DE19504380A1 - Pumpe zum Fördern eines Mediums - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe zum Fördern eines Mediums, insbesondere eines Gas-Flüs­ sigkeitsgemisches gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus dem Stand der Technik sind Pumpen unterschied­ lichster Bauarten bekannt. So weisen beispielsweise die Radialkolbenpumpen einen Zylinderblock auf, der exzentrisch in einem Gehäuse liegt. In dem Zylin­ derblock sind Kolben radial angeordnet, die bei der Drehung des Zylinderblocks eine Hubbewegung ausfüh­ ren. Üblicherweise stützen sich die Kolben über Rollen in dem Gehäuse ab.

Solche Radialkolbenpumpen haben den Nachteil, daß ihr Aufbau, insbesondere die Kolbenführung im Zy­ linderblock, relativ aufwendig ausfällt. Darüber hinaus bereiten derartige Pumpen Probleme bei der Förderung von Gas-Flüssigkeitsgemischen, die insbe­ sondere bei der Erdölförderung anfallen. Zur Ver­ meidung dieser Probleme behilft man sich damit, zunächst das im Erdöl befindliche Erdgas durch Kom­ pensatoren abzuscheiden und nach der Pumpe über Kompressoren wieder einzuleiten. Dieses Verfahren ist jedoch aufwendig und teuer.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht des­ halb darin, eine Pumpe vorzusehen, die einen einfa­ chen Aufbau besitzt und zur Förderung von Gas-Flüs­ sigkeitsgemischen einsetzbar ist.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Lösung werden sogenannte Verdränger eingesetzt, die jeweils über eine veränderbare Verdrängerkammer verfügen. Die Verdränger sind zwischen einer Ringfläche und einem exzentrisch zu dieser Ringfläche angeordneten Ex­ zenter angeordnet. Die Ringfläche hat neben der Ab­ stützung der Verdränger die Aufgabe, die Verdränger ortsfest an der Ringfläche zu halten, so daß sie sich relativ zum Exzenter drehen können. Aufgrund der Exzentrizität verändert sich dabei ständig der radiale Abstand zwischen Ringfläche und Exzenter und damit auch das Volumen der Verdrängerkammern.

Bei dieser Anordnung kann auf einen Zylinderblock vollständig verzichtet werden, da es sich bei den Verdrängern um einzelne voneinander unabhängige Teile handelt, die in einfacher Weise zwischen Ex­ zenter und Ringfläche eingebracht werden können. Im übrigen ermöglicht dieser Aufbau eine kompakte und äußerst platzsparende Bauweise.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin­ dung wird die Ringfläche über eine Hohlwelle ange­ trieben, die zusätzlich als Medienzuführung dient. Dadurch gelangt das zugeführte Medium ebenfalls in Drehung. Die auf das Medium wirkende Zentrifugal­ kraft bewirkt, daß sich das spezifisch leichtere Gas in einem mittleren Abschnitt und das spezifisch schwerere flüssige Medium in einem äußeren Ringab­ schnitt sammelt. Mit Hilfe dieser Trennung erfolgt eine optimale Beschickung der Verdrängerkammern und damit eine äußerst gute Förderung solcher Gas-Flüs­ sigkeitsgemische.

Vorteilhaft ist es auch, die Medienzuführung dezen­ tral, das heißt nicht in der Antriebswelle für die Ringfläche, vorzunehmen. Vorzugsweise wird das Me­ dium in einem Ringmantelabschnitt geführt, der sich in Längsrichtung des Gehäuses erstreckt und an den Stator des Pumpenmotors angrenzt. Dadurch ergibt sich der Vorteil, daß die Fördermenge erhöht und gleichzeitig eine Motorkühlung über das zu för­ dernde Medium erreicht werden kann. Desweiteren er­ gibt sich durch diese dezentrale Führung eine zu­ sätzliche Geräuschdämmung, die mittels der abschir­ menden Wirkung des Ringmantelabschnitts bewirkt wird.

Selbstverständlich kann die zentrale Medienzufüh­ rung über die Hohlwelle auch mit der dezentralen Führung kombiniert werden.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Verdränger so ausgebildet, daß er in Reibschluß mit der Ringfläche steht. Dadurch ist es möglich, den Verdränger ohne den Einsatz zusätz­ licher Haltemittel an der Ringfläche zu halten.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung setzt sich der Verdränger aus einem ersten am Exzenter anliegenden beweglichen Verdrängerelement und einem zweiten an der Ringfläche anliegenden Verdrängerelement zusam­ men, wobei das erste Verdrängerelement radial zur Ringfläche verschiebbar ist. Durch diese teleskop­ artige Verschiebung der beiden Verdrängerelemente zueinander wird das Verdrängervolumen bei jedem Um­ lauf um den Exzenter alternierend vergrößert und verkleinert. Der Aufbau eines solchen Verdrängers ist sehr einfach, und mithin sehr kostengünstig herstellbar.

