DE102004052928A1

DE102004052928A1 - Pumpe, insbesondere Dickstoffpumpe

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Publication number: DE102004052928A1
Application number: DE102004052928A
Authority: DE
Inventors: Herbert Jung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-05-04
Anticipated expiration: 2024-10-30
Also published as: US20080274000A1; CN101107447B; DE102004052928B4; EP1831570B1; WO2006048212A2; JP2008518148A; CA2593673A1; WO2006048212A3; EP1831570A2; US8192183B2; EA010914B1; CN101107447A; EP1831570B9; JP5076218B2; KR101190336B1; CA2593673C; KR20070097424A; EA200700962A1

Abstract

Zur Schaffung einer einfach aufgebauten, ruhig laufenden Pumpe, insbesondere Dickstoffpumpe, vorzugsweise für Beton, mit einem in einem Gehäuse (2) umlaufenden angetriebenen Rotor (4), wird vorgeschlagen, dass der Rotor (4) als vieleckiger prismenartiger Körper ausgebildet ist, bei dem mindestens die Verbindungsgeraden der Ecken (4') der Grundflächen ein gleichseitiges Vieleck bilden, und der um seine auf einer Kreisbahn laufenden Zentrumsachse eine Rotationsbewegung ausführt, wobei die Längskanten des prismenartigen Körpers die längsseitige innere Wandfläche (2') des Gehäuses (2) berühren.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere Dickstoffpumpe, mit einem in einem Gehäuse umlaufenden angetriebenen Rotor.

Zum Pumpen von Dickstoffen mit darin enthaltenen großkörnigen, ggf. abrasiven Anteilen wie z. B. Beton werden bislang hauptsächlich Kolbenpumpen mit zwei Förderzylindern eingesetzt, in denen durch Hydraulikzylinder bewegte Förderkolben in gegenseitigem Wechsel Saug- und Druckhübe ausführen, wobei bei jedem Wechsel vom Saug- zum Druckhub eine von der Umschaltzeit und auch vom Füllgrad der Förderzylinder abhängige Unterbrechung der Förderung stattfindet.

Für die wechselseitige Verbindung der Förderzylinder mit einem Zuführbehälter bzw. mit der Förderleitung werden Schieber unterschiedlicher Bauart verwendet, die ebenfalls durch Hydraulikzylinder bewegt werden. Die Koordination des Pumpprozesses erfordert bei dieser Pumpenbauart einen vergleichsweise großen Steuerungsaufwand.

Durch die unstetige Bewegung der Hydraulikzylinder und demzufolge auch der damit angetriebenen Pumpenelemente erfolgt zwangsläufig eine unstetige, bei jedem Wechsel vom Saug- zum Druckhub unterbrochene Förderung des Förderguts. Aus der Unstetigkeit resultiert auch eine, entsprechend dem Pumpzyklus ablaufende, in ständigem Wechsel erfolgende stoßartige Beschleunigung und Verzögerung der bewegten Pumpenelemente und des gepumpten Förderguts. Dadurch sind alle im Pumpstrang eingebundenen und angebundenen Bauteile einer zyklisch stoßartigen Beanspruchung ausgesetzt.

Beton wird auf Baustellen meist über sogenannte Betonverteilermaste, die stationär oder auf straßenverkehrstauglichen Fahrgestellen montiert sind, zur Einbringstelle gepumpt. Hier bewirkt die vor beschriebene Pumpcharakteristik ein Aufschwingen der Verteilermaste, aus dem sich an deren Ende, d. h. an der Austrittsstelle des Betons, Bewegungen ergeben, deren Ausmaß, sich mit zunehmender Mastlänge vergrößernd, die in diesem Bereich arbeitenden Menschen gefährden und die Einbringung des Betons aufs Äußerste erschweren, ja unmöglich machen können.

Durch die, entsprechend dem Pumpzyklus ablaufenden Beschleunigungen ergibt sich hauptsächlich aus der Masse des Förderguts mit zunehmender Länge der Förderleitung ein zunehmend erhöhter Energieverbrauch für den Antrieb. Es wurden verschiedene Einrichtungen entwickelt, die die beschriebenen Nachteile der Kolbenpumpen verringern. Dies ist jedoch immer mit erheblichem zusätzlichen Aufwand verbunden und erhöht zudem die Gefahr von Funktionsstörungen.

Eine weitere Pumpenbauart, die zum Fördern von derartigen Dickstoffen wie Beton eingesetzt wird, ist die Schlauchpumpe. Sie zeichnet sich durch einen einfachen, rotatorisch kontinuierlichen Antrieb aus. Durch die Bauart bedingt ergibt sich für die Schlauchpumpe eine wesentlich geringere Unstetigkeit bei der Förderung als bei der zuvor beschriebenen Kolbenpumpe. Ihr Einsatz ist jedoch auf vergleichsweise niedrige Förderdrücke (bis 30 bar) begrenzt, was ihre Anwendung beim Pumpen von Dickstoffen stark einschränkt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Pumpe, insbesondere für die Verwendung als Dickstoffpumpe zum Pumpen von nicht homogenen, abrasiven Medien wie z. B. Beton, zu schaffen, mit der bei einfacher Bauweise, die nachteiligen Eigenschaften der vorstehend beschriebenen Pumpenbauarten aufgehoben bzw. weitestgehend vermieden werden können und zusätzliche Vorteile für den Einsatz gegeben sind.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpe gemäß den Merkmalen nach Anspruch 1.

