DE19717452A1 - Rotationsverdrängerpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Pumpe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.

Eine solche Pumpe ist aus dem DE-295 11 966 U bekannt. Die bekannte Pumpe hat eine stillstehende Anordnung aus einer Grundplatte und zwei Spannplatten, zwischen denen die Grundplatte eingespannt ist. In der Oberfläche der Grund­ platte ist eine Ringfläche vorgesehen, welche sich über einen Teilkreis oder ei­ nen Vollkreis erstreckt und von einer Membran überdeckt ist, welche mittels der einen Spannplatte an ihren Rändern dicht mit der Grundplatte verspannt ist. Zwi­ schen der Membran und der Ringfläche der Grundplatte ist ein Pumpkanal gebil­ det, in welchen durch die Grundplatte hindurch ein Zulauf und ein Ablauf einmün­ den. Der Pumpkanal verbindet den Zulauf und den Ablauf auf dem längeren Weg, wohingegen der kürzere Weg zwischen Zulauf und Ablauf blockiert ist. Koaxial zur Ringfläche ist über der Membran ein Rotor angeordnet, welcher meh­ rere Rollen hat, die mittels axial verschieblicher Druckübertragungsglieder, welche kranzförmig über der Membran angeordnet sind, auf die Membran einwir­ ken und sie lokal gegen die Ringfläche drücken, wodurch die Membran an umlau­ fenden Stellen den Weg vom Zulauf zum Ablauf unterbricht und dadurch für die gewünschte Pumpwirkung sorgt. Mittels eines Stellrings, welcher oberhalb der ei­ nen Spannplatte in der Nachbarschaft der Rollen angeordnet ist, kann der Hub der Druckübertragungsglieder eingestellt werden; damit wird zugleich die Förder­ leistung der Pumpe eingestellt.

Die Spannplatte, welche auf der der Membran abgewandten Seite der Grundplat­ te angeordnet ist, ist ringförmig ausgebildet und durch mehrere an ihrem Umfang angeordnete Schrauben mit der gegenüberliegenden Spannplatte verschraubt, wodurch zugleich der Rand der Membran fest eingespannt wird. Koaxial zur Ro­ torwelle erstreckt sich durch die kreisförmige Öffnung der ringförmigen Spann­ platte eine Gewindestange nach außen, auf welche eine Stellmutter aufgedreht ist, welche es gestattet, über Federkraft den Druck einzustellen, mit welchem die Rollen auf die Membran einwirken. Durch Verdrehen der Stellmutter kann der Förderdruck der Pumpe verändert werden.

Es gibt kritische Pumpmedien, die bei einem Fördern durch eine derartige Pumpe verklumpen. Zu den kritischen Pumpmedien gehören z. B.: Dispersionen für Strukturputze, Effekt-Farben (Farbdispersionen, welche schuppenförmige Pig­ mente, Plättchen oder Schnitzel enthalten) und faserige Dispersionen (z. B. Baumwollfasern in Dispersion zur Bildung von "flüssigen Tapeten"). Durch Ver­ klumpen werden die Dispersionen unbrauchbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Neigung zur Ver­ klumpung dieser heiklen Materialien beim Fördern durch eine solche Pumpe herabzusetzen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpe mit den im Anspruch 1 angegebe­ nen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Bei der neuen Pumpe trägt erfindungsgemäß eine Grundplatte zur Bildung einer Ringfläche entlang eines Pumpkanals eine Lage aus einem weicheren Material als jenem der Grundplatte. Durch diese einfache Maßnahme kann überraschen­ derweise verhindert werden, daß das Pumpmedium verklumpt oder sich noch in der Pumpe verfestigt.

Zweckmäßigerweise erstreckt sich die Lage aus weicherem Material nur über den gesamten Bereich, der von den Druckübertragungsgliedern überdeckt ist. Das genügt für eine optimale Wirksamkeit.

Vorzugsweise ist die Lage aus weicherem Material mit der Grundplatte durch ei­ ne der folgenden Möglichkeiten verbunden: Das weichere Material ist aufgegos­ sen, aufvulkanisiert oder aufgeklebt. Der Vorteil dieser drei Möglichkeiten besteht darin, daß zwischen die Lage und die Grundplatte kein Pumpmedium gelangen kann und sich dort ablagert.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das weichere Material in eine Vertiefung der Grundplatte eingebracht ist. Dies gibt dem weiche­ ren Material seitlichen Halt und der Verschleiß an ihm wird dadurch beim Herun­ terdrücken der Druckübertragungsglieder gemindert.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß das weichere Material über die Vertiefung heraussteht. Dadurch kann die Membran nicht gegen eine frei herausstehende Oberkante der Vertiefung gedrückt und dabei beschä­ digt werden.