In einer weiteren vorteilhaften Weiterbildung weist der Verdränger ein Dichtungselement auf, das am Ex­ zenter dichtend anliegt, wobei vorzugsweise ein an die Außenfläche des Exzenters angepaßter konkaver Dichtungsschuh verwendet wird. Auch hier wird mit sehr einfachen Mitteln und damit auch mit geringem Kostenaufwand eine wirksame Dichtung zwischen Ver­ drängerkammer und Exzenter hergestellt. Vorzugs­ weise sind das erste und das zweite Verdrängerele­ ment federbeaufschlagt, so daß das erste Verdrän­ gerelement an den Exzenter beziehungsweise das zweite Verdrängerelement an die Ringfläche mit ei­ ner definierten Kraft angedrückt werden.

In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Exzenter und Verdränger ein Ventilring zwischengeschaltet, wobei die Verdränger ortsfest am Ventilring anliegen und der Ventilring drehbar um den Exzenter gelagert ist. Dadurch läßt sich die Medienzuführung beziehungsweise Medienab­ führung freier gestalten, ohne der Notwendigkeit einer ringförmigen Umfangsfläche unterworfen zu sein. Es ist lediglich für eine ausreichende Ab­ stützung des Ventilrings zu sorgen.

In einer Weiterbildung wird das erste Verdränger­ element an dem Ventilring in radialer Richtung festgehalten, wobei vorzugsweise an zumindest zwei Außenflächen des ersten Verdrängerelements Nuten vorgesehen sind, in die am Ventilring ausgebildete Fortsätze eingreifen können. Mit Hilfe dieser Aus­ führung läßt sich der Einbau weiter vereinfachen sowie die auf das zweite Verdrängerelemente wir­ kende Zentrifugalkraft für dessen gutes Anliegen an der Ringfläche nutzen, ohne eine zusätzliche Feder zu benötigen.

Vorzugsweise werden mehrere solcher Ventilringe eingesetzt, die in axialer Richtung übereinander angeordnet sind und die vorzugsweise zueinander un­ terschiedliche Exzentrizitäten aufweisen. Hiermit läßt sich das Fördervolumen auf sehr einfache Art und Weise steigern.

Vorzugsweise besitzt der Exzenter eine axiale Öffnung, die an einer Öffnung der Hohlwelle derart an­ liegt, daß das Medium in den Exzenter einströmen kann. Der Exzenter weist in seiner Umfangsfläche vorzugsweise eine Auslaßöffnung und eine Einlaßöff­ nung auf, die üblicherweise gegenüberliegen. Dabei ist die Auslaßöffnung mit der axialen Medienzufüh­ rung verbunden und die Einlaßöffnung mit einer ebenfalls axialen Medienabführung. Somit läßt sich eine sehr einfache Medienzuführung bewerkstelligen.

Vorzugsweise sind der Medienzuführung als auch der Medienabführung jeweils ein Rückschlagventil zuge­ ordnet, so daß die Pumpe auch für sehr hohe Drücke geeignet ist.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist die Hohlwelle als Rotorwelle eines Elektromotors ausgebildet, so daß das zu pumpende Medium den Mo­ tor axial durchströmt. Der Aufbau ist damit äußerst kompakt und platzsparend, wobei sich die Pumpe auf­ grund der axialen Durchströmung des Mediums direkt in eine Leitung einsetzen läßt.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Un­ teransprüchen zu entnehmen.

Die vorliegende Erfindung wird nun anhand von Aus­ führungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung de­ tailliert beschrieben, wobei

Fig. 1 einen schematischen Längsschnitt durch eine Pumpe gemäß eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels zeigt;

Fig. 2 einen schematischen Längsschnitt durch eine Pumpe eines zweiten Ausführungsbei­ spiels darstellt;

Fig. 3 ein Längsschnitt durch die Pumpe eines dritten Ausführungsbeispiels ist;

Fig. 4 eine schematische Ansicht mehrerer Ver­ dränger ist;

Figuren ein weiteres Ausführungsbeispiel eines 5a und b Verdrängers zeigen, und

Fig. 6 ein Längsschnitt durch die Pumpe eines vierten Ausführungsbeispiels ist.

In Fig. 1 ist schematisch eine Pumpe 1 im Längs­ schnitt gezeigt, wobei die für die Erfindung unwe­ sentlichen Teile weggelassen wurden. Die Pumpe 1 besteht aus einem länglichen Gehäuse 3, dessen ei­ nes Längsende mit einem abnehmbaren Deckel 7 abge­ schlossen ist. Das andere stirnseitige Längsende 9 des Gehäuses 3 weist einen Wellendurchbruch 11 auf, sowie ein an der Außenseite angebrachtes kalotten­ förmiges Einlaßfilter 5.

