DE102012003287A1

DE102012003287A1 - Drehkolben

Info

Publication number: DE102012003287A1
Application number: DE102012003287A
Authority: DE
Inventors: Roland Liessel; Wolfgang Nindel; Bernhard Murrenhoff; Robert Kurz; Reinhard Denk; Josef Straßl; Thomas Böhme; Hisham Kamal; Stefan Weigl; Gunther Herr; Franz Kneidl; Matthias Gradl; Roger Willis; Stefan Kern; Johann Kreidl; Marcel Verhoeven; Mikael Tekneyan; Erwin Weber
Original assignee: Netzsch Pumpen and Systeme GmbH; SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Current assignee: Netzsch Pumpen & Systeme De GmbH; SGF Sueddeutsche Gelenkscheibenfabrik GmbH and Co KG
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2013-08-22
Also published as: KR20140133869A; TW201402948A; EP2820248A2; WO2013124269A2; BR112014020226A8; AR090089A1; TWI567301B; KR101675656B1; IN2014KN01652A; CN104136717B; US20140360359A1; BR112014020226A2; JP5993462B2; JP2015507143A; CN104136717A; WO2013124269A3

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehkolben 10 für eine Drehkolbenpumpe, wobei der Drehkolben 10 wenigstens einen Tragkörper 12, durch den sich die Drehachse D des Drehkolbens 10 erstreckt, und wenigstens einen Endkappenabschnitt 14, 16 umfasst, der radial auswärts des wenigstens einen Tragkörpers 12 angeordnet und flexibel, vorzugsweise elastisch, mit dem wenigstens einen Tragkörper 12 verbunden ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Drehkolben für eine Drehkolbenpumpe.
Drehkolbenpumpen sind aus dem Stand der Technik bekannt und beispielsweise in dem Dokument DE 10 2010 014 248 A1 offenbart. Die Drehkolbenpumpe gemäß diesem Dokument umfasst einen Motor und ein Pumpengehäuse in dem die Drehkolben angeordnet sind. In dem Pumpengehäuse sind ferner Einströmöffnungen und Ausströmöffnungen vorgesehen. Die beiden in dem Gehäuse angeordneten Drehkolben drehen sich gegensinnig, um bei permanenter gegenseitiger Anlage ein zu förderndes Medium ansaugen zu können.
Soll ein Festkörper umfassendes Medium mit einer Drehkolbenpumpe gefördert werden, kann es an den Drehkolben in dem Pumpengehäuse zu erhöhtem Verschleiß kommen, was bis zu einer Zerstörung der Drehkolben führen kann. Daher bedarf es bei der Förderung solcher Medien eines erhöhten Wartungsaufwands.
Das Dokument DE 37 07 722 A1 beschreibt eine Rotorpumpe, die sich auch für die Förderung von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten eignet. Bei diesem Stand der Technik sind die Drehkolben der Drehkolbenpumpe mit einem Tragkörper aus Stahl, dort als Flügel bezeichnet, an dem jeweils drei elastische Dichtleisten angebracht sind. Die Dichtleisten sind als Ganzes aus elastischem Material geformt, beispielsweise aus Gummi oder aus Kunststoff, und über eine kraftschlüssige oder formschlüssige Verbindung fest am Tragkörper angebracht. Bei starker Belastung, insbesondere bei der Förderung Festkörper enthaltender Medien verformen sich die jeweiligen Leisten belastungsabhängig. Dieser Stand der Technik sieht ferner vor, dass bei besonders hohen Belastungen, die möglicherweise eine Blockierung des Rotors durch Fremdkörper zur Folge hätten, ein Abscheren der Verbindungsmittel zwischen Leisten und Tragkörper erfolgt. Es hat sich bei diesem Stand der Technik gezeigt, dass die Leisten aus Elastomermaterial starkem Verschleiß unterliegen. Darüber hinaus ist es im Betrieb auch kontraproduktiv, wenn bei hoher Belastung tatsächlich die Gefahr besteht, dass sich die Leisten von dem Tragkörper durch Aufbrechen der Sollbruchstelle lösen. Dies kann zu einem vollständigen Defekt und massiver Beschädigung der Drehkolbenpumpe führen.
Die beiden Dokumente DE 1 807 392 A1 und DE 2 056 661 A1 beschreiben jeweils Drehkolbenpumpen, bei denen der Drehkolben mit einem Tragkörper und mehreren Endkappenabschnitten versehen ist, wobei die einzelnen Teile gegen aggressive Medien dadurch geschützt werden, dass sie mit einer Emaillierung und abschnittsweise zusätzlich mit einer Kunststoffummantelung umgeben sind. Dadurch sollen die Kriechneigung des verwendeten Kunststoffs und eine daraus resultierende nachteilige Auswirkung auf die Funktion der Pumpe unterbunden werden.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Drehkolben für eine Drehkolbenpumpe bereitzustellen, mit dem der Verschleiß an den Drehkolben reduziert und die Wartungsintervalle verlängert und etwaige Stillstandzeiten der Drehkolbenpumpe reduziert werden können.
Diese Aufgabe wird mit einem Drehkolben für eine Drehkolbenpumpe mit den Merkmalen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung werden aus den beigefügten Unteransprüchen ersichtlich.
Der Drehkolben gemäß der Erfindung umfasst wenigstens einen Tragkörper, durch den sich eine Drehachse des Gelenkkörpers erstreckt, und wenigstens einen im Wesentlichen formstabilen Endkappenabschnitt. Der wenigstens eine Endkappenabschnitt ist radial auswärts des wenigstens einen Tragkörpers angeordnet und flexibel, vorzugsweise elastisch, mit dem wenigstens einen Tragkörper verbunden. Mit der flexiblen, insbesondere elastischen Verbindung des wenigstens einen Tragkörpers und des wenigstens einen Endkappenabschnitts wird die Festkörpergängigkeit einer mit dem erfindungsgemäßen Drehkolben versehenen Drehkolbenpumpe erhöht, da die Flexibilität der Verbindung zwischen dem wenigstens einen selbst formstabilen Endkappenabschnitt und dem wenigstens einen Tragkörper Auslenkungen bzw. Verlagerungen des wenigstens einen Endkappenabschnitts relativ zu dem wenigstens einen Tragkörper zulässt. Es werden in Abhängigkeit von der aktuellen Belastungssituation im Betrieb Auslenkungen und Verkippungen des wenigstens einen Endkappenabschnitts relativ zu dem Tragkörper in Richtung der Drehachse des Drehkolbens, quer zur Drehachse, und um die Drehachse herum zugelassen.
Da die flexible, insbesondere elastische Verbindung zwischen dem wenigstens einen Endkappenabschnitts und dem wenigstens einen Tragkörper in vorbestimmter Weise nachgiebig ist, kann bei Krafteinwirkungen, die im Betrieb des Drehkolbens vor allem bei der Förderung von einem Festkörper umfassenden Medium auftreten, der wenigstens eine Endkappenabschnitt relativ zu dem wenigstens einen Tragkörper derart ausgelenkt bzw. verschoben werden, dass insbesondere die von den Festkörpern verursachte Belastung und Reibung zwischen den Drehkolben einer Drehkolbenpumpe bzw. zwischen den Drehkolben und dem Pumpengehäuse reduziert wird. Der wenigstens eine Endkappenabschnitt verformt sich dabei nicht oder nur in vernachlässigbarem Umfang. Er kann entsprechend solide ausgeführt werden, beispielsweise aus Stahl.
Zudem kann mit dem erfindungsgemäßen Drehkolben ein durch das Medium bedingtes Verklemmen der Drehkolben in dem Pumpengehäuse verhindert werden. Bei herkömmlichen Drehkolben können beispielsweise Festkörper zwischen der Außenumfangsfläche eines Drehkolbens und dem Pumpengehäuse eingeklemmt werden, wodurch im ungünstigsten Fall die Drehkolbenpumpe blockiert und die Förderung des zu fördernden Mediums unterbrochen wird. Alternativ zeigt der Stand der Technik stark verformbare Drehkolbenkomponenten, die durch die auftretenden Kräfte einer permanenten Deformation unterliegen und daher schnell verschleißen können. Da bei dem erfindungsgemäßen Drehkolben der wenigstens eine formstabile Endkappenabschnitt und der wenigstens eine Tragkörper elastisch bzw. flexibel miteinander verbunden sind, kann der wenigstens eine Endkappenabschnitt bzw. die elastische Verbindung mit dem wenigstens einen Tragkörper nachgeben bzw. ausgelenkt werden. Auf diese Weise wird ein von den Festkörpern in einem zu fördernden Medium verursachtes Verklemmen des Drehkolbens bzw. der Drehkolbenpumpe verhindert.