Der als prismenartiger Körper ausgebildete Rotor, bei dem die Verbindungsgeraden der Ecken der Grundflächen ein gleichseitiges Vieleck bilden, erzeugt mit seinen Längskanten bei dessen Rotation um seine gleichzeitig auf einer Kreisbahn bewegten Zentrumsachse die längsseitige innere Wandfläche des Gehäuses. Wird eine starre längsseitige Gehäusewand vorausgesetzt, rotiert der Rotor in einer Umlaufbewegung mit überlagerter Translationsbewegung, während dessen Zentrumsachse einen Vollkreis durchläuft, um den Zentriwinkel des aus den Verbindungsgeraden der Ecken der Grundflächen des prismenartigen Körpers gebildeten, gleichseitigen Vielecks. Daraus folgt, dass die Form der längsseitigen inneren Wandfläche des Gehäuses durch die Anzahl der Längskanten des prismenartigen Körpers bestimmt ist. Bei einem Dreieck-Polygon ergibt sich eine etwa lemniskatenförmige Gehäuseinnenwand.

Durch die stete Berührung der Längskanten des prismenartigen Körpers mit der längsseitigen inneren Wandfläche des Gehäuses werden dabei mit der längsseitigen inneren Wandfläche des Gehäuses und den längsseitigen äußeren Wandflächen des prismenartigen Körpers, in Verbindung mit den inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Wände des Gehäuses, sich stetig verändernde Förderräume gebildet, in welchen die zu pumpenden Medien, insbesondere Dickstoffe wie Beton, gefördert werden.

Die Kreisbewegung der Zentrumsachse des Rotors wird durch dessen Lagerung auf einem Exzenter einer in den stirnseitigen Wänden des Gehäuses gelagerten, angetriebenen Exzenterwelle erzeugt. Die Rotation des Rotors um seine Zentrumsachse entsprechend der beschriebenen Gesetzmäßigkeit kann mit verschiedenen Getrieben erzwungen werden.

Hier sollen beispielhaft zwei Getriebe genannt werden:

Ein erstes Getriebe wird durch ein auf der Zentrumsachse des Rotors rotorfest angeordnetes, Hohlzahnrad, das mit einem, auf der Achse der Exzenterwelle angeordneten, an einer Stirnwand des Gehäuses festen Zahnritzel kämmt, gebildet. Bei diesem Getriebe ist das Maß für die Exzentrizität durch die vor beschriebene Getriebestufe und deren Gesetzmäßigkeit festgelegt.
Ein zweites Getriebe besteht aus einem, auf der Zentrumsachse des Rotors angeordneten, Planetengetriebe, dessen Sonnenrad rotationsfest auf dem Exzenter der Exzenterwelle befestigt ist, dessen Planetenräder rotationsfrei auf dem rotorfesten Planetenträger gelagert sind, und dessen Hohlrad rotationsfrei auf dem Exzenter der Exzenterwelle gelagert, nämlich über eine Kreuzkoppel rotationsfest an einer Stirnwand des Gehäuses abgestützt ist. Durch die Abstützung des Hohlrades über die Kreuzkoppel am Gehäuse wird erreicht, dass das Hohlrad nur noch eine Kreisschiebung genannte Bewegung ausführt. Das Getriebe entspricht so einem Planetengetriebe mit Antrieb über Sonnenrad, Abtrieb über Planetenträger und gehäusefestem Hohlrad. Bei diesem Getriebe kann das Maß für die Exzentrizität vom Prinzip her frei gewählt werden.

Für die Steuerung der Zuführung und der Abgabe des Förderguts sind keine Ventile erforderlich. An der längsseitigen Wand des Gehäuses sind im Wechsel mindestens jeweils eine Öffnung für die Zuführung und eine für die Abgabe des Fördergutes vorgesehen. Dabei muss gegeben sein, dass auf der längsseitigen inneren Wandfläche des Gehäuses jeweils das Ende einer Zuführöffnung und der Anfang einer Abgabeöffnung sowie das Ende einer Abgabeöffnung und der Anfang einer Zuführöffnung in Bezug auf das jeweilige Zentrum des Rotors um den Zentriwinkel des aus den Verbindungsgeraden der Ecken der Grundflächen des prismenartigen Körpers gebildeten, gleichseitigen Vielecks versetzt angeordnet sind. Unter Beibehaltung der vorstehenden Gesetzmäßigkeit für die Anordnung der Zuführ- und Abgabeöffnungen zueinander, kann ihre Lage auf der längsseitigen inneren Wandfläche des Gehäuses vom Prinzip her frei gewählt werden.