Eine Welle 13, die den Wellendurchbruch durch­ greift, erstreckt sich innerhalb des Gehäuses 3 in Längsrichtung, wobei die Welle 13 im Gehäuse nahe des Deckels 7 in einem becherförmigen Abschnitt 15 endet, dessen geöffnete Seite zum Deckel 7 zeigt. Dieser becherförmige Abschnitt 15 setzt sich aus einer Ringfläche 17, die konzentrisch zur Längsachse der Welle 13 liegt, und einer vorzugs­ weise radial von der Welle 13 zu der Ringfläche 17 verlaufenden Radialfläche 19 zusammen. Somit ist der Außendurchmesser des becherförmigen Abschnitts 15 größer als der Außendurchmesser der Welle 13.

Die Welle 13 selbst ist als Hohlwelle ausgebildet, mit jeweils einer Öffnung 21 an ihren axialen En­ den. Damit ist eine Verbindung zwischen der der Stirnseite 9 zugewandten Öffnung 21 der Welle 13 und dem von der Ringfläche 17 umschlossenen Raum 23 geschaffen.

Eine drehbare Abstützung erfährt die Welle 13 mit ihrem becherförmigen Abschnitt 15 durch im Gehäuse 3 angeordnete Lager 25, die der Übersichtlichkeit wegen in der Figur nur an einer Stelle eingezeich­ net sind. Das für eine sichere Abstützung erforder­ liche weitere Lager befindet sich vorzugsweise dicht am becherförmigen Abschnitt 15.

Der einzige im Gehäuse 3 vorkommende Wellendurch­ bruch 11 ist mit einem Dichtungselement 27, vor­ zugsweise einen O-Ring, versehen.

Im Gehäuse 3 befindet sich ein Elektromotor, der rein schematisch durch die beiden Rechtecke 29, also in Form einer Blackbox, angedeutet ist. So enthält diese Blackbox 29 beispielsweise die Sta­ torwicklungen, die elektrischen Zuführungsleitungen so wie beispielsweise Schleifkontakte. Die Anord­ nung und Ausbildung eines solchen Elektromotors, vorzugsweise eines Gleichstrommotors, ist dem Fach­ mann bekannt und wird deshalb an dieser Stelle nicht weiter ausgeführt. Zu erwähnen ist lediglich, daß eine Ankerwicklung 31 des Motors 29 Bestandteil der Hohlwelle 13 ist. Somit dient die Hohlwelle 13 nicht nur als Medienzuführung sondern auch als An­ triebswelle.

Der mit dem Gehäuse 3 verbundene Deckel 7 weist eine Bohrung 33 auf, die den Deckel 7 vollständig durchdringt. Der nach außen zeigende Abschnitt 35 der Bohrung 33 ist mit einem Gewinde 37 versehen, um beispielsweise ein nicht gezeigtes Anschlußstück einschrauben zu können. An der Innenseite des Deckels 7 ist ein Exzenter 39 mit seinem flanscharti­ gen Ende 41 beispielsweise mittels Schrauben dichtend befestigt. Zur Abdichtung können hier bei­ spielsweise, in der Figur nicht gezeigte, O-Ringe benutzt werden.

Der Exzenter 39 ist im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel kreisförmig- ausgebildet, wobei dessen Längsachse nicht mit der Längsachse der Hohlwelle 13 und des becherförmigen Abschnitts 15 zusammen­ fällt. Die Exzenterlängsachse 43 ist dabei um einen Betrag v gegenüber der Hohlwellenlängsachse 44 ver­ setzt.

Aufgrund dieser exzentrischen Anordnung ändert sich der Abstand - in Umfangsrichtung gesehen - zwischen der äußeren Umfangsfläche 45 des Exzenters 39 und der inneren Ringfläche 47 kontinuierlich.

Das dem Flansch 41 gegenüberliegende Ende des Ex­ zenters 39 liegt sehr dicht an der Radialfläche 19, wobei die Öffnung 21 der Hohlwelle 13 vollständig überdeckt wird. In diesem Ende des Exzenters 39 ist eine Axialbohrung, vorzugsweise eine Sackbohrung 48 ausgebildet, die mit der Öffnung 21 zusammenwirkt.

Mittels einer Radialbohrung 49 in der Umfangsfläche 45 des Exzenters 39 wird eine weitere Verbindung zwischen der Axialbohrung 48 nach außen geschaffen.

Am gegenüberliegenden Ende des Exzenters ist eben­ falls eine Axialbohrung 51 vorgesehen, die mit der innenliegenden Öffnung der Bohrung 33 im Deckel 7 zusammenwirkt. Wiederum in der Umfangsfläche 45 des Exzenters 39 ist eine weitere Bohrung 49′′ vorgese­ hen, die eine Verbindung zwischen der Axialbohrung 51 und dem Ringraum 23 schafft.