Mit dem erfindungsgemäßen Drehkolben kann der Verschleiß an den Drehkolben verringert und auch eine kontinuierliche Förderung von Festkörper enthaltenden Medien durch die Drehkolbenpumpe gewährleistet werden. Es kommen bevorzugt Drehkolben mit zwei oder drei Endkappen zum Einsatz.
Der wenigstens eine mehrteilig oder einstückig ausgeführte Tragkörper und der wenigstens eine Endkappenabschnitt können zur Herstellung einer elastischen Verbindung über wenigstens eine elastomere Dämpfungsschicht miteinander verbunden sein.
Der Drehkolben kann bei einer Ausführungsform der Erfindung wenigstens zwei Endkappenabschnitte umfassen, die über wenigstens ein Schlingenpaket oder über wenigstens eine Schlinge miteinander verbunden sind. Das wenigstens eine Schlingenpaket oder die wenigstens eine Schlinge wird derart zwischen den beiden radial auswärts des Tragkörpers angeordneten Endkappenabschnitten geführt, dass eine Verbindung zu dem wenigstens einen Tragkörper hergestellt wird.
Das wenigstens eine Schlingenpaket, das die wenigstens zwei Endkappenabschnitte untereinander oder auch nur mit dem Tragkörper verbindet, kann sich entlang des wenigstens einen Tragkörpers erstrecken. Beispielsweise kann der wenigstens eine Tragkörper Führungsnuten aufweisen, in denen das wenigstens eine Schlingenpaket entlang des wenigstens einen Tragkörpers zumindest abschnittsweise geführt ist. Die wenigstens zwei Endkappenabschnitte weisen dazu jeweils wenigstens ein Kopplungsmittel auf, das von dem wenigstens einen Schlingenpaket umschlungen ist. Anders ausgedrückt, umschlingt das Schlingenpaket das wenigstens eine Kopplungsmittel an einem der Endkappenabschnitte, erstreckt sich davon ausgehend entlang des wenigstens einen Tragkörpers und umschlingt das wenigstens eine Kopplungsmittel an dem jeweils anderen Endkappenabschnitt.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können der wenigstens eine Tragkörper und der wenigstens eine Endkappenabschnitt über wenigstens ein Schlingenpaket miteinander verbunden sein, d. h. das wenigstens eine Schlingenpaket erstreckt sich zwischen dem wenigstens einen Tragkörper und dem wenigstens einen Endkappenabschnitt.
Das wenigstens eine Schlingenpaket und die elastomere Dämpfungsschicht sorgen für eine gelenkige bzw. flexible Verbindung des wenigstens einen Endkappenabschnitts mit dem Tragkörper, die gleichzeitig Verlagerungen und Auslenkungen des wenigstens einen Endkappenabschnitte relativ zu dem Tragkörper in Richtung der Drehachse und quer zur Drehachse, aber auch um die Drehachse herum zulässt.
Ferner können der Tragkörper und der wenigstens eine Endkappenabschnitt derart gestaltet sein, dass sich der wenigstens eine Endkappenabschnitt bei Verlagerung in eine Richtung auf die Drehachse zu – unter Komprimierung der Dämpfungsschicht an dem Tragkörper – abstützen kann.
Im Betrieb des Drehkolbens wird das wenigstens eine Schlingenpaket hauptsächlich mit Zugkräften beansprucht. Wird aufgrund der im Betrieb des Drehkolbens auftretenden Belastungen der wenigstens eine Endkappenabschnitt beispielsweise in einer Richtung nach außen und quer zur Drehachse des Drehkolbens ausgelenkt, wird das wenigstens eine Schlingenpaket auf Zug beansprucht und begrenzt nach einem vorbestimmten Auslenkweg die weitere Auslenkung des wenigstens einen Endkappenabschnitts relativ zu dem Tragkörper. Dadurch werden etwaige Beschädigungen an der elastomeren Dämpfungsschicht verhindert.
Der wenigstens eine Tragkörper und der wenigstens eine Endkappenabschnitt können über wenigstens eine Schlingenpaketanordnung miteinander verbunden sein. Die Schlingenpakete der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung können in axialer Richtung des Drehkolbens zueinander versetzt angeordnet sein. Die Schlingenpakete der Schlingenpaketanordnung können darüber hinaus über die axiale Erstreckung des wenigstens einen Tragkörpers in Richtung der Drehachse verteilt angeordnet sein. Ferner können die Schlingenpakete der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung auch in einer Ebene angeordnet sein, die senkrecht zur Drehachse des Drehkolbens verläuft.
Die Schlingenpakete der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung können derart an dem wenigstens einen Tragkörper und dem wenigstens einen Endkappenabschnitt angeordnet sein, dass sich wenigstens zwei Schlingenpakete der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung kreuzen. Die Schlingenpakete kreuzen sich bei dieser Ausführungsform in einem Bereich zwischen dem wenigstens einen Tragkörper und dem wenigstens einen Endkappenabschnitt.
Die Schlingenpakete der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung können jedoch auch derart an dem wenigstens einen Tragkörper und dem wenigstens einen Endkappenabschnitt angeordnet sein, dass die Schlingenpakete der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung parallel zueinander zwischen dem wenigstens einen Tragkörper und dem wenigstens einen Endkappenabschnitt verlaufen.
Um eine Verbindung zwischen dem wenigstens einen Tragkörper und dem wenigstens einen Endkappenabschnitt über das wenigstens eine Schlingenpaket herstellen zu können, kann an dem wenigstens einen Tragkörper und dem wenigstens einen Endkappenabschnitts jeweils wenigstens ein Kopplungsmittel vorgesehen sein. Die Kopplungsmittel des wenigstens einen Tragkörpers und des wenigstens einen Endkappenabschnitts werden dabei von dem wenigstens einen Schlingenpaket der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung umschlungen. Die Kopplungsmittel können beispielsweise in der Art eines Vorsprungs oder bolzenförmig ausgebildet sein und sich durch vorbestimmte Öffnungen an dem wenigstens einen Tragkörper und/oder an dem wenigstens einen Endkappenabschnitt erstrecken bzw. in diesen Öffnungen aufgenommen werden. Es sind jedoch selbstverständlich auch andere Formen von Kopplungsmitteln denkbar.
Neben den voranstehend beschriebenen Führungsmöglichkeiten für die Schlingenpakete, können gemäß einer Ausführungsform der Erfindung auch sämtliche Schlingenpakete der wenigstens eine Schlingenpaketanordnung wenigstens ein Kopplungsmittel an dem wenigstens einen Endkappenabschnitt umschlingen. Dazu sind die Schlingenpakete der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung beispielsweise über Kopplungsmittel an verschiedenen Kopplungsstellen mit dem wenigstens einen Tragkörper verbunden und erstrecken sich ausgehend von ihren Kopplungsstellen an dem Tragkörper in Richtung des wenigstens einen Kopplungsmittels an dem wenigstens einen Endkappenabschnitt. Anders ausgedrückt, laufen bei dieser Ausführungsvariante sämtliche Schlingenpakete der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung an dem wenigstens einen Kopplungselement des Endkappenabschnitts zusammen und umschlingen dieses.
Das wenigstens eine Schlingenpaket kann gemäß einer Weiterbildung der Erfindung um wenigstens ein Führungselement geführt werden. Die Führungselemente können die Auslenkungen des wenigstens einen Endkappenabschnitts relativ zu dem wenigstens einen Tragkörper in einer vorbestimmten Richtung, z. B. um Drehachse des Drehkolbens herum, durch ihre Form unterstützen. Das wenigstens eine Führungselement kann beispielsweise gewölbt ausgebildet sein.
