DE19723303A1 - Rotationsverdrängerpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Pumpe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Pumpe ist aus dem DE-295 11 966 U be­ kannt. Die bekannte Pumpe hat eine stillstehende Anordnung aus einer Grund­ platte und zwei Spannplatten, zwischen denen die Grundplatte eingespannt ist. In der Oberfläche der Grundplatte ist eine Ringfläche vorgesehen, welche sich über einen Teilkreis oder einen Vollkreis erstreckt und von einer Membran überdeckt ist, welche mittels der einen Spannplatte an ihren Rändern dicht mit der Grund­ platte verspannt ist. Zwischen der Membran und der Ringfläche der Grundplatte ist ein Pumpkanal gebildet, in welchen durch die Grundplatte hindurch ein Zulauf und ein Ablauf einmünden. Der Pumpkanal verbindet den Zulauf und den Ablauf auf dem längeren Weg, wohingegen der kürzere Weg zwischen Zulauf und Ab­ lauf blockiert ist. Koaxial zur Ringfläche ist über der Membran ein Rotor angeord­ net, welcher mehrere Rollen hat, die mittels axial verschieblicher Druckübertra­ gungsglieder, welche kranzförmig über der Membran angeordnet sind, auf die Membran einwirken und sie lokal gegen die Ringfläche drücken, wodurch die Membran an umlaufenden Stellen den Weg vom Zulauf zum Ablauf unterbricht und dadurch für die gewünschte Pumpwirkung sorgt. Mittels eines Stellrings, wel­ cher oberhalb der einen Spannplatte in der Nachbarschaft der Rollen angeordnet ist, kann der Hub der Druckübertragungsglieder eingestellt werden; damit wird zugleich die Förderleistung der Pumpe eingestellt.

Die Spannplatte, welche auf der der Membran abgewandten Seite der Grundplat­ te angeordnet ist, ist ringförmig ausgebildet und durch mehrere an ihrem Umfang angeordnete Schrauben mit der gegenüberliegenden Spannplatte verschraubt, wodurch zugleich der Rand der Membran fest eingespannt wird. Koaxial zur Ro­ torwelle erstreckt sich durch die kreisförmige Öffnung der ringförmigen Spann­ platte eine Gewindestange nach außen, auf welche eine Stellmutter aufgedreht ist, welche es gestattet, über Federkraft den Druck einzustellen, mit welchem die Rollen auf die Membran einwirken. Durch Verdrehen der Stellmutter kann der Förderdruck der Pumpe verändert werden.

Die Membran und die Grundplatte, welche gemeinsam den Pumpkanal begren­ zen, sind - insbesondere bei abrasiven Medien wie z. B. Mörtel - Verschleißteile, die von Zeit zu Zeit gewechselt werden müssen. Dazu müssen bei der bekannten Pumpe die Schrauben, mit denen die Spannplatten miteinander verschraubt sind, sowie die Stellmutter entfernt werden. Danach können die Grundplatte und die Membran entnommen und nach Bedarf ausgetauscht werden.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Handhabung und Wartung der Pumpe zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpe mit den im Anspruch 1 angegebe­ nen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Bei der neuen Pumpe ist die Einrichtung zur Verstellung des Förderdrucks von der Seite der äußeren Spannplatte auf die gegenüberliegende Seite der Pumpe verlagert worden. Dadurch ist eine saubere Trennung zwischen dem Antrieb der Pumpe und den Verstelleinrichtungen auf der einen Seite und dem Pumpkanal mit Zulauf und Ablauf auf der anderen Seite herbeigeführt, wobei die Trennung durch die der äußeren Spannplatte gegenüberliegende innere Spannplatte her­ beigeführt wird. Die äußere Spannplatte, die beim Stand der Technik ein den Verstellmechanismus für den Förderdruck mit Luft umgebender Ring sein mußte, kann erfindungsgemäß die Pumpe dicht abschließen. Entsprechendes gilt für die andere Spannplatte, welche keinen axialen Durchgang für die Rotorachse mehr benötigt, sondern im Zentrum geschlossen ausgebildet sein kann. Dadurch ist die Pumpe auf jener Seite, die durch Verschmutzung besonders gefährdet ist, herme­ tisch dicht und das Eindringen von Schmutz oder aggressiver Pumpflüssigkeit in den Pumpenantrieb ist nicht mehr möglich, selbst dann nicht, wenn die Pumpe für den Austausch der Membran und/oder der Grundplatte geöffnet wird. Da das Zentrum der äußeren Spannplatte nicht mehr für das Durchführen eines Gewin­ debolzens in Richtung der Achse des Rotors benötigt wird, kann man statt dessen die äußere Spannplatte nunmehr mittels einer einzigen Schraubverbindung mit der gegenüberliegenden inneren Spannplatte verbinden. Der Austausch der Ver­ schleißteile wird auf diese Weise kinderleicht.

