DE10102852C2 - Drehschieberverdrängerpumpe - Google Patents

Description

Das in der EP 0 826 883 A2 vorgestellte Pumpenprinzip beschreibt eine Drehschieberverdrängerpumpe mit einem Drehschieberverdränger (1) - dort be­ zeichnet als Rotationskolben -, der im Zusammenwirken mit einem rotierenden Innendrehzylinder (2) in einer zylindrischen Kammer (10) vorteilhaft Pumparbeit leisten kann. Die Arbeitsweise wird anhand verschiedener Bauformen dieser Pumpe für den radialen Durchfluss des Pumpmediums durch die zylindrische Kammer (10) dargestellt.

Wird das gleiche Prinzip angewandt bei einer Pumpe mit axialer Fließrichtung des Pumpmediums durch die zylindrische Kammer (10) und werden gleichzeitig einige bauliche Veränderungen vorgenommen, dann ergeben sich weitere, vorteilhafte Eigenschaften, die im folgenden in dieser Beschreibung und anhand der beige­ fügten Zeichnungen vorgestellt und verständlich gemacht werden sollen.

Aus der eigenen DE 197 30 988 A1 ist ferner eine Rotationskolbenpumpe be­ kannt, welche eine radiale Zu- und Ableitung des zu fördernden Mediums auf­ weist.

Diese besitzt einen Rotationszylinder, der im Inneren der Pumpenkammer achsparallel zu einem zentrisch gelagerten Rotationskolben umläuft, wobei der Rotations­ zylinder beim Durchgang über die Öffnungen des Ansaug- und Auslaßkanals Dichtflächen des Kolbens aufnimmt, um diese abwechselnd zu schließen. Eine axiale Zuleitung und Ableitung von Fördermedium ist damit nicht möglich.

Die US 2,250,947 zeigt eine elektromagnetisch angetriebene Pumpe, ebenfalls mit radialer Förderung des Mediums. Der Antrieb liegt innerhalb der Pumpe. Dabei sind radiale Läufer miteinander durch Federn verbunden und nehmen zur Förderung aus einem exzentrisch drehbar gelagerten Block Kolbenschäfte mit.

Grundlage für die Weiterentwicklung dieses Prinzips ist die dritte Bauform gemäß EP 0 826 883 A2, dort Fig. 13 bis 17. Dabei erweist es sich als günstig, wenn die Kol­ bendecken - jetzt besser bezeichnet als Außenläufersegmente (24/25) - durch ei­ nen geschlossenen Zylindermantel ersetzt werden. Dadurch erhält man den Außendrehzylinder (26), der in dieser fortentwickelten Bauform starr und fest mit dem Drehschieberverdränger (1) verbunden ist. Dieser Außendrehzylinder (26) entspricht in seinem Durchmesser, dem Umfang und dem umgrenzten Volumen der zylindrischen Kammer (10) und ist koaxial zu dieser drehbar gelagert.

Bewegliche, teilkreisförmige Segmente sind radial und senkrecht zur Rotations­ achse der beiden Drehzylinder (2, 26) positioniert und sind formschlüssig mit dem Drehschieberverdränger (1) bzw. mit dem Außendrehzylinder (26) fest verbunden. Die teilkreisförmigen Segmente können durch ihre Form die Funktion von Dreh­ schließschiebern (34) erfüllen. Einlass (8) und Auslass (9) der zylindrischen Kam­ mer (10) werden durch diese Drehschließschieber (34) periodisch geschlossen und wieder geöffnet. Bei jeder Umdrehung kann der Durchfluß des Pumpmediums so kontrolliert gesteuert werden.

Die Drehschieberverdrängerpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 dieser Pa­ tentanmeldung (Fig. 1) macht es nachvollziehbar, daß durch die Lösung der zwei rotierenden Zylinder (2, 26) im Zusammenwirken mit dem Drehschieberverdränger (1) als funktionaler Einheit das Pumpmedium durch die Arbeitskammer bzw. Förder­ kammer der Pumpe vom Einlasskanal (8) zum Auslasskanal (9) vorteilhaft befördert werden kann. Wie zwischen zwei Schalen wird das Pumpfluid auf diesem Weg zwi­ schen dem Außendrehzylinder (26) und dem Innendrehzylinder (2) gleichsam "getragen".

Reibarbeit leistet der Drehschieberverdränger (1) während seiner Umdrehung ent­ lang der beiden Seitenwände (6) der zylindrischen Kammer (10) und entlang der Gleitmanschette (11). Da die beweglichen Teile dieses Pumpenprinzips aber eine berührungsfreie Einstellung zueinander erlauben, können auch diese Werte günstig beeinflusst werden. Die geringeren Drosselverluste an den Einlass- (8) und Aus­ lasskanälen (9) können durch die Steuerung über Schließschieber ebenfalls zu günstigen Wirkungsgradergebnissen beitragen.