Das wenigstens eine Schlingenpaket kann gemäß einer Ausführungsform zumindest abschnittsweise in die wenigstens eine elastomere Dämpfungsschicht eingebettet sein. Vorzugsweise wird der Drehkolben in vorbestimmten Abschnitten mit einem Elastomermaterial umspritzt, so dass darin die Schlingenpakete eingebettet sind. Anschließend wird der so erhaltene Rohling einem Vulkanisierungsprozess unterzogen, wie es aus der Elastomerverarbeitung an sich bekannt ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können der wenigstens eine Tragkörper und der wenigstens eine Endkappenabschnitt formschlüssig miteinander verbunden sein. Der Formschluss kann derart gestaltet sein, dass der wenigstens eine Tragkörper und der wenigstens eine Endkappenabschnitt wenigstens ein komplementäres Paar von wenigstens einem Vorsprung und wenigstens einer Ausnehmung aufweisen. Denkbar ist hier unter anderem eine schwalbenschanzförmige Verbindung zwischen dem wenigstens einen Tragköper und dem wenigstens einen Endkappenabschnitt zur Herstellung eines Formschlusses. Durch einen derartigen Formschluss kann sich der wenigstens eine Endkappenabschnitt nach einem vorbestimmten Auslenkweg bei gleichzeitiger Komprimierung der Dämpfungsschicht an dem Tragkörper abstützen, unabhängig von der Richtung oder Art der Auslenkung bzw. Verlagerung relativ zum Tragkörper.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Drehkolbenpumpe mit wenigstens einem Drehkolben gemäß der voranstehend beschriebenen Art.
Beispielhafte Ausführungsformen der Erfindung werden im Folgenden anhand der beigefügten Figuren im Detail beschrieben. Es stellen dar:
1 bis 4 Ansichten eines Drehkolbens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
5 bis 8 Ansichten eines Drehkolbens gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
9 bis 12 Ansichten eines Drehkolbens gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung;
13 bis 16 Ansichten eines Drehkolbens gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung;
17 bis 20 Ansichten eines Drehkolbens gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung;
21 bis 24 Ansichten eines Drehkolbens gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung;
25 bis 28 Ansichten eines Drehkolbens gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung;
29 bis 32 Ansichten eines Drehkolbens gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung; und
33a bis 33f Ansichten der Auslenkungsmöglichkeiten des Endkappenabschnitts des Drehkolbens relativ zum Tragkörper.
1 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drehkolbens 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Ein solcher Drehkolben 10 kann beispielsweise in einer Drehkolbenpumpe zum Einsatz kommen, wie sie in dem Dokument DE 10 2010 014 248 A1 beschrieben ist.
Der Drehkolben 10 umfasst einen Tragkörper 12 und an seinen radial äußeren Enden jeweils einen Endkappenabschnitt 14 und 16. Der Tragkörper 12 ist mit den Endkappenabschnitten 14, 16 über eine elastomere Dämpfungsschicht 18 verbunden. Die elastomere Dämpfungsschicht 18 ist, wie in 1 gezeigt, um den Tragkörper 12 herum ausgebildet.
Der Tragkörper 12 weist ferner eine die Nabe des Drehkolbens 10 bildende Öffnung 20 auf, die in einem in eine Drehkolbenpumpe eingebauten Zustand des Drehkolbens 10 eine Welle (nicht gezeigt) zum Antreiben des Drehkolbens 10 aufnimmt. Um eine Verbindung mit einer Welle der Drehkolbenpumpe (nicht gezeigt) herstellen zu können, weist die Öffnung bzw. Nabe 20 eine Ausnehmung 22 auf, in der ein Mitnehmerelement bzw. eine Passfeder (nicht gezeigt) aufgenommen werden kann.
Wie man aus 1 erkennt, bilden die Endkappenabschnitte 14 und 16 zumindest abschnittsweise die Flügel des Drehkolbens 10. Die Endkappenabschnitte 14, 16 begrenzen den Drehkolben somit nach radial außen hin. Die Endkappenabschnitte 14, 16 weisen jeweils einen im wesentlichen halbkreisförmigen Abschnitt 24, 26 auf. Im Anschluss an die halbkreisförmigen Abschnitte 24, 26 gehen die Endkappenabschnitte 14, 16 in gerade Verbindungsabschnitte 28a, 28b und 30a, 30b über, die jeweils beabstandet durch die elastomere Dämpfungsschicht 18 parallel zu Flächen 32 und 34 des Tragkörpers 12 verlaufen. Die Flächen 32 und 34 an dem Tragkörper 12 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zueinander und sind ebenso wie die Verbindungsabschnitte 28a, 28b und 30a, 30b mit der elastomeren Dämpfungsschicht 18 überzogen.
Die elastomere Dämpfungsschicht 18 verläuft zunächst im Bereich der halbkreisförmigen Abschnitte 24 und 26 zwischen dem Tragkörper 12 und den Endkappenabschnitten 14 und 16, bevor sie zur Ummantelung der Schlingenpakete 36, 38 (2) die parallelen Flächen 32, 34 des Tragkörpers 12 überzieht. Die elastomere Dämpfungsschicht 18 bildet sowohl einen Überzug für die Flächen 32 und 34 des Tragkörpers 12 als auch für die Verbindungsabschnitte 28a, 28b und 30a, 30b der Endkappenabschnitte 14 und 16.
2 zeigt eine teilweise aufgebrochene, perspektivische Ansicht des Drehkolbens 10.
Der Tragkörper 12 ist gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung mehrteilig ausgebildet. Der Tragkörper 12 umfasst eine obere Platte 12a, eine untere Platte 12b und ein Grundelement 12c, das sich zwischen den Platten 12a und 12b erstreckt.
Die in 2 gezeigten Schlingenpakete 36 und 38 dienen zum Verbinden der Endkappenabschnitte 14 und 16. In dem Verbindungsabschnitt 28a des Endkappenabschnitts 14 sind Kopplungsmittel 40, 42 ausgebildet, die von den Schlingenpaketen 36, 38 umschlungen werden. Die Kopplungsmittel 40, 42 und auch die Schlingenpakete 36, 38 sind in Richtung der Drehachse D zueinander versetzt angeordnet. Ausgehend von den Kopplungsmitteln 40, 42 an dem Endkappenabschnitt 14 erstrecken sich die Schlingenpakete 36, 38 entlang der Fläche 32 des Tragkörpers 12 bzw. des Grundelements 12c des Tragkörpers 12. Zur Führung der Schlingenpakete 36, 38 sind an der Fläche 32 Führungsnuten 44 ausgebildet, die die Stränge der Schlingenpakete 36, 38 zu deren Führung aufnehmen. Nach Durchlaufen der Führungsnuten 44 umschlingen die Schlingenpakete 36, 38 Kopplungsmittel (nicht gezeigt) an dem Endkappenabschnitt 16. Die Kopplungsmittel (nicht gezeigt) an dem Endkappenabschnitt 16 können identisch zu den Kopplungsmitteln 40, 42 an dem Endkappenabschnitt 14 ausgebildet sein.
Aus einer Zusammenschau der 1 und 2 erkennt man, dass die Schlingenpakete 36, 38 im zusammengesetzten Zustand des Drehkolbens 10 in die elastomere Dämpfungsschicht 18 eingebettet sind bzw. von dieser eingeschlossen werden.
3 zeigt eine Draufsicht des Drehkolbens 10 mit dem Tragkörper 12 sowie den Endkappenabschnitt 14 und 16, wobei aus 3 bereits erkennbar wird, dass die Platte 12b des Tragkörper 12 nicht von der Öffnung 20 durchsetzt ist, sondern einen Boden für die Öffnung 20 bildet und diese axial abschließt.
4 zeigt eine Schnittansicht des Drehkolbens 10 entlang der Schnittlinie III-III auf 3.
Aus 4 wird deutlich, dass sich die Öffnung 20, wie erwähnt, nicht vollständig durch den Tragkörper 12 erstreckt, sondern durch die Platte 12b abgeschlossen wird. Die Öffnung 20 erstreckt sich somit nur durch die Platte 12a und das Grundelement 12c des Tragkörpers 12.
