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Einspindelpumpe
Die Erfindung betrifft Einspindelpumpen mit einem Gehäuse, in dem eine drehbare Spindel und eine an dieser örtlich anliegende, elastische Manschette untergebracht sind, und das an einem Ende der Manschette mit einem Einlass, an dem andern mit einem Auslass versehen ist.
Zur Förderung von Flüssigkeiten verschiedener Viskosität über verhältnismässig grosse Förderhöhe werden bislang verschiedene rotierende Verdrängerpumpen wie Zahnrad-, Drehkolbenpumpen od. ähnl. verwendet. Diese Pumpen sind im Aufbau kompliziert und ihre einzelnen Bauteile müssen sehr genau hergestellt und unter Einhaltung geringer Toleranzen zusammengebaut werden. Während des Betriebes verschleissen einzelne Teile sehr rasch, was einen Leistungrückgang zur Folge hat. Deswegen ist bereits eine Einspindelpumpe vorgeschlagen worden, deren Spindel von einer örtlich anliegenden, elastischen Manschette umgeben ist.
Aus der USA-Patentschrift Nr. 2, 621, 605 ist eine derartige Pumpe bekannt, in deren Gehäuse eine elastische Manschette sowie in dieser eine Spindel untergebracht ist. Um eine ausreichende Förderleistung zu erzielen, muss die Manschette nicht nur örtlich fest an der Spindel anliegen, sondern auch gegenüber dem Gehäuse gut abgedichtet sein. Dies bedingt eine komplizierte Querschnittsform sowie eine aufwendige Herstellung der Manschette ; ferner gestaltet sich die Sicherung gegen Verdrehen sehr schwierig. Dies hat weiters zur Folge, dass vorzeitig Abnützungs- und Materialermüdungs- erscheinungen auftreten, wodurch der Wirkungsgrad sinkt und einzelne Bauteile des öfteren ausgetauscht werden müssen.
Aufgabe und Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Einspindelpumpe, deren Herstellung wesentlich vereinfacht ist, bei der insbesondere die mühevolle Herstellung der Manschette entfällt und bei der ausserdem auch keine besondere Präzision der Rotorspindel erforderlich ist. Dieses Ziel lässt sich mit einer Einspindelpumpe des eingangs umrissenen Aufbaues erreichen, bei der erfindungsgemäss die Manschette mit dem Gehäuse ausschliesslich im Bereich des Flüssigkeitseinlasses fest verbunden und zwischen Spindel und Manschette ein hülsenförmiger Einsatz angeordnet ist, der steifer als die Manschette ist und über wenigstens einen Teil seiner Länge einen Schlitz od.
dgl. aufweist, in dessen Bereich Spindel und Manschette aneinander anliegen, und dass die der Gehäusewand zugekehrte Mantelfläche der Manschette dem auslassseitigen Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist.
Nach weiteren Merkmalen der Erfindung weist der Einsatz einen im wesentlichen hufeisenförmigen Querschnitt auf. Die Spindel kann ovalen Querschnitt aufweisen, wobei der Schlitz schraubenlinienförmig ausgebildet ist. Die Spindel kann auch mit einem zweigängien Gewinde versehen sein, und der Einsatz kann an seinen Enden ringförmig geschlossen sein und dazwischen sich etwa über einen Halbkreis erstrecken.
Mit dieser Konstruktion lassen sich die aufgezählten Nachteile und Mängel der bisher bekannten Ausführungen beseitigen.
Die Erfindung ist im folgenden an Hand beispielsweiser Ausführungsformen näher erläutert, die in den Zeichnungen veranschaulicht sind. In den Zeichnungen zeigt Fig. 1 einen Achsenschnitt durch einen Pumpenteil, bei dem die weniger elastischen Stellen des elastischen Gliedes parallel zur Längsachse der
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Spindel verlaufen, Fig. 2 einen Schnitt nach Linie A-A der Fig. 1.
Fig. 3 einen Achsenschnitt durch einen Pumpenteil einer weiteren Ausführungsform, mit einer zylindrischen Spindel mit einer oder mehreren abgerundeten Flächen, Fig. 4 einen Schnitt nach Linie D-D der Fig. 3, Fig. 5 einen Achsenschnitt durch einen Pumpenteil mit alternativer Ausführung einer zylindrischen Spindel, Fig. 6 einen Schnitt nach Linie E-E der Fig. 5, Fig. 7 einen Achsenschnitt durch einen Pumpenteil einer weiteren Ausführungsform mit elastischem Glied anderer Ausführung und Fig. 8 bzw. 9 Querschnitte durch Spindeln anderer Ausgestaltung.
