-
Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse rotierbaren Drehkolben und zumindest zwei Außenläufern nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
-
Derartige Pumpen sind in zahlreichen Variationen bekannt und können zum Fördern von etwa Wasser, Ölen, Säuren oder Basen, Abwassern mit verschiedenen Bestandteilen oder anderen flüssigen oder auch gasförmigen Medien dienen. Ohne weitere Maßnahmen sind diese Pumpen nicht selbstansaugend, sondern müssen angegossen werden, so daß etwa das Auspumpen eines Motors, eines Gartenteichs, der Bilge eines Bootes oder anderer Flüssigkeitssammelbecken durch eine höher liegende Pumpe erschwert ist.
-
Die
DE 10 2013 004 528 U zeigt eine Pumpe, bei der die Außenläufer innerhalb eines bestimmten Winkels pendelnd zwischen zwei Extremstellungen beweglich sind. Dadurch ergeben sich jedoch Nachteile bei der Laufruhe der Pumpe, die Pendelbewegung der Außenläufer bringt ein hohes Geräuschniveau mit sich.
-
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine einfache und preiswerte und gleichzeitig laufruhige Pumpe zu schaffen.
-
Die Erfindung löst das Problem durch eine Drehkolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Zu weiteren vorteilhaften Ausgestaltungen der Erfindung wird auf die Ansprüche 2 bis 15 verwiesen.
-
Dadurch, daß eine gattungsgemäße Drehkolbenpumpe mit einem in einem Pumpenraum rotierbaren Drehkolben und zumindest zwei Außenläufern so ausgebildet wird, daß jedem Außenläufer zumindest jeweils eine Ein- und eine Auslaßöffnung zugeordnet sind, von denen jede bei einer Umdrehung des jeweiligen Außenläufers zweimal freigegeben wird, ist eine sehr laufruhige und leise Pumpe geschaffen, die gleichzeitig eine hohe Effektivität aufweist und bei einer Umdrehung des Drehkolbens zweimal die Ansaugöffnungen freigibt und zweimal angesaugtes Medium durch Freigabe der Auslaßöffnungen aus dem Pumpenraum herausbefördert. Es ergibt sich somit eine hohe Förderleistung der Pumpe.
-
Es können auch jedem Außenläufer jeweils zwei oder mehr Ein- und Auslaßöffnungen zugeordnet sein, die von derselben Seite oder beispielsweise auch von einander gegenüberliegenden Seiten in den Pumpenraum einmünden. In jedem Fall ist eine hohe Förderleistung damit möglich.
-
Wenn während einer vollständigen Umdrehung des Drehkolbens auch die Außenläufer jeweils eine vollständige Umdrehung ausführen, kann eine einfache 1:1-Übersetzung zwischen den Drehbewegungen gewählt werden, zum Beispiel über ineinandergreifende Zahnräder. Ein schlupfgefährdeter Riementrieb ist entbehrlich. Gleichzeitig läßt sich so eine zuverlässige und auch im Dauerbetrieb fehlerfreie Zwangskopplung erreichen.
-
Die koppelnden Zahnräder können aus Kunststoff bestehen und sind daher einfach und preiswert zu fertigen. Bei einer 1:1-Übersetzung können auch alle Zahnräder gleichgroß sein, was die Montage erleichtert und den Logistikaufwand verringert.
-
Günstig sind die koppelnden Zahnräder aus Kunststoff schmierungsfrei gehalten, um so auch einen Wartungsaufwand minimieren zu können. Insbesondere ist die Pumpe insgesamt wartungsfrei.
-
Vorteilhaft sind zumindest zwei Einlaß- und zwei Auslaßöffnungen zum Pumpenraum vorgesehen, um dadurch die o. g. hohe Effektivität mit zwei Förderungen pro Umdrehung des zentralen Drehkolbens zu erreichen.
-
Sofern die Ein- und Auslaßöffnungen in eine von einem Außenläufer überstrichene Wandung des Pumpenraums einmünden, kann das Öffnen und Schließen dieser Öffnungen allein durch die momentane Winkelstellung des jeweiligen Außenläufers bestimmt sein. Die Ein- und Auslaßöffnungen selbst können ventilfrei ausgebildet sein.
