DE202004000185U1 - Pumpe - Google Patents
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
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Abstract
Pumpe (10)
– mit einem einen Deckel (28), eine Rückwand (14) und eine dazwischen angeordnete Mantelwand (24) aufweisenden Pumpengehäuse (12),
– mit einem Rotor (70), der drehfest auf einer mit einem motorischen Antrieb verbindbaren Antriebswelle (60) vorhanden ist und der einen radial wegstehenden, wellenförmig umlaufenden Rotorkragen (120) besitzt,
– mit den Rotorkragen in axialer Richtung beidseitig begrenzenden, einen Pumpkanal (124) zwischen sich freilassenden Begrenzungsflächen,
– mit einem Einlass (152) und einem Auslass für den Pumpkanal (124),
– mit einem in axialer Richtung verstellbaren, an dem Rotorkragen (120) in axialer Richtung beidseitig dichtend anliegenden und den Pumpkanal (124) zwischen dem Einlass (152) und dem Auslass unterteilenden Dichtschieber (182),
dadurch gekennzeichnet, dass
– der Rotorkragen (120) zumindest in Umfangsrichtung abschnittsweise ebene Außenflächen (300, 302, 310) auf zumindest einer seiner beiden einander gegenüberliegenden Außenseiten aufweist.
– mit einem einen Deckel (28), eine Rückwand (14) und eine dazwischen angeordnete Mantelwand (24) aufweisenden Pumpengehäuse (12),
– mit einem Rotor (70), der drehfest auf einer mit einem motorischen Antrieb verbindbaren Antriebswelle (60) vorhanden ist und der einen radial wegstehenden, wellenförmig umlaufenden Rotorkragen (120) besitzt,
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dadurch gekennzeichnet, dass
– der Rotorkragen (120) zumindest in Umfangsrichtung abschnittsweise ebene Außenflächen (300, 302, 310) auf zumindest einer seiner beiden einander gegenüberliegenden Außenseiten aufweist.
Description
- TECHNISCHES GEBIET
- Die Erfindung betrifft eine als Verdrängerpumpe oder Drehkolbenpumpe konzipierte Pumpe. Hauptanwendungsgebiete solcher dick- und zähflüssige Produkte fördernder Pumpen finden sich in der chemischen, pharmazeutischen und in der Lebensmittel verarbeitenden Industrie.
- STAND DER TECHNIK
- Aus der
DE 34 18 708 A1 ist eine Pumpe der eingangs genannten Art bekannt. Diese Pumpe besitzt einen Rotor, der drehfest auf einer mit einem motorischen Antrieb verbindbaren Antriebswelle gelagert ist. Der Rotor besitzt einen radial wegstehenden, wellenförmig umlaufenden Rotorkragen. Der Einlass und der Auslass der Pumpe sind voneinander getrennt. Der Einlass kommuniziert mit einem Ansaugraum und der Auslass mit einem Auslassraum. Diese beiden Pumpenräume sind über einen Pumpkanal miteinander verbunden. Die den Rotor antreibende Antriebswelle ragt bei dieser Pumpe weit in den Pumpenraum hinein. Ihre Lagerstellen befinden sich einmal im Bereich der rückwärtigen Gehäusewand und zum anderen außerhalb des Pumpengehäuses in einem an der Rückwand des Pumpengehäuses angeflanschten hohlzylindrischen Wellenträger. Der Rotor sitzt damit auf dem Kragendbereich der Antriebswelle. Aufgrund der unvermeidlichen Durchbiegungen des Kragendbereiches der Antriebswelle, die umso höher sind, je höher die Arbeitsdrücke sind, mit der die Pumpe betrieben wird, müssen entsprechend große Toleranzen zwischen den rotierenden Teilen, wie dem Rotorkragen, und den nicht rotierenden Teilen, wie den den Pumpkanal seitlich einrahmenden Kanalwänden des Stators, berücksichtigt werden, um einen unerwünscht hohen Verschleiß von aneinander reibenden Teilen zu vermeiden. - Mittels eines in axialer Richtung verstellbaren, an dem Rotorkragen in axialer Richtung beidseitig dichtend anliegenden Dichtschiebers wird sichergestellt, dass das jeweils durch den Pumpkanal vom Einlass zum Auslass geförderte Medium nicht an dem Dichtschieber vorbei rückwärts wieder zum Einlass fließen kann. Der Dichtschieber muss daher während der rotativen Bewegung des Rotors kontinuierlich dicht beidseitig an dem Rotorkragen anliegen. Eine ausreichende Abdichtung muss auch zwischen dem Rotorkragen und den ihn in axialer Richtung begrenzenden Wänden des Pumpkanals im Bereich des Stators vorhanden sein, soll die Förderwirkung und damit der Wirkungsgrad der Pumpe nicht beeinträchtigt werden. Diese Abdichtung wird durch eine der radialen Länge des Rotorkragens entsprechende linienförmige Anlage des Rotorkragens am Dichtschieber und an den den Pumpkanal begrenzenden Statorwänden erreicht.
- DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
- Ausgehend von diesem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Pumpe der eingangs genannten Art anzugeben.
