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Taumelscheibenpumpe Die Erfindung betrifft eine Taumelscheibenpumpe,
bei der eine Scheibe in einer Pumpenkammer mit zwei kegelförmigen Wänden und einer
kugelförmigen Außenwand eine Taumelbewegung ausführt, wobei diese Taumelbewegung
über ihre in einem Rotor schräg gelagerte Scheibenachse dadurch eingeleitet wird,
daß der Rotor über die mit ihm zusammen einen Teil bildende, im Pumpengehäuse drehbar
gelagerte Antriebswelle angetrieben wird, wobei die Mittellinie der Antriebswelle
im Mittelpunkt der Taumelscheibe die Achse derselben schneidet.
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Es ist nicht mehr neu, bei Pumpen ähnlicher Art, bei der die Taumelscheibe
mit nur einer kegeligen Gehäusewand zusammenarbeitet, eine biegsame Dichtung in
Form eines Ringes, der mit seinem Außenrand am Gehäuse und mit seinem Innenrand
an der Taumelscheibe befestigt ist, vorzusehen.
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Bei diesen bekannten Taumelscheibenpumpen ist die Dichtung so angeordnet,
daß sie bei Bewegung der Taumelscheibe ständig gedehnt und gestaucht wird, so daß
sie infolge Verschleißes oft ausgewechselt werden muß.
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Pumpen der eingangs erwähnten Art, bei denen die Taumelscheibe auf
beiden Seiten mit je einer kegeligen Gehäusewand zusammenarbeitet, bei der also
beiderseits der Taumelscheibe Förderräume gebildet sind, wurden bisher meist so
zwischen beweglichen und feststehenden Teilen abgedichtet, daß, z. B. bei Dichtung
durch möglichst enge Spalte zwischen metallischen Teilen, noch eine geringe Menge
Fördermedium durchdringen kann. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe der eingangs
erwähnten Art zwischen beweglichen und feststehenden Teilen so abzudichten, daß
keine Gleitdichtung vorhanden ist, die noch ein Durchlecken von Fördermedium zuläßt,
und das Dichtungsorgan so anzuordnen, daß nur eine geringe Durchbiegung der Dichtung
auftritt.
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Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Nabe der Taumelscheibe
mit einer zu ihrem Mittelpunkt zentrischen, nach der Antriebswellenseite offenen
Kammer versehen ist, in der eine an sich bekannte, zwischen dem feststehenden Pumpengehäuse
und der Taumelscheibenachse angeordnete elastische Dichtung so befestigt ist, daß
sie im wesentlichen in der gleichen Ebene liegt wie die Taumelscheibe.
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Dabei ist die Dichtung bis nahe zur Taumelwelle herangeführt, so daß
nur ein kleiner Kreisringbereich von der Dichtung eingenommen wird. Bei Lage der
Dichtung in der gleichen Ebene, in der auch die Taumelscheibe liegt, werden die
Bewegungen der Dichtung nur gering, da mit der Annäherung an die Wellenachse auch
die Amplituden abnehmen. Infolge des Einbaus in die Taumelscheibenebene führt die
Dichtung also nur sehr kleine Amplitudenbewegungen aus. Die Verwendungsdauer der
Dichtung wird infolgedessen wesentlich verlängert, da kein Brüchigwerden der Dichtung
erfolgt.
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Uni dem Dichtungsorgan eine möglichst einfache Form zu geben, wird
erfindungsgemäß noch vorgeschlagen, daß die Dichtung als ringförmige Dichtungsplatte
ausgebildet ist, die außen an einer am Pumpengehäuse befestigten und in die Kammer
hineinragenden Flanschbüchse und innen an einer auf die Taumelscheibenwelle aufgezogene
Hülse befestigt ist. Es ist aber auch möglich, daß die Dichtung als Balg ausgebildet
ist.