Diese Bauart mit zwei rotierenden Zylindern (2, 26) lässt sich mit verschiedenen der vorher bereits beschriebenen Bauformen des Drehschieberverdrängers (1) und der Gleitmanschette (11) kombinieren, die wiederum jeweils für sich ebenfalls weitere Modifikationen zulassen.

Wird die Pumpe z. B. nicht über die Welle (7) des Drehschieberverdrängers (1), son­ dern über den Außendrehzylinder (26) angetrieben, dann ergeben sich auch da­ durch zusätzliche Gestaltungsmöglichkeiten des Drehschieberverdrängers (1) in Kombination mit dem Innendrehzylinder (2).

So lässt sich die Gleitmanschette (11) in den Innendrehzylinder (2) starr und fest integrieren, wie in Fig. 3 schematisch dargestellt wird. In dieser Bauweise und Kombination ist der Drehschieberverdränger (1) innen am Außendrehzylinder (26) fest aber beweglich angelenkt (29), und der Außendrehzylinder (26) kann so den Drehschieberverdränger (1) mitführen. Angepasst an die Größe und Bauform der Gleitmanschette (11) ist der Drehschieberverdränger (1) zwischen den Backen der Gleitmanschette (11) gleichzeitig verschieblich gelagert und nimmt so wiederum den Innendrehzylinder (2) mit.

Der Innendrehzylinder (2) und die in ihm nun fest integrierte Gleitmanschette (11) sind durch diese Lösung zu einem Bauteil verschmolzen, was für Bau und Funktion der Pumpe vorteilhaft ist.

Die Konstruktion und die Funktion dieser Bauart lässt sich nachvollziehen aus der schematisierten Darstellung in der Fig. 3 auf Blatt 2/11. Daneben verdeutlicht Fig. 4 das unkomplizierte, leere Pumpengehäuse für diese Technik.

Die neue Technik gemäß Fig. 3 wird in den folgenden, zeichnerischen Darstellun­ gen durch Schnittzeichnungen in den Fig. 7 und 8 weiter veranschaulicht. Die Fig. 9 bis 12 geben Arbeitsstellungen dieser Ausführung in jeweils unterschiedli­ chen Drehpositionen wieder.

Die Fig. 13 bis 16 demonstrieren Beispiele dieser unterschiedlichen Bauformen. Dabei entspricht Fig. 13 der ursprünglichen Bauform eines über seine Welle (7) angetriebenen Drehschieberverdrängers (1). Die Fig. 14 bis 16 zeigen dagegen Bauformen der im Innendrehzylinder (2) starr und fest integrierten Gleitmanschette (11) und die dazu passend modifizierten Drehschieberverdränger (1).

Für alle hier vorgestellten Bauformen lassen sich zwei Arten von Schließtechniken einsetzen. Diese Schließfunktion können die teilkreisförmigen Segmente entweder durch rotierende Bewegungen um die Achse der zylindrischen Kammer (10) oder durch Schwenkbewegungen erfüllen. In den Fig. 17 bis 26 werden beide Techni­ ken für diese Aufgaben zeichnerisch dargestellt. Je nach Einsatzzweck und den da­ für notwendigen Erfordernissen könnte ein Anwender zwischen den gezeigten Dreh­ schließschiebern (34) und den Schwenkschließschiebern (33), aber auch herkömm­ lichen Schließventilen wählen.

Die Fig. 27 bis 30 schließlich zeigen Schnitte durch leere Pumpengehäuse un­ terschiedlicher Bauformen. Die Bauweise der Gehäuse wird aus den Zeichnungen ersichtlich.

Auch zwei Außenansichten von Pumpengehäusen werden noch auf Blatt 3/11 in den Fig. 5 und 6 gezeigt.

Bezugszeichenliste

1

Drehschieberverdränger

2

Innendrehzylinder/Innenläufer

3

Gleitschieberdichtung

4

Laufring

5

Innere Mantelfläche der zylindrischen Kammer

6

Seitliche Begrenzungswand/Seitenwand der Kammer

10

7

Welle von Drehschieberverdränger

1

8

Ansaugkanal

9

Auslasskanal

10

Zylindrische Kammer

11

Gleitmanschette

12

Spannfeder

13

Kühl-/Heizkammer

14

Zahnrad

15

Kreisförmige Nuten/Laufnuten

16

Zylindrische Lagerbohrung

17

Gehäuse

18

Dichtung

19

Drehschieberschaft

20

Saugseitiger Innenläuferschenkel

21

Druckseitiger Innenläuferschenkel

22

Führungsnut in Drehschieberschaft

19

23

Lagerbett für Außenläufersegment

24

Saugseitiges Außenläufersegment

25

Druckseitiges Außenläufersegment

26

Außendrehzylinder/Außenläufer

27

Ansaugflansch

28

Auslassflansch

29

Gelenk

30

Pumpensockel

31

Gelenkbolzen

32

Zylinderflansch

33

Schwenkschließschieber

34

Drehschließschieber

35

Lagerbohrung für Drehschieberverdränger

36

Überlaufkammer

37

Führungswange
→ Laufrichtung beweglicher Teile
Fließrichtung des Pumpmediums

Claims (15)

