DE19543602A1

DE19543602A1 - Drehkolbenpumpe

Info

Publication number: DE19543602A1
Application number: DE1995143602
Authority: DE
Inventors: Ulrich Pillath
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-11-23
Filing date: 1995-11-23
Publication date: 1996-05-02

Description

Die Drehkolbenpumpe besteht gemäß Patentanspruch 1 aus einem auf einer Welle befestigten kreiszylindrischen Kolbenläufer, der einen Kolben aufweist, der an einer ruhenden Wandung eines kreisringförmigen Arbeitsraumes entlangläuft und der sich mit einer Ausnehmung eines sich auf dem Kolbenläufer abwälzenden, auf einer parallel angeordneten zweiten Welle befestigten, ebenfalls kreiszylindrischen Absperrläufers gleichen Durchmessers und gleicher Höhe (Dicke) im Kämmeingriff befindet.

Die Wellen des Kolbenläufers und des Absperrläufers sind durch Koppelzahnräder miteinander verbunden. Eine der beiden Wellen wird angetrieben.

Ein- und Austritt des zu fördernden Mediums erfolgt durch jeweils eine Öffnung in der Arbeitsraumwandung. Die Einlaßöffnung befindet sich - in Drehrichtung des Kolbens gesehen - dicht hinter der Abwälzstelle von Kolben- und Absperrläufer, die Auslaßöffnung dicht vor dieser Stelle.

Die Bestimmung der geförderten Menge einer Flüssigkeit ist, da die geförderte Menge bei jeder Umdrehung (unabhängig von Drehzahl oder Druck) stets gleich ist, durch einfache Zählung der Umdrehungen zu erreichen.

Der Kolben kann zur besseren Abdichtung gegen die Arbeitsraumwandung beim Betrieb der Pumpe mit schmierfähigen Medien oder bei Verwendung von gleitfähigen Materialien gemäß Patentanspruch 2 zusätzlich mit Dichtleisten ausgestattet werden.

Zur besseren Abdichtung an der Abwälzstelle der beiden Läufer kann einer der Läufer oder beide - oder auch nur die äußere Schicht - gemäß Patentanspruch 3 aus elastischem Material hergestellt sein.

Durch eine in Laufrichtung gesehen verlängerte Ausbildung des Kolbens und entsprechende Ausbildung der Ausnehmung im Absperrläufer gemäß Patentanspruch 4 kann erreicht werden, daß die Auslaßöffnung so lange geschlossen bleibt, bis die neue Förderphase beginnt. Dadurch wird erreicht, daß auch ohne Verwendung eines Rückschlagventils in der Ausgangs- oder Eingangsleitung kein Rückfluß des geförderten Mediums erfolgt während der Zeit, in der sich ein kürzerer Kolben beim Eingriff mit der Ausnehmung im Absperrläufer zwischen Auslaß- und Einlaßöffnung befinden würde und dadurch eine direkte Verbindung zwischen Ein- und Auslaßöffnung bestehen würde.

Eine Verbesserung der Laufruhe kann erreicht werden, wenn gemäß Patentanspruch 5 einerseits der Kolben hohl ausgebildet ist mit einer der verbleibenden Wandung entsprechenden zusätzlichen, nicht mit der Mantelfläche des Kolbenläufers in Verbindung stehenden Aussparung im Kolbenläufer (oder voll ausgebildet mit einer entsprechend größeren die Unwucht ausgleichenden Bohrung) und andererseits im Absperrläufer der Ausnehmung zur Aufnahme des Kolbens beim Kämmeingriff diametral gegenüberliegend eine Bohrung angebracht wird, welche die durch die Ausnehmung entstehende Unwucht ausgleicht.

Zur Erzielung einer größtmöglichen Laufruhe auch bei höchsten Umdrehungszahlen können gemäß Patentanspruch 6 auf dem Kolbenläufer einander gegenüberliegend zwei (bzw. mehr, gleichmäßig auf den Kolbenläuferumfang verteilte) Kolben angebracht sein bei Ausbildung der entsprechenden Ausnehmungen für den Kämmeingriff im Absperrläufer.

Einem Kolbenläufer können gemäß Patentanspruch 7 mehrere Absperrläufer, deren Gesamtumfang dem Umfang des Kolbenläufers entspricht, zugeordnet sein bei Ausbildung der gleichen Anzahl von Kolben auf dem Kolbenläufer und je einer Ausnehmung für den Kämmeingriff in den Absperrläufern sowie Ein- und Auslaßöffnungen in jedem der durch die Absperrläufer abgeteilten Arbeitsräume. Es entstehen dadurch mehrere Pumpen, die unabhängig von einander fördern können.

