Verdrängerpumpe Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängerpumpe und insbesondere auf eine auto matisch umkehrbare Zahnradverdrängerpumpe.
Solche Zahnradverdrängerpumpen werden allge mein für die Schmierungssysteme von Pumpen, Kom pressoren und Motoren verwendet. Diese Pumpen enthalten im allgemeinen einen Antriebsrotor, wel cher im folgenden Rotor genannt ist und an einem Ende ein äusseres Zahnrad aufweist sowie ein klei neres inneres Leerlaufrad, welches relativ zum Rotor exzentrisch auf einem drehbaren Leerlaufradträger montiert ist und mit den Zähnen des Rotorzahn- rades in Eingriff steht.
Der Leerlaufradträger ist mit einer (im Querschnitt) sichelförmigen Wand ver sehen, deren innere Oberfläche mit den Zähnen des Leerlaufrades in gleitender Berührung ist, und deren äussere Oberfläche mit den Zähnen des Rotorzahn- rades in gleitender Berührung steht. Die Räder sind so konstruiert, dass zwischen ihnen in einem Punkte, welcher im wesentlichen diametral gegenüber der Mitte der sichelförmigen Wand liegt, eine zwang läufige Antriebsverbindung besteht. Der Rotor bewegt sich zwischen einem Einlass und einem Ausgang in einer Umhüllung, welche in Abständen angeordnete Dichtungsflächen zur Trennung von Einlass und Ausgang enthält.
Die Dichtungsflächen stehen in gleitender Berührung mit der Aussenfläche der Rotor zähne. Bei der beschriebenen Konstruktion fliesst das Schmiermittel infolge der Wirkung der Pumpe durch den Einlass in die Räume zwischen den nicht in Eingriff stehenden Zähnen des Zahnradgliedes. Das Schmiermittel wird in den Räumen zwischen den Zähnen des Leerlaufrades und der Innenfläche der sichelförmigen Wand und in den Räumen zwi schen den Zähnen des Rotorzahnrades, der Aussen fläche der sichelförmigen Wand und der einen Dich tungsfläche festgehalten. Wenn die Zähne des Leer- Laufrades die Dichtungsfläche verlassen, wird das Schmiermittel durch den Ausgang ausgestossen.
Es ist wesentlich, dass diese Pumpen automatisch umkehrbar sind, das heisst, dass der Schmiernrittel- strom durch die Pumpe unabhängig von der Dreh richtung des Rotors immer dieselbe Richtung hat. Dies deshalb, weil die Durchgänge in der zu schmie renden Vorrichtung bei der Herstellung festgelegt werden.
Die Notwendigkeit einer Umkehrung des Leer laufradträgers entsteht durch die Umstände in der Umgebung der Anlage, von welcher die Pumpe einen Teil bildet, im Betrieb. Wenn z. B. eine Pumpe der betrachteten Art in einem hin und her gehenden Kompressor verwendet wird, so besteht eine mecha nische Verbindung zwischen der Kurbelwelle und dem Pumpenrotor. Die Drehrichtung der Kurbelwelle wird bestimmt durch die Drehrichtung der Arbeits welle des Motors, welcher für den Antrieb des Kom- pressors verwendet wird.
Bei Dreiphasensystemen ist es, wenn man die Phasenfolge der den Motor speisen den Leitung nicht kennt, nicht ohne weiteres mög lich, die Drehrichtung der Arbeitswelle des Motors im voraus zu bestimmen, wenn der Motor an das System angeschlossen wird. Wenn also die Pumpe so konstruiert ist, dass sie sich entsprechend der Drehrichtung der Kurbelwelle automatisch umkehrt, dann ist der richtige Schmiermittelstrom vom Eingang zum Ausgang der Pumpe sichergestellt.
Pumpen dieser Art werden im allgemeinen in zerlegtem Zustande geliefert und in einem Hohlraum der zu schmierenden Maschine zusammengesetzt. Unter den gelieferten Teilen befindet sich eine End- kappe, in welcher der Leerlaufradträger gelagert ist und welche auch mit Anschlägen versehen ist, um die Drehung des Leerlaufradträgers zu begrenzen. Konstruktionen dieser allgemeinen Art werden, wie festgestellt wurde, gerne falsch zusammengesetzt.
