DE10102852C2

DE10102852C2 - Drehschieberverdrängerpumpe

Info

Publication number: DE10102852C2
Application number: DE10102852A
Authority: DE
Inventors: Werner E Friedrich
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2000-02-10
Filing date: 2001-01-23
Publication date: 2002-10-24
Anticipated expiration: 2021-01-24
Also published as: DE10102852A1; DE20002385U1

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.The pump principle presented in EP 0 826 883 A2 describes a rotary vane displacement pump with a rotary vane displacer ( 1 ) - referred to there as a rotary piston - which, in cooperation with a rotating internal rotary cylinder ( 2 ) in a cylindrical chamber ( 10 ), can advantageously perform pumping work. The mode of operation is illustrated using various designs of this pump for the radial flow of the pump medium through the cylindrical chamber ( 10 ).

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.If the same principle is applied to a pump with an axial direction of flow of the pumping medium through the cylindrical chamber ( 10 ) and at the same time some structural changes are made, then there are further advantageous properties, which are presented below in this description and on the basis of the accompanying drawings should be made understandable.

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.From the own DE 197 30 988 A1 a rotary piston pump is also be knows which has a radial supply and discharge of the medium to be conveyed has.

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.This has a rotating cylinder that is axially parallel inside the pump chamber revolves around a centrically mounted rotary piston, the rotary cylinder when passing through the openings of the intake and exhaust channels Picks up sealing surfaces of the piston to close them alternately. A axial supply and discharge of the fluid is not possible.

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. US 2,250,947 shows an electromagnetically driven pump, also with radial conveyance of the medium. The drive is inside the pump. there radial runners are connected to each other by springs and increase Delivery from an eccentrically rotatable block with piston shafts.

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.The basis for the further development of this principle, the third design according to EP 0826883 A2, there Figures 13 to 17. In this case, it proves to be favorable when the Kol bendecken -. Better now designated (24/25) as an external rotor segments - nen by ei closed cylinder jacket to be replaced. This gives the external rotary cylinder ( 26 ), which is rigidly and firmly connected to the rotary valve displacer ( 1 ) in this further developed design. This outer rotating cylinder ( 26 ) corresponds in its diameter, the circumference and the limited volume of the cylindrical chamber ( 10 ) and is rotatably mounted coaxially to it.

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. Movable, part-circular segments are positioned radially and perpendicular to the axis of rotation of the two rotary cylinders ( 2 , 26 ) and are positively connected to the rotary slide displacer ( 1 ) or to the external rotary cylinder ( 26 ). The partially circular segments can fulfill the function of rotary slide valves ( 34 ) by their shape. Inlet ( 8 ) and outlet ( 9 ) of the cylindrical chamber ( 10 ) are periodically closed and opened again by this rotary slide valve ( 34 ). With each revolution, the flow of the pump medium can be controlled in a controlled manner.

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".The rotary vane displacement pump with the features of claim 1 of this Pa tentanmeldung ( Fig. 1) makes it understandable that by the solution of the two rotating cylinders ( 2 , 26 ) in cooperation with the rotary vane displacer ( 1 ) as a functional unit, the pumping medium through the working chamber or Delivery chamber of the pump can advantageously be conveyed from the inlet duct ( 8 ) to the outlet duct ( 9 ). As between two shells, the pump fluid is as it were "carried" between the outer rotating cylinder ( 26 ) and the inner rotating cylinder ( 2 ).

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.The rotary valve displacer ( 1 ) performs friction work during its rotation along the two side walls ( 6 ) of the cylindrical chamber ( 10 ) and along the sliding sleeve ( 11 ). However, since the moving parts of this pump principle allow a contact-free adjustment to each other, these values can also be influenced favorably. The lower throttling losses at the inlet ( 8 ) and outlet channels ( 9 ) can also contribute to favorable efficiency results through the control via slide gate.

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.This type with two rotating cylinders ( 2 , 26 ) can be combined with various of the previously described designs of the rotary valve displacer ( 1 ) and the sliding sleeve ( 11 ), which in turn also permit further modifications.

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).If the pump z. B. not on the shaft ( 7 ) of the rotary valve displacer ( 1 ), son driven by the external rotary cylinder ( 26 ), then there are additional design options for the rotary valve displacer ( 1 ) in combination with the internal rotary cylinder ( 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.In this way, the sliding sleeve ( 11 ) can be rigidly and firmly integrated into the internal rotating cylinder ( 2 ), as is shown schematically in FIG. 3. In this design and combination, the rotary vane displacer ( 1 ) is articulated ( 29 ) on the inside of the external rotary cylinder ( 26 ) in a fixed but movable manner, and the external rotary cylinder ( 26 ) can thus carry the rotary vane displacer ( 1 ) with it. Adapted to the size and design of the sliding sleeve ( 11 ), the rotary slide displacer ( 1 ) is at the same time displaceably mounted between the jaws of the sliding sleeve ( 11 ) and thus takes the inner rotating cylinder ( 2 ) with it.

