhammaspyörän 300 hampaiden lukumäärä voi olla esimerkiksi jotakin seuraavista: - ainakin kaksinkertainen pumppausyksikön pienemmän hammaspyörän hampaiden lukumäärään nähden, - ainakin viisinkertainen pumppausyksikön pienemmän hammaspyörän hampaiden lukumäärään nähden, - ainakin kymmenkertainen pumppausyksikön pienemmän hammaspyörän hampaiden lukumäärään nähden, - ainakin 16, ainakin 18, ainakin 24, ainakin 32, ainakin 36, ainakin 40, ainakin 48 ja ainakin 60.

Hammaspyörien fyysinen koko voi vaihdella merkittävästi sovelluskohteesta riippuen. Hammaspyöräpumpun 100 hammaspyörän 120, 130 pituus voi olla esimerkiksi muutamasta millistä (kuten 2 mm) useisiin metreihin (kuten 50 m). Hammaspyöräpumpun 100 hammaspyörän 120, 130 halkaisija (hampaiden muodostaman ulkokehän halkaisija) voi olla esimerkiksi muutamasta millistä (kuten 2 mm) muutamaan metriin (kuten 5 m). Käytettävissä pumpuissa pienet hammaspyörät (halkaisija ja pituus korkeintaan muutamia senttejä) saattavat olla umpinaisia, kun taas suuret hammaspyörät (halkaisija ja pituus vähintään kymmeniä senttejä) saatetaan valmistaa ontoiksi. Jos hammaspyörän 120, 130 pituus on suuri halkaisijaan verrattuna, on hammaspyörä 120, 130 muodoltaan telamainen. Eräässä edullisessa suoritusmuodossa hammaspyöräpumppu on järjestetty siirtämään suuria vesimääriä, jolloin hammaspyörän 120, 130 pituus on ainakin 5 m. Tässä suoritusmuodossa hammaspyöräpumpun halkaisija voi olla ainakin 1 m.

Esitettyä hammaspyöräpumppua 100, joka käsittää esitetyn ensimmäisen pumppausyksikön 102a (kuvat 1 a-1 d), voidaan siis laajentaa esimerkiksi seu-raavalla tavalla: -järjestetään saataville toinen hammaspyöräpumpun 100 pumppausyksikkö 102b ja - kytketään toisen pumppausyksikön 102b jompikumpi hammaspyörä 120, 130 voimaa välittävällä kontaktilla ensimmäisen hammaspyöräpumpun 100 pumppausyksikön 102a jompaankumpaan hammaspyörään 120, 130.

Voimaa välittävä kontakti voidaan järjestää esim. hammaspyörien ulkokehälle, kuten kuvassa 3a on esitetty käyttöhammaspyörän 300 ja hammaspyörän 120, 130 välillä. Voimaa välittävä kontakti voidaan siten järjestää käyttöhammaspyörän 300 avulla. Pumppausyksiköiden 102a, 102b hammaspyörät voidaan kytkeä käyttöhammaspyörään 300 ulkokehiltään.

Eräässä suoritusmuodossa voima välitetään käyttöhammaspyörän avulla (Kuva 3a). Tällöin toisen pumppausyksikön 102b jompikumpi hammaspyörä 120, 130 kytketään käyttöhammaspyörän 300 välityksellä ensimmäisen hammaspyöräpumpun 100 pumppausyksikön 102a jompaankumpaan hammaspyörään 120, 130. Eräässä suoritusmuodossa toisen pumppausyksikön 102b jompikumpi hammaspyörä 120, 130 kytketään ulkokehältään käyttö-hammaspyörän 300 välityksellä ensimmäisen hammaspyöräpumpun 100 pumppausyksikön 102a jommankumman hammaspyörän 120, 130 ulkokehään.