Die Endkappenabschnitte 14 und 16 sind gestuft ausgebildet und erstrecken sich mit ihren gestuften Abschnitten 14a, 14b und 16a, 16b in einer Richtung quer zur Drehachse D des Drehkolbens 10 zwischen die Platten 12a und 12b des Tragkörpers 12. Die elastomere Dämpfungsschicht 18 füllt die Bereiche zwischen dem Tragkörper 12 und den Endkappenabschnitten 14, 16 aus, so dass der Tragkörper 12 und die Endkappenabschnitte 14, 16 in Richtung der Drehachse D durchgängig über die elastomere Dämpfungsschicht 18 verbunden sind. Durch ihre Erstreckung quer zur Drehachse D zwischen die Platten 12a und 12b können Auslenkungen der Endkappenabschnitte 14, 16 relativ zum Tragkörper 12 in Richtung der Drehachse D durch die Platten 12a und 12b begrenzt werden, d. h. die Abschnitte 14b und 16b der Endkappenabschnitte 14, 16 können sich unter Komprimierung der Dämpfungsschicht 18 an die Platten 12a und 12b anlegen.
In ähnlicher Weise werden über die Abschnitte 14c und 16c der Endkappenabschnitte 14, 16 und die Umfangskanten der Platten 12a und 12b Auslenkungen der Endkappenabschnitte 14 und 16 quer zur Drehachse D auf die Drehachse D zu begrenzt. Die Abschnitte 14c und 16c der Endkappenabschnitte 14, 16 können sich unter Komprimierung der Dämpfungsschicht 18 an die Umfangskanten der Platten 12a und 12b anlegen.
Bei einer vergleichenden Betrachtungsweise der 1 bis 4 erkennt man, dass die Schlingenpakete 36, 38 zusammen mit den Kopplungsmitteln 40, 42 eine direkte Verbindung zwischen den Endkappenabschnitten 14, 16 herstellen. Über die Schlingenpakete 36, 38 wird zusätzlich auch eine Verbindung mit dem Tragkörper 12 hergestellt, da die Schlingenpakete 36, 38 in den Führungsnuten 44 des Tragkörpers 12 aufgenommen bzw. geführt werden und dabei von der elastomeren Dämpfungsschicht 18 überzogen bzw. in diese eingebettet sind.
Die Schlingenpakete 36, 38 sorgen zusammen mit der elastomeren Dämpfungsschicht 18 für eine gelenkige bzw. flexible Verbindung der Endkappenabschnitte 14 und 16 mit dem Tragkörper, die gleichzeitig Verlagerungen und Auslenkungen der Endkappenabschnitte 14 und 16 relativ zu dem Tragkörper 12 in Richtung der Drehachse D und quer zur Drehachse D, aber auch um die Drehachse herum zu lässt. Zudem können sich die Endkappenabschnitte 14 und 16 bei Verlagerung in einer Richtung auf die Drehachse D zu unter Komprimierung der Dämpfungsschicht 18 an dem Tragkörper 12 abstützen.
Im Betrieb des Drehkolbens 10 werden die Schlingenpakete 36, 38 hauptsächlich mit Zugkräften beaufschlagt. Wird aufgrund der im Betrieb des Drehkolbens 10 auftretenden Belastungen einer der Endkappenabschnitte 14, 16 beispielsweise in einer Richtung nach außen und quer zur Drehachse D ausgelenkt, werden die Schlingenpakete 36, 38 auf Zug beansprucht und begrenzen nach einem vorbestimmten Auslenkweg die weitere Auslenkung eines der Endkappenabschnitte 14, 16 relativ zu dem Tragkörper 12.
Ferner ermöglichen die Schlingenpakete 36, 38 zusammen mit der elastomeren Dämpfungsschicht 18 zwischen dem Tragkörper 12 und den Endkappenabschnitten 14, 16 eine Rückstellbewegung, die nach einer Auslenkung der Endkappenabschnitte 14, 16 diese zurück in ihre Ausgangsposition führt.
5 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drehkolbens 110 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. Es werden für die folgende Beschreibung für gleichartige oder gleichwirkende Komponente dieselben Bezugszeichen verwendet wie vorangehend, jedoch um 100 erhöht.
Der Drehkolben 110 umfasst einen Tragkörper 112 sowie Endkappenabschnitte 114, 116, die über eine elastomere Dämpfungsschicht 118 mit dem Tragkörper 112 verbunden sind.
Der Tragkörper 112 gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst einen rohrförmigen Abschnitt 146, der sich in Richtung der Drehachse D erstreckt, und zusammen mit der Öffnung 120 die Nabe des Drehkolbens 110 bildet.
An dem Tragkörper 112 sowie an den Endkappenabschnitten 114, 116 sind Kopplungsmittel 148, 150, 152 vorgesehen. Die Kopplungsmittel 148, 150 und 152 sind an Kopplungsvorsprüngen 154 an dem Tragkörper 112 und an Kopplungsvorsprüngen 156 und 158 an den Endkappenabschnitten angeordnet. An den Kopplungsvorsprüngen 154, 156, 158 sind die Kopplungsmittel 148, 150 in nicht näher bezeichneten Öffnungen aufgenommen. Die Kopplungsvorsprünge 154, 156 und 158 sind korrespondierend ausgebildet, so dass sich im Betrieb des Drehkolbens 110 die Endkappenabschnitte 114 und 116 unter Kompression der Dämpfungsschicht 118 an den Tragkörper 112 anlegen können.
Wendet man sich nun 6 zu, die eine teilweise aufgebrochene, perspektivische Ansicht des Drehkolbens 110 zeigt, so erkennt man, dass an einer Fläche 160 des Tragkörpers 112, die dem Endkappenabschnitt 116 gegenüberliegt (5 und 7), drei Kopplungsformationen 162, 164, 166 ausgebildet sind. Jede Kopplungsformationen 162, 164, 166 weist zwei Kopplungsvorsprünge 154 auf, von denen aus Gründen der Übersichtlichkeit nur einer, wie in 5, mit 154 bezeichnet ist. Die Kopplungsformationen 162, 164, 166 nehmen jeweils ein bolzenförmiges Kopplungsmittel 148 ₁ und 148 ₂ auf.
Die Kopplungsmittel 148 ₁ und 148 ₂ koppeln eine Schlingenpaketanordnung 168 mit dem Tragkörper 112, wobei die Schlingenpaketanordnung 168 zusammen mit der elastomeren Dämpfungsschicht 118 zur Verbindung mit dem Endkappenabschnitt 116 dient (5 und 8). Der Tragkörper 112 ist über eine weitere, in 6 weitgehend verdeckt gezeigte Schlingenpaketanordnung 170 mit dem Endkappenabschnitt 116 verbunden. Die Kopplungsmittel 148 ₁ und 148 ₂ sind gemäß dieser Ausführungsform bolzenförmig ausgebildet und ihre Länge ist an die Abmaße der Kopplungsformationen 162, 164, 166 angepasst.
Die Kopplungsformationen 162, 164, 166 sind nicht nur in axialer Richtung der Drehachse D versetzt zueinander angeordnet, sondern auch wechselweise an entgegengesetzten Enden 172 und 174 der Fläche 160 angeordnet. Die Formationen 162, 166 sind an demselben Ende 174 der Fläche 160 angeordnet, wohingegen die Kopplungsabschnittsformation 164 an dem Ende 172 der Fläche 160 angeordnet ist.
Gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung erstrecken sich die Schlingenpakete 168 ₁, 168 ₂ und 168 ₃ der Schlingenpaketanordnung 168 entlang der Fläche 160 zwischen den Kopplungsabschnittsformationen 162, 164 und 166 an dem Tragkörper 112 und korrespondierenden Kopplungsformationen an dem Endkappenabschnitt 116 (8).
Der Tragkörper 112 weist eine Ausnehmung 176 auf, die den rohrförmigen Abschnitt 146 des Drehkolbens 110 radial umgibt und die beispielsweise zur Anbringung und Führung des Drehkolbens 110 an einer Drehkolbenpumpe (nicht gezeigt) dienen kann. An der Fläche 132 des Tragkörpers 112 sind an den axialen Enden der Fläche 132 leistenartige Vorsprünge erkennbar, die zur Stützung der elastischen Dämpfungsschicht 118 dienen.
7 zeigt eine Draufsicht des Drehkolbens 110 mit dem Tragkörper 112.