Die Lage der Zuführ- und Abgabeöffnungen bestimmt in Verbindung mit der Länge des prismenartigen Körpers das geometrische Fördervolumen der Pumpe. Um den maximalen Förderstrom zu erhalten, ist es daher notwendig, die Lage der Zuführ- und Abgabeöffnungen so festzulegen, dass der Wert für das geometrische Fördervolumen ein Maximum wird.

Bei einer Umkehr der Drehrichtung des Rotors wird die Richtung des Förderstroms umgekehrt. Damit ist auch die Möglichkeit der Rückförderung gegeben. Wird für den Rotor ein fünfeckiger Körper gewählt, können an der längsseitigen Gehäusewand im Wechsel zwei Zuführ- und Abgabeöffnungen vorgesehen werden. Es ergeben sich dann auch zwei Pumpzyklen bei einer vollen Rotation des Rotors. Mit zunehmender Anzahl der Ecken des Rotors nimmt auch die Anzahl der möglichen Zuführ- und Abgabeöffnungen und entsprechend die Anzahl der Pumpzyklen bei einer vollen Rotation des Rotors nach einer bestimmten Gesetzmäßigkeit zu. Die Pulsation des Förderstroms nimmt mit zunehmender Anzahl der bei einer vollen Rotation des Rotors vorhandenen Pumpzyklen ab.

Aufgrund vorstehender Tatsache ist die Anwendung dieses Pumpenprinzips auch für das Pumpen von homogenen Flüssigkeiten in weiteren Anwendungsgebieten wie z.B. in der chemischen Industrie interessant. Des Weiteren bietet sich die Anwendung in der Hydrostatik bei Hydraulikpumpen und bei Hydraulikmotoren an.

Bei der Anwendung des Pumpenprinzips für Verdrängerpumpen, die zum Pumpen von Dickstoffen mit darin enthaltenen großkörnigen abrasiven Anteilen wie z.B. Beton vorgesehen sind, ist es für die Erzielung eines größtmöglichen geometrischen Fördervolumens bei kleinstmöglichen Abmessungen angebracht, einen dreieckigen oder viereckigen Rotor vorzusehen. Wegen der Gesetzmäßigkeit für die Anordnung der Zuführ- und Abgabeöffnungen ist hier nur ein Pumpzyklus bei einer vollen Rotation des Rotors möglich.

Ein ununterbrochener Förderstrom mit nur geringen Beschleunigungen und Verzögerungen für das Fördergut wird hier durch die Anordnung von mindestens zwei Pumpeneinheiten parallel nebeneinander, die über ihre Exzenterwellen um ein bestimmtes Winkelmaß versetzt gekoppelt sind, erreicht.

An der Dickstoffpumpe, insbesondere bei deren Ausführung als Betonpumpe, kann ein Aufgabebehälter angebaut sein, wobei die Dickstoffpumpe so angeordnet ist, dass deren Zuführöffnungen im Aufgabebehälter unter dem niedrigsten Niveau des eingefüllten Förderguts liegen.

Im Rotor ist, vorzugsweise auf dessen Zentrumsachse, eine die beschriebenen Getriebe radial umschließende, an die inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Wände des Gehäuses reichende, bevorzugt zylinderförmige Zwischenwand angeordnet. Dabei ist es vorteilhaft, die radiale Lage der Zwischenwand in Verbindung mit der Festlegung der Rotorabmessungen so zu bestimmen, dass die von den Stirnseiten der Zwischenwand überstrichenen Flächen außerhalb der, von den Stirnseiten der, die längsseitigen äußeren Wandflächen des prismenartigen Körpers bildenden, Außenwände des Rotors überstrichenen Flächen liegen.

Der Raum, der durch die längsseitigen inneren Wandflächen der Außenwände des prismenartigen Körpers und den längsseitigen äußeren Wandflächen der Zwischenwand in Verbindung mit den inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Wände des Gehäuses gebildet wird, ist als Spülkammer vorgesehen. Die Zu- und Abfuhr der Spülflüssigkeit kann entweder über die stirnseitigen Wände des Gehäuses oder auch über durch die Exzenterwelle und den Rotor führende Leitungen erfolgen.

Am Rotor sind an den Stirnseiten der, die längsseitigen äußeren Wandflächen des prismenartigen Körpers bildenden, Außenwände gummielastische Elemente mit hoher Verschleißfestigkeit vorgesehen, welche die inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Außenwände des Gehäuses berühren. Dadurch wird der gesamte Innenraum, der durch die längsseitigen inneren Wandflächen der Außenwände des prismenartigen Körpers in Verbindung mit den inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Außenwände des Gehäuses gebildet wird, gegen die sich stetig verändernden Förderräume abgedichtet. Die gummielastischen Elemente werden bevorzugt aufvulkanisiert oder aufgeklebt.