- Diese Erfindung ist durch die Merkmale des Hauptanspruchs gegeben. Sinnvolle Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von sich an den Hauptanspruch anschließenden weiteren Ansprüchen.
- Die erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass der Rotorkragen zumindest in Umfangsrichtung abschnittsweise ebene Außenflächen aufweist. Diese Außenflächen sind vorzugsweise auf beiden seiner einander gegenüberliegenden Außenflächen vorhanden. Damit wird erreicht, dass der Rotorkragen zumindest im Bereich der Statorwände nicht linear sondern flächig anliegt. Die Dichtfläche ist damit entscheidend vergrößert, was den Wirkungsgrad der Pumpe verbessert.
- Auch im Bereich des Dichtschiebers kann eine flächige Dichtfläche zwischen den Außenflächen des Rotorkragens und den beiden Laibungswänden des im Dichtschieber vorhandenen nutartigen Durchbruches erreicht werden. Je nach Ausbildung der Außenflächen des Rotorskragens und der mit diesen entsprechend formmäßig angepassten Laibungswänden kann eine abwechselnd lineare und flächige Dichtfläche oder eine praktisch durchgängige flächige Dichtfläche erreicht werden. Beispiele für solche ebenen Dichtflächen sind den in der Zeichnung dargestellten und nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
- Bei einer solchen erfindungsgemäßen Pumpe, aber auch bei im Stand der Technik bekannten derartigen Pumpen, kann nach einer wesentlichen Weiterbildung innerhalb des vom Rotor in axialer Richtung eingenommenen Lichtraumbereichs eine Lagerstelle für die Antriebswelle vorhanden ist. Die Antriebswelle kragt dann nicht mehr frei in den Pumpenraum hinein, sondern ist innerhalb des vom Rotor in axialer Richtung eingenommenen Lichtraumbereichs oder aber vorzugsweise in dem vom Rotorkragen in axialer Richtung eingenommenen Lichtraumbereich, in radialer Richtung abgestützt gelagert. Die extrem großen Durchbiegungen, die bei entsprechend hohen Arbeitsdrücken konstruktiv im Stand der Technik berücksichtigt werden müssen, treten nunmehr nicht mehr auf. Das bedeutet, dass die Lagerausbildungen der Antriebswelle und die Ausbildung der Antriebswelle selber nicht mehr so stark dimensioniert werden müssen, dass die Durchbiegungen in Kragendbereich der Antriebswelle entsprechend gering werden. Die innerhalb des Pumpengehäuses vorhandene Lagerstelle für die Antriebswelle hat den weiteren Vorteil, dass die Baulänge der Pumpe gegenüber der vorbekannten. Pumpe wesentlich kürzer wird; auf den von außen angeflanschten hohlzylindrischen Wellenträger gemäß dem vorbekannten Stand der Technik, an dessen zum Pumpengehäuse entfernteren Ende eine weitere Lagerstelle für die Antriebswelle ausgebildet ist, kann nämlich nunmehr verzichtet werden. Die ausreichende Lagerung der Antriebswelle kann im Bereich der Rückwand der Pumpe und innerhalb des vom Rotor beziehungsweise seines Rotorkragens in axialer Richtung eingenommenen Lichtraumprofils vorgesehen werden.
- Die innerhalb des Pumpengehäuses vorhandene Lagerstelle für die Antriebswelle kann nach den auch in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen durch einen hohlzylindrischen Wellenträger verwirklicht werden, der vom rückwärtigen Bereich der Pumpe in ihren Innenraum frei auskragt. Der Wellenträger kann ausreichend biegesteif ausgebildet werden, so dass die unvermeidbaren Durchbiegungen an seinem Kragende eine für den praktischen Betrieb der Pumpe unwesentliche Bedeutung haben. Für den auf dem Kragendbereich des Wellenträgers drehfest angeordneten Rotor und dessen Rotorkragen kann daher konstruktiv von einem in axialer Richtung praktisch festen Lager ausgegangen werden. Eine solche Pumpe baut nicht nur wesentlich kürzer als die vorstehend im Stand der Technik bekannte Pumpe, sondern kann auch mit vergleichsweise höheren Arbeitsdrücken betrieben werden.