Da der Austausch der Verschleißteile kinderleicht ist und sehr rasch vonstatten geht, weil nur noch eine einzige Schraube gelöst werden muß, ist kein Hinde­ rungsgrund vorhanden, preiswerte Verschleißteile einzusetzen, z. B. die ringförmi­ ge Grundplatte aus einem formstabilen Kunststoff herzustellen, z. B. aus einem Polyamid oder aus einem Polyaryletherketon (PEK). Das Reibungsverhalten ei­ nes solchen Kunststoffs gegenüber den zu pumpenden Medien ist im allgemei­ nen günstiger als das einer metallischen Grundplatte.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem in der beigefügten Zeich­ nung dargestellten Ausführungsbeispiel, welche eine erfindungsgemäße Pumpe in einem Längsschnitt zeigt.

Die Pumpe hat einen Stator 1 und einen Rotor 2. Der Stator ist ein Teil des Ge­ häuses der Pumpe und weist eine äußere Spannplatte 24, eine innere Spannplat­ te 6, eine Grundplatte 3 und eine Membran 11 auf. Die Grundplatte 3 ist ringför­ mig ausgebildet und koaxial zur Achse 4 des Rotors angeordnet. Die Grundplatte 3 hat eine ebene Ringfläche 5, welche begrenzt wird durch zwei konische Klemmflächen 9 und 10, welche vom Rotor 2 aus gesehen hinter der Ringfläche 5 liegen; ihnen liegen zwei weitere Klemmflächen 7 und 8 gegenüber, die an der in­ neren Spannplatte 6 ausgebildet sind und mit den Klemmflächen 9 und 10 zu­ sammenwirken, um dazwischen die Membran 11 einzuklemmen, welche aus ei­ nem elastomeren Werkstoff besteht, in entspanntem, nicht eingebautem Zustand ein ringförmiges, ebenes Gebilde ist und durch das Einspannen zwischen den ko­ nischen Klemmflächen 7 bis 10 gebogen wird, so daß sie die ebene Ringfläche 5 überwölbt. Zwischen der gewölbten und dadurch elastisch vorgespannten Mem­ bran 11 und der Ringfläche 5 ist auf diese Weise ein Pumpkanal 12 gebildet, in welchen ein Zulauf 13 und ein Ablauf 15 münden, welcher zweckmäßigerweise dicht neben dem Zulauf 13 liegt und - nur um ihn darstellen zu können - in der Zeichnung in diagonaler Anordnung vorgesehen ist. Der Pumpkanal 12 ist auf dem kurzen Weg vom Zulauf 13 zum Ablauf 15 durch eine hier nicht dargestellte Erhebung auf der ringförmigen Grundplatte 3 blockiert.