Für die Festigkeit der Verbindung zwischen den gummielastischen Elementen und den Oberflächen der metallischen Wände ist es vorteilhaft, wenn die Größe der Verbindungsflächen dadurch erhöht wird, dass sich die gummielastischen Elemente über die Stirnseiten hinaus auf den längsseitigen äußeren Wandflächen der Außenwände des prismenartigen Körpers erstrecken. Außerdem erübrigt sich dadurch eine hohe Verschleißfestigkeit der längsseitigen äußeren Wandflächen der metallischen Außenwände. Mit einer derartigen Ausbildung ergibt sich auch die Möglichkeit für eine bessere, auf die Gesamtfunktion abgestimmte, Formgebung der gummielastischen Elemente.

Am Rotor, an den Längskanten des prismenartigen Körpers trennen Dichtungsleisten durch ihre stete Berührung mit den längsseitigen inneren Wandflächen des Gehäuses die Förderräume voneinander bzw. dichten sie gegeneinander ab. Die Dichtungsleisten sind an den Längskanten des prismenartigen Körpers bevorzugt austauschbar gehalten. Sie sind aus hochverschleißfestem und hartem Material gefertigt, da sie mit ihren Stirnseiten auch die Zuführ- und Abgabeöffnungen auf der längsseitigen inneren Wandfläche des Gehäuses überfahren und dabei das Fördermedium durchschneiden.

Im Besonderen können die Dichtungsleisten in einer, in den Längskanten des prismenartigen Körpers eingearbeiteten, Nut aufgenommen und gehalten sein. Dazu können an den Längskanten des prismenartigen Körpers zusätzlich wechselseitig eingearbeitete und mit aufvulkanisiertem oder aufgeklebtem gummielastischem Material ausgefüllte Ausnehmungen vorhanden sein, so dass bei deren Beaufschlagung durch den Druck des Fördermediums die in den eingearbeiteten Nuten gehaltenen Dichtungsleisten druckabhängig gegen die längsseitige innere Wandfläche des Gehäuses gedrückt werden.

Am Rotor, an den Stirnseiten der bevorzugt zylindrischen Zwischenwand sind Dichtungselemente und insbesondere auch Führungselemente vorgesehen, welche die inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Außenwände berühren. Dadurch wird der, von der inneren Wandfläche der Zwischenwand radial umschlossene, in Verbindung mit den inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Außenwände des Gehäuses gebildete Raum gegen den als Spülkammer genutzten Raum abgedichtet. Die den abgedichteten Räumen zugewandten Seiten der Dichtungselemente sind zweckdienlich mit sehr guter Abstreifwirkung ausgestattet, so dass an den inneren Wandflächen der stirnseitigen Außenwände haftende feinkörnige und abrasive Partikel zuverlässig abgestreift werden.

Am Rotor sind die längsseitigen Außenwände des prismenartigen Körpers durch mehrere, bevorzugt gleich ausgeführte, Einzelelemente gebildet, welche auf einem Grundkörper, der sich aus den übrigen Elementen des Rotors zusammensetzt, lösbar befestigt sind. Für die Anordnung der vorgesehenen Dichtungselemente ist es vorteilhaft, die Außenwände aus Winkelelementen zusammenzusetzen.

In einer weiteren Ausführungsform für den Rotor sind die längsseitigen Außenwände des prismenartigen Körpers durch ein ungeteiltes Element gebildet, das auf einem Grundkörper, der sich aus den übrigen Elementen des Rotors zusammensetzt, lösbar befestigt ist.

Bei der einteiligen Ausführung der längsseitigen Außenwände des prismenartigen Körpers sind keine Trennstellen vorhanden, welche die Abdichtung zwischen den Förderräumen und dem Innenraum des Rotors komplizieren. Des Weiteren ist durch das einteilige Element ein einfacherer Zusammenbau des Rotors gegeben. Am Pumpengehäuse ist die innere Wandfläche der längsseitigen Gehäusewand verschleißfest ausgebildet und/oder mit einer verschleißfesten Beschichtung ausgerüstet, so dass der Abtrag bei der Förderung von abrasiven Medien wie z. B. Beton so gering wie möglich gehalten wird.

Auf den Innenseiten der beiden stirnseitigen Gehäusewände sind, mindestens im Bereich der von den stirnseitigen Dichtungselementen und Führungselementen des Rotors überstrichenen Flächen, lösbar befestigte Platten vorgesehen. Die innenseitigen Oberflächen der Platten dienen als Gegenlauffläche für die Dichtungselemente und Führungselemente und bilden gleichzeitig die stirnseitigen Begrenzungen der sich stetig verändernden Förderräume und der Spülkammer. Dies bedingt eine sehr glatte und verschleißfeste Oberfläche, die bevorzugt durch eine Beschichtung, insbesondere durch Hartverchromung, erzeugt wird.

