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Vorrichtung zur Regelung des infolge der Fliehkraft auftretenden Anpressungsdruckes der Kolben gegen die Gehäusewand von Saugpumpen oder Verdichtern.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung für Saug-bzw. Vakuumpumpen oder Druckpumpen bzw. Verdichter jener Art, bei der das Pumpen-bzw Verdichtergehäuse einen exzentrisch in ihm gelagerten Drehkörper enthält und in diesem radial verschiebbare Kolben stecken, in denen beim Betriebe eine Fliehkraftwirkung auftritt, unter der die Endflächen der Kolben gegen die Wandung des Gehäuses gepresst werden. Diese Pressung ist naturgemäss um so stärker, je grösser die Drehzahl ist, und die zwischen den Kolbenendflächen und der Gehäusewandung auftretende Reibung bringt starke Abnutzung sowie einen unerwünscht hohen Kraftverbrauch mit sich. Beides auf ein Mindestmass herabzusetzen, ist einer der Zwecke der vorliegenden Erfindung.
Ein wichtiger Umstand hiebei ist aber der, dass dieses Herabsetzen in regelbarer Weise ausgeführt werden kann, nämlich stets entsprechend der mehr oder minder grossen Drehzahl der Maschine.
Der Fliehkraft der Kolben entgegen zu wirken, ist an und für sich bekannt. Es ist bereits vorgeschlagen worden, die kreisenden Kolben der Beeinflussung durch zentripetal wirkende Federn auszusetzen, die in dem Drehkörper angeordnet sind. Diese Einrichtung hat sich zwar bewährt, ist aber insofern nicht vollkommen, als sie nicht ermöglicht, den Anpressdruck der Kolben auch während des Betriebes zu verändern bzw. entsprechend der Drehzahl zu regeln. Auch lässt sich ein etwaiges Verändern der Federspannung nicht ohne weitgehende Zerlegung der Maschine bewirken und selbst dann ist es immer nur ein einmaliges Verändern, worauf die andere Spannung wieder bestehen bleiben muss, ohne dass ein Regeln von aussen her je nach der Drehzahl wöglich. wäre. Über diese Unzulänglichkeiten hilft nun die vorliegende Erfindung hinweg.
Als Mittel zum Zweck dient Luft. Bei der Saugpumpe ist es verdünnte Luft bzw. eine mehr oder minder hohe Luftleere im mittleren Hohlraum des Drehkörpers und in den an den genannten Hohlraum sich anschliessenden radialen Räumen, in denen die Kolben arbeiten ; beim Verdichter ist es Druckluft ebenfalls in den genannten Räumen, die hier aber nicht allein, sondern im Verein mit den oben erwähnten Federn tätig ist. Auch bei der Saugpumpe kann die teilweise Luftleere zusammen mit Federn wirken, wobei das Regeln jedoch völlig im Sinne der vorliegenden Erfindung, also mittels der Luft bzw. der verdünnten Luft, erfolgt.
Wenn bei der Saugpumpe Federn mitverwendet werden, so sind diese schwächer als bei den bisherigen Pumpen ohne Regelung mittels Luft. Beim Verdichter sind die Federn aber stärker als bei den bisherigen Verdichtern der eingangs angegebenen Art, weil die Druckluft der Federspannung entgegenwirken muss. In beiden Fällen können die Federn ebensogut Zugfedern wie Druckfedern sein und sie sind stets so an die Kolben angeschlossen, dass diese einwärts gezogen werden. Im Falle von Zugfedern sind die Kolben in der Regel unmittelbar an die Federn angeschlossen, im Falle von Druckfedern aber mittelbar, nämlich durch Vermittlung eines besonderen Zuggliedes, das eine die Feder durchziehende Stange oder ein si'-umschliessendes Rohr sein kann.
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Bei der Saugpumpe werden die Kolben also, wie bereits ausgeführt, einer mehr oder minder hohen Luftleere ausgesetzt, die vom Innern des Drehkörpers aus auf die Innenflächen der Kolben wirkt, also in derselben Richtuug wie die sonst (oder gegebenenfalls, als Ausnahme, zusammen mit der Luftleere) verwendeten Federn. Demgemäss besteht von dem entgegengesetzten Kolbenende her ein Überdruck, der der Fliehkraft entgegenwirkt.
Dieser Überdruck ist regelbar, weil die Höhe der Luftleere regelbar ist, immer nach Massgabe der Drehzahl, so dass der Anpressungsdruck auch bei hohen Drehzahlen nicht über das zulässige bzw. gewollte Mass hinausgeht, nämlich so, dass er nur gerade hinreicht, die nötige Abdichtung aufrecht zu erhalten, aber jede unnötige Reibung mit der aus ihr folgenden Abnützung und dem ebenfalls aus ihr sich ergebenden Kraftverbrauch vermeidet.