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.The internal rotating cylinder ( 2 ) and the sliding sleeve ( 11 ) now firmly integrated in it are fused into one component by this solution, which is advantageous for the construction and function of the pump.

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.The construction and the function of this type can be understood from the schematic representation in Fig. 3 on page 2/11. In addition, Fig. 4 illustrates the uncomplicated, empty pump housing for this technique.

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.The new technology according to FIG. 3 is further illustrated in the following graphic representations by sectional drawings in FIGS. 7 and 8. The Fig. 9 in each case differing surfaces to give 12 operating positions this embodiment, rotational positions again.

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). Figs. 13 to 16 demonstrate examples of these different designs. In this Fig. 13 corresponds to the original design of a driven about its shaft (7) Drehschieberverdrängers (1). Figs. 14 to 16 show the other hand, in the designs of the inner rotary cylinder (2) is rigidly and permanently integrated sliding collar (11) and said Suitable modified 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. Two types of locking technology can be used for all of the designs presented here. The partially circular segments can perform this closing function either by rotating movements about the axis of the cylindrical chamber ( 10 ) or by pivoting movements. In Figs. 17 to 26 are both Techni ken for these tasks illustrated in the drawing. Depending on the intended use and the requirements necessary there, a user could choose between the rotary slide valves ( 34 ) shown and the swing slide valves ( 33 ), but also conventional closing valves.

Die Fig. 27 bis 30 schließlich zeigen Schnitte durch leere Pumpengehäuse un terschiedlicher Bauformen. Die Bauweise der Gehäuse wird aus den Zeichnungen ersichtlich.Finally, FIGS . 27 to 30 show sections through empty pump housings of different designs. The construction of the housing can be seen from the drawings.

Auch zwei Außenansichten von Pumpengehäusen werden noch auf Blatt 3/11 in den Fig. 5 und 6 gezeigt. Two external views of pump housings are also shown on sheet 3/11 in FIGS. 5 and 6.

LIST OF REFERENCE NUMBERS

11

Drehschieberverdränger
Drehschieberverdränger

22

Innendrehzylinder/Innenläufer
Inside turning cylinder / inner rotor

33

Gleitschieberdichtung
Gleitschieberdichtung

44

Laufring
race

55

Innere Mantelfläche der zylindrischen Kammer
Inner surface of the cylindrical chamber

66

Seitliche Begrenzungswand/Seitenwand der Kammer Lateral boundary wall / side wall of the chamber

1010

77

Welle von Drehschieberverdränger Rotary vane shaft

11

88th

Ansaugkanal
intake port

99

Auslasskanal
exhaust port

1010

Zylindrische Kammer
Cylindrical chamber

1111

Gleitmanschette
sliding collar

1212

Spannfeder
tension spring

1313

Kühl-/Heizkammer
Cooling / heating chamber

1414

Zahnrad
gear

1515

Kreisförmige Nuten/Laufnuten
Circular grooves / running grooves

1616

Zylindrische Lagerbohrung
Cylindrical bearing bore

1717

Gehäuse
casing

1818

Dichtung
poetry

1919

Drehschieberschaft
Rotary vane shaft

2020

Saugseitiger Innenläuferschenkel
Suction-side inner rotor leg

2121

Druckseitiger Innenläuferschenkel
Internal rotor leg on the pressure side

2222

Führungsnut in Drehschieberschaft Guide groove in rotary valve stem

1919

2323

Lagerbett für Außenläufersegment
Bearing bed for external rotor segment

2424

Saugseitiges Außenläufersegment
Suction-side outer rotor segment

2525

Druckseitiges Außenläufersegment
Outer rotor segment on the pressure side

2626

Außendrehzylinder/Außenläufer
Outside turning cylinder / external rotor

2727

Ansaugflansch
suction flange

2828

Auslassflansch
outlet flange

2929

Gelenk
joint

3030

Pumpensockel
pump base

3131

Gelenkbolzen
hinge pins

3232

Zylinderflansch
cylinder flange

3333

Schwenkschließschieber
Swivel lock slide

3434

Drehschließschieber
Rotation lock slide

3535

Lagerbohrung für Drehschieberverdränger
Bearing bore for rotary vane displacers

3636

Überlaufkammer
Overflow chamber

3737

Führungswange
→ Laufrichtung beweglicher Teile
Fließrichtung des Pumpmediums
guide cheek
→ Direction of movement of moving parts
Flow direction of the pump medium