In einem Arbeitsraum können gemäß Patentanspruch 8 mehrere Ein- und/oder Auslaßöffnungen angebracht sein. Dadurch ergeben sich konstant bleibende Misch- bzw. Verteilungsmöglichkeiten.

Bei der Anordnung mehrerer Kolbenläufer und Kolben gleicher oder verschiedener Höhe (Dicke) und den entsprechenden Absperrläufern auf den beiden Wellen axial hintereinander und entsprechender mehrfacher Ausbildung von Arbeitsraumwandungen gemäß Patentanspruch 9 ergeben sich die folgenden Verbesserungen bzw. Anwendungsmöglichkeiten:
Werden bei mehreren solcher Einheiten von gleicher Dicke, die gleichmäßig winkelversetzt auf der Welle angeordnet sind, die Ableitungen von den Auslaßöffnungen zu einer Leitung zusammengefaßt, so wird dadurch eine nahezu völlig stoßfreie Förderung eines flüssigen Mediums erreicht, auch ohne Verwendung eines Windkessels. Die Einlaßöffnungen können, müssen aber nicht miteinander verbunden sein.

Werden von mehreren auf der Welle hintereinander angeordneten Einheiten (gleiche oder verschiedene Dicke) verschiedene Medien gefördert, so können sie in stets exakt gleich bleibendem Verhältnis gemischt werden, da die Umdrehungszahl der einzelnen Teilpumpen immer gleich ist.

Bei stufenweise verkleinerten Arbeitsräumen und Verbindung der Auslaßöffnung des ersten mit der Einlaßöffnung des zweiten Arbeitsraumes usw. wird eine Druckerhöhung erreicht, bei stufenweise vergrößerten Arbeitsräumen (bzw. Umkehrung der Laufrichtung und Austausch von Zu- und Ableitung) eine Verstärkung der Saugwirkung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den folgenden Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 Aufbau der Drehkolbenpumpe

Fig. 2 Arbeitsweise der Drehkolbenpumpe Schnittlinie I-I in Fig. 1

Fig. 3 Arbeitsweise der Drehkolbenpumpe, Schnittlinie II-II in Fig. 1.

Zeichnung für Zusammenfassung

In Fig. 1 wird der Aufbau der Drehkolbenpumpe gezeigt. In einem Gehäuse 1 befinden sich mit den Wellen 6 und 7 gelagert in den Wälzlagern 8, drehfest verbunden der Kolbenläufer 4 mit dem Kolben 3 und der Absperrläufer 5 mit der Ausnehmung 15 für den Kämmeingriff mit dem Kolben. In einem abgeteilten Gehäuse 2 befinden sich das Koppelzahnrad des Kolbenläufers 9 und des Absperrläufers 10.

In dieser Schnittzeichnung ist ferner die Einlaßöffnung 11 und der Einlaßstutzen 13 abgebildet. Die Welle des Kolbenläufers ist an einer Seite aus dem Gehäuse zum Antrieb herausgeführt.

Fig. 2 zeigt anhand eines Schnittes an der Schnittlinie I-I in Fig. 1 die Arbeitsweise der Drehkolbenpumpe. Der an der Arbeitsraumwandung 19 entlanglaufende Kolben 3 teilt den Arbeitsraum in zwei Abschnitte 16a und 16b. Durch Drehung von Welle 6 und Kolbenläufer 4 in der Drehrichtung 17 wird auf der linken Seite (16a), also in Laufrichtung des Kolbens gesehen hinter diesem, das zu fördernde Medium durch die Einlaßöffnung 11 über den Einlaßstutzen 13 angesaugt und gleichzeitig das bei der vorhergehenden Umdrehung angesaugte Medium auf der rechten Seite (16b), in Laufrichtung des Kolbens gesehen vor diesem, durch die Auslaßöffnung 12 in den Auslaßstutzen 14 hinausgedrückt.

Nach einer Drehung der Kolbenläuferwelle 6, des Kolbenläufers 4 und Kolbens 3 in Drehrichtung 17 um 180° haben sich Absperrläuferwelle 7, Absperrläufer 5 und die Ausnehmung 15 des Absperrläufers vermittels der in Fig. 2 nicht dargestellten Koppelzahnräder (9 und 10 in Fig. 1) in der entgegengesetzten Drehrichtung 18 ebenfalls um 180° weitergedreht, so daß es an der Abwälzstelle der beiden Läufer zum Kämmeingriff des Kolbens mit der Ausnehmung kommt.