-
Für große Pumpvolumina können auch mehrere Pumpenräume innerhalb einer Drehkolbenpumpe hintereinander geschaltet sein. In den meisten Fällen wird jedoch ein Pumpenraum genügen.
-
Insbesondere kann der Drehkolben mit zwei einander gegenüber gelegenen, ausgreifenden Nocken zum dichtenden Eingriff in komplementäre Ausnehmungen der Außenläufer versehen sein. Der Drehkolben selbst kann dann in verschiedenen Phasen der Bewegung selbst die Ein- oder Auslaßöffnung mit abdichten.
-
Sehr günstig sind die Außenläufer jeweils axialsymmetrisch aufgebaut und mit zwei gleichartigen ausgenommenen Bereichen versehen, die zum Beispiel ungefähr halbmondförmig sind, wobei ein solcher ausgenommener Bereich sowohl einen Förderraum für das zu pumpende Medium zwischen einer Ein- und einer Auslaßöffnung als auch einen Eingriffsraum für einen Nocken des Drehkolbens bildet.
-
Zum Verschließen der Ein- oder Auslaßöffnung sind entweder die Außenläufer stirnseitig mit Dichtungen versehen, oder die Ein- und Auslaßöffnung sind an ihren in den Pumpenraum mündenden Enden mit Ringdichtungen versehen, die eine Abdichtung gegenüber den überstreichenden Außenläufern und/oder dem Drehkolben bewirken.
-
Für eine preiswerte Herstellung und weitestgehende Wartungsfreiheit kann das den Pumpenraum umgebende Gehäuse beispielsweise für die Förderung von Wasser und/oder Ölen sowie auch für leicht basische oder leicht saure Medien aus Kunststoff bestehen.
-
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus einem in der Zeichnung dargestellten und nachfolgend beschriebenen Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung.
-
In der Zeichnung zeigt:
-
1 eine schematische Draufsicht auf einen hier geöffneten Pumpenraum einer möglichen erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe in einer ersten Winkelstellung des zentralen Drehkolbens und der davon in ihrer Pendelstellung beeinflußten Außenläufer, derart, daß der Drehkolben gleichzeitig in zwei Ausnehmungen der einander gegenüber gelegenen Außenläufer eingreift und diese in dieser Momentanstellung die Einlaß- und Auslaßöffnungen verschließen,
-
2 eine ähnliche Ansicht wie 1, jedoch mit einem um ca. 45° weiter gedrehten Drehkolben, so daß die Außenläufer jetzt mit ihren Ausnehmungen die Eingangsöffnungen freigeben und diese in ein sich durch die weitere Drehung des Drehkolbens vergrößerndes Volumen einmünden, so daß in dieser Phase Medium durch die Einlaßöffnungen angesaugt wird,
-
3 eine ähnliche Ansicht wie 2, jedoch mit einem um weitere ca. 45° weiter gedrehten Drehkolben, so daß die Außenläufer jetzt mit ihren den eben genannten Ausnehmungen gegenüber gelegenen Ausnehmungen die Auslaßöffnungen freigeben,
-
4 eine ähnliche Ansicht wie 3, jedoch mit einem um ca. 45° weiter gedrehten Drehkolben, so daß der zentrale Drehkolben jetzt das angesaugte Medium an die noch von den Ausnehmungen der Außenläufer freigegebenen Auslaßöffnungen übergibt und der Ausstoß von Medium dadurch vollzogen wird.
-
Die in den Zeichnungsfiguren nur schematisch dargestellte Drehkolbenpumpe D weist einen hier zentral über beispielsweise ein Wälzlager gelagerten und um die Achse 6 rotierbaren Drehkolben 1 sowie zwei seitlich hiervon um die parallel zueinander und zur Achse 6 stehenden Achsen 7, 8 ebenfalls rotierbare Außenläufer 2, 3 auf. Die Drehbewegung der Außenläufer 2, 3 einerseits und des zentralen Drehkolbens 1 andererseits verlaufen gegensinnig zueinander. Alle drei Achsen 6, 7, 8 stehen parallel zueinander und werden von einem gemeinsamen Lot geschnitten.