- Wie schon erwähnt, muss der Rotorkragen möglichst dicht auch an den den Pumpkanal in axialer Richtung begrenzenden, feststehenden Wandbereichen anliegen, um einen entsprechend hohen Wirkungsgrad der Pumpen zu ermöglichen. Um nun einen Verschleiß der Gebäudewände und des Rotors durch gegenseitiges Aneinanderreiben zu verhindern, ist es bekannt, den Pumpkanal durch austauschbare Verschleißteile, sogenannte Statoren, auszukleiden. Vorhandene Durchbiegungen der Antriebswelle, wie sie im Stand der Technik vorhanden sind, machen es erforderlich, dass zwischen dem Rotor und dem Stator Toleranzen eingehalten werden, die so groß sein müssen, dass bei Höchstbelastung der Pumpe der Rotor den Stator nicht berührt. Im gewissen Maße hilft man sich dadurch, dass für den Stator Kunststoffmaterial verwendet wird, so dass bei seiner Berührung durch den aus Stahl hergestellten Rotor kein Materialabtrag von Stahl auf Stahl erfolgt. Diese Problematik ist umso größer, je größer die Durchbiegung der Antriebswelle ist. Bei diesen einzuhaltenden Toleranzen ist in diesem Zusammenhang auch noch zu berücksichtigen, dass die verschiedenen Kunststoffe sich unter Einwirkung von Wärme unterschiedlich stark ausdehnen. Nun erfolgt die Reinigung solcher Pumpen in aller Regel bei Temperaturen, die bei 100 Grad Celsius und darüber liegen, so dass entsprechende Ausdehnungstoleranzen der jeweiligen Kunststoffe bei der Konstruktion der Pumpe berücksichtigt werden müssen, damit gewährleistet bleibt, dass die Rotoren auch bei hoher Temperatur frei im Pumpenraum sich drehen können. Die in den einzuhaltenden Toleranzen liegende Problematik wird durch die eintretende Durchbiegungen der Antriebswelle und damit des auf ihr sitzenden Rotors ganz entscheidend mit beeinflusst; bei zu großen Toleranzen fällt der Wirkungsgrad der Pumpe steil ab.
- Mit der die vorstehend beschriebenen Lagerkonstruktionen aufweisenden Pumpe ist es daher nicht mehr nötig, zur Vermeidung der vorstehenden Problematik auf leistungsstärkere Pumpen zurückzugreifen; nicht mit voller Leistung betriebene leistungsstärkere Pumpen weisen entsprechend kleinere Durchbiegungen auf, so dass die Toleranzproblematik sich günstiger darstellt. Solche größeren Pumpen, die betriebstechnisch an sich nicht erforderlich wären, erhöhen die Betriebskosten einer solchen Pumpe.
- Aufgrund der zusammen mit dem Wellenträger ein frei auskragendes Konstruktionsteil bildenden Antriebswelle kann der Rotor in Art einer Stirnkappe die Antriebswelle und dabei auch den Wellenträger stirnseitig umfassen. Dies erlaubt dann eine einfache Montage und Demontage des Rotors, indem der Rotor axial auf die Antriebswelle drehfest aufgeschoben und beispielsweise mittels einer Halte- oder Verschlussmutter axial unverrückbar an der Antriebswelle gehalten werden kann.
- Der Rotor kann aus Edelstahl oder auch aus Keramik oder Glas hergestellt sein.
- Die Lagerstelle der Antriebswelle kann auf der Innenseite des Wellenträgers ausgebildet sein. Auf der dazu gegenüberliegenden Außenseite des Wellenträgers kann eine zusätzliche Lagerstelle für den Rotor ausgebildet sein, sofern die Kappenwand des Rotors nicht so biegesteif ist, dass die drehfeste Lagerstelle des Rotors an der Antriebswelle ausreicht.
- Es ist auch möglich, die Lagerstelle für die Antriebswelle auf der Außenseite des Wellenträgers anzuordnen. Diese Lagerstelle kann dann gleichzeitig als in axialer Richtung wirkende Lagerstelle für den Rotor beziehungsweise für dessen Kappenbereich benutzt werden. In diesem Fall hängt sich die Antriebswelle über den Rotor von außen an dem Wellenträger an.
- Die im Kragendbereich des Wellenträgers vorhandene jeweilige Lagerstelle für die Antriebswelle und für den Rotor, sofern letztere zusätzlich zu der drehfesten Lagerung des Rotors vorgesehen wird, können in derselben axialen Querschnittsebene angeordnet werden.
- Um möglichst schlanke Lager auszubilden, kann jede Lagerstelle aus mehreren, in axialer Richtung nebeneinanderliegenden Lagern bestehen.
- Neben dieser vorstehend beschriebenen, innerhalb des Pumpengehäuses vorhandenen ersten Lagerstelle kann eine zweite Lagerstelle für die Antriebswelle im Bereich der dem motorischen Antrieb benachbarten Rückwand der Pumpe vorhanden sein. Bei sehr leichten Pumpenkonstruktionen könnte auf diese zweite Lagerstelle auch verzichtet werden und die Antriebswelle erst im Bereich des motorischen Antriebes gelagert werden.
- Es hat sich als vorteilhaft herausgestellt, das Pumpengehäuse an einem Lagerstuhl so zu befestigen, dass das Pumpengehäuse in verschiedenen Drehstellungen an demselben befestigt werden kann. Auf diese Weise können der Einlass und der Auslass den entsprechenden örtlichen Gegebenheiten auch bei einer kreiszylindrischen Außenkontur des Pumpengehäuses optimal räumlich angepasst werden. Ein solcher Lagerstuhl kann einen Halteflansch besitzen, an dem das Pumpengehäuse beispielsweise in der jeweils gewünschter Drehstellung angeschraubt werden kann. Die Antriebswelle durchdringt dann diesen Halteflansch und endet in dem Pumpengehäuse.
- Die vorstehend bereits erwähnte, hilfweise vorhandene zweite Lagerstelle für die Antriebswelle kann dann im Halteflansch vorgesehen werden.
