DE10254075A1

DE10254075A1 - Saug- und Druckpumpe

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Publication number: DE10254075A1
Application number: DE2002154075
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2002-11-20
Filing date: 2002-11-20
Publication date: 2004-06-03

Abstract

Eine Saug- und Druckpumpe (10) für flüssige und/oder gasförmige Medien mit einem Pumpengehäuse /11), in dem mindestens eine zylindrische Pumpenkammer (17) mit einem Ansaugbereich und einem Ausstoßbereich für das Medium angeordnet ist, wobei die mindestens eine Pumpenkammer (17) einseitig durch eine schräg zur Längsachse der Pumpenkammer (17) ausgerichtete Stirnwand (6.1) begrenzt ist und in der mindestens einen Pumpenkammer (17) ein Rotor (16) angeordnet ist, der durch seine Rotationsbewegung mindestens ein Dichtelement (20) derart bewegt, dass das angesaugte Medium in den Ausstoßbereich befördert und dort komprimiert und ausgestoßen wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Saug- und Druckpumpe für flüssige und/oder gasförmige Medien mit einem Pumpengehäuse, in dem mindestens eine zylindrische Pumpenkammer mit einem Ansaugbereich und einem Ausstoßbereich für das Medium angeordnet ist und das jeweils einen in den Auslassbereich der mindestens einen Pumpenkammer mündenden Einlass und einen in den Ausstoßbereich der mindestens einen Pumpenkammer mündenden Auslass für das Medium aufweist.

Es sind bereits eine ganze Reihe von Saug- und Druckpumpen, beispielsweise Kolbenpumpen, bekannt, bei denen sowohl ein Ansaugen der zu pumpenden Flüssigkeit oder des zu pumpenden Gases als auch ein Ausstoßen des Pumpenmediums unter Druck erfolgt. Die bekannten Pumpen sind jedoch alle konstruktiv recht aufwendig und benötigen Ventile, die verschleißanfällig sind. Außerdem erfordern die bekannten Pumpen eine regelmäßige Wartung.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Saug- und Druckpumpe vorzuschlagen, die nur wenige Bauelemente aufweist, wartungsfrei ist, und nur einen geringen Energieverbrauch aufweist.

Die Aufgabe wird mit einer Saug- und Druckpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die mindestens eine Pumpenkammer einseitig durch eine schräg zur Längsachse der Pumpenkammer ausgerichtete Stirnwand begrenzt ist und in der mindestens einen Pumpenkammer ein Rotor angeordnet ist, der durch seine Rotationsbewegung mindestens ein mit der schrägen Stirnwand zusammenwirkendes Dichtelement derart bewegt, dass das angesaugte Medium in den Ausstoßbereich befördert und dort komprimiert und dadurch ausgestoßen wird. Durch die schräg angeordnete Stirnwand in Verbindung mit der Rotorbewegung und der Beaufschlagung des mindestens einen Dichtelements wird eine mechanische Volumenerweiterung wie auch eine Volumenverkleinerung und damit eine Saug- und Druckwirkung erzeugt. Das Medium wird durch die Volumenerweiterung in die Pumpenkammer durch den Einlass angesaugt, während auf der anderen Seite des Dichtelements das zuvor angesaugte Medium komprimiert und durch den Auslass entleert wird. Die Abdichtung der Saug- und Druckseite der Pumpenkammer wird durch das mindestens eine Dichtelement erreicht.