Gemäss Fig. 1 und 2 ist eine elastische Manschette --22-- innen mit einem elastischen Einsatz - versehen, der im Querschnitt die Form eines Hufeisens aufweist und längs der gesamten
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unabgedeckten Stellen liegt die Manschette flächenhaft fest an der Oberfläche der Spindel--23-auf, an den übrigen Stellen berührt der Einsatz--24--lediglich die erhöhten Stellen, d. h. die Gewindeköpfe der Spindel--23--, wodurch zwischen den Gewindefüssen und dem Einsatz die erforderlichen Förderräume gebildet werden. Zwischen der Aussenoberfläche der elastischen Manschette --22-- und der Innenoberfläche des Gehäuses21-- entsteht gleichfalls ein von der Austrittsseite zugänglicher Zwischenraum.
Damit wird erreicht, dass die Manschette während des Laufes der Pumpe unter dem Druck der geförderten Flüssigkeit ständig an die Spindel --23-- angepresst wird.
Der Einsatz--24--ist ebenfalls aus elastischem Material hergestellt, seine Dicke ist jedoch so gewählt, dass er unter dem Druck der Flüssigkeit die Spindel--23--zwar elastisch umfasst, aber nicht in deren einzelne Windungen eingepresst wird. Somit wird die selbsttätige Abgrenzung der Spielräume auch bei Verschleiss der Gleitflächen der Spindel --23-- und des Einsatzes--24--gesichert.
Dessen Schlitz --33-- kann zur Achse der Spindel --23-- parallel verlaufen mit dieser aber auch einen Wmkel einschliessen, z. B. nach einer mit dem Spindelgewinde gleich-oder gegensinnigen Schraubenlinie verlaufen. Ein Ergebnis dieser Gestaltung ist, dass die beim Drehen der Spindel--23-in den Hohlraum der elastischen Manschette --22-- entstehenden Reibungskräfte addiert bzw.
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wobei die Zonen unterschiedlicher Elastizität des Schlauches wieder entweder parallel zur Achsrichtung, schräg zur Achsrichtung, insbesondere längs einer Schraubenlinie verlaufen können, deren Schraubsinn gleich oder entgegengesetzt dem Schraubsinn des Gewindes der Spindel--23--ist.
Die Pumpe arbeitet so, dass die in Pfeilrichtung angesaugte Flüssigkeit bei einer Drehung der Spindel --23-- im richtigen Drehsinn entlang der Zwischenräume zwischen der Aussenoberfläche und der Innenoberfläche des Einsatzes --24-- gefördert wird und an der Druckseite austritt. Eine ausreichende Abdichtung sichert, wie bereits erwähnt, den Flüssigkeitsdruck auf die Aussenoberfläche der elastischen Manschette--22--.
Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen eine weitere Ausführung der Pumpe gemäss der Erfindung. Das Gehäuse --21-- hat wieder die Form eines Rohres und kann gleichzeitig zur Verbindung der Pumpe mit einem Elektromotor dienen. Innerhalb des Gehäuses ist mittels eines Saugstutzens --31--, dcr mit einem Schlitz--33--, der über einen Gang einer Schraubenlinie erstreckt ist, versehene, rohrförmige Einsatz --32-- aus elastischem Material festgeklemmt.
Ober den rohrförmigen Einsatz - ist fest die schlauchartige elastische Manschette --22-- gezogen. Zwischen der Aussenoberfläche der Manschette--22--und der Innenfläche des Gehäuses --21-- befindet sich ein Zwischenraum, der für den Eintritt der Flüssigkeit von der Druckseite der Pumpe aus offen ist.
Innerhalb des rohrförmigen Einsatzes --32-- befindet sich die Spindel--23-, die von der Druckseite der Pumpe her antreibbar ist. Diese Spindel besitzt einen ovalen Querschnitt und kann z. B. aus einem entsprechend geformten Rohr bestehen, an das eine Welle --34-- anschliesst.
Zwischen der Spindel--23--und der Innenfläche des rohrförmigen Einsatzes--32-- besteht über einen Teil des Umfanges ein Spiel. Die Manschette --22-- ist als ein in den Schlitz --33-des rohrförmigen Einsatzes--32-eindringender und fest auf der unter dem Schlitz liegenden Oberfläche der Spindel --23-- aufliegender Teil gestaltet, folgt somit örtlich der Berührungsfläche mit der Spindel--23--bei deren Drehbewegung und trennt in axialer Richtung den Saugraum von dem Druckraum der Pumpe, womit der erforderliche Fördereffekt gesichert ist. Damit eine gute Abdichtung zwischen der Spindel --23-- und der Manschette --22--- erreicht wird, ist deren Aussenoberfläche mit dem Austrittsdruck der Förderflüssigkeit belastet.