Claims

1. Rotary vane displacement pump with a housing ( 17 ), a preferably cylindrical chamber ( 10 ) in the housing ( 17 ) with a first diameter, lateral boundary walls ( 6 ) of the preferably cylindrical chamber ( 10 ), suction and outlet channels ( 8 , 9th ) through the housing ( 17 ) into the preferably cylindrical chamber ( 10 ) for the medium to be conveyed, egg nem on the lateral boundary walls ( 6 ) rotatably mounted inner rotary cylinder ( 2 ) with a second diameter that is smaller than the first diameter, which internal rotary cylinder ( 2 ) is a cylinder jacket which is preferably open on one side and forms a seal ( 18 ) with a section of the preferably cylindrical chamber ( 10 ) in the housing ( 17 ) between the intake and outlet channels ( 8 , 9 ), with a crescent-shaped working chamber, the volume of the inner circumferential surface of the preferably cylindrical chamber ( 10 ) and its side walls ( 6 ) and the outer jacket elfläche of the inner rotary cylinder ( 2 ) is limited, one side of the working chamber in the direction of rotation with the suction channel ( 8 ) and the other side of the working chamber with the outlet channel ( 9 ), and with a rotary valve displacer ( 1 ), which is coaxial to the preferably cylindrical chamber ( 10 ) is rotatably mounted and extends through the inner rotating cylinder ( 2 ) and has a part-circular segment on its circumference which extends so far in the circumferential direction of the cylindrical chamber ( 10 ) that the suction and outlet channels ( 8 , 9 ) can simultaneously be closed by the rotary slide displacer ( 1 ) with its part-circular segments ( 34 ), characterized in that the circumference of the cylindrical chamber ( 10 ) is limited by an external rotary cylinder ( 26 ) which is coaxial with the cylindrical chamber ( 10 ) is rotatably mounted and its diameter preferably speaks to that of the cylindrical chamber ( 10 ) ent.

2. Rotary vane displacement pump according to claim 1, characterized in that the outer rotary cylinder ( 26 ) in circular grooves ( 15 ) or on raised moldings, such as pins, balls, cones or rails or in a cylindrical bore of the lateral boundary walls ( 6 ) is mounted or guided ,

3. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 or 2, characterized in that the rotary vane displacer ( 1 ) is fixedly connected to the external rotary cylinder ( 26 ) and that this connection can be rigid or movable.

4. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the external rotary cylinder ( 26 ) is driven and that the external rotary cylinder ( 26 ) carries the rotary vane displacer ( 1 ) and the internal rotary cylinder ( 2 ).

5. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the rotary vane displacer ( 1 ) is driven and the rotary vane displacer ( 1 ) carries the external rotary cylinder ( 26 ) and the internal rotary cylinder ( 2 ).

6. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that the inner rotary cylinder ( 2 ) is driven and the inner rotary cylinder ( 2 ) carries the rotary vane displacer ( 1 ) and the outer rotary cylinder ( 26 ).

7. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that a rigid sliding sleeve ( 11 ) is firmly integrated as a sealing element in the inner rotating cylinder ( 2 ).

8. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 7, characterized in that a movable sliding sleeve ( 11 ) is integrated as a sealing element in the inner rotating cylinder ( 2 ).

9. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that the inlet channel ( 8 ) and the outlet channel ( 9 ) are positioned to each other so that they face each other in the axial direction to the axis of rotation of the cylindrical chamber ( 10 ).

10. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 9, characterized in that the inlet channel ( 8 ) and the outlet channel ( 9 ) are positioned to each other so that they face each other in the radial direction to the axis of rotation of the cylindrical chamber ( 10 ).

11. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 10, characterized in that the pump medium is conveyed axially through the cylindrical chamber ( 10 ).

12. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 11, characterized in that the pump medium is conveyed radially through the cylindrical chamber ( 10 ).

13. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 12, characterized in that rotating, part-circular segments in the form and function of rotary closing slide ( 34 ) each cover the inlet ( 8 ) and the outlet ( 9 ) periodically and can thereby close and open.

14. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 13, characterized in that oscillating, part-circular segments in the form and function of pivoting closing slide ( 33 ) each periodically cover the inlet ( 8 ) and the outlet ( 9 ) and can thereby close and open.

15. Rotary vane displacement pump according to one of claims 1 to 14, characterized in that closing valves can periodically close and open the inlet ( 8 ) and the outlet ( 9 ).