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An Hand der in der Erfindungszeichnung gezeigten Ausführungsbeispiele
wird die Erfindung im folgenden näher beschrieben. In der Zeichnung ist Fig. 1 ein
Längsschnitt nach Linie 1-1 der Fig. 2, Fig. 2 ein Querschnitt nach Linie 2-2 der
Fig. 1, Fig.3 ein der Fig. 1 ähnlicher Schnitt einer Abänderung nach Linie 3-3 der
Fig. 4 und Fig. 4 ein der Fig. 2 ähnlicher Schnitt der in Fig. 3 dargestellten Ausführung
nach Linie 4-4 der Fig. 3. Die Pumpe weist ein nach einer Seite offenes zylindrisches
Gehäuse 10 auf, dessen zylindrischer Hohlraum mit 11 bezeichnet ist. Gegenüber der
offenen Stirnseite verengt sich der Hohlraum 11 zu einer Bohrung 12, wobei eine
ringförmige Stirnfläche 13 den Übergang zu dieser Bohrung 12 bildet. Weiterhin hat
das Gehäuse 10 einen rohrförmigen Abschnitt 14, dessen Bohrung 15 einen kleineren
Durchmesser als die Bohrung 12 hat. Die Bohrungen 11, 12 und 15 liegen konzentrisch
zueinander. Das Gehäuse 10 kann
mit einem Fuß 16 an einer Tragfläche
befestigt werden.
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In der Bohrung 15 des Gehäuseabschnittes 14 sind zwei Kugellager 17
und 18 zur Lagerung der Welle 21 angeordnet. Diese trägt an ihrem einen Ende einen
Rotor 22, der in der Bohrung 12 des Gehäuses 10 rotiert. Der Teil 27 der als Antriebswelle
dienenden Welle 21 ragt aus dem Gehäuseabschnitt 14 heraus.
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Der Rotor 22 hat eine mit Bezug auf die Welle 21
schrägliegende
Bohrung 33, die die Außenringe 34 und 35 zweier Kugellager 36 und 37 aufnimmt. Die
Innenringe 38 und 39 dieser Lager 36 und 37 halten eine Taumelscheibenwelle 41,
die an einem Ende einen Kopf 40 trägt, der an dem Innenring 38 des Lagers 36 anliegt.
Eine auf die Taumelscheibenwelle 41 aufgesetzte Hülse 42 liegt an dem Außenende
des Laufringes 39 von Lager 37 an. Die Außenlaufringe 34 und 35 der Lager 36 und
37 werden von einem in die Bohrung 33 des Rotors 22 eingeschraubten Haltering 45
gehalten. Damit kann sich der Rotor 22 frei um die Taumelscheibenwelle 41 drehen.
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Innerhalb des Hohlraumes 11 des Gehäuses 10 befindet sich ein aus
zwei Einsätzen 47 und 48 bestehendes inneres Gehäuse 46. Der Einsatz 47 liegt an
der Fläche 13 des Gehäuses 10 an, während der Einsatz 48 an den Einsatz 47 anstößt.
Das innere Gehäuse 46 wird an einer Drehung innerhalb des Gehäuses 10 durch einen
Zylinderstift 94 gehindert. Eine in den Hohlraum 1i eingesetzte Kappe 49 wird an
den Einsatz 48 mittels eines in das Gehäuse 10 eingeschraubten Halteringes 51 angedrückt
und verschließt die offene Seite des Gehäuses 10, wobei noch ein Dichtungsring 52
zur Abdichtung zwischen der Kappe 49 und dem Gehäuse 10 dient. Der Einsatz 47 hat
eine kegelstumpfförmige Fläche 53 und der Einsatz 48 eine kegelstumpfförmige Fläche
56, deren beider Spitzen auf der Drehachse der Welle 21 liegen. Die Flächen 53 und
56 divergieren und sind an ihren Außenränclern mittels einer Kugelfläche 57 verbunden,
deren Mittelpunkt 54 sich auf der Drehachse der Welle 21 in der Mitte zwischen den
Spitzen der beiden kegeligen Flächen 52 und 56 befindet. Das innere Gehäuse 46 weist
ferner eine kugelige Fläche 58 auf, deren 2 ittelpunkt mit dem Mittelpunkt
54 zusammenfällt und somit ebenfalls auf der Drehachse der Welle 21 liegt. Der Mittelpunkt
54 wird nachstehend als Taumelmittelpunkt der Pumpe bezeichnet.
