DE1528503A1

DE1528503A1 - Fluessigkeitspumpe

Info

Publication number: DE1528503A1
Application number: DE19661528503
Authority: DE
Inventors: Frampton Cotterell; Cecil Hughes
Original assignee: Orbital Engine Co Pty Ltd
Current assignee: Orbital Engine Co Pty Ltd
Priority date: 1965-08-26
Filing date: 1966-08-24
Publication date: 1970-12-23
Also published as: US3424096A; GB1159382A; FR1503605A

Description

Orbital Engineering Limited I O28O03

Sharcome Park, Binder near Wells,
Somerset / England

Flüssigkeitspumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flüssigkeitspumpe, und zwar insbesondere auf eine Pumpe mit wenigstens drei in einem Gehäuse liegenden Pumpenkammern, wobei zwischen jedem folgenden Paar von Kammern ein Abteilglied in Form einer nachgiebigen Platte liegt, und wobei an der Innenwand des Gehäuses Auflagerungen vorgesehen sind, diedie Platten abstützen. Die Platten werden durch Antrieb von außen hin- und herbewegt, so daß sich die Volumen der Kammern ändern, und die Platten können von ihren Sitzen abgehoben werden, um Durchfluß zu gestatten.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art sind von zwei nachgiebigen, in dsr Mitte abgestützten Scheiben eine an eine hohle Antriebswelle angeschlossen, während die andere Scheibe an eine Antriebswelle angeschlossen ist, die in der hohlen Welle gleitet. Eine solche Anordnung ist mechanisch nicht günstig, weil die Kraft auf verhältnismäßig lange Wellenenden wirkt, die nur in einem Lager gelagert sind, und weil es schwierig ist, die getrennten Antriebe auf zwei koaxiale Glieder zu übertragen. Die Tatsache, daß die gleitenden Teile der Wellen mit der Pumpenflüssigkeit in Berührung kommen, hat zur Folge, daß sich diese Flächen schnell abnutzen, besonders wenn in der Flüssigkeit sich suspendiertes Material befindet, wie Sand oder Körner. Außerdem muß bei dieser bekannten Pumpenart zwecks Ersatzes der nachgiebigen Scheiben die Pumpe ganz auseinandergenommen werden. Bei der erfindunggemäßen Pump· let jedes Antriebsglied eine Stange» die

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Wo/Th -Tn. - 2 -

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in einer Lageröffnung des Gehäuses liegt, und zwischen der Stange und dem Gehäuse liegt ein nachgiebiges Abschlussglied, das jede Lageröffnung von den Pumpenkammern absehliesst. Dadurch ergibt sich eine robustere Konstruktion, weil die nachgiebigen Platten unabhängig abgestützt sind, so dass der Aussenantrieb einfach auf die Stangen wirkt, während die Gleitlager nicht mit abreibendem Material oder mit verunreinigendem Material, das durch die Pumpe fliesst, in Berührung kommen. Zweckmassig hat jedes dieser Abschlussglieder die Form eines Rohres, das sich entlang der Stange erstreckt, und zwischen der Stange und dem Abschlussglied besteht ein radialer Abstand, so dass sich während der Hin-und Herbewegung der Stange das Abschlussglied frei deformieren kann. Infolge dieser rohrförmigen Ausbildung können die Endkammern der Pumpe zu den Lagern hin schräg verlaufen. Für ein bestimmtes Yerdrängungsvolumen der nachgiebigen Platten können die Volumen der Kammer klein gehalten werden, und dadurch wird die Auffüllungscharakteri3tik der Pumpe verbessert.

Zweckmässig liegt jeder Lagerteil in einer an dem Gehäuse befestigten rohrförmigen Halterung, und das Abschlussglied kann durch diese Halterung hindurch am Gehäuse befestigt sein, so dass also jede nachgiebige Platte zusammen mit ihrer Lagerung montiert werden kann. Wenn das Gehäuse selbst drei axial aufeinanderfolgende Teile hat, und wenn die beiden Endteile die Halterungen für die Stangen tragen, dann können diese Endteile getrennt abnehmbar ausgeführt ssin, so dass also die nachgiebigen Platten frei zugängliev* sind.

Sie leichnungen zeigen «in Ausführungabei»ρ1*1 änr Erfindung.

