DE102013019381B4

DE102013019381B4 - High-displacement pump

Info

Publication number: DE102013019381B4
Application number: DE102013019381.8A
Authority: DE
Inventors: Patentinhaber gleich
Original assignee: Individual
Current assignee: Gries Volker De
Priority date: 2013-11-19
Filing date: 2013-11-19
Publication date: 2016-03-24
Anticipated expiration: 2033-11-20
Also published as: DE102013019381A1

Abstract

Pumpe mit einem Pumpengehäuse, das eine Zylinderfläche (8) aufweist, und einem Rotor, der einen Rotorschaft (7) mit starren Rotorblättern (1a) und bewegliche Flügel (3), die über Drehgelenke (2) mit den starren Rotorblätter (1a) verbunden sind, aufweist, wobei eine Führung Flügelsteuerungslager (5) an den beweglichen Flügeln und einen Steuerungsring (6) am Pumpengehäuse aufweist und die beweglichen Flügel (3) bei Drehung des Rotors kontinuierlich von der Zylinderfläche (8) in Richtung zu dem Rotorschaft (7) und zurück bewegt.Pump having a pump housing, which has a cylindrical surface (8), and a rotor having a rotor shaft (7) with rigid rotor blades (1a) and movable blades (3), which via pivot joints (2) with the rigid rotor blades (1a) a guide having wing control bearings (5) on the movable vanes and a control ring (6) on the pump housing and the movable vanes (3) continuously rotating from the cylindrical surface (8) towards the rotor shaft (7) upon rotation of the rotor and moved back.

Description

Bei Verdrängerpumpen wird das Medium durch in sich geschlossene Volumina gefördert, eine Verhinderung des Zurückströmens wird durch Ventile oder Klappen, andere Medien oder ihre Gestalt durch Schwerkraft erreicht. Außer durch konstruktionsbedingte Undichtigkeiten kann das Medium auch im Stillstand die Pumpe nicht in umgekehrter Richtung durchströmen. Verdrängerpumpen sind in der Regel selbstansaugend, das bedeutet, dass auch für Flüssigkeiten konstruierte Pumpen für einen zumeist begrenzten Zeitraum Gase fördern können und so einen zum Ansaugen hinreichenden Unterdruck aufbauen können. In displacement pumps, the medium is conveyed through self-contained volumes, prevention of backflow is achieved by valves or flaps, other media or their shape by gravity. Apart from design-related leaks, the medium can not flow through the pump in the reverse direction even when at a standstill. Positive displacement pumps are generally self-priming, which means that pumps designed for liquids can also convey gases for a generally limited period of time and can thus build up a suction pressure sufficient for suction.

Aus der Druckschrift DE 10 2012 013 159 A1 ist eine Strömungsmaschine bekannt geworden, die einen Schaufelträger und gegenüber dem Schaufelträger bewegliche Schaufelelemente aufweist. From the publication DE 10 2012 013 159 A1 is a turbomachine has become known, which has a blade carrier and with respect to the blade carrier movable blade elements.

Die Druckschrift DE 102 27 234 B4 beschreibt eine Fördereinrichtung mit einem Gehäuse und einem Rotor. Der Rotor weist drehbare Flügel auf, die mit einer Hebelkonstruktion verschwenkt werden können. The publication DE 102 27 234 B4 describes a conveyor with a housing and a rotor. The rotor has rotatable wings that can be pivoted with a lever construction.

Die US 5 558 509 A beschreibt eine Pumpe mit einem Rotor, der mindestens zwei verschieblich gelagerte, rechteckige Blätter aufweist. The US 5 558 509 A describes a pump with a rotor having at least two slidably mounted, rectangular sheets.

Hochleistungs-Verdrängerpumpe High-displacement pump

Die Erfindung betrifft eine Hochleistungs-Verdrängerpumpe für den universellen Einsatz, um flüssige Medien, in großem Volumen, mit hoher Geschwindigkeit und hohem Druck zu befördern. In der Praxis ist diese Art einer Pumpe nicht bekannt. Eine Ableitung von ähnlichen Pumpen, die auf dieser Technologie basieren, kann deshalb nicht erfolgen. The invention relates to a high performance positive displacement pump for universal use to deliver high volume, high velocity and high pressure liquid media. In practice, this type of pump is not known. A derivative of similar pumps based on this technology can therefore not be made.