Die Dicke der Dichtungsmanschette ist kritisch, beson ders bei Kühlmittelkompressoren, in welchen das Schmiermittel manchmal mit Kühlmittel gemischt wird, wobei eine gasförmige Mischung entsteht. Wenn die Dichtungsmanschette zu dick ist, kann dies über mässiges Spiel zur Folge haben, so dass die gasförmige Mischung die Pumpräume nicht füllt, und die Pumpe keine Saugwirkung ausüben kann. Wenn die Dich tungsmanschette zu dünn ist, kann ein Klemmen auftreten, wobei der Rotor oder der Leerlaufradträger festgehalten wird. In beiden Fällen ist das Resultat dasselbe, das heisst ein teurer Kompressor versagt wegen mangelnder Schmierung.
Ein Zweck der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer verbesserten, automatisch umkehr baren Pumpe, welche leicht vom Hersteller zusam mengesetzt und geprüft und dann als Einheit in Ein satzform in eine Maschine eingesetzt werden kann, wodurch die Gefahr einer unrichtigen Montage um gangen wird und eine wirtschaftliche verlässliche Schmierung sichergestellt ist.
Ein anderer Zweck ist die Schaffung einer Pumpe von grösserer Zuverlässigkeit, in welcher eine auto matische Umkehrung in einer zwangläufigeren Weise durch neue Anordnung und Konstruktion von Teilen bewirkt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass der Leerlaufradträger an einem rotierenden Element, nämlich am Antriebsrotor, gelagert wird. Man sieht, dass der Leerlaufradträger, wenn er nicht nur im Rotor gelagert, sondern auch entsprechend von ihm umgeben ist, eine stärkere Tendenz zum Drehen bis in die Arbeitsstellung zeigt, in der es festgehalten wird. Diese Umkehreigenschaft beruht auf einer bes seren Wirkungsgrundlage und ergibt deshalb eine grössere Zuverlässigkeit.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dar gestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Perspektivansicht der zusammenge setzten Pumpe, Fig. 2 eine Perspektivansicht der Pumpenteile, auseinandergezogen, Fig. 3 einen Schnitt durch die zusammengesetzte Pumpe nach der Linie I-1 in Fig. 5, Fig. 4 einen Schnitt der Pumpe nach der Linie II-11 in Fig. 3, wobei die Eingangs- und die Aus gangsöffnung und die sichelförmige Wand des Leer laufradträgers in einer ihrer Arbeitsstellungen ange geben sind,
und Fig. 5 einen Schnitt ähnlich wie Fig. 4, wobei die sichelförmige Wand des Leerlaufradträgers in der andern Arbeitsstellung ist.
In der Zeichnung ist eine Pumpe entsprechend der Erfindung zur Anwendung in einem Kompressor dargestellt. Es ist klar, dass die verbesserte Pumpe auch in andern Anlagen verwendet werden kann. Die Pumpe ist nach Fig. 3 in einem Hohlraum im Kom- pressorlagerkopf 2 montiert dargestellt. Der Hohl raum nimmt vorzugsweise ein Endlager der Kurbel- welle 3 auf. Die Überweisung 4 bezeichnet allgemein das Gehäuse des Pumpeneinsatzes. Dieses Gehäuse hat eine allgemein zylindrische Form, weist an einem Ende einen Befestigungsflansch 5 auf und im Innern einen zylindrischen Hohlraum 6. Durch die Gehäuse wand erstrecken sich zwei Öffnungen, eine Eintritts öffnung 7 und eine Ausgangsöffnung B.
Im Gehäuse 1 ist eine Lagerbüchse 9 angebracht, welche bei der vorliegenden Ausführungsform mit Presssitz im Ge häuse 4 befestigt ist.