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Fig.l zeigt eine Seitenansicht einer Pumpe gemäss der Erfindung,

Fig.2 ist ein Schnitt nach linie II - II der Fig.l.

Die Pumpe besteht aus einem Gehäuse 2 aus drei Gussteilen 2a, 2b, 2c. In dem Gehäuse lagern auf Vorsprüngen der Gehäuseabschnitte 2a und 2b nachgiebige Scheiben 4,6. Die Vorsprünge bilden in Strömungsrichtung Abdichtflächen 8, 10, so dass das Gehäuseinnere in drei Kammern 12, 14, 16 unterteilt ist, die zwischen der Einlassöffnung 18 und der Auslassöffnung 20 liegen. Die Scheiben können sich nach oben von ihren Sitzen abheben, so dass eine Durehströmung von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung möglieh ist.

Jede Scheibe 4,6 wird von einer Stange 22 getragen, die

rohr
in einem lager 24 geführt ist. Das Lagerrohr ist mittels Flanschen 25 am Gehäuse befestigt, und die Scheibe wird zwischen den flachen Lagerflächen oberer und unterer Klemmplatten 26, 27 ergriffen, indem man eine Schraube 28 anzieht. Die beiden Stangen sind koaxial, und die Scheiben 4,6 und ihre Auflageflächen 18 sind kreisförmig.

Die Stangen 22 erstrecken sich ausserhalb des Gehäuses und übertragen den Pumpenantrieb auf die Scheiben 4,6. Der Antrieb besteht aus einer We^Ie 30 mit Exzentern 32, an die Verbindungsstangen 34 angelenkt sind. Die äusseren Enden der Verbindungsstangen sind gelenkig an Hebel 36 angeschlossen, die mittels Armen 38 an Vorsprüngen37 des Gehäuses gelagert sind. Die Arme 36 sind ihrerseits gelenkig an die Enden der Stangen 22 angeschlossen.

Die Exzenter 32 liegen um 180° verschieden, so dass bei Drehung der Welle 30 die Stangen sich gegenläufig

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zueinander bewegen. Von der in den Zeichnungen gezeigten Mittelstellung aus betrachtet, bewirkt die Bewegung der Exzenter eine Bewegung der Scheiben 4, 6 gegeneinander. Das Volumen der Einlaß- und der Auslaßkammern 12, 16 vergrößert sich bei einer solchen Bewegung, und das Volumen der Zwischenkammer 14 verringert sich. Durch diese Verringerung wird die Flüssigkeit aus der Zwischenkammer verdrängt, und die Scheibe 4 wird fester auf ihren Sitz gedrückt, so daß also die Flüssigkeit in die Außenkammer gelangt, während die Scheibe 6 durch den Flüssigkeitsdruck von ihrem Sitz abgedrückt wird. Die Verringerung des Volumens der Kammer 14 ist etwa doppelt so groß wie die Vergrößerung des Volumens der Auslaßkammer, so daß also die FlüssigkeitsVerdrängung aus der Zwischenkammer einen Ausfluß aus dem Pumpenauslaß 20 zur Folge hat.

Die Flüssigkeit wird dabei in die Einlaßkammer geleitet. Wenn sich die Bewegung der Stangen umkehrt, bewirkt die Volumenverringerung in der Auslaßkammer einen weiteren Flüssigkeitsfluß durch den Auslaß 20, weil dann die Scheibe β durch den Druck in der Auslaßkammer an ihren Sitz 6 gedrückt wird, während das größer werdende Volumen der Zwischenkammer bewirkt, daß die Scheibe 4 sich von ihrem Sitz abhebt, so daß Flüssigkeit in die Einlaßkammer gelangt.

In beiden Halbzyklen tritt also Flüssigkeit aus der Pumpe aus. Die Umkehrungen des Zyklus erfolgen schnell aufeinander, und aufgrund der Konstruktion kann man den Stau der Pumpe ausnutzen, d.h. das Trägheitsmoment der sich bewegenden Flüssigkeitssäule vergrößert den Durchfluß durch die Pumpe.