Das Pumpengehäuse ist aus einer längsseitigen Wand und zwei damit lösbar verbundenen stirnseitigen Wänden gebildet. Mit der vorstehenden Aufteilung des Pumpengehäuses ergibt sich eine einfache Bauweise. Die Form der Innenfläche der längsseitigen Gehäusewand resultiert aus der Bahn der Längskanten des prismenartigen Körpers bei dessen Bewegung entsprechend der beschriebenen Gesetzmäßigkeit. In der längsseitigen Gehäusewand sind die Zuführ- und Abgabeöffnungen für das Fördergut angeordnet.

Die stirnseitigen Gehäusewände sind bevorzugt über eine Flanschverbindung mit der längsseitigen Gehäusewand verschraubt. Im Zentrum der stirnseitigen Gehäusewände sind die Lager für die Exzenterwelle angeordnet. An der Exzenterwelle ist der Durchmesser des Exzenters zweckhaft größer ausgeführt, als der, um das zweifache Maß für die Exzentrizität vergrößerte, größte Wellendurchmesser. Mit einer derartigen Ausführung ist eine einfache Fertigung für die Exzenterwelle und ebenso eine einfache Montage für den Rotor gegeben.

Die Lagerstellen und die Getriebeverzahnungen, sowie die stirnseitigen Dichtungs- und Führungselemente am Rotor, werden zur Minimierung des Verschleißes von mindestens einer Zentralschmieranlage mit Schmiermitteln versorgt. An alle Schmierstellen am Rotor werden die Schmiermittel über, durch die Exzenterwelle geführte Leitungen zugeführt.

Bei einer bevorzugten Ausführungsart der Pumpe als Dickstoffpumpe ist der Rotor als prismenartigen Körper, bei dem mindestens die Verbindungsgeraden der Ecken der Grundflächen ein gleichseitiges Dreieck bilden, ausgebildet. Mit einem derartig ausgebildeten Rotor ergeben sich, gegenüber Rotoren mit einem mehreckigen prismenartigen Körper, die größtmöglichen Fördervolumen bei vergleichbaren Rotorabmessungen bzw. bei gegebenem Fördervolumen die geringsten vergleichbaren Rotorabmessungen. Als Vergleichsmaß kann hier der Durchmesser des Umkreises der, aus den Verbindungsgeraden der Ecken gebildeten, Grundflächen der prismenartigen Körper gelten.

Werden am Rotor an den längsseitigen Außenwänden des prismenartigen Körpers in deren mittleren Bereich vorzugsweise kreisbogenförmige Ausbuchtungen vorgesehen, kann der Raum für das im Rotor angeordnete Getriebe größer als durch die Verbindungsgeraden der Ecken des prismenartigen Körpers vorgegeben, ausgebildet werden. Durch die beschriebenen Ausbuchtungen wird auch der für das Fördervolumen unwirksame Raumanteil in den Förderräumen verringert.

Als Vorteile gegenüber dem Stand der Technik ergeben sich für die beschriebene Pumpe:

– einfacher Aufbau ohne Ventile (Schieber);
– keine Steuerung für den Pumpprozess;
– einfacher rotatorisch kontinuierlicher Antrieb;
– nahezu vollständige Füllung der Förderräume;
– ununterbrochener Förderstrom mit geringen Beschleunigungen für das Fördergut; geringerer zusätzlicher Energieaufwand als bei Kolbenpumpen;
– Förderdrücke wie bei den Kolbenpumpen;
– Kompakte Bauweise für die Pumpeneinheit; dadurch geringerer kompakter Einbauraum.

In der Anwendung als Betonpumpe ergeben sich bei deren Aufbau zusammen mit einem Verteilermast auf ein straßenverkehrstaugliches Fahrgestell durch die kompakte Bauweise und auch geringeres Gewicht der Pumpeneinheit bessere Möglichkeiten für die Gestaltung des Verteilermast-Unterbaus und einen größeren Anteil am zul. Gesamtgewicht für den gesamten Verteilermast.