Zwischen der Axialbohrung 41 und der Axialbohrung 51 liegt ein Wandabschnitt 53, der für eine Abtren­ nung der vorgenannten Bohrungen sorgt.

Im vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die Radi­ albohrung 49′ als Auslaßöffnung und die Radialboh­ rung 49′′ als Einlaßöffnung. Aufgrund der nur ein­ seitigen Durchströmung dieser Öffnungen kann eine optimale strömungsgünstige Form gewählt werden.

Zwischen innerer Ringfläche 47 und der äußeren Um­ fangsfläche 45 des Exzenters 39 sind Verdränger 55 angeordnet, wobei in der Fig. 1 zwei dieser Ver­ dränger gezeigt sind. Vorzugsweise werden jedoch drei oder mehr Verdränger verwendet, wobei die An­ zahl der Verdränger die Gleichmäßigkeit der Förde­ rung beeinflußt.

Im folgenden wird nun anhand der Fig. 4 ein sol­ cher Verdränger 55 näher beschrieben.

Der vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Verdränger 55 besteht aus einem ersten Verdrängerelement 57 und einem zweiten Verdränger­ element 59. Das erste Verdrängerelement 57 weist an seinem dem Exzenter zugewandten Ende einen Dich­ tungsschuh 61 auf, dessen Kontur jener der äußeren Umfangsfläche 45 des Exzenters 39 angepaßt ist, so daß ein dichter Abschluß gewährleistet ist.

Das zweite Verdrängerelement 59 ist verschiebbar auf das dem Dichtungsschuh 61 gegenüberliegende Ende des ersten Verdrängerelements 57 aufgesetzt, wobei eine Verdrängerkammer 63 zwischen erstem und zweitem Verdrängerelement ausgebildet wird.

Innerhalb des ersten Verdrängerelements 57 er­ streckt sich ein Kanal 65, der am Dichtungsschuh 61 beginnt und in die Verdrängerkammer 63 einmündet.

Innerhalb dieser Verdrängerkammer 63 ist eine Feder 67 angeordnet, die sich einerseits an einer inneren Wandung des zweiten Verdrängerelements 59 und einem gegenüberliegenden Wandabschnitt des ersten Ver­ drängerelements 57 abstützt. Diese Feder 67 be­ wirkt, daß das zweite Verdrängerelement 59 mit ei­ ner durch die Feder bestimmten Kraft an die Ring­ fläche 17 angedrückt wird.

Dieses der Ringfläche 17 benachbarte Ende 69 des zweiten Verdrängerelements 59 ist dabei bogenförmig beziehungsweise kalottenförmig ausgebildet, wobei dessen Radius kleiner ist als jener der Ringfläche 17. Am höchsten Punkt dieses kalottenförmigen Endes 69 ist ein punktförmiger Fortsatz 21 aufgesetzt, der alleine in Kontakt mit der Ringfläche 17 steht.

Allerdings sind auch andere, der Ringfläche 17 an­ gepaßte Formen des Endes 69 denkbar.

Die Abdichtung der Verdrängerkammer 63 zum Ringraum 23 hin erfolgt über einen Dichtungsring 73, der in der Umfangsfläche des ersten Verdrängerelements 57 sitzt und an der inneren Wandfläche 75 des zweiten Verdrängerelements 59 anliegt.

Aus der Fig. 1 ist ersichtlich, daß die dem Exzen­ ter 39 zugewandte Öffnung des Kanals 65 (siehe Fig. 4) mit der Öffnung 49′ beziehungsweise 49′′ zu­ sammenwirkt, so daß das in die Axialbohrung 48 ein­ strömende Medium durch die Bohrung 49′ in die Ver­ drängerkammer 63 des unteren Verdrängers 55 gelan­ gen kann, so wie das in der Verdrängerkammer 63 des oberen Verdrängers 55 durch die Bohrung 49′′ und die Bohrung 33 nach außen gelangen kann.

Im folgenden wird nun die Funktionsweise der in Fig. 1 gezeigten Pumpe erläutert.

Durch den Elektromotor 29 wird die Hohlwelle 13 an­ getrieben und damit auch die Ringfläche 17. Diese Ringfläche 17 hält die Verdränger 55 fest und nimmt sie folglich mit, so daß sie sich ebenfalls auf ei­ ner kreisförmigen Bahn bewegen. Eine geeignete Mög­ lichkeit, die Verdränger 55 mitzunehmen, besteht in der Ausbildung eines Reibschlusses zwischen der Ringfläche 17 und dem Ende des zweiten Verdränger­ elements 69, vorzugsweise dem punktförmigen Fort­ satz 71. Dabei muß dafür gesorgt werden, daß die an der Ringfläche 17 auftretende Haftreibungskraft größer ist als diejenige zwischen Dichtungsschuh 61 und Exzenterfläche 45. Andernfalls rutscht die Ringfläche über den Verdränger hinweg, so daß er bezüglich des Exzenters keine Bewegung erfährt.