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Auf die Taumelscheibenwelle 41 ist die Nabe 59 aufgeschoben, wobei
diese Nabe einen Nabengrund 61 aufweist, der an der Hülse 42 anliegt und auf dieser
Hülse mittels eines Stiftes 62 aufgekeilt ist. Eine auf das am Ende der Taumelscheibenwelle
41 befindliche Gewinde 65 aufgeschraubte Mutter 64 drückt über eine Unterlegscheibe
63 gegen den Nabengrund 61 und hält im Zusammenwirken mit dem Kopf 40 die Laufringe
38 und 39 der Lager 36 und 37, die Hülse 42 und den Nabengrund 61 auf der Taumelscheibenwelle
41 fest.,Der Nabengrund 61 ist mittels eines Keiles 66 auf der Taumelscheibenwelle
41 gegen Verdrehung gesichert.
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Der Nabengrund 61 geht in einen scheibenartigen Steg 67 über, dessen
Außenende einen rohrförmigen Teil 68 trägt, auf welchem die Taumelscheibe 72 sitzt.
Dieser rohrförmige Teil 68 hat eine zur kugeligen Fläche 58 des inneren Gehäuses
46 konzentrische Kugelfläche 69, deren Mittelpunkt mit dem Taumelmittelpunkt 54
zusammenfällt. Der Steg 67 und der rohrförmige Teil 68 bilden innerhalb der Nabe
59 eine Kammer 71, die einem später beschriebenen Zweck dient. Die vom rohrförmigen
Teil 68 abstehende Taumelscheibe 72 hat die Form einer kreisringförmigen flachen
Scheibe, deren parallele Flächen 73 und 74 rechtwinklig zur Welle 41 verlaufen und
die gleich weit vom Taumelmittelpunkt 54 entfernt sind. Die Fläche 73 kann sich
bis nahe zur kegeligen Fläche 53 und die Fläche 74 bis nahe zur Fläche 56 des inneren
Gehäuses 46 bewegen. Mit ihrer Umfangsfläche 70 reicht die Taumelscheibe 72 nahe
an die Kugelfläche 57 des inneren Gehäuses 46. In der Zeichnung ist der Abstand
der verschiedenen Flächen der Nabe 59 von den entsprechenden Flächen des inneren
Gehäuses 46 übertrieben groß dargestellt. Die Pumpe hat jedoch an diesen Stellen
sehr kleine Zwischenräume und arbeitet in sehr leistungsfähiger Weise beim Pumpen
von Flüssigkeiten, beispielsweise Wasser, die einen dichtenden Film zwischen den
Teilen entstehen lassen. Gewünschtenfalls können die Flächen aber auch aneinanderliegen,
so daß höhere Drücke erzielt werden können, wobei allerdings die Reibung zwischen
den bewegten und feststehenden Teilen erhöht wird.
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Das Gehäuse 46 weist in seinem oberen Teil eine axial gerichtete Zwischenwand
75 auf, die in Schlitze 76 der Einsätze 47 und 48 eingreift. Diese Zwischenwand
75 durchsetzt eine in der Taumelscheibe 72 befindliche Nut 77 und ragt nach unten
bis nahe an die Kugelfläche 69 des rohrförmigen Teiles 68 der Nabe 59. Der Innenrand
78 dieser Zwischenwand 75 hat eine der Fläche 58 des Gehäuses 46 entsprechende Oberfläche
und wird von der Kugelfläche 69 der Nabe der Taumelscheibe mittels zweier Schultern
79 im Abstand gehalten, die auf der Zwischenwand 75 geformt sind und sich auf entsprechenden
Schultern der Einsätze 47 und 48 abstützen. Über dem Gehäuse 10 liegt senkrecht
an der Zwischenwand ein auf das Gehäuse aufgeschweißtes oder aufgelötetes Rohr 81,
das eine Zwischenwand 82 hat, die über der Zwischenwand 75 liegt, diese berührt
und deren Verlängerung darstellt. Die Zwischenwand 82 teilt den Innenraum des Rohres
81 in zwei Kammern 83 und 84. Die eine Kammer dient als Auslaßkammer, und die andere
Kammer dient als Einlaßkammer.