Auf der Außenseite der Membran 11 ist ein Kranz von Stößeln 14 angeordnet, welche als Druckübertragungsglieder dienen. Die Stößel sind im Längsschnitt T-förmig, erstrecken sich parallel zur Achse 4 und sind längs des gesamten Pump­ kanals 12 angeordnet, der den Zulauf 13 mit dem Ablauf 15 verbindet, nicht aber über jenem Abschnitt der Membran 11, welcher in Drehrichtung des Rotors 2 vom Ablauf 15 zum Zulauf 13 führt, weil dort der Pumpkanal 12 durch die auf der ring­ förmigen Grundplatte 3 vorgesehene Erhebung unterbrochen ist.

Die Stößel 14 sind in der Spannplatte 6 parallel zur Achse 4 verschieblich ange­ ordnet und durch einen Stellring 17 gesichert, welcher gegen die Rückstellkraft der Membran 11 in Richtung der Achse 4 mittels eines Exzenters 19 verlagerbar ist, so daß die Stößel einen veränderlichen Endanschlag haben, der es gestattet, den maximalen Querschnitt des Pumpkanals 12 zu verringern und damit die För­ derleistung der Pumpe einzustellen.

Der Rotor 2 dreht sich um eine Welle 20, welche in einem Wälzlager 26 in der Spannplatte 6 und in einem weiteren Wälzlager 27 im hinteren Gehäuseteil gela­ gert ist. Der Rotor hat wenigstens zwei freilaufende Rollen 21, welche über die Stößel 14 hinwegrollen und sie niederdrücken, wodurch die Membran 11 lokal an die Ringfläche 5 gedrückt wird. Diese lokale Andrückstelle wandert mit der Rotor­ bewegung längs des Pumpkanals 12, schiebt die davor stehende Flüssigkeits­ menge durch den Ablauf 15 hinaus und saugt gleichzeitig durch den Zulauf 13 weitere Flüssigkeit nach.

Der Förderdruck der Pumpe hängt von der Vorspannung der Membran 11 ab. Diese Vorspannung hängt vom Material und der Dicke der Membran ab, aber auch vom Ausmaß ihrer Biegung. Darüberhinaus hängt der Förderdruck von der Kraft ab, mit welcher die Stößel 14 auf die Membran 11 einwirken. Sie kann mit­ tels eines zweiten Exzenters 22 verändert werden, welcher über das hintere Wälzlager 27 auf einen Kragen 28 an der Welle 20 einwirkt und dadurch eine Fe­ der 29 mehr oder weniger spannt, welche auf dem axial verschieblichen Träger 30 der Rollen 21 lastet. Durch Verdrehen des Exzenters 22 z. B. mittels eines an der Außenseite angebrachten Handrades kann die Kraft, mit welcher die Rollen 21 auf die Membran 11 einwirken, erhöht oder erniedrigt werden. Bei exzessivem Druckaufbau unter der Membran 11 können die Stößel 14 dem Druck auswei­ chen, soweit die Druckkraft die durch Verdrehen des Exzenters 22 veränderliche Rückstellkraft der Feder 29 übersteigt.

Die Verspannung der Membran 11 geschieht mittels eines Gewindebolzens 31, welcher in die Spannplatte 6 eingedreht ist, sich durch die äußere Spannplatte 24 erstreckt und eine Mutter 32 trägt, die, wenn sie angezogen wird, die äußere Spannplatte 24 gegen die Grundplatte 3 und damit die Grundplatte 3 gegen den Rand der Membran 11 drückt. Damit werden die Membran 11 und die Grundplat­ te 3 eingespannt und gleichzeitig der Pumpkanal 12 abgedichtet. Falls bei einem Verschleiß die Membran 11 und/oder die Grundplatte 3 ausgetauscht werden müssen, muß lediglich die Mutter 32 gelöst werden. Danach kann die äußere Spannplatte 24 abgenommen werden und die Grundplatte 3 und die Membran 11 sind frei zugänglich. Der Verschleiß tritt in erster Linie an der harten Grundplatte 3 auf und äußert sich infolge des Abriebs von der Grundplatte 3 in einer Vergrö­ ßerung des Pumpkanals, die ihrerseits eine Verringerung des Förderdrucks nach sich zieht. Am Absinken des Förderdrucks kann man daher leicht erkennen, wann ein Austausch erforderlich ist.