Nachfolgend sind mehrere Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen erläutert und beschrieben. Hierzu zeigen:
1 eine Dickstoffpumpe im Querschnitt
2 eine Dickstoffpumpe im Längsschnitt
3 eine besondere Ausführungsform des Rotors im Querschnitt
4 eine Detaildarstellung des Eckbereiches eines Rotors im Querschnitt
5 schematische Darstellung des Getriebes nach Anspruch 3 (Längsschnitt)
6 schematische Darstellung des Getriebes nach Anspruch 4 (Längsschnitt, Draufsicht auf Kreuzkoppel)
1 zeigt eine Dickstoffpumpe 1 mit einem als dreieckiges Prisma ausgebildeten Rotor 4 und einer längsseitigen Gehäusewand 2' im Querschnitt schematisch dargestellt. Es sind mehrere Rotorstellungen angedeutet, wobei zu erkennen ist, dass die Längskanten 4' des dreieckigen Rotor-Prismas stets die längsseitige innere Wandfläche 2' des Gehäuses 2 berühren. Durch die längsseitige innere Wandfläche des Gehäuses 2 und die längsseitigen äußeren Wandflächen des Rotor-Prismas 4 werden in Verbindung mit den inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Wände des Gehäuses 2 die sich stetig mit der Rotorstellung verändernden Förderräume F gebildet.
Im Zentrum des Rotors 4 ist ein Getriebe 5 angeordnet. Die längsseitige Wand des Gehäuses 2 ist jeweils einmal durch eine Zuführöffnung 2a für eine Zuführung und eine Öffnung 2b für die Abgabe des Förderguts unterbrochen. Des weiteren ist dargestellt, wie die Dickstoffpumpe 1 in ihrer Einbaulage mit der Zuführöffnung 2a in das Pumpmedium (in einem Aufgabebehälter 11) eintaucht. Bei Rotation des Rotors 4 im Uhrzeigersinn ergibt sich hier eine Förderung von der Zuführöffnung 2a zur Abgabeöffnung 2b; bei entgegengesetzter Rotation ergibt sich die Förderung von der Abgabe zur Zuführöffnung.
In 2 ist eine Dickstoffpumpe gemäß 1 im Längsschnitt dargestellt. Im Zentrum des Gehäuses ist eine Exzenterwelle 4c mit ihrem Exzenter 4d in den stirnseitigen Gehäusewänden gelagert. Sie ist durch einen Motor 3 angetrieben. Auf dem Exzenter 4d der Exzenterwelle 4c ist der Rotor 4 gelagert. Er setzt sich aus der, in dessen Zentrum angeordneten Nabe 4b für die Aufnahme der Lager, aus dem Steg mit der zentrisch angeordneten Zwischenwand 9 und einem ebenfalls zentrisch angeordneten, am Steg über Schraubverbindungen befestigten Element, mit dem die längsseitigen Eckkanten 4' des Rotor-Prismas 4 gebildet sind, zusammen.
Durch die inneren Wandflächen der längsseitigen Außenwände des Rotor-Prismas 4 und die längsseitigen äußeren Wandflächen der Zwischenwand 9 wird in Verbindung mit den inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Wände (bei 10) des Gehäuses 2 je eine Spülkammer 8 gebildet. Auf den stirnseitigen und äußeren Wandflächen der längsseitigen Außenwände des Rotor-Prismas sind gummielastische Elemente 7 aufvulkanisiert. An den Längskanten des Rotor-Prismas sind Dichtungsleisten 4'' angeordnet. In den Stirnseiten der Zwischenwand sind Dichtungselemente und Führungselemente in entsprechend eingearbeiteten Nuten eingesetzt.
Die Zwischenwand 9 dient hier auch zur Aufnahme und Befestigung des gleichfalls im Rotor 4 zentrisch angeordneten Hohlzahnrades 4f, welches in das, auf der Drehachse der Exzenterwelle 4c angeordnete, an der stirnseitigen Gehäusewand befestigte Zahnritzel 4e eingreift. In der Nabe des gehäusefesten Zahnritzels 4e ist hier ein Lager für die Exzenterwelle 4c angeordnet.