Silikone eignen sich als weicheres Material. Sie können in verschiedenen Härte­ graden hergestellt werden. Härten von 20 bis 50 Shore haben sich für das wei­ chere Material besonders bewährt.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Grund­ platte zwischen einem Niederhalter und einer Spannplatte liegt. Dadurch muß bei einer verschlissenen Grundplatte oder einer verschlissenen weicheren Lage dar­ auf nur dieses eine Teil ausgewechselt werden und nicht die ganze Spannplatte. Dies senkt die Kosten für den Betrieb erheblich.

Eine weitere Senkung der Kosten - und gleichzeitig eine Gewichtsersparnis - bringt die Ausführung der Grundplatte in Kunststoff. Dabei ist ein formstabiler Kunststoff nötig, der den auftretenden Kräften widersteht, ohne dabei beschädigt zu werden. Als formstabile Kunststoffe eignen sich besonders: Polyamid, ABS-Polymere und Polystyrol.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem in den beigefügten Zeich­ nungen dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe entlang der Linie B-B in Fig. 2,

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Grundplatte und

Fig. 3 einen vergrößert dargestellten Querschnitt durch die Grundplatte entlang der Linie A-A in Fig. 2.

Die Pumpe hat einen Stator 1 und einen Rotor 2. Der Stator 1 ist ein Teil des Ge­ häuses der Pumpe und weist eine Spannplatte 24, einen Niederhalter 6, eine Grundplatte 3 und eine Membran 11 auf. Die Grundplatte 3 ist ringförmig ausge­ bildet und koaxial zur Achse 4 des Rotors 2 angeordnet. Die Grundplatte 3 hat eine ebene Ringfläche 5, welche begrenzt wird durch zwei konische Klemmflä­ chen 9 und 10, welche vom Rotor 2 aus gesehen hinter der Ringfläche 5 liegen; ihnen liegen zwei weitere Klemmflächen 7 und 8 gegenüber, die am Niederhalter 6 ausgebildet sind und mit den Klemmflächen 9 und 10 zusammenwirken, um da­ zwischen die Membran 11 einzuklemmen, welche aus einem elastomeren Werk­ stoff besteht, in entspanntem, nicht eingebautem Zustand ein ringförmiges, ebe­ nes Gebilde ist und durch das Einspannen zwischen den konischen Klemmflä­ chen 7 bis 10 gebogen wird, so daß sie die ebene Ringfläche 5 überwölbt. Zwi­ schen der gewölbten und dadurch elastisch vorgespannten Membran 11 und der Ringfläche 5 ist auf diese Weise ein Pumpkanal 12 gebildet, in welchen ein Zu­ lauf 13 und ein Ablauf 15, welcher zweckmäßigerweise dicht neben dem Zulauf 13 liegt münden und - nur um ihn darstellen zu können - in Fig. 1 in diagonaler Anordnung vorgesehen ist. Der Pumpkanal 12 ist auf dem kurzen Weg vom Zu­ lauf 13 zum Ablauf 15 durch jeweils eine Erhebung 39 auf der ringförmigen Grundplatte 3 blockiert, indem die Erhebungen 39 in ihrem senkrecht zur Grund­ platte 3 gelegten Radialschnitt kreissegmentförmig ausgebildet sind. Die beiden Erhebungen 39 sind radial auf der Ringfläche 5 der Grundplatte 3 angeordnet. Durch sie wird verhindert, daß das Pumpmedium in den Bereich eindringen kann, der in Drehrichtung des Rotors 2 zwischen Ablauf 15 und Zulauf 13 liegt.