Claims (7)

1. Rotationsverdrängerpumpe mit einem eine Grundplatte (3) und zwei Spann­ platten (6, 24) aufweisenden Stator (1), zwischen denen die Grundplatte (3) eingespannt ist und von denen eine, äußere, Spannplatte (24) eine Außen­ wand der Pumpe bildet,
mit einer in der Oberfläche der Grundplatte (3) vorgesehenen, sich über ei­ nen Teilkreis oder Vollkreis erstreckenden Ringfläche (5),
mit einem in die Ringfläche (5) mündenden Zulauf (13) und mit einem von der Ringfläche (5) ausgehenden Ablauf (15),
mit einer die Ringfläche (5) überdeckenden Membran (11), welche durch die Spannplatte (6) an ihren Rändern dicht mit der Grundplatte (3) verspannt ist,
mit einem über der Ringfläche (5) angeordneten, angetriebenen Rotor (2), welcher um die Achse (4) der Ringfläche (5) umläuft, mehrere Rollen (21) hat, die in regelmäßigen Abständen längs der Ringfläche (5) über der Grundplatte (3) angeordnet und an einem gemeinsamen Träger freilaufend gelagert sind und die Membran (11) fortlaufend lokal gegen die Ringfläche (5) drücken, in­ dem sie auf der Rückseite eines Kranzes von einzeln beweglichen Druck­ übertragungsgliedern (14) laufen, wodurch die Membran (11) den Weg vom Zulauf (13) zum Ablauf (15) unterbricht,
und mit Mitteln (19, 22) zum Einstellen des Förderdrucks und/oder der För­ derleistung der Pumpe,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (19, 22) zum Einstellen des Förderdrucks und der Förderleistung auf der der äußeren Spannplatte (24) abgewandten Seite der anderen Spannplatte (6) angeordnet sind.

2. Rotationsverdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Spannplatte (24) durch eine zentrale Schraubeinrichtung (31, 32) mit der anderen Spannplatte (6) verschraubt ist.

3. Rotationsverdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich­ net, daß die Grundplatte (3) ein Ring ist.

4. Rotationsverdrängerpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Grundplatte (3) aus einem formstabilen Kunststoff besteht.

5. Rotationsverdrängerpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß zur Begrenzung des Rückhubs der Drucküber­ tragungsglieder (14) ein Stellring (17) vorgesehen ist, an welchem die Druck­ übertragungsglieder (14) beim Rückhub anschlagen, und daß die Lage des Stellrings (17) durch einen Exzenter (19) veränderbar ist.

6. Rotationsverdrängerpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Rollen (21) durch die Kraft einer Feder (23), welche auf den Träger (2) der Rollen einwirkt, gegen die Druckübertragungs­ glieder (14) gedrückt werden und daß die Vorspannung der Feder (23) durch einen Exzenter (22) einstellbar ist.

7. Rotationsverdrängerpumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Membran (11) in entspanntem Zustand ein i.w. ebenes Gebilde ist, daß die Ringfläche (5) eine im wesentlichen ebene Fläche ist, die zu beiden Seiten durch je eine Klemmfläche (9, 10) begrenzt ist, die gegen die Ebene der Ringfläche (5) geneigt und vom Rotor (2) aus ge­ sehen hinter der Ebene der Ringfläche (5) verläuft und daß diesen beiden Klemmflächen (9, 10) je eine weitere zu ihr parallele Klemmfläche (7, 8) ge­ genüberliegt, welche Bestandteil der Spannplatte (6) ist, so daß die Membran (11) durch das Einspannen zwischen den Klemmflächen (7-10) elastisch vor­ gespannt ist und die Ringfläche (5) überwölbt.