Ferner erkennt man in 7 wiederum die Kopplungsvorsprünge 154, 156, 158 an dem Tragkörper 112 bzw. den Endkappenabschnitten 114, 116. Als Strichlinien sind in 7 die Schlingenpakete 168 ₁ und 170 ₁ der Schlingenpaketanordnungen 168 und 170 dargestellt, die den Tragkörper 112 jeweils mit dem Endkappenabschnitt 114 und dem Endkappenabschnitt 116 verbinden. Dazu erstrecken sich die Schlingenpaketanordnungen 168 und 170 zwischen dem Kopplungsvorsprung 154 ₁ an dem Tragkörper 112 und dem Kopplungsvorsprung 156 an dem Endkappenabschnitt 114 bzw. zwischen den Kopplungsvorsprung 154 ₂ an dem Tragkörper 112 und dem Kopplungsvorsprung 158 an dem Endkappenabschnitt 116.
Die Schlingenpaketanordnungen 168 und 170 verlaufen dabei parallel zu den Flächen 160 und 178 an dem Tragkörper 112, wobei die Schlingenpakete 168 ₁ und 170 ₁ jeweils ein Kopplungsmittel 148 ₁ und 148 ₃ an dem Tragkörper 112 und ein Kopplungsmittel 150 und 152 an den Endkappenabschnitten 114 und 116 umschlingen.
8 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie VII-VII aus 7.
Eine Kopplungsabschnittsformation 180 an dem Endkappenabschnitt 116 ist dabei zwischen den Kopplungsformationen 162 und 166 des Tragkörpers 112 vorgesehen. Die Kopplungsformation 180 des Endkappenabschnitts 116 greift zwischen die Kopplungsformationen 162 und 166 des Tragkörpers 112 ein. Die Schlingenpaketanordnung 168 umfasst vier Schlingenpakete 168 ₁, 168 ₂, 168 ₃ und 168 ₄, die jeweils über die Kopplungsmittel 148 ₁ und 148 ₂ mit dem Tragkörper 112 und über das Kopplungsmittel 152 mit dem Endkappenabschnitt 116 gekoppelt sind.
Mit anderen Worten, sind die in den Kopplungsformationen 162 und 166 aufgenommenen Schlingenpakete 168 ₁ und 168 ₄ über die Kopplungsmittel 148 ₁ und 148 ₂ mit dem Tragkörper 112 gekoppelt, wohingegen die Schlingenpakete 168 ₂ und 168 ₃ in der Kopplungsformation 180 mit dem Endkappenabschnitt 116 gekoppelt sind. An ihrem jeweiligen anderen Ende sind die Schlingenpakete 168 ₁ und 168 ₄ mit dem Endkappenabschnitt 116 und, wie man in 6 erkennt, die Schlingenpakete 168 ₂ und 168 ₃ mit dem Tragkörper 112 gekoppelt.
Jedes der Schlingenpakete 168 ₁, 168 ₂, 168 ₃ und 168 ₄ ist entsprechend jeweils mit dem Tragkörper 112 und dem Endkappenabschnitt 114 verbunden, wobei sich die Kopplungsstellen der Schlingenpakete 168 ₁, 168 ₂, 168 ₃ und 168 ₄ an dem Tragkörper 112 bzw. an den Endkappenabschnitten 114 und 116 in Richtung der Drehachse D, wie in 5 und 8 gezeigt, jeweils abwechseln. Trotz ihrer wechselnden Kopplungsstellen verlaufen die Schlingenpakete 168 ₁, 168 ₂, 168 ₃ und 168 ₄ im unbelasteten Zustand des Drehkolbens 110 parallel zueinander. Bei einer Auslenkung bzw. Verlagerung des Endkappenabschnitts 114 relativ zu dem Tragkörper 112, können sich die Schlingenpakete 168 ₁, 168 ₂, 168 ₃ und 168 ₄ der Schlingenpaketanordnung 168 aufgrund ihrer in Richtung der Drehachse D wechselnden Kopplung überkreuzen.
Die Schlingenpaketanordnungen 168 und 180 sind wiederum in die elastomeren Dämpfungsschicht 118 eingebettet.
9 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drehkolbens 210 gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung. Wiederum werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie vorangehend, jedoch um 200 erhöht.
Der Drehkolben 210 weist einen Tragkörper 212 auf. Der Tragkörper 212 steht über eine den Tragkörper 212 umgebende Dämpfungsschicht 218 mit den Endkappenabschnitten 214 und 216 in Kontakt. Die Nabe des Drehkolbens 210 wird von einem rohrförmigen Abschnitt 246 und einer in dem rohrförmigen Abschnitt 246 ausgebildeten Öffnung 220 gebildet.
Die Außenflächen 232 und 234 des Tragkörpers 212 sind ebenso wie bei den Toranstehend beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung mit der gummielastischen Ummantelung 218 überzogen.
An dem Tragkörper 212 sind die Kopplungsmittel 248 ₁, 248 ₂, 248 ₃ und 248 ₄ vorgesehen. Die Endkappenabschnitte 214 und 216 sind mit entsprechenden Kopplungsmitteln 250 ₁, 250 ₂, 252 ₁ und 252 ₂ versehen.
Im Folgenden wird zur weiteren Erläuterung beispielhaft insbesondere auf die Kopplungsmittel 252 ₁ und 252 ₂ des Endkappenabschnitts 216 Bezug genommen.
10 zeigt eine teilweise aufgebrochene, perspektivische Ansicht des Drehkolbens 210 gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung.
Die Kopplungsmittel 248 ₁, 248 ₂ an dem Tragkörper 212 und die Kopplungsmittel 252 ₁ und 252 ₂ des Endkappenabschnitts 216 (9) sind über die Schlingenpakete 268 ₁, 268 ₂, 268 ₃ und 268 ₄ miteinander verbunden. Die Schlingenpakete 268 ₁, 268 ₂, 268 ₃ und 268 ₄ der Schlingenpaketanordnung 268 umschlingen jeweils eines der Kopplungsmittel 248 ₁, 248 ₂ und eines der Kopplungsmittel 252 ₁ und 252 ₂ des Endkappenabschnitts 216. Beispielsweise umschlingt das Schlingenpaket 268 ₁ das Kopplungsmittel 248 ₂ an dem Tragkörper 212 und das Kopplungsmittel 252 ₂ des Endkappenabschnitts 216.
Die Schlingenpakete 268 ₁ und 268 ₄ verlaufen ebenso wie die Schlingenpakete 268 ₂ und 268 ₃ parallel zueinander, so dass sich die Schlingenpakete 268 ₁ und 268 ₄ mit den Schlingenpaketen 268 ₂ und 268 ₃ kreuzen. Die Schlingenpakete 268 ₁, 268 ₂, 268 ₃ und 268 ₄ umschlingen, wie erwähnt, jeweils ein Kopplungsmittel 248 ₁, 248 ₂ an dem Tragkörper 212. Anschließend erstrecken sich die Schlingenpakete 268 ₁, 268 ₂, 268 ₃ und 268 ₄ in Richtung des Endkappenabschnitts 216 (9) und kreuzen sich, bevor sie das ihnen zugeordnete Kopplungsmittel 252 ₁ und 252 ₂ des Endkappenabschnitts 216 umschlingen.
Die Schlingenpakete 268 ₁, 268 ₂, 268 ₃ und 268 ₄ sind in Kopplungsformationen aufgenommen, wobei in 10 nur die Kopplungsformationen 262 und 264 erkennbar sind. Die Kopplungsformationen 262 und 264 sind hier in dem Tragkörper 212 ausgebildete Ausnehmungen, in denen die Schlingenpakete 268 ₁ und 268 ₄ über die Kopplungsmittel 248 ₁ und 248 ₂ mit dem Tragkörper 112 gekoppelt werden. Die Kopplungsmittel 250 ₁, 250 ₂, 252 ₁ und 252 ₂ erstrecken sich durchgängig durch die Endkappeabschnitte 214 und 216.
11 zeigt eine Draufsicht des Drehkolbens 210.
Wenngleich verdeckt dargestellt, erkennt man in 11 die Schlingenpaketanordnungen 268 und 270 mit den sich jeweils kreuzenden Schlingenpaketen 268 ₁, 268 ₂ und 270 ₁, 270 ₂.
Die Schlingenpakete 268 ₁, 268 ₂ und 270 ₁, 270 ₂ umschlingen einerseits die Kopplungsmittel 248 ₁, 248 ₂, 248 ₃, 248 ₄ an dem Tragkörper 212 und anderseits die Kopplungsmittel 250 ₁ und 250 ₂ des Endkappenabschnitts 214 bzw. die Kopplungsmittel 252 ₁ und 252 ₂ des Endkappenabschnitts 216, wobei sich die Schlingenpakete 268 ₁, 268 ₂ und 270 ₁, 270 ₂ in einem Bereich zwischen den Kopplungsmitteln 248 ₁, 248 ₂, 248 ₃, 248 ₃ und 250 ₁, 250 ₂ bzw. 252 ₁ und 252 ₂ kreuzen.