Nachdem der Kolben bei der weiteren Drehung die Einlaßöffnung passiert hat, wird wiederum hinter dem Kolben das zu fördernde Medium angesaugt und das vor ihm befindliche ausgestoßen.

Fig. 3 wird in der Zusammenfassung beschrieben.

Bezugszeichenliste

1 Pumpengehäuse
2 Zahnradgehäuse
3 Kolben
4 Kolbenläufer
5 Absperrläufer
6 Welle des Kolbenläufers
7 Welle des Absperrläufers
8 Wälzlager
9 Koppelzahnrad des Kolbenläufers
10 Koppelzahnrad des Absperrläufers
11 Einlaßöffnung
12 Auslaßöffnung
13 Einlaßstutzen
14 Auslaßstutzen
15 Ausnehmung im Absperrläufer
16a Arbeitsraum, Saugseite
16b Arbeitsraum, Druckseite
17 Drehrichtung des Kolbenläufers
18 Drehrichtung des Absperrläufers
19 Arbeitsraumwandung

Claims

1. Drehkolbenpumpe, bestehend aus einem auf einer Welle befestigten zylindrischen Kolbenläufer, der einen Kolben aufweist, der an einer ruhenden Wandung eines kreisringförmigen Arbeitsraumes entlangläuft und der sich mit einer Ausnehmung eines sich auf dem Kolbenläufer abwälzenden Absperrläufers gleichen Durchmessers und gleicher Dicke, der auf einer parallel angeordneten zweiten Welle befestigt ist, im Kämmeingriff befindet. Die Wellen des Kolbenläufers und des Absperrläufers sind durch Koppelzahnräder miteinander verbunden. Ein- und Austritt des zu fördernden Mediums erfolgt durch jeweils eine Öffnung in der Arbeitsraumwandung. Die Einlaßöffnung befindet sich - in Drehrichtung des Kolbens gesehen - dicht hinter der Abwälzstelle zwischen Kolben- und Absperrläufer, die Auslaßöffnung dicht vor dieser Stelle.

2. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Wandung des Kolbens Dichtleisten angebracht sind.

3. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Absperr- und/oder Kolbenläufer oder nur eine äußere Schicht derselben aus elastischem Material hergestellt ist.

4. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben in Laufrichtung gesehen so weit verlängert ausgebildet ist, daß in der Mittelstellung des Kämmeingriffs mit der Ausnehmung im Absperrläufer sowohl die Auslaßöffnung als auch die Einlaßöffnung geschlossen sind.

5. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einerseits der Kolben hohl ausgebildet ist mit einer der verbleibenden Wandung entsprechenden zusätzlichen, nicht mit der Mantelfläche des Kolbenläufers in Verbindung stehenden Aussparung im Kolbenläufer (oder voll ausgebildet mit einer entsprechend größeren die Unwucht ausgleichenden Bohrung) und andererseits im Absperrläufer der Ausnehmung zur Aufnahme des Kolbens diametral gegenüberliegend eine Bohrung angebracht wird, welche die durch die Ausnehmung entstehende Unwucht ausgleicht.

6. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Kolbenläufer einander gegenüberliegend zwei (bzw. mehrere, gleichmäßig auf den Kolbenläuferumfang verteilte) Kolben angebracht sind bei Ausbildung der entsprechenden Anzahl Ausnehmungen für den Kämmeingriff im Absperrläufer.

7. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kolbenläufer zwei oder mehr Absperrläufer - mit je einer Welle und einem Koppelzahnrad - zugeordnet sind bei Ausbildung der gleichen Anzahl von Kolben auf dem Kolbenläufer und je einer Ausnehmung für den Kämmeingriff auf den Absperrläufern sowie Ein- und Auslaßöffnungen in jedem der dadurch entstehenden Arbeitsräume.

8. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Arbeitsraum mehrere Ein- und/oder Auslaßöffnungen angebracht sind.

9. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Wellen axial hintereinander mehrere Kolbenläufer und Absperrläufer gleicher und/oder verschiedener Dicke in beliebiger Kombination, geradlinig oder winkelversetzt, angeordnet sind bei Ausbildung einer entsprechenden Anzahl von feststehenden Wandungen zwischen den dadurch gebildeten mehreren Arbeitsräumen, deren Aus- und Einlaßöffnungen untereinander verbunden sein können oder separate Zu- und Ableitungen aufweisen.