Bei einer ersten Ausgestaltung kann die Pumpe nur eine Pumpenkammer aufweisen und der Rotor die schräge Stirnwand der Pumpenkammer bilden. Diese Art der Ausgestaltung der Pumpe kommt mit ausgesprochen wenig Einzelteilen aus. Dabei kann vorteilhafterweise die dem Rotor gegenüberliegende Stirnwand der zylindrischen Pumpenkammer halbkugelförmig gestaltet sein und das Dichtelement die Form eines Kreisausschnitts aufweisen und mit dem Kreisbogenteil in einer Nut in der halbkugelförmig gestalteten Stirnwand der Pumpenkammer verschiebbar geführt sein, wobei das Dichtelement eine Schwenkbewegung um seinen am Rotor anliegenden Scheitelpunkt ausführt. Durch die Rotation des schrägwandigen Rotors wird das Dichtelement hin und her geschwenkt, wodurch auf der einen Seite des Dichtelements die Ansaugwirkung und auf der anderen Seite des Dichtelements die Kompressionswirkung entsteht. Die Nut kann dabei dicht benachbart zur Einlass- und Auslassöffnung des Gehäuses angeordnet sein, damit keine Undichtigkeitsprobleme auftreten.

Bei einer anderen Ausgestaltung können zwei Pumpenkammern vorgesehen sein, die durch einen scheibenförmigen Rotor voneinander getrennt sind, wobei in radialen, durchgehenden Schlitzen des Rotors mit den schrägen Stirnwänden und der zylindrischen Innenwand der Pumpenkammern zusammenwirkende Dichtelemente axial verschieblich gelagert sind. Diese Pumpenausgestaltung ermöglicht ein höheres Fördervolumen und höhere Drücke als die einkammerige Lösung. Die schrägen Stirnwände der Pumpenkammer können dabei mit ihren schrägen Flächen vorzugsweise parallel zueinander angeordnet sein. Die Stirnwände lassen sich dabei von abnehmbaren Gehäusedeckeln mit Lagern oder Durchführungen für die Rotorachse ausbilden.

Es kann für jede Pumpenkammer ein gesonderter Einlass und Auslass vorgesehen werden. Die Einlass- und Auslassöffnungen können jedoch auch von Langlöchern, die sich über den Rotor hinweg erstrecken, gebildet sein.

Die Pumpe kann prinzipiell aus beliebigen Materialien hergestellt werden. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung können das Gehäuse, der Rotor und die Stirnwände aus Metall, insbesondere aus V2a oder Messing gefertigt sein. Aber auch der Einsatz von Keramik oder Kunststoff ist möglich.

Die erfindungsgemäße Saug- und Druckpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass im Gegensatz zu bekannten Pumpsysteme keine Umkehrung und Mitnahme des Mediums im Inneren der Pumpe stattfindet. Dadurch weist die erfindungsgemäße Pumpe einen geringeren Energieverbrauch auf als die bekannten Pumpen.

Weitere Vorteile der Pumpe sind der Aufbau aus nur wenigen Teilen, was die Montage erleichtert, sowie die Ölfreiheit und die Wartungsfreiheit. Die erfindungsgemäße Pumpe lässt sich außerdem in jeder beliebigen Größe herstellen. Auch eine Verstellung des Kammervolumens ist durch eine entsprechende Verstellbarkeit des Rotors möglich.

Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer Pumpen anhand der Zeichnung näher beschrieben.
Es zeigen:
1 einen zentralen Längsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Saug- und Druckpumpe;
2 eine Detailansicht eines der Gehäusedeckel der Pumpe aus 1 in Pfeilrichtung II;
3 eine Detailansicht des Pumpengehäuses aus 1 in Pfeilrichtung III;
4 eine Explosionszeichnung einer zweiten Ausführungsform einer Saug- und Druckpumpe;
5 eine Zusammenbauzeichnung der Pumpe aus 4 ohne Gehäuse.
Die Pumpe 10 aus 1 weist ein zylindrisches Pumpengehäuse 11, einen ersten Gehäusedeckel 12 und einen zweiten Gehäusedeckel 13 auf. Die Gehäusedeckel 12, 13 bilden die Stirnwandungen des Pumpengehäuses 11 mit seinem zylindrischen Hauptkörper 14. Durch den Gehäusedeckel 12 ist die Welle 15 eines Rotors 16 hindurchgeführt. Der Rotor 16 weist eine schräge Fläche 16.1 auf und begrenzt gemeinsam mit dem Gehäusedeckel 13 eine Pumpenkammer 17 im Inneren des Pumpengehäuses 11. In die Pumpenkammer 17 münden eine Einlassöffnung 18 und eine Auslassöffnung 19 im Pumpengehäuse, die dicht benachbart zu der in 1 gezeigten Schnittebene angeordnet, in der Figur jedoch nicht zu sehen sind. In der Pumpenkammer 17 ist außerdem ein Dichtelement 20 in Form eines Kreisausschnitts angeordnet. Das Dichtelement 20 ist dabei mit seinem Kreisbogen 20.1 in einer aus 2 ersichtlichen Nut 13.1 des halbkugelförmigen Gehäusedeckels 13 eingesetzt und darin verschiebbar. Auch der zylindrische Gehäusekörper 14, der in 3 in der Frontansicht dargestellt ist, weist einen Absatz 14.1 mit einer Nut 14.2 zur Aufnahme des Dichtelements 20 auf. Dadurch kann das Dichtelement 20 durch die Rotation des Rotors 16 um seinen Scheitelpunkt S, der an der Rotorfläche 16.1 anliegt, verschwenken, was durch den Doppelpfeil 21 in 1 angedeutet ist. Das Dichtelement 20 dichtet den Ansaugbereich gegenüber dem Ausstoßbereich der Pumpenkammer 17 ab. Durch die Rotation des Rotors 16 und die damit verbundene Schwenkbewegung des Dichtelements 20 wird das durch den Einlass 18 angesaugte Pumpmedium auf der gegenüberliegenden Seite des Dichtelements 20 komprimiert und durch den Auslass 19 ausgestoßen.
Die in den 1 bis 3 gezeigte Pumpe 10 besteht nur aus wenigen Einzelteilen, ist ölfrei und wartungsarm.
Die 4 und 5 zeigen eine weitere Ausführungsform 30 einer Saug- und Druckpumpe für Hochdruckanwendungen. Die Pumpe 30 besteht aus einem zylindrischen Pumpengehäuse 31 und zwei Gehäusedeckeln 32, 33, die jeweils abgeschrägte Innenflächen 32.1, 33.1 aufweisen, wobei die Flächen 32.1, 33.1 parallel zueinander sind. Im Inneren des Gehäuses 31 ist ein Rotor 34 angeordnet, dessen Rotorwelle 35 durch den Gehäusedeckel 33 hindurchgeführt und im Gehäusedeckel 32 drehbar gelagert ist. Der Rotor 34 ist scheibenförmig und weist im dargestellten Beispiel vier durchgehende Schlitze auf, in denen jeweils ein Dichtelement 36 axial verschieblich gelagert ist. Das Gehäuse 31 ist mit einer Einlassöffnung 37 und einer Auslassöffnung 38 versehen, die jeweils als Langlöcher ausgeführt sind und sich über den Rotor 34 hinweg erstrecken. Der Rotor 34 teilt das Pumpengehäuse 31 in zwei in 5 erkennbare Pumpenkammern 39 und 40 auf. Durch die schrägen Flächen 32.1, 33.1 werden die Dichtelemente 36 bei der Drehbewegung des Rotors 34 im Wechsel in den Schlitzen des Rotors 34 hin und her geschoben. Das zwischen zwei Dichtelementen 36 eingeschlossene Pumpmedium in den Pumpenkammern 39, 40 wird bei der Rotationsbewegung des Rotors 34 vom Einlass 37 zum Auslass 38 hin zunehmend komprimiert und dadurch durch den Auslass 38 unter Druck ausgestoßen. Auf der anderen Seite bewirkt die Volumenausdehnung der Pumpenkammern 39, 40 auf der Einlassseite 37 ein Ansaugen des zu fördernden Mediums.
Anstelle von vier Dichtelementen 36 könnten auch nur zwei, drei oder auch mehr als vier Dichtelemente vorgesehen sein. Auch eine Kaskadierung mehrerer Pumpenkammern ist möglich.
Sowohl mit der Pumpe 10 als auch mit der Pumpe 30 lassen sich flüssige und gasförmige Medien fördern. Auch ein Gemisch von flüssigen und gasförmigen Medien ist für den Pumpenbetrieb absolut unschädlich. Damit können mit den erfindungsgemäßen Pumpen Agrarflächen bewässert und gleichzeitig mit Sauerstoff versorgt werden, sofern das Wasser-Luft-Gemisch unterhalb der Erdoberfläche ins Erdreich eingebracht wird.