12 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XI-XI aus 11.
Der Tragkörper 212 des Drehkolbens 210 ist gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung einstückig ausgebildet. Die Schlingenpaketanordnungen 268 und 270 sind vollständig in die elastomere Dämpfungsschicht 218 eingebettet.
An dem Endkappenabschnitt 216 ist, wie in 12 gezeigt, eine Kopplungsformation 280 ausgebildet. Selbiges gilt für den Endkappenabschnitt 214 mit der Kopplungsformation 282. Die Kopplungsformation 280 wird von Ausnehmungen 280 ₁, 280 ₂, 280 ₃ in dem Endkappenabschnitt 216 gebildet. Die Schlingenpakete 268 ₁, 268 ₂, 268 ₃ und 268 ₄ der Schlingenpaketanordnungen 268 und 270 werden durch die Kopplungsformation 280 zumindest abschnittsweise im Bereich des Endkappenabschnitte 216 geführt.
13 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drehkolbens 310 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Wiederum werden dieselben Bezugszeichen wie vorangehend verwendet, jedoch um den Betrag 300 erhöht.
Der Drehkolben 310 umfasst einen Tragkörper 312, der von einer gummielastischen Dämpfungsschicht 318 umgeben und über diese mit den Endkappenabschnitten 314 und 316 verbunden ist.
Die Endkappenabschnitte 314 und 316 weisen jeweils ein Kopplungsmittel 350, 352 auf. Der Tragkörper 312 weist insgesamt vier Kopplungsmittel 348 ₁, 348 ₂, 348 ₃, 348 ₄ auf, von denen jeweils zwei den Kopplungsmitteln 350 und 352 der Endkappenabschnitte 314, 316 zugeordnet sind.
14 zeigt eine teilweise aufgebrochene, perspektivische Ansicht des Drehkolbens 310.
An der Fläche 360 des Tragköpers 312 sind die Kopplungsformationen 362 und 364 in Form von Ausnehmungen ausgebildet. Die Kopplungsformationen 362 und 364 nehmen die Schlingenpakete 368 ₁, 368 ₄ zur Kopplung mit dem Kopplungsmittel 348 ₁ auf. Die Kopplungsmittel 348 ₁, 348 ₂ sind auch gemäß dieser Ausführungsform an entgegengesetzten Enden 372 und 374 der Fläche 360 vorgesehen.
Die Kopplungsmittel 348 ₁, 348 ₂ an den Tragkörper 312 werden jeweils von zwei Schlingenpaketen 368 ₁, 368 ₄ bzw. 368 ₂, 368 ₃ umschlungen. Die beiden in Richtung der Drehachse D äußeren Schlingenpakete 368 ₁, 268 ₄ umschlingen das Kopplungsmittel 348 ₂ und die inneren Schlingenpakete 368 ₂, 368 ₃ das Kopplungsmittel 348 ₁. Sämtliche Schlingenpakete 368 ₁, 368 ₂, 368 ₃, 368 ₄ der Schlingenpaketanordnung 368 umschlingen das Kopplungsmittel 352 des Formkappenabschnitts 316 (13). Somit laufen die Schlingenpakete 368 ₁, 368 ₂, 368 ₃, 368 ₄ zur Umschlingung des Kopplungsmittels 352 an dem Kopplungsmittel 352 des Endkappenabschnitts 316 zusammen.
15 zeigt eine Draufsicht des Drehkolbens 310, aus der die Führung der Schlingenpakete der Schlingenpaketanordnungen 368 und 370 ersichtlich wird. Die Schlingenpakete 368 ₁, 368 ₂ und 370 ₁, 370 ₂ bilden durch die Umschlingung der Kopplungsmittel 348 ₁, 348 ₂, 348 ₃, 348 ₄ an dem Tragkörper 312 und der Kopplungsmittel 350 und 352 an den Endkappenabschnitten 314, 316 eine V-Form aus.
16 zeigt eine Schnittansicht des Drehkolbens 310 entlang der Schnittlinie XV-XV aus 15.
In 16 sind die Kopplungsmittel 350 und 352 an den Endkappenabschnitten 314 und 316 erkennbar, die jeweils von den Schlingenpaketen 368 ₁, 368 ₂, 368 ₃, 368 ₄ und 370 ₁, 370 ₂, 370 ₃, 370 ₄ der Schlingenpaketanordnungen 368 und 370 umschlungen werden. Die Kopplungsmittel 350, 352 erstrecken sich vollständig durch die Endkappenabschnitte 314, 316 hindurch. Die Schlingenpaketanordnungen 368 und 370 sind wiederum von der elastomeren Dämpfungsschicht 318 ummantelt.
17 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drehkolbens 410 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Der Aufbau und die Funktionsweise des Drehkolbens 410 gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung entsprechen weitestgehend dem Aufbau des Drehkolbens 310 gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung. Deshalb wird auf 17 nicht näher eingegangen, sondern gleich auf die 18 bis 20 Bezug genommen, die die Unterschiede zu der voranstehend beschriebenen vierten Ausführungsform der Erfindung verdeutlichen. Wiederum werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie voranstehend, jedoch um den Betrag 400 erhöht.
In 18, die eine teilweise aufgebrochene perspektivische Ansicht des Drehkolbens 410 zeigt, ist ein Führungselement 486 erkennbar, um das die Schlingenpakete 468 ₁, 468 ₂, 468 ₃, 468 ₄ in Richtung des Kopplungsmittels 452 an dem Endkappenabschnitt 416 geführt werden. Die Schlingenpakete 468 ₁, 468 ₂, 468 ₃, 468 ₄ der Schlingenpaketanordnung 468 verlaufen entsprechend gekrümmt von den Kopplungsmitteln 448 ₁, 448 ₂ um das Führungselement 486 herum in Richtung des Kopplungsmittel 452 und umschlingen das Kopplungsmittel 452.
19 zeigt eine Draufsicht des Drehkolbens 410.
Aus 19 wird der gekrümmte Verlauf der Schlingenpakete 368 ₁, 368 ₂ und 370 ₁, 370 ₂ der Schlingenpaketanordnungen 468 und 470 um die Führungselemente 486 herum deutlich erkennbar. Die Führungselemente 486 sind in Richtung der Drehachse D gewölbt und weisen im Wesentlichen die Form eine Niere auf. Mit ihrer Form unterstützen die Führungselemente 486 Verkippungen der Endkappenabschnitte 414 und 416 relativ zu dem Tragkörper 412 um die Drehachse D herum.
20 zeigt eine Schnittansicht entlang der Schnittlinie XIX-XIX aus 19.
In 20 erkennt man zum einen das Kopplungsmittel 448 ₁ an dem Tragkörper 412 und zum anderen das Kopplungsmittel 450 an dem Endkappenabschnitt 414. Das Kopplungsmittel 448 ₁ wird von den Schlingenpaketen 468 ₂, 468 ₃ der Schlingenpaketanordnung 468 umschlungen, d. h. von den in Richtung der Drehachse D inneren Schlingenpaketen 468 ₂, 468 ₃ (18). Das Kopplungsmittel 448 ₁ erstreckt sich durchgängig durch den Tragkörper 412.
Das Kopplungsmittel 450 an dem Endkappenabschnitt 414 wird, wie erwähnt, von sämtlichen Schlingenpaketen 470 ₁, 470 ₂, 470 ₃, 470 ₄ der Schlingenpaketanordnung 470 umschlungen.
Das Führungselement 486 ist wie die Schlingenpaketanordnungen 468 und 480 vollständig in die elastomere Dämpfungsschicht 480 eingebettet.
Da die Schlingenpakete 468 ₁, 468 ₂, 468 ₃, 468 ₄ und 470 ₁, 470 ₂, 470 ₃, 470 ₄ gekrümmt um die Führungselemente 486 herumgeführt werden und die Führungselemente 486 selbst in Richtung der Drehachse D gewölbt sind, ermöglichen die Führungselemente 486 im Belastungsfall des Drehkolbens 410 eine Abrollbewegung der Endkappenabschnitte 414, 416 relativ am Tragkörper 412 unter gleichzeitiger Komprimierung der elastomeren Dämpfungsschicht 418. Die Abrollbewegung wird aufgrund der Wölbung der Führungselemente 486 in einer Richtung um die Drehachse D herum ermöglicht.