Die absolute Novität bei dieser Pumpe ist ein Teil-Zylinder mit Rotor, welcher das Medium ansaugt, separiert, und in Richtung Auslass presst. Getrennt vom Einlass. The absolute novelty with this pump is a partial cylinder with rotor, which sucks in the medium, separates and presses in the direction of outlet. Separated from the inlet.

Der Rotor besteht aus Rotorschaft (Hauptwelle) (1) und starren integrierten gerundeten Rotorblättern (1a) mit Laufflächen (1b). Der Radius eines solchen Rotorblattes ergibt sich aus dem Radius (4) des Pumpenzylinders. Am Ende jedes Rotorblattes (1a) sind Drehgelenke (2) angebracht, welche mit Flügeln (3) mit Plattierung (3a) verbunden sind. Deren Radien ergeben sich ebenfalls aus dem Zylinderradius (4). The rotor consists of rotor shaft (main shaft) ( 1 ) and rigid integrated rounded rotor blades ( 1a ) with treads ( 1b ). The radius of such a rotor blade results from the radius ( 4 ) of the pump cylinder. At the end of each rotor blade ( 1a ) are swivel joints ( 2 ) fitted with wings ( 3 ) with plating ( 3a ) are connected. Their radii also result from the cylinder radius ( 4 ).

Diese Flügel (3) haben gegenüber dem Drehgelenk (2), welches sie mit dem Rotorblatt (1a) verbindet, jeweils eine Lagerwelle mit Flügelsteuerungslager (5) (Zapfen). Dieses Flügelsteuerungslager (5) greift in einen Steuerungs-Ring (6), der auf dem Gehäuse seitlich integriert, ein, dessen Zentrum (6a) sich außerhalb des Wellenzentrums (7) befindet. These wings ( 3 ) have opposite the hinge ( 2 ), which you with the rotor blade ( 1a ), each having a bearing shaft with wing control bearing ( 5 ) (Cones). This wing control bearing ( 5 ) accesses a control ring ( 6 ), laterally integrated on the housing, one whose center ( 6a ) outside the shaft center ( 7 ) is located.

Bei Drehung des Rotors werden die beweglichen Flügel (3) kontinuierlich, radial, da dessen Flügel (3) mit den Drehgelenken (2) der Rotorblätter (1a) verbunden, von dem Zylinder (8) in Richtung Wellenzentrum (7) bewegt wird und zurück. Durch diese Bewegungen entsteht ein Effekt wie bei einer Kolbenpumpe. Ansaugen (9) – Ausstoßen (10). Upon rotation of the rotor, the movable wings ( 3 ) continuously, radially, since its wings ( 3 ) with the swivel joints ( 2 ) of the rotor blades ( 1a ), from the cylinder ( 8th ) in the direction of the shaft center ( 7 ) and back. These movements create an effect similar to a piston pump. Aspiration ( 9 ) - Eject ( 10 ).

Der Rückfluss des Mediums wird durch die Stellung des unteren Flügels (11) verhindert, und durch die Separierung des Mediums in geschlossener Kammer (12) nach der Ansaugaktion (9). The reflux of the medium is determined by the position of the lower wing ( 11 ) and by separating the medium in a closed chamber ( 12 ) after the suction action ( 9 ).

Die Pumpe verdrängt bei jeder Umdrehung ca. 85–90% des Zylindervolumens. Entsprechend der erforderlichen Rotor-Materialdimensionierung. The pump displaces approximately 85-90% of the cylinder volume with each revolution. According to the required rotor material dimensioning.

Der Rotor mit seinen Blättern, sowie die Flügel, haben keine zusätzlichen Dichtungen. Sie laufen, kontaktlos zu den jeweiligen Flächen. Der geringe Spalt (13) an den theoretischen Kontaktflächen eliminiert die Reibung des Rotors mit dem seitlichen Gehäuse und Zylinder, sowie die der Flügel (3) mit den Laufflächen (1b). Der Rotor hängt gleichsam frei auf seiner Welle im Pumpengehäuse. The rotor with its blades, as well as the wings, have no additional seals. They run, contactless to the respective surfaces. The small gap ( 13 ) at the theoretical contact surfaces eliminates the friction of the rotor with the lateral housing and cylinder, as well as the wings ( 3 ) with the treads ( 1b ). The rotor hangs as it were free on its shaft in the pump housing.