- Alternativ dazu könnte diese zweite Lagerstelle auch in der Rückwand des Pumpengehäuses vorgesehen werden.
- Der in das Pumpengehäuse frei hineinkragende Wellenträger kann an der Rückwand des Pumpengehäuses oder auch an dem Halteflansch biegesteif befestigt werden. Der Wellenträger, der in diesem Falle nicht gewichtsmäßiger Bestandteil des Pumpengehäuses ist, muss beim Abnehmen des Pumpengehäuses vom Halteflansch nicht gewichtsmäßig berücksichtigt werden.
- Um zu verhindern, dass nach Öffnen der Pumpe und axialem Abziehen des Rotors von seinen Lagern, wie beispielsweise den vorstehend beschriebenen Radiallagern, das Lageröl dieser Lager ausläuft und den Innenraum der Pumpe verschmutzt, können diese Lager mit einer Büchse überzogen sein. Eine solche Büchse kann als aufmontiertes Konstruktionsteil beim Demontieren des Rotors auf dem oder den Lagern verbleiben und dichtet dann dieselben unverändert zuverlässig ab. Mittels in die Hülsenwandung eingeformter Lüftungsnute oder durch die Hülsenwandung axial hindurchgehender Lüftungsbohrungen kann die Montage und Demontage der Hülse erleichtert werden.
- Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den in den Ansprüchen ferner angegebenen Merkmalen sowie den nachstehenden Ausführungsbeispielen zu entnehmen.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
-
1 einen Vertikal-Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe, -
2 eine radiale Draufsicht auf eine Abwicklung des Rotorkragens an seinem radial inneren Umfangsrand vom Rotor nach1 , -
3 eine radiale Draufsicht auf eine Abwicklung des Rotorkragens an seinem radial äußeren Umfangsrand vom Rotor nach1 , -
4 eine axiale Ansicht des Rotorsnach1 , -
5 eine Ansicht eines mit dem Rotorkragen abdichtend zusammenwirkenden Dichtschiebers nach1 , -
6 eine Schnittdarstellung gemäß Linie 6–6 der5 , -
7 eine Draufsicht ähnlich der von2 auf einen Rotorkragen gemäß dem Stand der Technik.Fig 9 ebenfalls verwendbaren aufblasbaren Dichtkörpers. - WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
- Die in
1 dargestellte Pumpe10 ist mit der Rückwand14 ihres Gehäuses12 mittels Schrauben16 an dem Halteflansch18 eines Lagerstuhls20 angeschraubt. Das Gehäuse12 ist um seine Achse22 rotationssymmetrisch ausgebildet, mit der im Grundriss kreisförmigen Rückwand14 und einer kreiszylindrischen, mit der Rückwand14 einstückig verbundenen Mantelwand24 . - An der in
1 linken Stirnwand26 der Mantelwand24 liegt ein das Gehäuse12 in axialer Richtung verschließender Deckel28 an. Der Deckel28 ist über mehrere, umfangsmäßig am Deckel28 verteilt angeordnete Stiftschrauben, von denen in1 lediglich einige Stiftschrauben-Achsen30 dargestellt sind, an der Rückwand14 angeschraubt. Die Stiftschrauben führen durch den Innenraum des Gehäuses12 hindurch. Von den Stiftschrauben sind in1 ihre außenseitig aufgeschraubten Ringmuttern34 dargestellt. Zwischen der Stirnseite26 der Mantelwand24 und dem Deckel28 ist in einer in dem Deckel28 umlaufenden Ringnut ein O-Ring36 eingelegt, der für die erforderliche Dichtheit sorgt. - Die Innenwandung der Mantelwand
24 kann kreiszylindrisch oder zwecks leichteren Ausformens beim Herstellen des aus der Rückwand14 und der Mantelwand24 bestehenden – im vorliegenden Fall – einteiligen Stückes leicht konisch ausgebildet sein. - Die an den beiden Enden der Stiftschraube vorhandenen Gewindeabschnitte sind im Durchmesser kleiner als der Durchmesser des im Innenraum des Gehäuses
12 vorhandenen Stiftschrauben-Schaftes, so dass jede den Deckel28 und die Rückwand14 miteinander verschraubende Stiftschraube den Deckel28 und die Rückwand14 im gegenseitigen festgelegten Abstand aneinander hält. - Der Lagerstuhl
20 besitzt eine im vorliegenden Beispielsfalle rechtwinklig mit ihm verbundene Fußplatte38 , mit der das Gehäuse12 und damit die Pumpe10 auf einem Untergrund40 aufgestellt werden kann. Dieser Untergrund40 kann auch ein Konstruktionsteil sein, das beliebig im Raum ausgerichtet sein kann. So kann beispielsweise mittels einer Verschraubung, von der zwei Verschraubungsachsen42 dargestellt sind, die Fußplatte38 und damit der gesamte Lagerstuhl20 an besagtem Untergrund40 lösbar befestigt werden. - Ein hohlzylindrischer Wellenträger