Claims

Saug- und Druckpumpe für flüssige und/oder gasförmige Medien mit einem Pumpengehäuse (11, 31), in dem mindestens eine zylindrische Pumpenkammer (17, 39, 40) mit einem Ansaugbereich und einem Ausstoßbereich für das Medium angeordnet ist und das jeweils einen in den Ansaugbereich der mindestens einen Pumpenkammer (17, 39, 40) mündenden Einlass (18, 37) und einen in den Auslassbereich der mindestens einen Pumpenkammer (17, 39, 40) mündenden Auslass (19, 38) für das Medium aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Pumpenkammer (17, 39, 40) einseitig durch eine schräg zur Längsachse der Pumpenkammer (17, 39, 40) ausgerichtete Stirnwand (16.1, 32.1, 33.1) begrenzt ist und in der mindestens einen Pumpenkammer (17, 39, 40) ein Rotor (16, 34) angeordnet ist, der durch seine Rotationsbewegung mindestens ein mit der schrägen Stirnwand (16.1, 32.1, 33.1) zusammenwirkendes Dichtelement (20, 36) derart bewegt, dass das angesaugte Medium in den Ausstoßbereich befördert und dort komprimiert und ausgestoßen wird.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Pumpenkammer (17) aufweist und der Rotor (16) die schräge Stirnwand (16.1) der Pumpenkammer (17) bildet.
Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Rotor (16) gegenüberliegende Stirnwand (13) der Pumpenkammer (17) halbkugelförmig gestaltet ist und das Dichtelement (20) die Form eines Kreisausschnitts aufweist und mit dem Kreisbogenteil (20.1) in einer Nut (13.1) in der halbkugelförmig gestalteten Stirnwand (13) der Pumpenkammer (17) verschiebbar geführt ist, wobei das Dichtelement (20) eine Schwenkbewegung um seinen am Rotor (16) anliegenden Scheitelpunkt (S) ausführt.
Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut 13.1) dicht benachbart zur Einlass- und Auslassöffnung (18, 19) angeordnet ist.
Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Pumpenkammern (39, 40) vorgesehen sind, die durch einen scheibenförmigen Rotor (34) voneinander getrennt sind, wobei in radialen, durchgehenden Schlitzen des Rotors (34) mit den schrägen Stirnwänden (32.1, 33.1) der Pumpenkammern (39, 40) zusammenwirkende Dichtelemente (36) axial verschieblich gelagert sind.
Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die schrägen Stirnwände (32.1, 33.1) der Pumpenkammern (39, 40) mit ihren schrägen Flächen parallel zueinander angeordnet sind.
Pumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die schrägen Stirnwände (32.1, 33.1) von abnehmbaren Gehäusedeckeln (32, 33) mit Lagern oder Durchführungen für die Rotorachse (35) gebildet sind.
Pumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Einlass- und Auslassöffnungen (37, 38) von Langlöchern, die sich über den Rotor (34) hinweg erstrecken, gebildet sind.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (11, 31), der Rotor (16, 34) und die Stirnwände (13, 32, 33) aus Metall, insbesondere aus V2a oder Messing, oder aus Keramik oder Kunststoff gefertigt sind.
Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Dichtelement (20, 36) aus Kunststoff gefertigt ist.