21 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drehkolbens 510 gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Wiederum werden dieselben Bezugszechen verwendet wie vorangehend, jedoch um den Betrag 500 erhöht.
In 21 sind der Tragkörper 512 des Drehkolbens 510 sowie die Endkappenabschnitte 514 und 516 gezeigt, die über die elastomere Dämpfungsschicht 518 mit Tragkörper 512 verbunden sind. Die elastomere Dämpfungsschicht 518 umgibt die Umfangsflächen des Tragkörpers 512.
22 zeigt eine teilweise aufgebrochene, perspektivische Ansicht des Drehkolbens 510.
Die Schlingenpakete 568 ₁, 568 ₂ der Schlingenpaketanordnung 568 umschlingen dabei jeweils paarweise eines der Kopplungsmittel 548 ₁, 548 ₂ an dem Tragkörper 512 und eines der Kopplungsmittel 552 ₁, 552 ₂ an dem Endkappenabschnitt 516 (31). Die Schlingenpakete 568 ₁ und 568 ₂ sind jeweils einem Kopplungsmittel 548 ₁, 548 ₂ und einem Kopplungsmittel 552 ₁, 552 ₂ zugeordnet.
Der Tragkörper 512 weist Kopplungsformationen 562 und 564 in Form von Ausnehmungen in der Fläche 560 auf. Durch die Ausnehmungen bzw. Kopplungsformationen 562 und 564 erstrecken sich die Schlingenpakete 568 ₁, 568 ₂ und umschlingen dabei die Kopplungsmittel 548 ₁, 548 ₂. Anschließend erstrecken sich die Schlingenpakete 568 ₁, 568 ₂ in Richtung der Kopplungsmittel 552 ₁, 552 ₂ an dem Endkappenabschnitt 516 und umschlingen diese.
23 zeigt eine Draufsicht des Drehkolbens 510.
Die Schlingenpaketanordnungen 568 und 570 werden gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung von jeweils zwei Schlingenpaketen 568 ₁, 568 ₂ und 570 ₁, 570 ₂ gebildet, die parallel zueinander verlaufen und beide in einer Ebene senkrecht zur Drehachse D liegen. Wie bereits erwähnt, umschlingt beispielsweise das Schlingenpaket 568 ₁ das Kopplungsmittel 548 ₁ an dem Tragkörper 512 und das Kopplungsmittel 552 ₁ an dem Endkappenabschnitt 516. Selbiges gilt für die weiteren Schlingenpakete 568 ₂ und 570 ₁, 570 ₂.
24 zeigt eine Schnittansicht des Drehkolbens 510 entlang der Schnittlinie XXIII-XXIII aus 23.
Ebenso wie die Ausnehmung 564 in dem Tragkörper 512 ist in dem Endkappenabschnitt 516 eine Ausnehmung 580 ausgebildet, in der das Schlingenpaket 568 ₁ abschnittsweise aufgenommen ist.
Der Tragkörper 512 und der Endkappenabschnitt 516 sind von Öffnungen durchsetzt, in denen die Kopplungsmittel 548 ₁ und 552 ₁ aufgenommen werden. Das Schlingenpaket 568 ₁ kann in die Ausnehmung 564 des Tragkörpers 512 und in die Ausnehmung 580 an dem Endkappenabschnitt 516 eingesteckt werden. Im Anschluss daran werden die Kopplungsmittel 548 ₁ und 552 ₁ in die entsprechenden Öffnungen eingesteckt, um das Schlingenpaket 568 ₁ sowohl mit dem Tragkörper 512 als auch mit dem Endkappenabschnitt 516 zu koppeln.
Das Schlingenpaket 568 ₁ ist im Bereich zwischen den Kopplungsmitteln 548 ₁ und 552 ₁ in die elastomere Dämpfungsschicht 518 eingebettet.
25 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Drehkolbens 610 gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung. Es werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie vorangehend, jedoch erhöht um den Betrag 600.
Der Drehkolben 610 umfasst einen Tragkörper 612, der von einer gummielastischen Dämpfungsschicht 618 umgeben ist und über diese mit den Endkappenabschnitten 614 und 616 verbunden ist. Die Endkappenabschnitte 614 und 616 weisen jeweils ein Kopplungsmittel 650, 652 auf. Der Tragkörper 612 umfasst zwei Kopplungsmittel 648 ₁, 648 ₂, die jeweils den Kopplungsmitteln 650 und 652 der Endkappenabschnitte 614, 616 zugeordnet sind.
26 zeigt eine teilweise aufgebrochene, perspektivische Ansicht des Drehkolbens 610.
In dem Tragkörper 612 erkennt man die Ausnehmungen 662, 664 in der Fläche 660 des Tragkörpers 612. Die Ausnehmungen 612, 624 sind in Richtung der Drehachse D voneinander beabstandet, d. h. versetzt zueinander angeordnet. Die Ausnehmungen 662, 664 liegen jedoch in einer Flucht in Richtung der Drehachse D. Die Schlingenpakete 668 ₁ und 668 ₂ der Schlingenpaketanordnung 668 umschlingen ein Kopplungsmittel 648 ₁ an dem Tragkörper 612 und ein Kopplungsmittel 652 an dem Endkappenabschnitt 616 (25). Die beiden Schlingenpakete 668 ₁ und 668 ₂ umschlingen somit zusammen die Kopplungsmittel 648 ₁ und 652.
27 zeigt eine Draufsicht des Drehkolbens 610.
In 27 erkennt man jeweils nur ein Schlingenpaket 668 ₁ und 670 ₁ der Schlingenpaketanordnung 668 und 670, da die Schlingenpakete 668 ₁ und 670 ₁ in Richtung der Drehachse D übereinander angeordnet sind, so dass sie in Richtung der Drehachse D gesehen in einer Flucht liegen.
28 zeigt eine Schnittansicht des Drehkolbens 610 entlang der Schnittlinie XVII-XVII aus 27.
Die Ausnehmungen 662, 664 an dem Tragkörper 612 sowie die Ausnehmungen 680 ₁ und 680 ₂ an den Endkappenabschnitten 614 und 616 nehmen die Schlingenpakete 668 ₁, 668 ₂ und 670 ₁, 670 ₂ auf. Die Schlingenpakete 668 ₁, 668 ₂ und 670 ₁, 670 ₂ sind über die Kopplungsmittel 648 ₁, 648 ₂ mit dem Tragkörper 612 und über die Kopplungsmittel 650, 652 mit dem Endkappenabschnitten 614, 616 gekoppelt. Die Abschnitte der Schlingenpakete 668 ₁, 668 ₂ und 670 ₁, 670 ₂, die nicht in den Ausnehmungen 662, 664 und 680 ₁, 680 ₂ aufgenommen sind, sind in die elastomere Dämpfungsschicht 618 eingebettet. Die Kopplungsmittel 648 ₁, 648 ₂ und die Kopplungsmittel 650, 652 erstrecken sich in axialer Richtung vollständig durch die Endkappenabschnitte 614, 616 und den Tragkörper 612.
29 bis 32 zeigen verschiedene Ansichten eines Drehkolbens 710 gemäß der achten Ausführungsform der Erfindung. Es werden dieselben Bezugszeichen verwendet wie vorangehend, jedoch erhöht um den Betrag 700.
Der Drehkolben 710 weist den Tragkörper 712 auf, der von der elastomeren Dämpfungsschicht 718 umgeben ist. Die elastomere Dämpfungsschicht 718 verbindet den Tragkörper 712 mit den Endkappenabschnitten 714 und 716.
Bereits in 29 erkennt man, dass der Tragkörper 712 gemäß dieser Ausführungsform der Erfindung über einen Formschluss mit den Endkappenabschnitten 714 und 716 verbunden ist. Dazu sind an dem Tragkörper 712 Vorsprünge 788 und 790 ausgebildet, die in korrespondierenden Ausnehmungen 792 und 794 an den Endkappenabschnitten 714 und 716 aufgenommen werden. Zwischen den Vorsprüngen 788, 790 und den korrespondierenden Ausnehmungen 792, 794 erstreckt sich die elastomere Dämpfungsschicht 718.