50 , dessen Zylinderachse mit der Achse22 zusammenfällt, ragt durch die Rückwand14 hindurch in den Innenraum des Gehäuses12 . Der Wellenträger50 ist mittels eines endseitigen Flansches52 mittels mehrerer, von außen zugänglicher, umfangsmäßig verteilter Schrauben54 an dem Halteflansch18 befestigt. Der Wellenträger50 ist materialmäßig und querschnittsmäßig so ausgebildet, dass sein im Gehäuse12 endender Kragendbereich unter Belastung praktisch keine, zumindest eine für den Betrieb der Pumpe10 vernachlässigbare Durchbiegung aufweist. - Zentral durch den Wellenträger
50 hindurch ragt eine Antriebswelle60 . Das – in1 – rechte Ende der Antriebswelle60 ist mittels einer Passfeder62 drehfest an der in der Zeichnung nicht dargestellten Abtriebswelle eines motorischen Antriebes anschließbar, so dass die Antriebswelle60 in beiden Rotationsrichtungen antreibbar ist. - An dem im Innenraum des Gehäuses
12 endenden Kragende64 der Antriebswelle60 ist ein Rotor70 drehfest befestigt. Der Rotor70 ist – bezogen auf die1 – von links auf das Kragende64 der Antriebswelle60 aufgeschoben und mittels einer endseitig auf der Antriebswelle60 aufgeschraubten Verschlussmutter66 in seiner aufgesteckten, drehfesten Position lagefixiert gehalten. Die Verschlussmutter66 liegt über einem O-Ring68 abgedichtet an der Stirnwand72 des Rotors70 an. - Der Rotor
70 besitzt eine Rotornabe74 , die eine zentrale, zur Rückwand14 hin zeigende Ausnehmung aufweist, so dass die Rotornabe74 in Form einer Kappe den Kragendbereich76 der Antriebswelle60 von außen mit Abstand umgreift. An den Kragendbereich76 schließt sich in Richtung des auskragenden Endes der Antriebswelle60 das Kragende64 und daran der Schraubbereich für die Verschlussmutter66 an. - Im Kragendbereich
76 ist ein Kegelrollenlager80 beziehungsweise Schrägrollenlager zwischen der Antriebswelle60 und dem Wellenträger50 ausgebildet. Dieses Kegelrollenlager80 kann insbesondere radiale, darüber hinaus auch axiale Kräfte aufnehmen. Derartige auf den Rotor70 einwirkende Kräfte können über dessen Rotornabe74 und über die Antriebswelle60 auf den Wellenträger50 und letztendlich auf den Lagerstuhl20 übertragen beziehungsweise abgetragen werden. Das Kegelrollenlager80 bildet damit eine im Innenraum des Gehäuses12 vorhandene Lagerstelle für die Antriebswelle60 , da das Kegelrollenlager80 durch seine Abstützung am Wellenträger50 lagemäßig in dem Gehäuse12 praktisch fest angeordnet ist. Die Antriebswelle60 wird damit im Bereich des Kegelrollenlagers80 abgestützt gehalten. - Das Kegelrollenlager
80 ist auf der – in1 – linken Seite durch eine Schulterverbreiterung82 der Antriebswelle60 und auf der dazu entgegengesetzten, rechten Seite durch einen in einer Wellennut einsitzenden, axial abgestützten Lagerinnenring84 gehalten. Radial außenseitig wird das Kegelrollenlager80 zwischen einem endseitig auf den Wellenträger50 aufgeschraubten Abstützring86 und einem in den Wellenträger50 eingeformten Rücksprung88 lagefixiert gehalten. - Zum Zwecke der Abdichtung ist außenseitig des Abstützringes
86 ein Wellendichtring90 , der an der Schulterverbreiterung82 dichtend anliegt, angeordnet. - Auf der zum Kegelrollenlager
80 gegenüberliegenden Außenseite des Wellenträgers50 ist ein Radial-Nadellager92 zwischen dem Wellenträger50 und der Rotornabe74 angeordnet. Die Rotornabe74 stützt sich auch über dieses Nadellager92 auf dem Wellenträger50 ab. Dieses Lager92 wird – bezogen auf. die1 – auf seiner linken Seite durch einen Wellendichtring94 , der zwischen der Rotornabe74 und dem Wellenträger50 vorhanden ist, abgedichtet. Auf seiner dazu gegenüberliegenden – bezogen auf die1 – rechten Seite schließt sich an das Radial-Nadellager92 eine Dichtringaufnahme100 an. - Diese Dichtringaufnahme
100 liegt rotationsfest an der Innenseite der Rotornabe74 an. Die einen rotationssymmetrischen Querschnitt aufweisende Dichtringaufnahme100 ragt mit ihrem Wandendbereich102 durch die Rückwand14 hindurch. Eine scharfe, von dem Wandendbereich102 abweisende Kante104 sorgt im Falle einer Leckage dafür, dass das dabei austretende Medium von dem Wellenträger50 weggerichtet aus dem Bereich der Dichtringaufnahme100 austritt. Dieses Leckage-Medium tritt in einen zwischen der Rückwand14 und dem Halteflansch18 ausgebildeten Zwischenraum106 ein, von dem es über in dem Halteflansch18 ausgebildete, in der Zeichnung nicht dargestellte Öffnungen nach außen treten kann. - An einer radial einspringenden Schulter