Claims (11)

1. Hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikkö (102), joka käsittää - ensimmäisen hammaspyörän (120), jonka muoto on pituussuunnassa jatkuva profiili, joka pituussuunta määrittää ensimmäisen hammaspyörän (120) pyörimisakselin, ja jonka ensimmäisen hammaspyörän (120) hampaat (122) määrittävät ensimmäisen hammaspyörän (130) ulkokehän, - toisen hammaspyörän (130), jonka muoto on toisessa pituussuunnassa jatkuva profiili, joka toinen pituussuunta määrittää toisen hammaspyörän (130) pyörimisakselin, joka toinen pituussuunta on yhdensuuntainen ensimmäisen pituussuunnan kanssa, ja jonka toisen hammaspyörän (130) hampaat määrittävät toisen hammaspyörän (130) ulkokehän, - ensimmäisen hammaspyörän (120) etäisyys toisesta hammaspyörästä (130) on sovitettu siten, että toisen hammaspyörän (130) ainakin yksi hammas on sovitettu ensimmäisen hammaspyörän (120) ainakin yhteen uraan (124), joka pumppausyksikkö (102) käsittää lisäksi - rungon (110), jonka eräs ensimmäinen osa (112) on sovitettu ensimmäisen hammaspyörän (120) ulkokehän muotoon ja eräs toinen osa (114) on sovitettu toisen hammaspyörän (130) ulkokehän muotoon, jotka rungon ensimmäinen osa (112) ja toinen osa (114) ovat pumpattavaa fluidia läpäisemättömiä, tunnettu siitä, että - runko (110) on ainakin yhdeltä sivulta avoin, jolloin runko (110) rajaa avointa aluetta (160) mainitulla sivulla, ja - rungon (110) avoimen alueen (160) kautta hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikön (102) ainakin jompaankumpaan hammaspyörään (120, 130) on sovitettavissa käyttöhammaspyörä (300), jolloin hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikkö (102) on laajennettavissa jommankumman hammaspyörän (120, 130) ulkokehän kautta.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikkö (102), tunnettu siitä, että - hammaspyörät (120, 130) ovat oleellisesti yhtä pitkät, - hammaspyörät (120, 130) on järjestetty pituussuunnassaan kohdakkain ja - runko (110) on ainakin yhdeltä sivulta avoin siten, että rungon avoin alue (160) jatkuu hammaspyörien (120, 130) koko matkalla pituussuunnassa, jolloin käyttöhammaspyörä (300) on vapaasti sijoitettavissa hammaspyörien (120, 130) pituussuunnassa.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen hammaspyöräpumpun (100) pump-pausyksikkö (102), jossa - ensimmäisen hammaspyörän (120) hampaiden (122) ulkokehän määrittämä säde on r2,i, - toisen hammaspyörän (130) hampaiden ulkokehän määrittämä säde on r2,2, - ensimmäisen hammaspyörän (120) urien (124) pohjan määrittämä säde on Γ-1,1, - toisen hammaspyörän (130) urien pohjan määrittämä säde on n,2, jolloin - hammaspyörien (120, 130) pienempi urien (124) pohjan määrittämä säde on r^mintn^r^), - hammaspyörien (120, 130) pienempi hampaiden (122) ulkokehän määrittämä säde on r2=min(r2,i,r2,2) ja - hammaspyörien (120, 130) suurempi urien (124) pohjan määrittämä säde on r3=max(r1,1,r1,2)l tunnettu siitä, että runko (110) on ainakin yhdeltä sivulta avoin siten, että (a) avoimen alueen (160) aukenemiskulma β nähtynä ensimmäisen (120) ja toisen (130) hammaspyörän pyörimisakselien keskipisteestä (O) ja mitattuna oleellisen kohtisuorasti pyörimisakseleita vasten, on ainakin avoimen alueen (160) leveimmältä kohtaa ainakin 2χ(90°-α), missä tan(a)=ri/[d+ri+(r2-r-i)/2] ja 0&lt;a&lt;90°, missä d2=r22-n2ja d&gt;0, tai (b) säteeltään suuremman hammaspyörän pyörimisakselin etäisyys rungon avoimen alueen (160) leveimmän kohdan määräämästä tasosta (250) on korkeintaan r3, tai (c) avoimen alueen (160) leveys Wo on ainakin di+ri!2+r2,i+d2, missä di2+r122=r2j22; d22+r1,12=r2,12; d^O ja d2&gt;0, jolloin käyttöhammaspyörä (300) on sijoitettavissa hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikön (102) jompaankumpaan hammaspyörään (120, 130) nähden siten, että käyttöhammaspyörän (300) hampaat ulottuvat mainitun jommankumman hammaspyörän (120, 130) uran pohjaan saakka, jolloin voimansiirto on tehokasta ja hammaspyörien (300, 120, 130) kuluminen on pientä.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 3 mukainen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikkö (102), tunnettu siitä, että - ainakin osa rungon (110) avoimesta alueesta (160) on suojattu pumpattavaa fluidia läpäisevällä verkolla (200) hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikön (102) suojaamiseksi epäpuhtauksilta.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1 - 4 mukainen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikkö (102), tunnettu siitä, että - runko (110) on avoimeen alueeseen (160) nähden vastakkaisella puolella tiivis, jolloin hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikkö (102) on järjestetty pumppaamaan pumpattavaa fluidia oleellisesti pituusakselin suuntaisesti.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikkö (102), tunnettu siitä, että - pumppausyksikkö (102) käsittää hammaspyörien (120, 130) pituussuunnassa toisessa päässä kannen (400) virtauksen estämiseksi, jolloin hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikkö (102) on järjestetty pumppaamaan pumpattavaa fluidia oleellisesti pituusakselin suuntaisesti tiettyyn suuntaan.