Der Einsatz --32-- hat zu diesem Zweck eine Dicke, die es ihm ermöglicht, unter dem Einfluss der Flüssigkeit die Gleitflächen der
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Spindel --23-- elastisch zu umfassen. Somit ist die selbsttätige Abgrenzung des Spielraumes gesichert u. zw. auch noch nach Verschleiss der Gleitflächen der Spindel--23--oder des Einsatzes--32--.
Die Fig. 5 und 6 zeigen noch eine andere Ausführung der Pumpe. Anders als bei der eben beschriebenen Konstruktion entsprechend den Fig. 3 und 4 ist die Spindel--23--an ihrer Oberfläche mit einer zweigängigen Schraubung versehen. Der Einsatz--32--ist dann mit einem Schlitz in Form eines kleinen Abschnittes einer Schraubenlinie von grosser Steigung aber mit entgegengesetzem Windungssinn, wie die Spindel --23-- versehen.
In Fig. 6 sind die Kräfte eingetragen, die während des Laufes der Pumpe wirksam werden.
Während der Rotation der Spindel --23-- in Pfeilrichtung ist die Oberfläche der elastischen Manschette --22-- von allen Seiten dem Druck der geförderten Flüssigkeit ausgesetzt. Diese Kräfte sind mit einem gemeinsamen Pfeil-P-bezeichnet. Unter dem Einfluss dieser Kraft wird die Manschette--22--an die Oberfläche der rotierenden Spindel --23-- gedrückt und bremst diese mittels der Reibkraft--T--, welche eine Reaktionskraft--R--gleicher GroBe, jedoch
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entsteht.
So entsteht ein selbständiger Spielausgleich zwischen der Spindel --23-- und der Manschette --22-- auch im Falle einer stärkeren Abnutzung der Reibflächen. Mit dieser Lösung erreicht man auch einen ausgeglichenen Lauf der Pumpe bei veränderlichem Austrittsdruck. Gleichzeitig wird eine minimale Abnutzung der Reibflächen und ein optimaler Wirkungsgrad der Pumpe erzielt.
Bei einer weiteren Ausführungsform (Fig. 7) weist der Einsatz --32-- eine grössere Wanddicke auf als bei den oben beschriebenen Konstruktionen und in seinem mittleren Bereich ist ähnlich wie gemäss Fig. 3 ein Schraubenlinienförmiger Schlitz --33- vorgesehen. Auf den Einsatz ist die Manschette --22-- aufgezogen, die an ihrer Innenseite mit einem den Schlitz --33-- längs seines gesamten Verlaufes durchsetzenden Vorsprung--35--versehen ist. Der dem Schlitz--33-hinsichtlich seiner Form entsprechende Vorsprung --35-- ragt über den Schlitz --33-- so weit vor, dass er die Spindel--23--mit seiner Innenfläche dichtend berührt.
Aus den Fig. 8 und 9 gehen schematisierte Beispiele anderer möglicher Spindelprofile hervor. überdies können die Spindel--23--sowie der Hohlraum der elastischen Manschette--22--auch anders gestaltet sein sein als zylindrisch, z. B. sich verjüngen. Auch die Länge des Hohlraumes muss keineswegs grösser als sein Durchmesser sein, er kann sogar als flacher Ringraum mit beidseitig dichtenden Elementen gestaltet sein, so dass sich eine flach gebaute Pumpe ergibt.
Erfindungsgemässe Pumpen sind insbesondere für die Förderung sehr verschieden beschaffener und wirkender chemischer Produkte und Lösungen, Latex- und andern Farben, Kalkmilch u. ähnl. verwendbar. Ein wesentlicher Vorzug liegt darin, dass die einzelnen Bauteile der Pumpe durchwegs verhältnismässig unkompliziert sind und auch bei der Herstellung eine besondere Präzision nicht erforderlich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einspindelpumpe mit einem Gehäuse, in dem eine drehbare Spindel und eine an dieser örtlich anliegende, elastische Manschette untergebracht sind, und das an einem Ende der Manschette mit einem Einlass, an dem andern mit einem Auslass versehen ist, d gekennzeichnet, dass die Manschette (22) mit dem Gehäue (21) ausschliesslich im Bereich des Flüssigkeitseinlasses fest verbunden und zwischen Spindel (23) und Manschette (22) ein hülsenförmiger Einsatz angeordnet ist, der steifer als die Manschette ist und über wenigstens einen Teil seiner Länge einen Schlitz (33) od. dgl. aufweist, in dessen Bereich Spindel und Manschette aneinander anliegen und dass die der Gehäusewand zugekehrte Mantelfläche der Manschette dem auslassseitigen Flüssigkeitsdruck ausgesetzt ist.
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