108 der Dichtringaufnahme100 stützt sich ein Wellendichtring110 ab, der abdichtend an der Außenseite des Wellenträgers50 anliegt. Zusammen mit dem Wellendichtring94 dichtet er das Radial-Nadellager92 in axialer Richtung beidseitig ab. - Im Bereich des Halteflansches
18 ist ein weiteres Lager zwischen der Antriebswelle60 und dem Wellenträger50 in Form eines Kugellagers114 vorhanden. Dieses Kugellager114 ist zur Außenseite des Halteflansches18 hin über einen Wellendichtring116 abgedichtet, der seinerseits über einen von außen her auf den Halteflansch18 aufgeschraubten Schraubring118 gehalten ist. - Bei der in
1 dargestellten Konfiguration sind die Kegelrollenlager80 und das Radial-Nadellager92 in derselben Querschnittsebene112 angeordnet. - Diese Querschnittsebene
112 liegt innerhalb des axialen Bereichs der Rotornabe74 und darüber hinaus auch in dem axialen Querschnittsbereich des an der Rotornabe74 einstöckig angeformten Rotorkragens120 . - Dieser Rotorkragen
120 besitzt eine umlaufende etwa wellenförmige Gestalt, die nachstehend noch ausführlich beschrieben ist. - Im unteren Bereich des Gehäuses
12 ist ein Pumpkanal124 vorhanden, innerhalb dessen sich der Rotorkragen120 bei Rotation der Antriebswelle60 in axialer Richtung hin und her bewegt. Der Pumpkanal124 wird durch einen Stator130 eingerahmt gebildet, der aus zwei Statorhälften132 ,134 zusammengesetzt ist. Die beiden Statorhälften132 ,134 sind im vorliegenden Beispielsfall im Querschnitt identisch ausgebildet und liegen über eine gemeinsame Kontaktfläche136 dicht aneinander. Die beiden Statorhälften132 ,134 werden zwischen dem Deckel28 und der Rückwand14 eingepresst gehalten. Die vorstehend bereits erwähnten Stiftschrauben, die den Deckel28 an der Rückwand14 auf Abstand lagefixiert halten, gehen auch durch den Stator130 beziehungsweise durch dessen beide Statorhälften132 ,134 , außerhalb des Pumpkanals124 , hindurch. - Der Deckel
28 besitzt einen zentralen, kreisringförmig nach außen vorspringenden Deckelbereich138 . In der dadurch ausgeformten inneren Einwölbung sitzt teilweise eine rotationssymmetrische Frontbüchse140 . Diese Frontbüchse140 ist über von außen zugängliche Schrauben142 an dem Deckel28 beziehungsweise an dessem zentralem Deckelbereich138 angeschraubt gehalten. Die Frontbüchse140 umhüllt mit Abstand das stirnseitige Ende der Rotornabe74 und die auf der Antriebswelle60 aufgeschraubte Verschlussmutter66 . Ihre Innenwandung144 ist im vorliegenden Falle gewölbt, ohne scharfe Kanten, ausgebildet, um sie leicht reinigen zu können. Über umlaufend in der Frontbüchse140 eingepasste O-Ringe146 ,148 ist die Frontbüchse140 gegenüber dem Deckel28 beziehungsweise der Rotornabe74 und der linken Statorhälfte132 abgedichtet. - Die – bezogen auf die
1 – Oberseite der Frontbüchse140 bildet den Boden des. Ansaugraumes beziehungsweise des Auslassraumes150 , über die der Pumpkanal124 einerseits mit dem Einlass152 und andererseits mit dem Auslass der Pumpen10 jeweils verbunden ist . Die Längsachsen154 des Einlasses152 und des Auslasses stehen im vorliegenden Beispielsfall rechtwinklig aufeinander. - Fluchtend zur Oberseite der Frontbüchse
140 ist auf der – bezogen auf1 – rechten Seite der Rotornabe74 ein Haltering160 mit seiner Oberseite positioniert. Dieser Haltering160 bildet mit seiner Oberseite ebenso wie die Frontbüchse140 den Boden des Ansaugraumes beziehungsweise des Auslassraumes150 . - Der Haltering
160 stellt den dichtenden Bodenbereich des Ansaugraumes beziehungsweise des Auslassraumes150 zwischen der Rotornabe74 und der Rückwand14 des Gehäuses12 dar. Zwischen der Rotornabe74 und dem Haltering160 sind im vorliegenden Beispielsfall zwei axial und radial gegenseitig versetzte, mit der Rotornabe74 mitrotierende Gleitringe164 ,166 eingepasst. Gegen diese Gleitringe164 ,166 liegen stationäre Gleitringe165 beziehungsweise167 drückend an. Diese letzteren Gleitringe165 ,167 werden durch in der Zeichnung nicht dargestellte Federringe, die sich rückseitig an radial einspringenden Schultern des Halteringes160 abstützen, gegen den Gleitring164 beziehungsweise166 gedrückt. - Der Haltering