Selbstverständlich sind auch andere Möglichkeiten der Mitnahme der Verdränger denkbar, beispielsweise durch an der inneren Ringfläche 47 ausgebildete An­ schläge.

Durch die somit als Antrieb wirkende Ringfläche 17 werden die Verdränger 55 um den Exzenter gedreht, wobei das erste Verdrängerelement 57 um die Exzen­ terachse 45 und das zweite Verdrängerelement 59 um die Hohlwellen-Längsachse 44 drehen. Aufgrund der Exzentrizität der beiden Achsen 44, 45 werden die beiden Verdrängerelemente 57, 59 gegen die Kraft der Feder 67 während eines Umlaufs teleskopartig ineinandergeschoben, wodurch sich das Raumvolumen der Verdrängerkammer 63 ändert.

In Fig. 4 sind beispielhaft zwei Positionen I und II gezeigt, wobei die Verdrängerkammer 63 in der Position I das kleinste Raumvolumen und in der Po­ sition II das größte Raumvolumen aufweist.

Werden die Verdränger 55 in dieser Figur im Uhrzei­ gersinn mitgenommen, so vergrößert sich das Raumvolumen der Verdrängerkammer 63 ausgehend von der Po­ sition I bis zur Position II kontinuierlich, um dann bis zur Position I wieder kontinuierlich abzu­ nehmen. Dabei wird die Wegdauer zwischen Position I und Position II als Ansaugphase und die Wegdauer zwischen Position II und Position I als Ausstoß­ phase bezeichnet.

Zurückkommend auf Fig. 1 gelangt nun das zu för­ dernde Medium, beispielsweise ein Gemisch aus Erd­ gas und Erdöl durch das Filter 5 durch die Öffnung 21 in die Hohlwelle 13. Aufgrund der Drehung dieser Hohlwelle 13 gelangt das zu fördernde Gemisch eben­ falls in Drehung, wobei das schwerere Erdöl auf­ grund der Zentrifugalkraft einen äußeren Abschnitt der Hohlwelle 13 durchströmt, während das leichtere Erdgas in einem zentralen Abschnitt die Hohlwelle 13 gefördert wird.

Dieser Förderstrom gelangt nun am Ende der Hohl­ welle 13 durch die Öffnung 21 in die Bohrung 48. Anschließend strömt zunächst die schwerere Flüssig­ keit durch die Bohrung 49′ in die Verdrängerkammer 63 ein. Durch die Saugwirkung des sich vergrößern­ den Raumvolumens während der Ansaugphase wird die­ ses Einströmen gefördert beziehungsweise bewerk­ stelligt.

Sobald das Verdrängerelement 55 das Ende der An­ saugphase, also Position II, erreicht hat, wird die Verbindung zu der Bohrung 48 und somit zu der An­ saugseite der Pumpe unterbrochen.

Kurz danach in der Ausstoßphase gelangt das Ver­ drängerelement 55 in den Wirkungsbereich der Öff­ nung 49′′, wodurch eine Verbindung zu der Auslaß­ seite der Pumpe (hier die Bohrung 33) hergestellt wird. Aufgrund des sich verkleinernden Raumvolumens der Verdrängerkammer 63 während der Ausstoßphase wird das in dieser Kammer befindliche Medium ausge­ stoßen.

Durch die Drehung der Hohlwelle 13 wird gewährlei­ stet, daß in jeder Ansaugphase Flüssigkeit in die Verdrängerkammer 63 eines Verdrängers 55 gelangt, so daß die Pumpe niemals leerläuft.

Da in dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel in der als Auslaß dienenden Axialbohrung 51 kein Rückschlagventil vorhanden ist, muß dafür gesorgt werden, daß ständig ein Verdrängerelement 55 mit der Öffnung 49′′ zusammenwirkt, beziehungsweise diese abdichtet. Eine entsprechende Möglichkeit be­ steht beispielsweise darin, die Dichtungsschuhe 61 der Verdrängerelemente so auszubilden, daß sie zu­ sammen den gesamten Umfang des Exzenters 39 umgrei­ fen. Werden also beispielsweise drei Verdrängerelemente eingesetzt, so decken deren Dichtungsschuhe 61 jeweils einen Umfangsbereich von 120° ab.

Es ist selbstverständlich auch möglich, mehr als drei Verdränger 55 einzusetzen, wobei auch jeweils mehrere Bohrungen 49′ und 49′′ vorhanden sein kön­ nen.

Eine weitere Möglichkeit, eine Abdichtung der Boh­ rungen 49 beziehungsweise eine Verbindung zu den Verdrängerelementen 55 herzustellen, besteht darin, einen Ventilring 75 zu verwenden, wie er in Fig. 4 schematisch angedeutet ist. Dieser Ventilring 75 umschließt den Exzenter 39 in dessen axialen die Bohrungen 49 aufweisenden Abschnitt vollständig. Im Ventilring vorgesehene Bohrungen 77 schaffen dabei eine Verbindung vom Exzenterinneren nach außen in die Verdränger 55.