Der Rücklauf des Mediums im Bereich Steuerungsring (6) und Flügel (3) wird mittels freilaufenden Stoppern (14) automatisch platziert. Ein Rückfluss des Mediums kann durch diesen Spalt bei Rotation nicht entstehen, denn es bildet sich ein viskoser Film dazwischen, welcher langsamer mitgezogen wird. Der Rotor ist normal, dem Industriestandard gemäß, gelagert und abgedichtet, da im Zentrum des Rotors Druckausgleich herrscht. The return of the medium in the area of the control ring ( 6 ) and wings ( 3 ) is by means of free-running stoppers ( 14 ) automatically placed. A backflow of the medium can not arise through this gap during rotation, because it forms a viscous film in between, which is pulled along slower. The rotor is normal, industry standard, stored and sealed as there is pressure equalization in the center of the rotor.

Die Limits dieser Pumpe sind Materiallimits oder Vernunft. The limits of this pump are material limits or reason.

Wirkungsweise und Vorteile Mode of action and benefits

Unter Vorlage beiliegender Zeichnung ersehen wir, dass der Rotor der Pumpe in diesem Falle rechtsdrehend ist. Einlass des flüssigen Mediums, links, Auslass des flüssigen Mediums, rechts. Der Einfachheit halber bezeichne ich das Medium als Wasser. Es bezieht sich aber auf alle Flüssigkeiten. By presenting the enclosed drawing we can see that the rotor of the pump is clockwise in this case. Inlet of the liquid medium, left, outlet of the liquid medium, right. For the sake of simplicity, I refer to the medium as water. It refers to all liquids.

In dieser Zeichnung sehen wir, dass der unterste Flügel am Zylinder anliegt, in diesem Falle mit einer Toleranz von 1 mm, um einen direkten Kontakt mit dem Zylinder zu vermeiden. Diese Toleranz ist auch seitlich des Rotors zum Gehäuse, und auch zwischen den Flügeln und den Laufflächen (1b). In this drawing, we see that the lowermost wing rests against the cylinder, in this case with a tolerance of 1 mm, to avoid direct contact with the cylinder. This tolerance is also the side of the rotor to the housing, and also between the wings and the treads ( 1b ).

Der untere Flügel (11) ist auf „Schließstellung” und verhindert einen Rückstau des Wassers zum Einlass. Die Flügel, welche mit „9” bezeichnet sind, bewegen sich in Richtung Rotor-Zentrum (7). Diese Bewegung wird beim drehenden Rotor als „Ansaugen” bezeichnet, und durch den Steuerungsring (6), dessen Zentrum zum Rotor-Zentrum versetzt liegt, hervorgerufen. The lower wing ( 11 ) is in "closed position" and prevents backflow of water to the inlet. The wings, which with " 9 "Move in the direction of the rotor center ( 7 ). This movement is referred to as "suction" in the rotating rotor, and by the control ring ( 6 ), whose center is offset to the rotor center, caused.

An der Einlass-Seite sehen wir, dass zwei Flügel ansaugen. Der obere Flügel hingegen ist ganz „offen”, die Kammer (12) mit Wasser gefüllt, und durch die Zylinderwand vollkommen von anderen Kammern separiert. On the inlet side, we see that two wings are sucking. The upper wing, however, is quite "open", the chamber ( 12 ) filled with water, and completely separated from the other chambers by the cylinder wall.

Die zwei Flügel der Auslass-Seite werden durch die Drehung des Rotors mittels Steuerungsring (6) geschlossen, und bewirken den Ausstoß des Wassers definitiv zum Auslass, da der Rücklauf zum Einlass durch den untersten Flügel (11) blockiert ist. Wie am Anfang erwähnt. The two wings of the outlet side are controlled by the rotation of the rotor by means of a control ring ( 6 ) and cause the discharge of the water definitely to the outlet, since the return to the inlet through the bottom wing ( 11 ) is blocked. As mentioned at the beginning.