Der Rotor 10 (Fig. 2) weist einen Schalenteil 11 am einen Ende auf, einen Schaftteil 12 und einen Antriebskeil 13. Der Hohlraum im Schalenteil 11 ist bei 14 angegeben. Getriebezähne 15 sind am Rande des Schalenteils ausgebildet. Am Grunde dieses Hohl raumes 14 befindet sich ein Sackloch 16, welches eine Lagerfläche bildet, wie besser aus Fig. 3 ersicht lich. Der Rotor 10 ist in der Lagerbüchse 4 ange ordnet, und der Schaftteil 12 ist in der Lagerbüchse 9 gelagert.
Ein Leerlaufradträger ist allgemein mit 17 be zeichnet. Er weist einen Teil 18 und einen Lager zapfen 19 auf, welcher sich vom erwähnten Teil 18 aus erstreckt und mit ihm koaxial ist. Der Körper 18 hat eine allgemein zylindrische Form und weist einen vorstehenden Teil 20 von allgemein sichelför migem Querschnitt auf. Von diesem Körper 18 aus erstreckt sich ein zu ihm exzentrischer Zapfen 21, dessen freies Ende ein Stift 22 ist, welcher, wie in der Zeichnung dargestellt, aus demselben Stück be stehen kann wie der Zapfen. Auf diesem Zapfen ist ein Leerlaufrad 23 montiert, welches einen Durch messer hat, der kleiner ist als derjenige des Teil kreises der Getriebezähne auf dem Schalenteil 11 des Rotors. Der Leerlaufradträger 17 ist im Sackloch 16 des Rotors 10 gelagert.
Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist der ganze Leerlaufradträger mit Aus nahme des Stiftes 22 im Rotor eingeschlossen.
Mit 24 ist ein Scheibenglied angegeben, welches in den untern Teil des Gehäusehohlraumes 6 gepresst ist. Diese Scheibe ist mit einer Öffnung 25 versehen, welche in der vorliegenden Ausführungsform zum Teil bogenförmig begrenzt ist. Diese Öffnung kann jedoch die verschiedensten Formen annehmen, da sie nur dazu dient, ein Anschlagelement aufzunehmen. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Stift 22 auf dem exzentrischen Zapfen 21 in diese Öffnung eingeführt ist und zusammen mit dem Rand der Öffnung ein Mittel zur Begrenzung der Drehung des Leerlaufrad- trägers bildet.
Um den Schmiermittelstrom abzu dichten, sind Dichtungen vorhanden, nämlich eine Ringscheibe 27 unter dem Flansch 5 des Gehäuses 4 und ein Dichtungsring 26 jenseits der Einlass- und Ausgangsöffnungen.
Das Pumpeneinsatzgehäuse ist in einen Hohl raum im Kompressorlagerkopf eingesetzt. Die Ein lass- und Ausgangsöffnungen des Einsatzes sind auf entsprechende Öffnungen im Lagerkopf ausgerichtet. Die Ringscheibe 27 unter dem Flansch 5 und der Dichtungsring 28 bilden Dichtungen und verhindern das Auslaufen in das Kurbelgehäuse und aus dem Kompressor heraus. Schmiermittel auf der Saugseite tritt durch die Einlassöffnung in die Pumpe ein.
Das Schmiermittel wird von den nicht in Eingriff stehen den Zähnen des Rotors und des Leerlaufrades von der Saugseite auf die Druckseite der Pumpe gebracht, wobei ein Rückfluss des Schmiermittels durch die sichelförmige Wand und die Dichtungsflächen 28 in normaler Weise verhindert wird. Das Schmier mittel fliesst durch die Wirkung der Pumpe in die Ausgangsöffnung 8, wenn die das eingeschlossene Schmiermittel bewegenden Zähne auf dieselbe ausge richtet sind. Wenn die sichelförmige Wand in der in Fig. 4 angegebenen Stellung ist, und wenn dann der Motordrehsinn umgekehrt wird, so nimmt die sichelförmige Wand die in Fig. 5 angegebene Stellung ein.
Dies geschieht, weil die Pumpe durch den Rotor schaftteil 12 direkt mit der Kurbelwelle gekuppelt ist, welche ihrerseits mit der Antriebswelle des Mo tors gekuppelt ist.