In diesem Ausführungsbeispiel gleiten die Dich­ tungsschuhe 61 nicht mehr über die Umfangsfläche des Exzenters, sondern sind bezüglich des Ventil­ rings im wesentlichen ortsfest angeordnet. Die La­ gefixierung der Dichtungsschuhe 61 auf dem Ventil­ ring 75 während des Umlaufs kann wiederum bei­ spielsweise über Reibschluß oder Anschläge erreicht werden, wobei dann die Ringfläche 17 nicht nur die Verdränger 55 sondern auch den Ventilring 75 an­ treibt.

Die Abdichtung der Bohrungen 49 zwischen zwei be­ nachbarten Verdrängern 55 erfolgt in diesem Fall nicht über die Dichtungsschuhe 61 sondern mittels Abdichtungsabschnitten 79 im Ventilring. Ansonsten entspricht die Funktionsweise dieser Anordnung der mit Bezug auf die Fig. 1 bereits beschriebenen, weshalb auf eine weitere Erläuterung verzichtet wird.

Das in Fig. 2 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel unterscheidet sich zu dem in Fig. 1 gezeigten un­ ter anderem darin, daß im Exzenter 39 Rückschlag­ ventile 81 vorgesehen sind. Die auf der Ansaugseite angeordneten Rückschlagventile 81a und 81b verhin­ dern, daß das aus der Verdrängerkammer 63 ausge­ stoßene Medium nicht wieder in die Hohlwelle 13 gelangt, sondern durch die zu den Rückschlagventilen 81a und 81b entgegengesetzt wirkenden Rückschlag­ ventile 81c und 81d zur Bohrung 33 gelangen kann. Die Bohrungen 49 werden also sowohl als Auslaß- wie auch als Einlaßöffnungen benutzt im Gegensatz zu den in Fig. 1 gezeigten nur einseitig durchström­ ten Öffnungen 49.

Ein weiterer Unterschied zu der in Fig. 1 gezeig­ ten Pumpe besteht darin, daß die Ringfläche 17 ge­ genüber dem Gehäuse 3 ortsfest angeordnet ist. Da­ gegen dreht sich der Exzenter 39, um die Längsachse der Hohlwelle 13. Dies wird dadurch erreicht, daß der Exzenter als exzentrischer Abschnitt der Hohl­ welle 13 ausgebildet ist, deren deckelseitiges Ende zentrisch in einer Bohrung im Deckel 7 gelagert ist. Die drehdichte Abdichtung nach außen erfolgt dabei beispielsweise über einen O-Ring 83.

Um eine Veränderung des Raumvolumens der Verdrän­ gerkammer 63 zu erreichen, muß der exzentrische Ab­ schnitt 39 gegenüber dem Verdränger 55 eine Rela­ tivdrehbewegung ausführen, so daß durch die Exzen­ trizität eine kontinuierliche Änderung des Abstands zwischen Ringfläche und Exzenterumfangsfläche stattfindet. Somit gleitet auch hier der Dichtungs­ schuh 61 über die Exzenterumfangsfläche, wie dies bereits in Zusammenhang mit den Fig. 1 und 4 be­ schrieben wurde.

Ansonsten entspricht die Funktionsweise dieser Pumpe dem bereits in Zusammenhang mit der Fig. 1 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Aus diesem Grund wird auf eine nochmalige Erläuterung verzichtet.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausgestaltungsvariante der in Fig. 1 gezeigten Pumpe dargestellt.

Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im wesentli­ chen dem in Fig. 1 gezeigten, weshalb auf eine nochmalige Beschreibung der mit gleichen Bezugszei­ chen bezeichneten Teile verzichtet wird.

Der Unterschied besteht lediglich darin, daß Ver­ drängerelemente in zwei zueinander parallelen und in Längsrichtung der Hohlwelle 13 versetzten Ebenen angeordnet sind. Jeder dieser Ebenen ist ein exzen­ trischer Abschnitt 85a beziehungsweise 85b zugeord­ net, die Teil des Exzenters 39 sind jedoch gegen­ über der Längsachse 44 unterschiedliche Exzentrizi­ täten aufweisen.

Des weiteren ist im Exzenter 39 keine der Bohrung 48 entsprechende Axialbohrung vorgesehen. Die Zu­ führung des Mediums erfolgt über in der Umfangsflä­ che jedes exzentrischen Abschnitts 85 vorgesehene Einlaßnieren 87, die eine Verbindung zwischen der Verdrängerkammer 63 und dem mit dem Medium gefüll­ ten Ringraum 23 herstellen. Die Abdichtung dieses Ringraums 23 zum Gehäuseinneren erfolgt über einen radial an der Ringfläche 17 angebrachten Ring 89, der sich auf einer zur Längsachse 44 konzentrisch angeordneten Fläche 91 des Deckels 7 gleitend ab­ stützt.