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' Da die Einlaßöffnung 16 und die Auslaßöffnung 20 im wesentlichen parallele, direkt gegeneinander gerichtete Achsen haben und die Bereiche der benachbarten Scheiben 4, 6 schneiden, besteht ein verhältnismäßig direkter Durchflußweg durch die Pumpe. Die aus nachgiebigem Material hergestellten Scheiben können schnell auf die verschiedenen Verhältnisse ansprechen und ermöglichen eine Stauwirkung der Pumpe. Bei einem Hub nach unten müssen sich die Scheiben nach oben durchbiegen, wobei sich eine verhältnismäßig große öffnung für den Durchfluß ergibt, und beim Aufwärtshub müssen die Umfange der Scheiben auf den Sitzen 8, .10 solange wie möglich aufliegen, d.h. sie dürfen sich nicht mit ihren Stangen nach oben bewegen. Wenn die Pumpe Flüssig/eit fördert, sind diese Bedingungen leicht erfüllt, und die Nachgiebigkeit kann gesteuert werden, um den Ri :kdruck zu beseitigen, der die Scheiben nach rückwärts von ihren Sitzen wegdrückt. Jede Klemmplatte 26 hat einen verhältnismäßig kleinen Außendurchmesser, so daß eine große Fläche der Scheiben unabgestützt bleibt, wenn sie sich nach oben von ihrem Sitz abhebt. Andererseits ist der Durchmesser der Klemmplatte 27 verhältnismäßig groß, und es ergibt sich so eine gute Abstützung der Scheibe, wenn die Scheibe gegen ihren Sitz gehalten wird.

Wenn die Kammern aber Luft enthalten, kann eine mangelnde Nachgiebigkeit beim Aufwärtshub der Scheiben die Wirkungs-Charakteristik der Pumpe beeinflussen. Es können zwei Maßnahmen angewendet werden, getrennt oder gleichzeitig, um dies zu vermeiden, wobei gleichzeitig die Gefahren einer Übergroßen Nachgiebigkeit vermieden sind. Die erste dieser Maßnahmen besteht darin, daß der Umfang jeder Scheibe, wie bei 50 gezeigt, abgeschrägt ist, so daß sich die zusätzliche Nachgiebigkeit auf den Bereich der Scheibe beschränkt, der von den Auflagerflächen 8, 10

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bestimmt wird. Die andere Maßnahme besteht darin, daß die Hübe der Stange 22 so geändert werden, däS die Scheibe sich in der Mitte ihrer Hin- und Herbewegung befindet, wenn ihr Mittelpunkt etwas niedriger liegt als der Umfang (Pig.l), wobei die maximale Anhebung jeder Scheibe über die Ebene ihrer Auflagefläche hinaus geringer ist. Diese Ebenen können beispielsweise um 10% ihres Gesamthubes über dem Wendepunkt der SCheibe liegen.

An der Einlaßöffnung der Pumpe befindet sich ein Einwegventil 40, das aber praktisch normalerweise offen bleibt wegen der Stauwirkung, so daß das Ventil den Eintrittsfluß in die Pumpe nicht oder nur wenig behindert. Als v/eitere Vorsichtsmaßnahme kann am Pumpenauslaß ein Rückschlagventil 41 vorgesehen sein. Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Pumpe ist die Art, wie die Gleitflächen zwischen den Stangen 22 und den Rohren 24 von der Flüssigkeit isoliert werden. Dies geschieht durch eine nachgiebige Hülse 42, die zwischen jeder Stange und deren Lagerrohr liegt. Zu diesem Zweck sind die Ringe 44, 46 vorgesehen, die an der benachbarten Klemmplatte bzw. an dem Lagerrohr anliegen, und die Hülse 42 wird durch Schlauchklemmen 48 dichtend auf die Ringe geklemmt. Die freie Länge jeder Hülse 42 hat gegenüber der benachbarten Stange und dem Lagerrohr einen großen radialen Abstand, so daß es möglich ist, bei der Hin- und Herbewegung der Stange eine Reibung der Hülse während ihrer Deformation zu verhindern. Zweckmäßig werden die Hülsen so eingesetzt, daß sie in axialer Richtung nicht belastet sind, wenn die Stangen sich in der Mittelstellung ihres Hubes befinden. Auf diese Weise sind die Hülsen sowohl Zugkräften als auch Druckkräften ausgesetzt, und die Höchstbelastungen sind gering.

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Da jedes Lagerrohr 2¹J und jede Stange 22 mit den dazugehörigen Teilen zusammengesetzt werden können vor ihrer Befestigung am Pumpengehäuse, können die Hülsen auch axial nichtbelastet angebracht werden.