In einer in der Ringfläche 5 vorhandenen Vertiefung 41, ist ein Füllmaterial einge­ bracht. Die Vertiefung 41 erstreckt sich annähernd entlang des gesamten Pump­ kanals 12 vom Zulauf 13 bis zum Ablauf 15. Vorzugsweise verwendet man als Füllmaterial ein einstückiges Silikonbett 35. Die Vertiefung 41 ist zweckmäßiger­ weise rechteckig im Querschnitt, genauso wie das Silikonbett 35, welches paßge­ nau in die Vertiefung 41 eingesetzt ist. Die Vertiefung 41 und das in ihr liegende Silikonbett 35 sind an ihren dem Zu- bzw. Ablauf 13, 15 zugewandten Enden so begrenzt, daß sie mit ihrem dortigen Rand jeweils auf einem Radius der Grund­ platte 3 liegen. Die Tiefe der Vertiefung 41 und dadurch auch die Dicke des Sili­ konbetts 35 hängen vom Pumpentyp und von dem zu pumpendem Medium ab.

Das Silikonbett 35 steht zweckmäßigerweise über die Ringfläche 5 der Grundplatte 3 heraus, damit die von den Druckübertragungsgliedern 14 herabge­ drückte Membran 11 nicht an den Kanten der Vertiefung 41 beschädigt werden kann. Überraschenderweise verhindert dieses Silikonbett 35 eine Verfestigung und eine Entmischung einer zu pumpenden Dispersion beim Pumpvorgang.

Auf der Außenseite der Membran 11 ist ein Kranz von Stößeln 14 angeordnet, welche als Druckübertragungsglieder dienen. Die Stößel 14 sind im Längsschnitt T-förmig, erstrecken sich parallel zur Achse 4 und sind längs des gesamten Pumpkanals 12 angeordnet, der den Zulauf 13 mit dem Ablauf 15 verbindet, nicht aber über jenem Abschnitt der Membran 11, welcher in Drehrichtung des Rotors 2 vom Ablauf 15 zum Zulauf 13 führt, weil dort der Pumpkanal 12 durch die auf der ringförmigen Grundplatte 3 vorgesehene Erhebung 39 unterbrochen ist.

Die Stößel 14 sind im Niederhalter 6 parallel zur Achse 4 verschieblich angeord­ net und durch einen Stellring 17 gesichert, welcher gegen die Rückstellkraft der Membran 11 in Richtung der Achse 4 mittels eines Exzenters 19 verlagerbar ist, so daß die Stößel 14 einen veränderlichen Endanschlag haben, der es gestattet, den maximalen Querschnitt des Pumpkanals 12 zu verringern und damit die För­ derleistung der Pumpe einzustellen.

Der Rotor 2 dreht sich um eine Welle 20, welche in einem Wälzlager 26 im Nie­ derhalter 6 und in einem weiteren Wälzlager 27 im hinteren Gehäuseteil gelagert ist. Der Rotor 2 hat wenigstens zwei frei laufende Rollen 21 - neben freilaufenden Rollen 21 sind genauso angetriebene Rollen denkbar - welche über die Stößel 14 hinwegrollen und sie niederdrücken, wodurch die Membran 11 lokal an die Ring­ fläche 5 gedrückt wird. Diese lokale Andrückstelle wandert mit der Rotorbewe­ gung längs des Pumpkanals 12, schiebt die davor stehende Flüssigkeitsmenge durch den Ablauf 15 hinaus und saugt gleichzeitig durch den Zulauf 13 weitere Flüssigkeit nach.

Der Förderdruck der Pumpe hängt von der Vorspannung der Membran 11 ab. Diese Vorspannung hängt vom Material und der Dicke der Membran 11 ab, aber auch vom Ausmaß ihrer Biegung. Darüberhinaus hängt der Förderdruck von der Kraft ab, mit welcher die Stößel 14 auf die Membran 11 einwirken. Sie kann mit­ tels eines zweiten Exzenters 22 verändert werden, welcher über das hintere Wälzlager 27 auf einen Kragen 28 an der Welle 20 einwirkt und dadurch eine Fe­ der 29 mehr oder weniger spannt, welche auf dem axial verschieblichen Träger 30 der Rollen 21 lastet. Durch Verdrehen des Exzenters 22 z. B. mittels eines an der Außenseite angebrachten Handrades kann die Kraft, mit welcher die Rollen 21 auf die Membran 11 einwirken, erhöht oder erniedrigt werden. Bei exzessivem Druckaufbau unter der Membran 11 können die Stößel 14 dem Druck auswei­ chen, soweit die Druckkraft die durch Verdrehen des Exzenters 22 veränderliche Rückstellkraft der Feder 29 übersteigt.