Wie mit Bezug auf die Fig. 1 bereits erläutert, muß auch in diesem Fall dafür gesorgt werden, daß die in Verbindung mit der Bohrung 33 stehenden Ra­ dialbohrungen 49 nicht in Kontakt mit dem Ringraum 23 kommen. Dies kann entweder durch entsprechende Ausgestaltung der Dichtungsschuhe beziehungsweise der Verwendung von Ventilringen für jeweils einen exzentrischen Abschnitt erfolgen, oder durch den Einbau eines Rückschlagventils in die Bohrung 33, beziehungsweise in die stromabwärts liegende Druck­ leitung.

Ansonsten entspricht die Funktion der bereits be­ schriebenen Funktionsweise.

Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit der Ausge­ staltung eines Verdrängerelements 55. Dieses setzt sich auch hier aus einem ersten Verdrängerelement 57 und einem zweiten Verdrängerelement 59 zusammen. Allerdings greift in diesem Fall das zweite Ver­ drängerelement 59 in das erste Verdrängerelement 57 ein.

Im Gegensatz zu dem in Fig. 4 gezeigten Verdränger 55 weist dieses Ausführungsbeispiel keine Feder 67 auf. Vielmehr wird die zur Ringfläche 10 gerichtete Zentrifugalkraft des umlaufenden Verdrängers 55 ge­ nutzt, um das zweite Verdrängerelement 59 an die Ringfläche 17 anzudrücken. Um dabei zu verhindern, daß das erste Verdrängerelement 57 ebenfalls durch die Zentrifugalkraft zur Ringfläche 17 hinbewegt wird, ist eine in radialer Richtung wirkende Zwangsführung zwischen diesem ersten Verdrängerele­ ment 57 und dem Ventilring 75 vorgesehen. Die Zwangsführung 93 ist so ausgebildet, daß in zumin­ dest auf zwei Umfangsseiten des ersten Verdränger­ elements 57 ausgebildete Nuten 95 jeweils ein ent­ sprechender Fortsatz 97 des Ventilrings 75 ein­ greift.

In dem in Fig. 5b gezeigten Schnitt entlang der Schnittlinie b-b ist der Ventilring 75 vollständig gezeigt. Daraus ist ersichtlich, daß er über ebene Flächen 99 verfügt, die an zwei gegenüberliegenden Seiten durch Seitenwände 101 überragt werden, die ihrerseits die Fortsätze 97 tragen. Durch die be­ reits beschriebene Zwangsführung des Verdrängerele­ ments 55 ist jedoch eine parallel zur Seitenwand 101 gerichtete Verschiebung möglich, wie dies durch den Doppelpfeil in Fig. 5b angedeutet ist.

Ansonsten entspricht die Funktion dieses Ventil­ rings derjenigen des in Fig. 4 bereits beschriebe­ nen Ventilrings.

In Fig. 6 ist eine weitere Ausgestaltungsvariante der in Fig. 1 gezeigten Pumpe dargestellt.

Da dieses Ausführungsbeispiel im wesentlichen dem in Fig. 3 gezeigten entspricht, wird auf eine nochmalige Beschreibung der mit gleichem Bezugszei­ chen bezeichneten Teile verzichtet.

Bei der in Fig. 6 gezeigten Pumpe besteht der Un­ terschied lediglich darin, daß die Medienzuführung nicht über die Antriebswelle 13 zentral, sondern über einen Ringmantelabschnitt 110 dezentral er­ folgt.

Dieser Ringmantelabschnitt 110 erstreckt sich von der Stirnseite 9 des Pumpengehäuses bis zu der Ringfläche 17, wobei er direkt am Stator des Pum­ penmotors entlang geführt ist. In der Stirnseite 9 des Gehäuses ist eine Bohrung 21 vorgesehen, durch die das zu fördernde Medium in den Ringabschnitt 110 eintreten kann. Selbstverständlich können auch mehrere solcher Bohrungen 21 vorgesehen sein.

Am gegenüberliegenden Ende des Ringabschnitts 110 ist eine radial nach innen verlaufende Verbindung 112 durch die Ringfläche 17 hindurch in den Raum 23 ausgebildet. Die Verbindung 112 kann in Form von über den Umfang der Ringfläche 17 verteilte Bohrun­ gen oder Durchbrüche ausgebildet sein. Selbstver­ ständlich kann die Befüllung des Raumes 23 mit dem zu fördernden Medium auch axial im Bereich des Rings 89 erfolgen.

Somit wird im Vergleich zu der in Fig. 3 gezeigten Pumpe, das Medium nicht zentral über eine Hohlwelle 21 sondern dezentral über den Ringabschnitt 110 in den Raum 23 eingeleitet. Die eigentliche Funktion des Förderns verändert sich jedoch dadurch nicht.