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Zwischen der Taumelscheibenwelle 41 und dem Gehäuse 10 befindet sich
eine ringförmige biegsame Dichtungsplatte 87. Diese Dichtungsplatte besteht aus
Gummi oder aus ähnlichem Material und ist verhältnismäßig dick. Sie ist, wie schon
erwähnt, am Außenrand an einer am Pumpengehäuse befestigten und in die Tasche hineinragenden
Flanschbüchse 88, 89 und am Innenrand an der auf der Taumelscheibenwelle 41 befindlichen
Hülse 42 befestigt (Fig. 1). Die Dichtungsplatte 87 ist so aufgestellt, daß der
Mittelpunkt ihrer Mittelebene im wesentlichen mit dem Taumelmittelpunkt 54 zusammenfällt.
Der Flansch 89 ist in einer in der Stirnfläche 13 des Gehäuses 10 geformten Zentrierbohrung
91 untergebracht und ist gegen Verdrehung durch einen Zylinderstift 89 gesichert.
Die Drehung des Einsatzes 48 dem Einsatz 47 gegenüber wird von der Zwischenwand
75 verhindert. Ein Zwischen Gehäuse 10 und Flansch 89 liegender Dichtungsring 93
verhindert ein Durchsickern von Flüssigkeit.
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Die in den Fig. 3 und 4 dargestellte Ausführung der Erfindung ist
der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung ähnlich. Die Beschreibung der ähnlichen
Teile wird daher nicht wiederholt. Zur Bezeichnung gleicher Teile sind in der Beschreibung
gleiche Bezugszeichen verwendet, die jedoch durch Vorsatz der Ziffer 1 erhöht worden
sind.
Bei der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführung hat die
Hülse 142 eine Endmuffe 95, an der das eine Ende eines biegsamen Metallbalges 96
befestigt ist, der hier an Stelle der biegsamen Dichtungsplatte 87 angeordnet ist.
Der Flansch 189 hat keine Büchse 88, sondern das andere Ende des Balges 96 ist an
diesem Flansch 189 befestigt. Der übrige Teil der Pumpe entspricht dem bereits beschriebenen
Aufbau. Die Arbeitsweise ist ebenfalls die gleiche mit der Ausnahme, daß sich an
Stelle der Dichtungsplatte 87 der Balg 96 beim Umlauf der Taumelscheibe 72 ausbiegt.
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Die Pumpe wird in folgender Weise betrieben. Beim Umlauf der Welle
21 dreht sich der Rotor 22. Die Taumelscheibenwelle 41 führt eine taumelnde Bewegung
aus, wobei die relativ zum Innenrand der Dichtungsplatte 87 feststehend bleibt.
Infolge der Schräglage der Bohrung 33 führt die Taumelscheibenwelle 41 ihre Taumelbewegung
aus, und die Taumelscheibe 72 wälzt sich auf den Flächen 53 und 56 der Einsätze
47 und 48 ab. Hierdurch wird Flüssigkeit durch die eine der Kammern 83 und 84 eingesaugt
und durch die andere hinausgefördert. Beim Taumeln der Taumelscheibenwelle wird
die Dichtung 87 ausgebogen und paßt sich der Bewegung des Taumelläufers an, oder
der Balg 96 wird verkantet, wobei er sich der Bewegung der Taumelscheibe 172 anpaßt.
Das im Gehäuse bei den Lagern 17, 18, 36, 37 befindliche Schmiermittel wird in den
entsprechenden Räumen des Gehäuses zurückgehalten und an einem Eindringen in den
von der Flüssigkeit durchströmten Pumpenraum des Gehäuses gehindert. Die Flüssigkeit
kann sich also nicht mit dem Schmiermittel verunreinigen, und die umlaufenden Teile
werden einwandfrei geschmiert.
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Die Vorteile der Erfindung sind offensichtlich. Es kann eine gründliche
Schmierung der Lager und der umlaufenden Teile erfolgen, so daß die Reibung während
des Betriebes der Pumpe sehr klein gehalten werden kann. Beim Fördern von Wasser
oder ähnlichen Flüssigkeiten bildet die geförderte Flüssigkeit einen dichtenden
Film zwischen den zusammenarbeitenden Flächen so daß eine unmittelbare Berührung
nicht notwendig ist. Die Pumpe kann mit verhältnismäßig hoher Drehzahl von einem
Elektromotor angetrieben werdetL