Die Verspannung der Membran 11 geschieht mittels eines Gewindebolzens 31, welcher in den Niederhalter 6 eingedreht ist, sich durch die Spannplatte 24 er­ streckt und eine Mutter 32 trägt die, wenn sie angezogen wird, die Spannplatte 24 gegen die Grundplatte 3 und damit die Grundplatte 3 gegen den Rand der Membran 11 drückt. Ebenso besteht die Möglichkeit zur Verspannung der Mem­ bran 11 statt der Mutter 32 auf einen Schnellspannverschluß zurückzugreifen. Damit werden die Membran 11 und die Grundplatte 3 eingespannt und gleichzei­ tig der Pumpkanal 12 abgedichtet. Falls bei einem Verschleiß die Membran 11 und/oder die Grundplatte 3 ausgetauscht werden müssen, muß lediglich die Mut­ ter 32 gelöst werden. Danach kann die Spannplatte 24 abgenommen werden und die Grundplatte 3 und die Membran 11 sind frei zugänglich. Der Verschleiß tritt in erster Linie an der harten Grundplatte 3, bzw. am weichen Silikonbett 35 auf und äußert sich infolge des Abriebs von der Grundplatte 3, bzw. des Silikonbetts 35 in einer Vergrößerung des Pumpkanals 12, die ihrerseits eine Verringerung des Förderdrucks nach sich zieht. Am Absinken des Förderdrucks kann man daher leicht erkennen, wann ein Austausch erforderlich ist.

Neben der Ausbildung des Pumpkanals 12 durch eine die Ringfläche 5 der Grundplatte 3 überspannende Membran 11, kann der Pumpkanal 12 auch durch einen Schlauch gebildet werden, der zwischen Niederhalter 6 und Spannplatte 24 eingespannt ist und den gesamten, von den Stößeln 14 überdeckten Bereich bedeckt.

Claims (11)

1. Rotationsverdrängerpumpe mit einem Stator (1), der einen Niederhalter (6) und eine Grundplatte (3) aufweist,
mit einer auf der dem Niederhalter (6) zugewandten Seite der Grundplatte (3) vorgesehenen, sich zumindest über einen Teil eines Vollkreises erstrecken­ den Ringfläche (5),
mit einem in die Ringfläche (5) mündenden Zulauf (13) und einem von der Ringfläche (5) ausgehenden Ablauf (15),
mit einer die Ringfläche (5) überdeckenden Membran (11)1 welche mit ihren Rändern dicht zwischen dem Niederhalter (6) und der Grundplatte (3) einge­ spannt ist, wodurch zwischen der Membran (11) und der Grundplatte (3) ein sich vom Zulauf zum Ablauf erstreckender Pumpkanal (12) ausgebildet ist,
mit einem über der Ringfläche (5) angeordneten, angetriebenen Rotor (2), welcher um die konzentrische Achse (4) der Ringfläche (5) umläuft, minde­ stens eine Rolle (21) hat, die über der Membran (11) angeordnet ist und die Membran (11) fortlaufend lokal gegen die Ringfläche (5) drückt, indem sie auf der Rückseite eines Kranzes von einzeln gegen die Ringfläche (5) bewegli­ chen Druckübertragungsgliedern (14) läuft, wodurch die Membran (11) den Weg vom Zulauf (13) zum Ablauf (15) fortschreitend unterbricht,
dadurch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (3) zur Bildung der Ringflä­ che (5) entlang des Pumpkanals (12) eine Lage aus einem weicheren Materi­ al als jenem der Grundplatte (3) trägt.

2. Rotationsverdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete, daß die Lage sich über den Bereich erstreckt, der von den Druckübertra­ gungsgliedern (14) überdeckt ist.

3. Rotationsverdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das weichere Material auf die Grundplatte (3) gegossen ist.

4. Rotationsverdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das weichere Material auf die Grundplatte (3) vulkanisiert ist.

5. Rotationsverdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das weichere Material auf die Grundplatte (3) geklebt ist.

6. Rotationsverdrängerpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß sich das weichere Material in einer Vertiefung (41) der Grundplatte (3) befindet.

7. Rotationsverdrängerpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das weichere Material über die Vertiefung (41) heraussteht.

8. Rotationsverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das weichere Material ein Silikon ist.

9. Rotationsverdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das weichere Material in einem Härtebereich von 20 bis 50 Shore liegt.

10. Rotationsverdrängerpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (3) zwischen dem Niederhalter (6) und einer Spannplatte (24) liegt.

11. Rotationsverdrängerpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (3) aus formstabilem Kunststoff besteht.