Durch die Hülse *I2 wird ein Lecken durch die Rohre 2k vermieden, und das Pumpenmedium berührt keine Gleitflächen des Pumpenmechanismus. Mit der Pumpe können deshalb, bei entsprechender Auswahl der Materialien für die innenliegenden Teile, chemisch aktive Flüssigkeiten gepumpt werden, wie beispielsweise öle oder Säuren.

Weiterhin können Flüssigkeit mit einem hohen Prozentsatz von Feststoffen, oder in Suspension befindliche Feststoffe, gepumpt werden, wie beispielsweise Abwässer, Getreide, Flußkies und Sand. Die Stauwirkung gibt dabei dem suspendierten Material weniger Gelegenheit, sich zu setzen.

Die dargestellte und beschriebene Pumpe ist robust und Einfach, ebenso wie die Wartung und der Ersatz von Teilen, die schnell erfolgen können. Außerdem ergibt die Pumpe aufgrund ihrer Wirkung einen verhältnismäßig sanften Fluß trotz Anwendung hin- und hergehender Teile.

Patentansprüche:

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Claims

Patentansprüche :

Flüssigkeitspumpe mit wenigstens drei hintereinander in einem Gehäuse liegenden Kammern, die gegeneinander durch je eine nachgiebige, von einem Antriebsteil getragene Platte abgeteilt sind,die auf von der Gehäusewand gebildeten Sitzen aufruht, wobei gegeneinander bewegliche Antriebsteile das Volumen der Kammern ändern, und jede i-'latte von ihreju Sitz abhebbar ist, um einen Fluss der Flüssigkeit von der vorhergehenden in die nachfolgende Kammer zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Antriebsmittel die Form einer Stange (22) hat, die in einer Lajeröi'fimng des Gehäuses (2) liegt, und dass zwischen der Stange (22) und dem Gehäuse (2) ein nachgiebiges Abbchlussglied (42)liegt, das die Lageröffnung von den i/umpenkammern abschliesst.
2. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Abschlussglied (42) ein Rohr ist, das sich mit radialem Abstand von der Stange entlang der Stange erstreckt, so dass das Abschluasglied sich bei Hin-und Herbewegung der Stange (22) frei deformieren kann.
3. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung der Stange (22) in an das Gehäuse (2) angeschlossenen Kohrlagern (24) erfolgt, und dass das Abschlussglied (42) mittels dieser Rohrlager (2i) am Gehäuse (2) angeschlossen ist,derart, dass das Abschlussglied "(42) und die Stange (22) vor Anschluss am Gehäuse zusammengefügt werden können.

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4. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus drei aufeinanderfolgenden Gehäuseteilen (2a, 2b, 2c) besteht, deren Endteile (2a, 2c) die Rohrlager (24) tragen.
5. B¹IUs sigke it spumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Stangen (22) von gegenüberliegenden Enden des Gehäuses sich gegeneinander nach innen erstrecken.
6. Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endteile (2a, 2c) des Gehäuses Kammern bilden, die sich zu den Rohrlagern (24) hin verjüngen, und dass der mittlere Gehäuseteil (26)(2b) eine grössere Breite hat als seine axiale Länge.
7. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, dass jede nachgiebige Platte (4,6) mit ihrem mittleren Teil zwischen zwei starren Tragplatten (26, 27) liegt, wobei die entgegengesetzt der Strömungsrichtung liegende Tragplatte (27) grosser ist als die Strömungsrichtung liegende Tragplatte (26).
8. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass jede Platte (4,6) an der Stelle (50) der Überlappung der Abschlüsse (8,10) zwecks Erzeugung grösserer Nachgiebigkeit an dieser Stelle eine kleinere Dicke hat.
9. Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlüsse (8,10) der Platten von einem flachen Ring der Innenwandung dea Gehäuses gebildet werden, und dass üie Mibte der hin- und herbewegten Platten (4,6) in Si.römungsrichtung etwas über der Ringebene liegt. * 7*

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10. Plüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1-9» dadurch gekennzeichnet, dass die Einlass-und Auslassöffnungen (18,20) des Gehäuses im wesentlichen parallele Achsen haben.
11. Plüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, dass am Pumpeneinlass (18) und gegebenenfalls aucn am Pumpenauslass ein Einwegventil (40 bezw.41) vorgesehen ist.

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