160 ist über umfänglich verteilt angeordnete Schrauben176 an der Rückwand14 befestigt. - Die Gleitringe
165 ,167 können aus jedem geeigneten Material, wie beispielsweise insbesondere auch aus Keramikmaterial bestehen. Die mitrotierenden Gleitringe164 ,166 können insbesondere aus metallischem Material bestehen. - Die aus den beiden Gleitringen
164 ,165 beziehungsweise 166, 167 gebildeten Abdichtungen können beide in axialer Richtung in beliebiger gegenseitiger Ausrichtung angeordnet sein. - Der Ansaugraum und der Auslassraum
150 sind durch eine Schieberführung162 , die eine dichte Absperrplatte zwischen diesen beiden Räumen darstellt, voneinander druckmäßig getrennt. An der Schiebeführung162 liegt ein Dichtschieber182 in axialer Richtung hin und her bewegbar an. Der Dichtschieber182 ist in dem Auslassraum150 angeordnet, so dass er durch den dort herrschenden Druck, der größer ist als der im Ansaugraum herrschende Druck, dicht an der Schieberführung162 bei seiner Hin- und Herbewegung anliegt. In dem Dichtschieber182 ist ein nach unten offener, zentraler Durchbruch184 für den Rotorkragen120 vorhanden. Der Rotorkragen120 liegt bei seiner rotierenden Bewegung mit seinen beiden in axialer Richtung seitlichen Kragenwänden, von denen in1 seine eine Seitenwand186 sichtbar ist, dichtend an, wie noch nachstehend näher beschrieben ist. - Der Dichtschieber
182 wird auf seiner zur Schieberführung162 entgegengesetzten Seite durch in der Zeichnung nicht dargestellte Konstruktionsteile, die mit dem Gehäuse12 fest verbunden sind, gehalten, so dass der Dichtschieber182 auch bei gegenüber der Darstellung in1 gestürzten, anderen, am Halteflansch18 angeschraubten Drehstellungen seine dichte Lage an der Schieberführung162 beibehält und nicht von der Schieberführung162 beispielsweise in Umfangsrichtung wegfällt. Die Schieberführung162 kann beispielsweise durch eine der mit ihrer Achse30 dargestellten Stiftschrauben lagemäßig zwischen dem Deckel28 und der Rückwand14 fixiert werden. - Aus der Rückwand
14 ragen in den Zwischenraum106 umfangsmäßig verteilt mehrere Leckabläufe190 hinein. Diese schlauch- beziehungsweise röhrchenförmigen Leckabläufe190 verbinden über in der Zeichnung nicht dargestellte, in dem Wellenträger50 ausgebildete Längs- und Querbohrungen die einzelnen Lagerräume miteinander, so dass sie zur Schmierung dieser Lager zu verwenden sind. - Zwischen der linken beziehungsweise rechten Statorhälfte
132 beziehungsweise134 und dem Deckel28 beziehungsweise der Rückwand14 ist jeweils eine Dichtscheibe410 eingelegt . Diese beiden Dichtscheiben verhindern, dass das jeweils geförderte Medium in die zwischen dem Stator und dem Deckel beziehungsweise der Rückwand vorhandenen Spalten hineindringen kann, was den Reinigungsaufwand der Pumpe ganz erheblich aufwändiger gestalten würde. - Vom Rotorkragen
120 des Rotors70 (1 ) ist in2 die radiale Draufsicht auf seinen radial inneren Umfangsrand308 und in3 eine dazu vergleichbare radiale Draufsicht auf seinen radial äußeren Umfangsrand309 dargestellt. Der Rotorkragen120 besitzt eine etwa wellenförmige Gestalt, die sich aus wechselweise abgeknickt aneinanderstoßenden geraden Abschnitten zusammensetzt. - Der Rotorkragen
120 besitzt an seinen – bezogen auf die Achse22 – axial maximal ausgelenkten Bereichen ebene Außenflächen300 ,302 . Diese zueinander unterschiedlich großen Außenflächen300 ,302 sind im vorliegenden Beispielsfall jeweils zweimal auf jeder der beiden Außenseiten304 ,306 jeweils abwechselnd und gleichmäßig verteilt vorhanden. In4 sind auf der sichtbaren Außenseite306 zwei ebene Außenflächen300 und zwei ebene Außenflächen302 jeweils einander gegenüberliegend vorhanden. Auf der in4 nicht sichtbaren gegenüberliegenden Außenseite304 sind ebenfalls zwei ebene Außenflächen300 und zwei ebene Außenflächen302 vorhanden. Dabei liegt jeweils einer ebenen Außenfläche300 auf der Außenseite306 eine ebene Außenfläche302 auf der anderen Außenseite304 gegenüber. Dies ist aus den2 und3 zu erkennen. Jede ebene Fläche300 ,302 stellt die Teilfläche eines Kreissektors dar. Die radiale Ausdehnung jeder ebenen Außenfläche300 ,302 entspricht der radialen Ausdehnung des Rotorkragens120 . - Zwischen jeweils einer ebenen Außenfläche