Die zuvor genannten Pumpen lassen sich in vielfäl­ tiger Weise einsetzen. So ist beispielsweise der Einsatz als Bohrlochpumpe aufgrund der guten Eigen­ schaften hinsichtlich der Förderung von Gas-Flüs­ sigkeitsgemischen denkbar. Aber auch als Umwälzpum­ pen in der Heizungstechnik sind die genannten Aus­ führungsbeispiele verwendbar. Selbst für hohe Drücke können die zuvor genannten Pumpen eingesetzt werden, wobei aus Sicherheitsgründen jedoch jeweils Rückschlagventile in den Ein- und Auslaßkanälen vorgesehen sein sollten.

Bei sehr hohen Drücken wird jedoch eine Schlitz­ steuerung ohne Ventile, wie sie beispielsweise in Fig. 1 oder 3 gezeigt wird, bevorzugt.

An dieser Stelle soll noch erwähnt werden, daß sich durch Umkehr der Medienströme die zuvor beschriebe­ nen Pumpen auch als Motoren verwenden lassen.

Im übrigen können einzelne Merkmale der genannten Ausführungsbeispiele beliebig miteinander kombi­ niert werden.

Claims (21)

1. Pumpe zum Fördern eines Mediums, insbesondere eines Gas-Flüssigkeitsgemisches mit einem Gehäuse (3) einer innerhalb des Gehäuses sich erstreckende Ringfläche (17); einem bezüglich der Ringfläche (17) exzentrisch angeordneten Exzenter (39), und wenigstens einem Verdränger (55), der zwischen Ringfläche (17) und Exzenter (39) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger (55) ortsfest zur Ringfläche gehalten ist und daß der Exzenter (39) um die Mittelachse (44) der Ringflä­ che drehbar und/oder die Ringfläche (17) gegenüber dem Exzenter (39) drehbar gelagert ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringfläche (17) über eine Hohlwelle (13) antreibbar ist, wobei die Hohlwelle (13) als Medi­ umzuführung dient.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ringfläche (17) über eine Welle (13) antreibbar ist, und daß die Medienzuführung in einem dezentralen Abschnitt (110) innerhalb und/oder außerhalb des Gehäuses erfolgt.

4. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger (55) frei umlaufend ausgebildet ist.

5. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger (55) in Reibschluß mit der Ringfläche (17) steht.

6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger (55) ein radial zur Ringfläche (17) bewegliches erstes Ver­ drängerelement (57) und ein an der Ringfläche an­ liegendes zweites Verdrängerelement (59) aufweist.

7. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdränger (55) ein am Exzenter (39) dichtend anliegendes mit dem er­ sten Verdrängerelement (57) zusammenwirkendes Dich­ tungselement (61; 73) aufweist.

8. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Dichtungselement (61) ein konkaver Dichtungsschuh ist.

9. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten Verdrängerelement (57) und dem zweiten Verdränger­ element (59) eine Feder (67) angeordnet ist.

10. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein mit Bohrungen und/oder Durchbrüchen (77) versehener Ventilring (75) den Exzenter (39) umschließt, wobei das Dich­ tungselement (61) des Verdrängers (55) am Ventil­ ring anliegt.

11. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in einer Ebene liegende Verdränger vorgesehen sind.

12. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (39) eine axiale Öffnung aufweist, die mit einer Öffnung der Hohlwelle zusammenwirkt, so daß das Medium axial in den Exzenter (39) einbringbar ist.

13. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (39) in seiner Umfangsfläche zumindest eine Auslaßöffnung (49) und zumindest eine mit der axialen Öffnung verbundene Einlaßöffnung (49) aufweist, welche Ein­ laßöffnung mit einer weiteren stromabwärts liegen­ den Öffnung verbunden ist.

14. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Exzenter (39) mit einem das Gehäuse abschließenden Deckel (7) verbun­ den ist.

15. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßöffnung und/oder der Einlaßöffnung ein Rückschlagventil (81) zugeordnet ist.

16. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verdränger­ element (57) in radialer Richtung am Ventilring (75) gehalten ist.

17. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verdränger­ element (57) eine Nut (95) aufweist, in die ein entsprechender Fortsatz (97) des Ventilrings (75) eingreift.

18. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere in mehreren Ebenen angeordnete Verdränger (55) vorgesehen sind.

19. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle als Ro­ torwelle eines Elektromotors ausgebildet ist, wobei die Hohlwelle die Ankerwicklungen (31) aufweist.

20. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Ebene jeweils ein Exzenterabschnitt (85) zugeordnet ist, wobei die Exzenterabschnitte bezüglich der Ringfläche (17) unterschiedliche Exzentrizitäten aufweisen.

21. Verwendung einer Pumpe nach einem der vorherge­ henden Ansprüche, als Motor.