Das Gehäuse 2 ist aus einer längsseitigen, umlaufenden Wand und zwei stirnseitigen Wänden zusammengesetzt. Die stirnseitigen Wände sind über eine Flanschverbindung mit der längsseitigen Wand verschraubt. Die innenseitige Wandfläche der längsseitigen Gehäusewand ist hier mit einer besonders harten und verschleißfesten Auskleidung ausgerüstet, auf deren Oberfläche die stirnseitigen Flächen der an den Längskanten 4' des Rotor-Prismas 4 angeordneten Dichtungsleisten 4'' gleiten. Die Auskleidung ist auswechselbar befestigt.
Auf den Innenseiten der stirnseitigen Gehäusewände sind Verschleißplatten 10 mit harter Oberfläche und hoher Oberflächengüte austauschbar angebracht. Sie dienen als Gegenlauffläche für die stirnseitigen Dichtungs- und Führungselemente 7 am Rotor 4.
In 3 ist die Kontur der längsseitigen Außenwände eines dreieckigen Rotor-Prismas für eine bevorzugte Ausführungsform des Rotors 4 dargestellt. Der Vorteil für mit derartigen Ausbuchtungen 4a ausgeformten, längsseitige Außenwände bei einem dreieckigen Rotor-Prisma 4 liegt in der Vergrößerung des Raumes für das darin eingeschlossene Getriebe 5 bei gleichzeitiger Verringerung des für das Fördervolumen unwirksamen Raumanteils in den Förderräumen F.
4 zeigt in einer Detaildarstellung eine mögliche Ausführungsform für den Eckbereich 4' bei einem dreieckigen Rotor-Prisma. Die Dichtungsleiste 4'' ist hier in einer in der Längskante des Rotor-Prismas 4 eingearbeiteten Nut 4''' gehalten. Auf einer Seite ist im Querschnitt eine der wechselseitig eingearbeiteten, mit gummielastischem Material ausgefüllten Ausnehmungen (vgl. Punktierung) sowie eines der auf den längsseitigen Außenwänden des Rotor-Prismas 4 aufvulkanisierten gummielastischen Elemente (ebebfalls punktiert) dargestellt.
In 5 ist eine Pumpe gemäß 1 mit einem Getriebe 5 entsprechend Anspruch 3 im Längsschnitt schematisch dargestellt. Die Schemazeichnung enthält alle Hauptteile der Pumpe wie das Gehäuse 2, die Exzenterwelle 4c, den Rotor 4 und insbesondere die Elemente des Getriebes 5 nach Anspruch 3. Es ist zu erkennen, dass das auf der Achse der Exzenterwelle 4c im Zentrum des Gehäuses 2 angeordnete gehäusefeste Zahnritzel mit dem auf der Zentrumsachse des Exzenters 4d bzw. des auf dem Exzenter gelagerten Rotors angeordneten, rotorfesten Hohlzahnrad 4f kämmt, wie in 2 dargestellt.
In 6 ist eine Pumpe 1 gemäß 1 mit einem Getriebe entsprechend Anspruch 4 im Längsschnitt und teilweise in Draufsicht schematisch dargestellt. Die Schemazeichnung enthält wie in 5 alle Hauptteile der Pumpe 1 und insbesondere hier die Elemente des Getriebes 5 nach Anspruch 4. Dabei ist das auf der Zentrumsachse des Exzenters bzw. des auf dem Exzenter gelagerten Rotors angeordnete Planetengetriebe zu erkennen. Das Sonnenrad ist rotationsfest auf dem Exzenter der Exzenterwelle befestigt; die Planetenräder sind rotationsfrei auf dem rotorfesten Planetenträger gelagert; das Hohlrad ist auf dem Exzenter der Exzenterwelle rotationsfrei gelagert und über seine Nabe mit der Führungsstange einer Kreuzkoppel verbunden. Es kann durch diese Verbindung keine Rotation um die Zentrumsachse des Exzenters ausführen und ist durch die Kreuzkoppel am Gehäuse abgestützt. Die Kreuzkoppel ist gesondert in einer seitlichen Draufsicht ebenfalls schematisch dargestellt.