Durch die starke Hebelwirkung, erzeugt durch die Führung der Flügel, verbunden mit dem Flügelsteuerungs-Lager (5), im Steuerring (6), kann ein außergewöhnlich hoher Druck verbunden mit hohem Volumen erreicht werden. Beispiel: Pumpe Durchmesser: 1,000 mm Länge Zyl.: 1,000 mm Drehzahl: 400 rpm Liter/sec.: 3,754.00 Due to the strong leverage generated by the guidance of the wings, connected to the wing control bearing ( 5 ), in the control ring ( 6 ), exceptionally high pressure combined with high volume can be achieved. Example: pump Diameter: 1,000 mm Length Cyl .: 1,000 mm Rotation speed: 400 rpm Liter / sec .: 3,754.00

Der Abzug der Rotormasse ist hier schon berücksichtigt The deduction of the rotor mass is already taken into account here

Eine rationale Vergleichsmöglichkeit mit anderen Pumpen ist nicht möglich. Weder mit einer herkömmlichen Kolbenpumpe, noch mit einer Zentrifugal- oder Impellerpumpe. Es ist eine neue Technologie! A rational comparison with other pumps is not possible. Neither with a conventional piston pump, nor with a centrifugal or impeller pump. It is a new technology!

Anwendungsgebiete application areas

Die Einsatzmöglichkeiten sind universell. Ob als Antrieb, universelle Flüssigkeitspumpe, als Tandemsystem für Pipelines, etc. Ein Tandemsystem ermöglicht als „Push-Pull”-Anwendung, Flüssigkeiten über große Entfernungen und Höhenunterschiede ohne Leitungsdruck zu befördern. The applications are universal. Whether as a drive, universal fluid pump, as a tandem system for pipelines, etc. A "push-pull" tandem system allows liquids to be transported over long distances and without height differences without line pressure.

Markt market

Der Pumpenmarkt ist einer der größten Märkte überhaupt. Unser ganzes System hängt von Pumpen ab. Die einmalige Technologie, in Verbindung mit der hohen Leistung und universellen Anwendung, wird den Marktpreis bestimmen. Eine ebenfalls interessante Perspektive. The pump market is one of the largest markets ever. Our whole system depends on pumps. The unique technology combined with high performance and universal application will determine the market price. Another interesting perspective.

Herstellung und Kosten Production and costs

Die Herstellung dieser neuartigen Technologie ist mit den heutigen hoch entwickelten Fertigungsmethoden relativ einfach. Entsprechend sind auch die Kosten, da außer dem Rotor alles aus den Lager-Dichtungs- und Antriebs-Katalogen verschiedener Hersteller zu beziehen ist. Manufacturing this novel technology is relatively easy with today's sophisticated manufacturing methods. The same applies to the costs, since apart from the rotor, everything can be obtained from the bearing seal and drive catalogs of various manufacturers.

Der Rotor und die Flügel werden aus einem Stück gegossen und CNC bearbeitet. The rotor and wings are cast in one piece and CNC machined.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Rotorschaft rotor shaft
1a 1a: Rotorblätter rotor blades
1b 1b: Rotorlaufflächen Rotor surfaces
2 2: Drehgelenk swivel
3 3: Flügel wing
3a 3a: Flügelplattierung Flügelplattierung
4 4: Zylinderradius cylinder radius
5 5: Flügelsteuerungslager Wing control storage
6 6: Steuerungsring control ring
6a 6a: Steuerungsring Zentrum Control ring center
7 7: Rotorschaft, Wellen-Zentrum Rotor shaft, shaft center
8 8th: Zylinderfläche cylindrical surface
9 9: Ansaugaktion suction action
10 10: Ausstoßaktion emissions action
11 11: Flügelstellung Rückfluss-Stopp Sash position return flow stop
12 12: Separiertes Medium in geschlossener Kammer Separated medium in closed chamber
13 13: Spalt zwischen den rotierenden Flächen Gap between the rotating surfaces
14 14: Rücklauf-Stopper Return Stopper

Claims

Pump with a pump housing having a cylindrical surface ( 8th ), and a rotor having a rotor shaft ( 7 ) with rigid rotor blades ( 1a ) and movable wings ( 3 ), which via swivel joints ( 2 ) with the rigid rotor blades ( 1a ), wherein a guide wing control bearing ( 5 ) on the movable blades and a control ring ( 6 ) on the pump housing and the movable wings ( 3 ) upon rotation of the rotor continuously from the cylindrical surface ( 8th ) towards the rotor shaft ( 7 ) and moved back.

Pump according to claim 1, characterized in that the wing control bearings have a bearing shaft.

Pump according to claim 1 or 2, characterized in that the rigid rotor blades ( 1a ) are rounded.

Pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the rigid rotor blades ( 1a ) each have a tread ( 1b ) exhibit.

Pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the movable wings ( 3 ) a plating ( 3a ) exhibit.

Pump according to one of claims 1 to 5, characterized in that the swivel joints ( 2 ) at the ends of the rigid rotor blades ( 1a ) are arranged.