-
Der hier zentral angeordnete Drehkolben 1 und die zu diesem gleich beabstandeten Außenläufer 2, 3 sind in einem insgesamt mit 4 bezeichneten Gehäuse gehalten, das zumindest einen sog. Pumpenraum 9 umschließt und vorzugsweise aus einem bruchfesten Kunststoff, wie etwa ABS, bestehen kann. Auch andere Materialien kommen in Betracht. Ebenso wäre es grundsätzlich möglich, auch drei, vier oder mehr Außenläufer symmetrisch um die Drehachse 6 des Zentralläufers 1 herum anzuordnen.
-
In den Pumpenraum 9 innerhalb des Gehäuses 4 führen zur Förderung von Flüssigkeit (oder ggf. gasförmigem Medium) zumindest zwei – hier genau zwei – Einlaßöffnungen 10, 11; aus dem Gehäuse 4 führen zumindest zwei – hier genau zwei – Auslaßöffnungen 12, 13 heraus. Diese Einlaß- 10, 11 und Auslaßöffnungen 12, 13 münden durch eine stirnseitige Wandung 15 in den Pumpenraum 9 und sind punktsymmetrisch zur Drehachse 6 des zentralen Drehkolbens 1 angeordnet. Je nach Momentanstellung sind sie zumindest teilweise von dem Drehkolben 1 und/oder den insbesondere Außenläufern 2, 3 freigebbar oder ganz oder teilweise blockierbar. Ventile werden hierfür nicht zwingend benötigt, was die Konstruktion vereinfacht. Wie oben beschrieben, kann eine gegenüberliegende stirnseitige Wandung, hier nicht gezeichnet, mit weiteren Ein- und/oder Auslaßöffnungen versehen sein.
-
Um die Ventilfreiheit zu ermöglichen, sind jedem Außenläufer 2, 3 zumindest jeweils eine Ein- 10, 11 und eine Auslaßöffnung 12, 13 zugeordnet. Bei einer vollen Umdrehung des jeweiligen Außenläufers 2 bzw. 3 um 360° wird jede dieser Öffnungen 10, 12 bzw. 11, 13 genau einmal freigegeben.
-
Gesteuert wird die Rotationsbewegung vom zentralen Drehkolben 1, an dessen angetriebene Rotationsbewegung um seine Achse 6 die Außenläufer 2, 3 für ihre Drehbewegungen über Zahnräder zwangsweise angekoppelt sind. Beispielsweise bestehen die koppelnden Zahnräder aus Kunststoff und sind wartungs- und insbesondere schmierungsfrei.
-
Dabei sollen während einer vollständigen Umdrehung des Drehkolbens 1 auch die Außenläufer 2, 3, die ebenfalls als rotierbare Kolben ausgebildet sind, jeweils eine vollständige Umdrehung ausführen. Daher übersetzen die Zahnräder im Verhältnis 1:1 die Drehbewegung des zentralen Drehkolbens 1 in eine Drehbewegung eines jeweiligen Außenläufers 2, 3. Es kann also eine Kette von nebeneinander drei gleich großen Zahnrädern vorgesehen sein, jeweils auf den Achsen 6, 7, 8 gehalten.
-
In den Figuren wird deutlich, daß jedem der Außenläufer 2, 3 eine Einlaßöffnung 10 bzw. 11 sowie eine Auslaßöffnung 12 bzw. 13 zugeordnet ist. Insgesamt sind somit zumindest zwei Einlaß- 10, 11 und zwei Auslaßöffnungen 12, 13, jeweils nach Art eines offenen Rohrendes ausgebildet, zum Pumpenraum 9 vorgesehen.
-
Die Ein- und Auslaßöffnungen 10, 11, 12, 13 münden dabei von außen durch das Gehäuse 4 in eine von einem Außenläufer 2, 3 überstrichene Wandung 15 des Pumpenraums 9 ein und können dabei selbst ventilfrei sein und durch die Außenläufer 2, 3 und oder den zentralen Drehkolben 1 je nach momentaner Winkelstellung zum Pumpenraum 9 offen oder ganz oder teilweise geschlossen sein.
-
In der Stellung nach 1 sind auf diese Weise alle Ein- und Auslaßöffnungen 10, 11, 12, 13 durch die darüber stehenden Außenläufer 2, 3 geschlossen. Zudem greift hier der Drehkolben 1 mit zwei einander gegenüber gelegenen, ausgreifenden Nocken 16 dichtend in komplementäre Ausnehmungen 18, 19 der Außenläufer 2, 3 ein. Die Außenläufer 2, 3 weisen hierfür in etwa halbmondförmige Ausnehmungen 18, 19 auf, die ungefähr komplementär zu den Nocken 16 geformt sind, so daß diese darin eingreifen können.