Im wesentlichen ebenso ist es bei der als Verdichter arbeitenden Pumpe, bei der Druckluft an Stelle von teilweiser Luftleere verwendet wird, u. zw. zusammen mit Federn, deren Stärke oder Kraft über das sonst übliche Mass hinausgeht. Hier wirken die Fliehkraft und die Druckluft in gleicher Richtung und die Federn wirken beiden entgegen, aber da die Spannung der Druckluft veränderlich bzw. regelbar ist, kann auch der Anpressungsdruck ver- ändert bzw. geregelt werden.
Die für die Saugpumpe nötige Luftleere und der für den Verdichter nötige Luftdruck bzw. die Druckluft kann von der Pumpe bzw. dem Verdichter selbst hergenommen werden oder von einer andern Quelle. Auch im ersteren Fall wird aber eine von aussen zugängliche Verbindung unter Vermittlung einer axialen Wellenbohrung bzw. eines Wellenkanals hergestellt, d. li. eine Verbindung mit einem von aussen zugänglichen Regelorgan, wie einem Hahn oder einem Ventil. Zu dem
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möglich sein soll. woraus folgt, dass'das Regelorgan selbst sich in Ruhe befinden und von ausserhalb des Maschineninnern her zugänglich sein muss, - - ohne dass der Betrieb unter- brochen wird.
Eine beispielsweise Ausführung der Erfindung ist in Fig. 1 der Zeichnung schematisch veranschaulicht, u. zw. in vollen Linien unten links für den Fall des Regelas mittels Unterdruck, also bei der Saugpumpe, und strichliert unten rechts für den Fall des Regelns mittels Druckluft, also beim Verdichter. Die Figur zeigt einen wagreèhten Schnitt durch die ganze Pumpe bzw. den ganzen Verdichter, nur mit der um grösserer Deutlichkeit willen vorgenommenen Änderung gegenüber der Wirklichkeit, dass die beiden Stutzen, d. h. der Saugstutzen ( (und der Druckstutzen b, diametral zueinander, also unter 180 , gezeichnet sind, wohingegen sie tatsächlich etwa unter 900 zueinander liegen, wie dies aus der Fig. 2 zu ersehen ist.
Die Fig. 2 zeigt nur das Schema der Pumpe bzw. des Verdichters, ohne die neue Einrichtung, um erkennen zu lassen, für welche Art von Drehkolbenpumpen bzw. Verdichtern die Erfindung bestimmt ist. Die Fig. 2 zeigt also das in den beiden ersten Absätzen der Beschreibung behandelte Bekannte.
Exzentrisch in dem Gehäuse c befindet sich der Drehkörper d, in dem die der Fliehkraft ausgesetzten Kolben e radial verschiebbar sind. Die mit ihren freien Enden an dem Kolben e angreifenden Zugfedern i wirken der Fliehkraft entgegen. Regelbar ist diese Einwirkung hier nicht. Im Sinne der Erfindung gehört dazu, dass die Kolben von dem mittleren Hohlraum d1 des Drehkörpers aus unter Luftleere (bei der Pumpe) bzw. unter Druckluft (beim Verdichter) gesetzt werden, und dass dieser Raum von aussen zugänglich ist. Dies wird mittels einer axialen Zapfen-oder Wellenbohrung des Drehkörpers herbeigeführt.
Bei der in der Fig. 1 dargestellen Maschine hat der Drehkörper d keine durchgehende Welle, mit der er verbunden ist und mittels deren er gedreht wird, sondern er ist mit zwei Zapfen d2, d3 versehen, von denen eine Längsbohrung d4 hat, die am inneren Ende von dem Drehkörperraum dt ausgeht und am äusseren Ende mittels einer kurzen Querbohrung (ohne Bezugszeichen) an eine umlaufende Rille d5 dieses Zapfens angeschlossen ist. Der Zapfen dz lagert in einem Gehäuseansatz a2, in dem sich eine mit der Rille d5 in Verbindung stehende Querbohrung a5 befindet.
Diese ist mittels eines Rohres f mit dem Saugstutzen a verbunden. In diesem Rohr befindet sich ein Ventil g. Dies ist, wie bereits gesagt, die Einrichtung für die Pumpe. Handelt es sich um einen Verdichter, dann liegt dieselbe Einrichtung auf der Druckseite, indem die DrehkörperZapfenrille d5 statt mit dem Saugstutzen a mit dem Druckstutzen b verbunden ist, wie dies die strichliert gezeichneten Teile fund g1 zeigen.