7. Hammaspyöräpumppu (100), tunnettu siitä, että se käsittää - jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukaisen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikön (102) ja - käyttöhammaspyörän (300), joka on järjestetty voimaa välittävään kontaktiin pumppausyksikön (102) ensimmäisen (120) tai toisen (130) hammaspyörän kanssa, jolloin samaa käyttövoimaa voidaan hyödyntää useassa hammaspyöräpumpun pumppausyksikössä (102, 102a, 102b, 102c, 102d, 102e) käyttöhammaspyörän (300) avulla.

8. Patenttivaatimuksen 7 mukainen hammaspyöräpumppu (100), tunnettu siitä, että - hammaspyöräpumppu (100) on laajennettavissa liittämällä mainittuun käyttöhammaspyörään toinen jonkin patenttivaatimuksen 1 - 6 mukainen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikkö (102).

9. Patenttivaatimuksen 7 mukainen hammaspyöräpumppu (100), tunnettu siitä, että se käsittää lisäksi - jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukaisen toisen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikön (102b) ja - mainittu käyttöhammaspyörä (300) on lisäksi järjestetty voimaa välittävään kontaktiin toisen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikön (102b) ensimmäisen (120) tai toisen (130) hammaspyörän kanssa.

10. Menetelmä hammaspyöräpumpun (100) laajentamiseksi, tunnettu siitä, että - laajennettava hammaspyöräpumppu käsittää (100) ensimmäisen jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukaisen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikön (102a), jossa menetelmässä - järjestetään saataville toinen jonkin patenttivaatimuksen 1 - 7 mukainen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikkö (102b) ja - kytketään toisen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikön (102b) jompikumpi hammaspyörä (120, 130) käyttöhammaspyörän (300) välityksellä voimaa välittävään kontaktiin ensimmäisen hammaspyöräpumpun (100) pumppausyksikön (102a) jommankumman hammaspyörän (120, 130) kanssa.

11. Patenttivaatimuksen 12 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että - kytkettävät hammaspyörät kytketään voimaa välittävään kontaktiin ulkokehiltään.