-
Wandert hingegen der angetriebene Drehkolben 1 in Richtung 14 weiter (Übergang zu 2), werden die Außenläufer 2, 3 so weit verdreht, daß die Einlaßöffnung 10 vom Außenläufer 2 und die Einlaßöffnung 11 vom Außenläufer 3 freigegeben wird, weil dann ausgenommene Bereiche 18, 19 der Außenläufer 2, 3 über diesen liegen, so daß eine offene Verbindung von den Einlaßöffnungen 10, 11 zu diesen ausgenommenen Bereichen 18, 19 gebildet ist.
-
Dabei sind die Außenläufer 2, 3 jeweils axialsymmetrisch aufgebaut und mit zwei gleichartigen ausgenommenen Bereichen 18, 19 versehen, die einander gegenüber liegen.
-
Bei weiterer Drehung des Drehkolbens 1 (Übergang zu 3) wird der ausgenommene Bereich 18, 19, der noch offen über der Einlaßöffnung 10 bzw. 11 steht, mit dem zentralen, außerhalb der Nocken 16 liegenden Bewegungsraum 17 des Zentralkolbens 1 verbunden. Damit ergibt sich eine Volumenvergrößerung oberhalb der Einlaßöffnung 10, 11, so daß ein ansaugender Unterdruck resultiert. In 3 wird dann wieder das ausgenommene Volumen 18 bzw. 19 vom Bewegungsraum 17 getrennt, so daß das in den Bewegungsraum 17 eingeströmte Medium vom drehenden Zentralkolben 1 zum gegenüber gelegenen Außenläufer 3 bzw. 2 befördert wird. In Stellung nach 4 ist durch die weitere Verdrehung der Außenläufer 3 bzw. 2 so weit verstellt, daß der Bewegungsraum 17 über die gegenüber zur o. g. Ausnehmung liegende weitere Ausnehmung 19 bzw. 18 mit der Auslaßöffnung 12, 13 verbunden, wodurch das Medium aus dem Pumpenraum herausbefördert werden kann, ehe sich wieder eine Stellung analog zu der nach 1 (jetzt mit um 180° verdrehtem Kolben 1) einstellt. In dieser dann vollendeten halben Umdrehung des Drehkolbens 1 wurde also durch jede der Eingangsöffnungen 10, 11 Fluid zu den Austrittsöffnungen 12, 13 befördert. Bei der nächsten halben Umdrehung wird eine solche doppelte Förderung noch einmal durchgeführt. Bei der vollen Umdrehung finden somit zwei jeweils doppelte Förderungen von Fluid statt.
-
Um das Öffnen und Schließen der Ein- und Auslaßöffnungen 10, 11, 12, 13 zu ermöglichen, können die die Außenläufer 2, 3 stirnseitig mit Dichtungen versehen sein. Zusätzlich oder alternativ ist auch möglich, daß die Ein- und Auslaßöffnungen 10, 11, 12, 13 an ihren in den Pumpenraum 9 mündenden Enden mit Ringdichtungen versehen sind.
-
Für eine hohe Pumpleistung können – hier nicht gezeichnet – mehrere Pumpenräume 9 innerhalb einer Drehkolbenpumpe 1 hintereinander geschaltet sein.
-
Bezugszeichenliste
-
- D
- Drehkolbenpumpe,
- 1
- Drehkolben,
- 2
- Außenläufer,
- 3
- Außenläufer,
- 4
- Gehäuse,
- 6
- Achse des Drehkolbens,
- 7
- Achse des Außenläufers 2,
- 8
- Achse des Außenläufers 3,
- 9
- Pumpenraum,
- 10
- Einlaßöffnung,
- 11
- Einlaßöffnung,
- 12
- Auslaßöffnung,
- 13
- Auslaßöffnung,
- 14
- Drehrichtung,
- 15
- Wandung,
- 16
- Nocken,
- 17
- Bewegungsraum,
- 18
- Ausnehmung im Außenläufer,
- 19
- Ausnehmung im Außenläufer
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