Es ist nun zu ersehen, dass, wenn das Ventil g offen ist, eine Verbindung zwischen dem Saugstutzen a und dem Drehkörperhohlräum d1 besteht, d. h. die Kolben e unterliegen am inneren Ende der Saugwirkung des mehr oder minder hohen Unterdruckes, der der Fliehkraft entgegen wirkt. Ebenso ergibt sich, dass man das Mass oder die Grösse dieser Einwirkung verändern kann, wenn man das Ventil q mehr oder weniger öffnet bzw. schliesst.
Die Einwirkung der Luftleere auf die Kolben e ist also regelungsfähig und somit kann der
Anpressdruck der äusseren Kolbenenden an der inneren Gehäusewandung der Drehzahl der
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Pumpe angepasst werden. Ebenso sind bei der als Verdichter arbeitenden Maschine, sobald das Ventil gl mehr oder weniger offen ist. die Kolben mehr oder weniger unter die Ein-
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Druekstutzen b her genommen werden muss. Wo die eine oder andere Luft herrührt, ist für die Erfindung belanglos. Erforderlich ist nur, dass ein Anschluss für verdünnte oder für verdichtete Luft nach dem Drehkörperhohlrallm hin besteht und sich ein Regelorgan in der Verbindung befindet.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1, Vorrichtung zur Regelung des infolge der Fliehkraft auftretenden Anpressungsdruckes der Kolben gegen die Gehäusewand von Saugpumpen oder Verdichtern mit im zylindrischen Gehäuse exzentrisch gelagertem Drehkörper und in diesem radial verschiebbaren Kolben, dadurch gekennzeichnet, dass in dem mittleren, mit den Führungsschlitzen der Kolben verbundenen Hohlraum eine von aussen regelbare Luftspannung aufrechterhalten wird, durch die entweder allein oder in Vereine mit die Kolben gegen die Welle zu ziehenden Federn entsprechender Stärke der Anpressungsdruck der Kolben gegen die Gehäusewand auch bei hohen Drehzahlen auf ein gewünschtes Mass erniedrigt wird.
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Device for regulating the contact pressure of the pistons against the housing wall of suction pumps or compressors as a result of centrifugal force.
The invention relates to a device for suction or. Vacuum pumps or pressure pumps or compressors of the type in which the pump or compressor housing contains an eccentrically mounted rotating body and radially displaceable pistons are inserted in this, in which a centrifugal force occurs during operation, under which the end faces of the pistons against the wall of the housing be pressed. This pressure is naturally the greater, the greater the speed, and the friction that occurs between the piston end faces and the housing wall results in heavy wear and an undesirably high power consumption. One of the purposes of the present invention is to reduce both to a minimum.
An important fact here is that this reduction can be carried out in a controllable manner, namely always according to the more or less high speed of the machine.
Counteracting the centrifugal force of the pistons is known in and of itself. It has already been proposed to subject the rotating pistons to the influence of centripetally acting springs which are arranged in the rotating body. Although this device has proven itself, it is not perfect insofar as it does not allow the contact pressure of the pistons to be changed during operation or to regulate it according to the speed. Any change in the spring tension cannot be brought about without extensive dismantling of the machine and even then it is only ever a one-time change, whereupon the other tension has to be maintained again, without any control from outside depending on the speed. would. The present invention overcomes these deficiencies.
Air serves as the means to an end. In the case of the suction pump, it is diluted air or a more or less high air void in the central cavity of the rotating body and in the radial spaces adjoining said cavity in which the pistons work; In the case of the compressor, it is also compressed air in the rooms mentioned, which is not active here alone, but in conjunction with the springs mentioned above. In the case of the suction pump, too, the partial air void can work together with springs, but the regulation takes place entirely within the meaning of the present invention, that is to say by means of the air or the diluted air.
If springs are also used in the suction pump, then these are weaker than in the previous pumps without air regulation. In the compressor, however, the springs are stronger than in the previous compressors of the type specified above, because the compressed air must counteract the spring tension. In both cases the springs can be tension springs as well as compression springs and they are always connected to the pistons in such a way that they are pulled inwards. In the case of tension springs, the pistons are generally connected directly to the springs, but in the case of compression springs they are connected indirectly, namely through the intermediary of a special tension member which can be a rod pulling through the spring or a tube enclosing the spring.