Die Vorsprünge 788 und 790 an dem Tragkörper 712 sind in axialer Richtung der Drehachse D über die gesamte Erstreckung des Tragkörpers 712 ausgebildet (30). Gleiches gilt für die Ausnehmungen 792, 794 in den Endkappenabschnitten 714 und 716.
Bei genauer Betrachtung von 31 erkennt man, dass der Formschluss zwischen dem Tragkörper 712 und den Endkappenabschnitten 714 und 716 über eine getrennte schwalbenschwanzförmige Verbindung hergestellt wird. Die Vorsprünge 788 und 790 haben ebenso so wie die Ausnehmungen 792, 794 im Wesentlichen eine gerundete Schwalbenschwanzform. Zur Unterstützung der Auslenkbarkeit bzw. einer Verkippung um die Drehachse D der Endkappenabschnitte 714 und 716 relativ zum Tragkörper 712 sind sowohl die Vorsprünge 788, 790 als auch die Ausnehmungen 792 und 794 abgerundet ausgebildet. Durch die Form der Vorsprünge 788 und 790 und der Ausnehmungen 792 und 794 werden Verlagerungen bzw. Auslenkungen der Endkappenabschnitte 714 und 716 relativ zum Tragkörper 712 nach einem vorbestimmten Auslenkweg begrenzt, da sich die Endkappenabschnitte 714 und 716 unter Komprimierung der elastomeren Dämpfungsschicht 718 an den Vorsprüngen 788 und 790 anlegen bzw. abstützen können. Dadurch wird die elastomere Dämpfungsschicht 718 im Betrieb des Drehkolbens 710 hauptsächlich mit Druckkräften und nur mit geringen Scherkräften beaufschlagt.
Die 33a bis 33f zeigen verschiedene Auslenkungsmöglichkeiten der Endkappenabschnitte 14, 16 relativ zu dem Tragkörper 12.
Die 33a zeigt beispielhaft eine perspektivische Ansicht der ersten Ausführungsform der Erfindung, in der ein Koordinatensystem zur besseren Orientierung dargestellt ist.
33b zeigt die Normalstellung des Drehkolbens 10.
33c zeigt eine Verschiebung des Endkappenabschnitts 14 relativ zum Tragkörper 12 in Richtung der Z-Achse (33a), eine sogenannte Scherbelastung.
33d zeigt ein Verkippen des Endkappenabschnitts 14 um die Y-Achse (33a).
33e zeigt eine Kompression bzw. Stauchung der Dämpfungsschicht 18 aufgrund einer Bewegung des Endkappenabschnitts 14 in Richtung des Tragkörpers 12, d. h. in Richtung der X-Achse (33a).
33f zeigt ein Verkippen des Endkappenabschnitts 14 relativ zum Tragkörper 12 um die Z-Achse (33a).
Sämtliche der voranstehend beschriebenen Ausführungsformen ermöglichen eine gelenkige bzw. flexible Verbindung der Endkappenabschnitte mit dem Tragkörper, so dass gerade Auslenkungen bzw. Verlagerungen der Endkappenabschnitte in Richtungen der Drehachse, quer zur Drehachse und um die Drehachse des Drehkolbens herum zugelassen werden, die zu einer Verringerung des Verschleißes der Drehkolben und zur Erhöhung der Festkörpergängigkeit der Drehkolbenpumpe beitrage.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102010014248 A1 [0002, 0039]
DE 3707722 A1 [0004]
DE 1807392 A1 [0005]
DE 2056661 A1 [0005]

Claims

Drehkolben (10) für eine Drehkolbenpumpe, wobei der Drehkolben (10) wenigstens einen Tragkörper (12), durch den sich eine Drehachse D des Drehkolbens erstreckt, und wenigstens einen formstabilen Endkappenabschnitt (14, 16) umfasst, der radial auswärts des wenigstens einen Tragkörpers angeordnet und flexibel, vorzugsweise elastisch, mit dem wenigstens einen Tragkörper (12) verbunden ist.
Drehkolben (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Tragkörper (12) des Drehkolbens (10) und der wenigstens eine Endkappenabschnitt (14, 16) über wenigstens eine elastomere Dämpfungsschicht (18) miteinander verbunden sind.
Drehkolben (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehkolben (10) wenigstens zwei Endkappenabschnitte (14, 16) umfasst, die über wenigstens ein Schlingenpaket (36, 38) miteinander verbunden sind.
Drehkolben (10) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich das die wenigstens zwei Endkappenabschnitte (14, 16) verbindende wenigstens eine Schlingenpaket (36, 38) entlang des wenigstens einen Tragkörpers (12) erstreckt, wobei die wenigstens zwei Endkappenabschnitte (14, 16) jeweils wenigstens ein Kopplungsmittel (40, 42) aufweisen, das von dem wenigstens einen Schlingenpaket (36, 38) umschlungen wird.
Drehkolben (110) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Tragkörper (112) und der wenigstens eine Endkappenabschnitt (114, 116) über wenigstens ein Schlingenpaket (168 ₁, 168 ₂, 168 ₃, 168 ₄) miteinander verbunden sind.
Drehkolben (110) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Tragkörper (112) und der wenigstens eine Endkappenabschnitt (114, 116) über wenigstens eine Schlingenpaketanordnung (168, 170) miteinander verbunden sind.
Drehkolben (210) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingenpakete (268 ₁, 268 ₂, 268 ₃, 268 ₄) der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung (268, 270) derart an dem wenigstens einen Tragkörper (212) und dem wenigstens einen Endkappenabschnitt (214, 216) angeordnet sind, dass sich wenigstens zwei Schlingenpakete (268 ₁, 268 ₂, 268 ₃, 268 ₄) der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung (268, 270) kreuzen.
Drehkolben (110) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlingenpakete (168 ₁, 168 ₂, 168 ₃, 168 ₄) der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung (168, 170) derart an dem wenigstens einen Tragkörper (112) und dem wenigstens einen Endkappenabschnitt (114, 116) angeordnet sind, dass die Schlingenpakete (168 ₁, 168 ₂, 168 ₃, 168 ₄) der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung (168, 170) parallel zueinander zwischen dem wenigstens einen Tragkörper (112) und dem wenigstens einen Endkappenabschnitt (114, 116) verlaufen.
Drehkolben (110) nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass an dem wenigstens einen Tragkörper (112) und dem wenigstens einem Endkappenabschnitt (114, 116) jeweils wenigstens ein Kopplungsmittel (148, 150, 152) vorgesehen ist, wobei das wenigstens eine Kopplungsmittel (148, 150, 152) des wenigstens einen Tragkörpers (112) und das wenigstens eine Kopplungsmittel (148, 150, 152) des wenigstens einen Endkappenabschnitts (114, 116) von wenigstens einem Schlingenpaket (168 ₁, 168 ₂, 168 ₃, 168 ₄) der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung (168, 170) umschlungen ist.
Drehkolben (310) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sämtliche Schlingenpakete (368 ₁, 368 ₂, 368 ₃, 368 ₄) der wenigstens einen Schlingenpaketanordnung (368, 380) wenigstens eine Kopplungsmittel (348, 350, 352) an dem wenigstens einen Endkappenabschnitt (314, 316) umschlingen.
Drehkolben (410) nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Schlingenpaket (468 ₁, 468 ₂, 468 ₃, 468 ₄) gekrümmt um wenigstens ein Führungselement (486) geführt ist.
Drehkolben (10; 110) nach Anspruch 3 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Schlingenpaket (36, 38; 168 ₁, 168 ₂, 168 ₃, 168 ₄) zumindest abschnittsweise in die wenigstens eine elastomere Dämpfungsschicht (18, 118) eingebettet ist.
Drehkolben (710) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Tragkörper (712) und der wenigstens eine Endkappenabschnitt (714, 716) formschlüssig miteinander verbunden sind.
Drehkolben (710) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Tragkörper (112) und der wenigstens eine Endkappenabschnitt (714, 716) zur Herstellung eines Formschlusses wenigstens ein komplementäres Paar von wenigstens einem Vorsprung (788, 790) und wenigstens einer Ausnehmung (792, 794) aufweisen.
Drehkolbenpumpe mit wenigstens einem Drehkolben (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.