Die Bewegung des Leerlaufradträgers 17 wird in der folgenden Weise bewirkt: Der Rotor kehre seine Drehrichtung und versucht wegen der Reibungsver bindung über einen Schmiermittelfüm, den Leerlauf radträger mitzudrehen. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, dass der Rotor den Träger 17 umfangseits vollständig einschliesst und dass keine bedeutenden Hinderungs- einflüsse auf den Leerlaufradträger ausgeübt werden.
Bei dieser Konstruktion schliesst sich der Leerlaufrad- träger der Drehbewegung des Rotors an, bis der Stift 22 von einem Teil des Randes der Öffnung 25 der Scheibe 24 aufgehalten wird. Dies ist der Fall, wenn die sichelförmige Wand die in Fig.4 bzw. 5 dargestellte Stellung erreicht hat.
Es soll nun die Arbeitsweise der vorgeschlagenen Konstruktion mit derjenigen von Pumpen der üb lichen, allgemein verwendeten Art verglichen werden. Wie oben festgestellt, ist bei diesen bekannten Pum pen eine Endkappe vorhanden, um einen Hohlraum in einem Kompressorlagerkopf abzuschliessen. Der Hohlraum bildet einen Pumpenbehälter, welcher dazu eingerichtet ist, die Pumpenteile aufzunehmen. Die Endkappe dient tatsächlich zum Teil einem ähnlichen Zwecke wie das Einsatzgehäuse bei der vorgeschla genen Konstruktion. Die Endkappe enthält weiter eine hohle Verlängerung, welche eigentlich eine Fort setzung des Hohlraumes bildet.
Die hohle Verlänge rung dient zur Montage des Schaftteils des Leer laufradträgers und ist ausserdem mit Anschlagelemen ten versehen, welche so konstruiert sind, dass sie ähnlich wie die Scheibe 24 die Drehung des Leer laufradträgers begrenzen. Die Teile sind so kon struiert, dass, wenn der Leerlaufradträger in die hohle Verlängerung eingesetzt ist, die sichelförmige Wand und der exzentrische Zapfen mit daran montiertem Leerlaufradträger in den Hohlraum vorstehen und mit demjenigen Ende des Rotors in Eingriff sind, auf welchem die Zähne ausgebildet sind.
Im wesentlichen wird die Umkehrwirkung bei diesen üblichen Pumpen unter dem Einfluss des Rotors ausgeübt, welcher mit dem Leerlaufradträger über einen Schmiermittelfilm zwischen der Aussen seite der sichelförmigen Wand und der Innenseite der Rotorzähne in Berührung steht, wobei diese Zähne über die Aussenseite der sichelförmigen Wand laufen.
Bei der Umkehrung der Drehrichtung übt der Rotor über den Schmiermittelfilm auf den Leerlauf radträger einen Reibungszug aus und veranlasst den Träger, sich mit dem Rotor zu bewegen. Ähnlich stellt man fest, dass Reibungswirkungen zwischen dem Leerlaufradträgerschaft und der Endkappe vor handen sind, in welcher derselbe gelagert ist. Es wird also festgestellt, dass bei den üblichen Pumpen zwei Reibungswirkungen vorhanden sind. Die eine ver sucht den Leerlaufradträger zu drehen, und die andere sucht diese Drehung zu hindern.
Die erläuterte Konstruktion schafft ein zwang läufigeres und zuverlässigeres Mittel zum Drehen des Leerlaufradträgers, indem beide Reibungskräfte so benützt werden, dass sie eine Drehung des Leerlauf radträgers bewirken, und da diese Reibungskräfte immer vorhanden sind bzw. auftreten, sichern sie die umkehrbare Arbeitsweise der Pumpe. Diese Eigen schaft schafft zusammen mit der Einsatzform eine Schmierpumpe mit einer klar überlegenen Arbeits weise und einer nützlicheren Form.
Obwohl oben eine bevorzugte Ausführungsform der Pumpe nach der Erfindung beschrieben ist, ist es klar, dass die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt ist, da sie innerhalb des Rahmens des folgenden Patentanspruches auch anders verwirklicht werden kann.