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In the case of the suction pump, the pistons are, as already stated, exposed to a more or less high air void, which acts from the inside of the rotating body on the inner surfaces of the pistons, i.e. in the same direction as the other (or possibly, as an exception, together with the Void) springs used. Accordingly, there is an overpressure from the opposite end of the piston, which counteracts the centrifugal force.
This overpressure can be regulated because the height of the air void can be regulated, always according to the speed, so that the contact pressure does not exceed the permissible or desired level even at high speeds, namely in such a way that it is only just sufficient to maintain the necessary seal to maintain, but avoids any unnecessary friction with the wear and tear resulting from it and the power consumption also resulting from it.
It is essentially the same with the pump operating as a compressor, in which compressed air is used in place of partial evacuation, and the like. betw. together with feathers whose strength or force goes beyond the usual measure. Here the centrifugal force and the compressed air act in the same direction and the springs counteract both, but since the tension of the compressed air can be changed or regulated, the contact pressure can also be changed or regulated.
The air void required for the suction pump and the air pressure or compressed air required for the compressor can be taken from the pump or the compressor itself or from another source. Even in the first case, however, an externally accessible connection is established through the intermediary of an axial shaft bore or a shaft channel; left a connection with an externally accessible control element, such as a tap or a valve. To that
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should be possible. from which it follows that the control unit itself must be at rest and must be accessible from outside the inside of the machine - - without the operation being interrupted.
An example embodiment of the invention is illustrated schematically in Fig. 1 of the drawing, u. between full lines at the bottom left for the case of regulating gas using negative pressure, i.e. with the suction pump, and dashed lines at the bottom right for the case of regulating using compressed air, i.e. with the compressor. The figure shows a horizontal section through the entire pump or the entire compressor, only with the change made for the sake of greater clarity compared to the reality that the two nozzles, ie. H. the suction port ((and the pressure port b, diametrically to each other, i.e. below 180, are drawn, whereas they are actually about 900 to each other, as can be seen from FIG. 2.
2 shows only the diagram of the pump or the compressor, without the new device, in order to reveal the type of rotary lobe pumps or compressors for which the invention is intended. FIG. 2 shows the known treated in the first two paragraphs of the description.
Eccentric in the housing c is the rotating body d, in which the pistons e exposed to centrifugal force are radially displaceable. The tension springs i acting with their free ends on the piston e counteract the centrifugal force. This effect cannot be regulated here. For the purposes of the invention, this includes that the pistons are placed from the central cavity d1 of the rotating body under vacuum (with the pump) or under compressed air (with the compressor), and that this space is accessible from the outside. This is brought about by means of an axial journal or shaft bore in the rotating body.
In the machine shown in Fig. 1, the rotating body d does not have a through shaft to which it is connected and by means of which it is rotated, but it is provided with two pins d2, d3, one of which has a longitudinal bore d4, the inner one End of the rotating body space dt and is connected at the outer end by means of a short transverse bore (without reference number) to a circumferential groove d5 of this pin. The pin dz is supported in a housing extension a2, in which there is a transverse bore a5 connected to the groove d5.
This is connected to the suction port a by means of a pipe f. A valve g is located in this tube. As stated earlier, this is the setup for the pump. If it is a compressor, then the same device is on the pressure side in that the rotating body pin groove d5 is connected to the pressure port b instead of the suction port a, as shown by the dashed parts and g1.
It can now be seen that, when the valve g is open, there is a connection between the suction nozzle a and the rotary body cavity d1, i. H. the pistons e are subject at the inner end to the suction effect of the more or less high negative pressure which counteracts the centrifugal force. It also follows that the extent or the size of this effect can be changed if the valve q is opened or closed more or less.
The effect of the air void on the piston e can therefore be regulated and thus the
Contact pressure of the outer piston ends on the inner housing wall of the speed of the
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Pump can be adjusted. The same applies to the machine working as a compressor as soon as the valve g1 is more or less open. the pistons more or less under the inlet
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Druekstutzen b ago must be taken. Where one or the other air comes from is irrelevant to the invention. All that is required is that there is a connection for diluted or for compressed air to the hollow section of the rotating body and that there is a control element in the connection.
PATENT CLAIMS:
1, device for regulating the contact pressure of the piston against the housing wall of suction pumps or compressors with the rotating body eccentrically mounted in the cylindrical housing and radially displaceable piston in this, characterized in that in the central cavity connected to the guide slots of the piston a externally controllable air tension is maintained, through which either alone or in association with springs of appropriate strength to be pulled against the shaft the contact pressure of the piston against the housing wall is lowered to a desired level even at high speeds.