1. Drehschieberverdrängerpumpe mit einem Gehäuse (17), einer vorzugsweise zylindrischen Kammer (10) in dem Gehäuse (17) mit einem ersten Durch­ messer, seitlichen Begrenzungswänden (6) der vorzugsweise zylindrischen Kammer (10), Ansaug- und Auslaßkanälen (8, 9) durch das Gehäuse (17) in die vorzugsweise zylindrische Kammer (10) für das zu fördernde Medium, ei­ nem an den seitlichen Begrenzungswänden (6) drehbar gelagerten Innen­ drehzylinder (2) mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner ist als der erste Durchmesser, welcher Innendrehzylinder (2) ein vorzugsweise einseitig offe­ ner Zylindermantel ist, der mit einem Abschnitt der vorzugsweise zylindri­ schen Kammer (10) in dem Gehäuse (17) zwischen den Ansaug- und Aus­ laßkanälen (8, 9) eine Dichtung (18) bildet, mit einer sichelförmigen Arbeits­ kammer, deren Volumen von der inneren Mantelfläche der vorzugsweise zy­ lindrischen Kammer (10) und deren Seitenwänden (6) sowie der äußeren Mantelfläche des Innendrehzylinders (2) begrenzt wird, wobei eine Seite der Arbeitskammer in Rotationsrichtung mit dem Ansaugkanal (8) und die andere Seite der Arbeitskammer mit dem Auslaßkanal (9) in Verbindung steht, und mit einem Drehschieber-Verdränger (1), der koaxial zur vorzugsweise zylin­ drischen Kammer (10) drehbar gelagert ist und den Innendrehzylinder (2) durchgreift und an seinem Umfang ein teilkreisförmiges Segment aufweist, das sich so weit in Umfangsrichtung der zylindrischen Kammer(10) erstreckt, daß die Ansaug- und Auslaßkanäle (8, 9) gleichzeitig vom Drehschieber- Verdränger (1) mit seinen teilkreisförmigen Segmenten (34) geschlossen werden können, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Kammer (10) in ihrem Umfang durch einen Außendrehzylinder (26) begrenzt wird, der koaxial zur zylindrischen Kammer (10) drehbar gelagert ist und dessen Durchmesser vorzugsweise demjenigen der zylindrischen Kammer (10) ent­ spricht.

2. Drehschieberverdrängerpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendrehzylinder (26) in kreisförmigen Nuten (15) oder auf erhabenen Formteilen, wie Zapfen, Kugeln, Kegeln oder Schienen oder in einer zylindrischen Bohrung der seitlichen Begrenzungswände (6) gelagert oder geführt ist.

3. Drehschieberverdrängerpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber-Verdränger (1) fest mit dem Außendrehzylinder (26) verbunden ist und daß diese Verbindung starr oder beweglich sein kann.

4. Drehschieberverdrängerpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendrehzylinder (26) angetrieben wird und daß der Außendrehzylinder (26) den Drehschieber-Verdränger (1) und den Innendrehzylinder (2) mitführt.

5. Drehschieberverdrängerpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehschieber-Verdränger (1) angetrieben wird und der Drehschieber-Verdränger (1) den Außendrehzylinder (26) sowie den Innendrehzylinder (2) mitführt.

6. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendrehzylinder (2) angetrieben wird und der Innendrehzylinder (2) den Drehschieber-Verdränger (1) und den Außendrehzylinder (26) mitführt.

7. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine starre Gleitmanschette (11) als Dichtelement in den Innendrehzylinder (2) fest integriert ist.

8. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine bewegliche Gleitmanschette (11) als Dichtelement in den Innendrehzylinder (2) integriert ist.

9. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (8) und der Auslaßkanal (9) zueinander so positioniert sind, daß sie sich in axialer Richtung zur Rotationsachse der zylindrischen Kammer (10) gegenüberliegen.

10. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Einlaßkanal (8) und der Auslaßkanal (9) zueinander so positioniert sind, daß sie sich in radialer Richtung zur Rotationsachse der zylindrischen Kammer (10) gegenüberliegen.

11. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpmedium axial durch die zylindrische Kammer (10) gefördert wird.

12. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpmedium radial durch die zylindrische Kammer (10) gefördert wird.

13. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß rotierende, teilkreisförmige Segmente in Form und Funktion von Drehschließschiebem (34) jeweils den Einlass (8) und den Auslass (9) periodisch überdecken und dadurch schließen und öffnen können.

14. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß oszillierende, teilkreisförmige Segmente in Form und Funktion von Schwenkschließschiebern (33) jeweils den Einlass (8) und den Auslass (9) periodisch überdecken und dadurch schließen und öffnen können.

15. Drehschieberverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Schließventile den Einlass (8) und den Auslass (9) periodisch schließen und öffnen können.