Claims

Pumpe, insbesondere Dickstoffpumpe, mit einem in einem Gehäuse (2) umlaufenden angetriebenen Rotor (4), dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) als vieleckiger prismenartiger Körper ausgebildet ist, bei dem mindestens die Verbindungsgeraden der Ecken (4') der Grundflächen ein gleichseitiges Vieleck bilden, und der um seine auf einer Kreisbahn laufenden Zentrumsachse eine Rotationsbewegung ausführt, wobei die Längskanten des prismenartigen Körpers die längsseitige innere Wandfläche (2') des Gehäuses (2) berühren.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) auf dem Exzenter (4d) einer Exzenterwelle (4c) rotationsfrei, insbesondere auch längsachsfrei so gelagert ist, dass die Mittelachse des Exzenters (4d) mit der Zentrumsachse des Rotors (4) zusammenfällt, und durch ein Getriebe (5) bei einer Umdrehung der Exzenterwelle (4c) um einen Winkel rotiert wird, der dem Zentriwinkel des aus den Verbindungsgeraden der Ecken (4') der Grundflächen des prismenartigen Körpers gebildeten, gleichseitigen Vielecks entspricht.
Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) aus einem rotorfesten Hohlzahnrad (4f), das auf der Zentrumsachse des Rotors (4) angeordnet und einem gehäusefesten Zahnritzel (4e), das auf der Drehachse der Exzenterwelle (4c) angeordnet, gebildet ist.
Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Getriebe (5) aus einem auf der Zentrumsachse des Rotors (4) angeordneten Planetengetriebe gebildet ist, dessen Sonnenrad (4e) rotationsfest auf dem Exzenter (4d) der Exzenterwelle (4c) befestigt ist, dessen Planetenräder rotationsfrei auf dem rotorfesten Planetenträger gelagert sind und dessen Hohlrad (4f) rotationsfrei auf dem Exzenter (4d) der Exzenterwelle (4c) gelagert über eine Kreuzkoppel rotationsfest an einer Stirnwand des Gehäuses (2) abgestützt ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der längsseitigen Wand des Gehäuses (2) im Wechsel mindestens jeweils eine Zuführöffnung (2a) für die Zuführung des Fördergutes und eine Abgabeöffnung (2b) für die Abgabe des Fördergutes vorgesehen sind.
Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf der längsseitigen, inneren Wandfläche (2') des Gehäuses (2) jeweils das Ende der Zuführöffnung (2a) und der Anfang der Abgabeöffnung (2b) sowie das Ende der Abgabeöffnung (2b) und der Anfang der Zuführöffnung (2a) in Bezug auf das jeweilige Zentrum des Rotors (4) um den Zentriwinkel des aus den Verbindungsgeraden der Ecken (4') der Grundflächen des prismenartigen Körpers gebildeten, gleichseitigen Vielecks versetzt angeordnet sind.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Pumpeneinheiten (1) parallel nebeneinander angeordnet und über ihre Exzenterwellen (4c) aneinandergekuppelt durch einen oder mehrere Antriebe (3) über die freien Enden der Exzenterwellen (4c) angetrieben sind.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Pumpeneinheiten (1) parallel nebeneinander angeordnet und durch einen zwischen den Pumpeneinheiten angeordneten Antrieb (3) über die Exzenterwellen (4c) miteinander gekoppelt und angetrieben sind.
Pumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Pumpeneinheiten (1) parallel nebeneinander angeordnet und ihre Exzenterwellen (4c) um ein bestimmtes Winkelmaß versetzt zueinander gekoppelt sind.
Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Rotor (4), vorzugsweise auf dessen Zentrumsachse, eine das Getriebe (5) radial umschließende, an die inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Wände des Gehäuses (2) reichende Zwischenwand (9) angeordnet ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor (4) an den Stirnseiten der die längsseitigen äußeren Wandflächen des prismenartigen Körpers bildenden Außenwände gummielastische, verschleißfeste Elemente (7) vorgesehen sind, welche die inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Außenwände des Gehäuses (2) berühren.
Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die auf den Stirnseiten der die längsseitigen äußeren Wandflächen des prismenartigen Körpers bildenden Außenwände des Rotors (4) vorgesehenen gummielastischen, verschleißfesten Elemente (7) aufvulkanisiert oder aufgeklebt sind und sich über die Stirnseiten der Außenwände hinaus auch auf den längsseitigen äußeren Wandflächen der Außenwände erstrecken.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor (4) an den Längskanten des prismenartigen Körpers Dichtungsleisten (4'') angeordnet sind.
Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsleisten (4'') an den Längskanten des prismenartigen Körpers austauschbar gehalten sind und aus hochverschleißfestem hartem Material bestehen.
Pumpe nach den Ansprüchen 13 und 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsleisten (4'') in einer in den Längskanten des prismenartigen Körpers eingearbeiteten Nut (4''') aufgenommen und gehalten sind.
Pumpe nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass an den Längskanten des prismenartigen Körpers zusätzlich wechselseitig Ausnehmungen eingearbeitet und mit aufvulkanisiertem oder aufgeklebtem gummielastischem verschleißfestem Material ausgefüllt sind.
Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor (4) an den Stirnseiten der Zwischenwand (9) Dichtungselemente (7) und insbesondere auch Führungselemente vorgesehen sind, welche die inneren Wandflächen der beiden stirnseitigen Außenwände des Gehäuses (2) berühren.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor (4) die längsseitigen Außenwände des prismenartigen Körpers durch auf einem Grundkörper lösbar befestigte Einzelelemente gebildet sind.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass am Rotor (4) die längsseitigen Außenwände des prismenartigen Körpers durch ein Element gebildet werden, das auf einem Grundkörper lösbar befestigt ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Wandfläche der längsseitigen Gehäusewand verschleißfest ausgebildet und/oder mit einer verschleißfesten Beschichtung ausgerüstet ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Innenseiten der beiden stirnseitigen Gehäusewände, mindestens im Bereich der von den stirnseitigen Dichtungselementen des Rotors (4) überstrichenen Flächen, lösbar befestigte Platten (10) vorgesehen sind, die eine verschleißfeste Oberfläche aufweisen.
Pumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Platten (10) beschichtet, insbesondere hartverchromt sind.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) aus einer längsseitigen Wand und zwei lösbar damit verbundenen stirnseitigen Wänden gebildet ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass an der Exzenterwelle (4c) der Durchmesser des Exzenters (4d) mindestens so groß wie der um das zweifache Maß für die Exzentrizität (e) vergrößerte, größte Wellendurchmesser ausgeführt ist.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass von mindestens einer Zentralschmieranlage (6) gespeist die Lagerstellen und die Getriebeverzahnungen, sowie die stirnseitigen Dichtungs- und Führungselemente (7) des Rotors (4) mit Schmiermitteln, insbesondere über auch durch die Exzenterwelle (4c) und den Rotor (4) führende Leitungen versorgt werden.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (4) als prismenartiger Körper, bei dem mindestens die Verbindungsgeraden der Ecken (4) der Grundflächen ein gleichseitiges Dreieck bilden, ausgebildet ist.
Pumpe nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass die längsseitigen Außenwände des prismenartigen Körpers in ihrem Mittenbereich kreisbogenförmige Ausbuchtungen (4a) aufweisen.