300 und einer ebenen Außenfläche302 ist jeweils eine weitere ebene Außenfläche310 vorhanden. Jede dieser ebenen Außenflächen310 stößt mit ihrem einen umfangsmäßigen Ende an eine ebene Außenfläche300 und mit ihrem entgegengesetzten umfangsmäßigen Ende an eine ebene Außenfläche302 . - Der Rotor
70 besitzt im vorliegenden Beispielsfall einen Rotorkragen120 mit einem Innenradius312 von 25 Millimeter und einem Außenradius314 von 50 Millimeter. Die radiale Ausdehnung des Rotorkragens beträgt damit 25 Millimeter. - Die maximale axiale Ausdehnung
318 des Rotorkragens120 beträgt im vorliegenden Fall29 Millimeter. Das in axialer Richtung vorhandene Versatzmaß320 beträgt im vorliegenden Beispielsfall17 Millimeter. Daraus ergibt sich als Differenz die axiale Spaltbreite322 des Durchbruches184 des Dichtschiebers182 von 12 Millimetern. In den2 und3 sind diese Maße dargestellt. Der Rotorkragen120 ist dabei in unterschiedlichen Rotationsstellungen zu dem in Umfangsrichtung feststehenden Dichtschieber182 dargestellt. Die Spaltbreite322 von im vorliegenden Beispielsfall12 Millimetern entspricht auch der maximalen Dicke324 des Rotorkragens im Bereich der zwischen den in axialer Richtung einander gegenüberliegenden Außenflächen300 ,302 . - Die ebene Dichtfläche
300 hat – jeweils in Umfangsrichtung – eine minimale Ausdehnung342 von 11,4 Millimetern und eine maximale Ausdehnung344 von 23,9 Millimetern. Die ebene Dichtfläche302 hat eine entsprechende minimale beziehungsweise maximale Ausdehnung346 ,348 von 3,8 Millimetern beziehungsweise 7,6 Millimetern. - Die einander im Durchbruch
184 gegenüberliegenden Laibungswände326 ,328 des Dichtschiebers182 sind identisch ausgebildet. Sie besitzen jeweils in Umfangsrichtung einen vorderen und hinteren Bereich330 ,332 mit einer ebenen Außenfläche. Auch der dazwischen liegende mittlere Bereich334 besitzt eine ebene Außenfläche. Diese drei ebenflächigen Bereiche330 ,332 ,334 stoßen so winklig aneinander, dass der Rotorkragen bei seiner Rotation beidseitig an den Bereichen330 ,332 ,334 der beiden Laibungswände326 ,328 anliegt. Der Rotorkragen liegt dabei auf beiden Laibungswänden praktisch durchgehend nicht mit einer radialen Dichtlinie, sondern mit einer Dichtfläche an den entsprechenden Bereichen330 ,332 ,334 der beiden Laibungswände326 ,328 an. - Die mittleren beiden Bereiche
334 der beiden Laibungswände326 ,328 sind parallel zueinander und auch parallel zu den ebenen Außenflächen300 ,302 des Rotorkragens120 angeordnet. Die vorderen und hinteren Bereiche330 ,332 verjüngen sich in radialer Richtung (5 ). Ihre minimalen und maximalen Ausdehnungen (350 ,352 ) in Umfangsrichtung betragen im vorliegenden Beispielsfall1 ,08 Millimeter beziehungsweise 3,28 Millimeter. Der dazwischen liegende mittlere Bereich334 vergrößert sich entsprechend in radialer Richtung. - Im Bereich des Stators
130 (1 ) liegt der Rotorkragen mit seinen ebenen Außenflächen300 ,302 einerseits an der linken Statorhälfte132 beziehungsweise an der rechten Statorhälfte134 , ebenfalls unter Bildung einer Dichtfläche, abdichtend an. - In
7 ist eine der2 vergleichbare Darstellung eines Rotorkragens nach dem Stand der Technik dargestellt. Der Rotorkragen120.7 besitzt eine wellenförmige Gestalt, ohne abgeknickt aneinander stoßende Bereiche. Dadurch kann dieser Rotorkragen in dem Durchbruch184.7 eines im Stand der Technik bekannten Dichtschiebers182.7 in den jeweils abdichtenden Bereichen nur in Form einer Dichtlinie340 anliegen. Die Ausbildung einer Dichtlinie340 stellt eine gegenüber der erfindungsgemäßen Dichtfläche verschlechterte Abdichtung dar. Die erfindungsgemäße Dichtfläche ist unterschiedlich groß, in jedem Fall aber größer als der sich aus der Dichtlinie340 ergebende Dichtbereich.
Claims (12)
- Pumpe (
10 ) – mit einem einen Deckel (28 ), eine Rückwand (14 ) und eine dazwischen angeordnete Mantelwand (24 ) aufweisenden Pumpengehäuse (12 ), – mit einem Rotor (70 ), der drehfest auf einer mit einem motorischen Antrieb verbindbaren Antriebswelle (60 ) vorhanden ist und der einen radial wegstehenden, wellenförmig umlaufenden Rotorkragen (120 ) besitzt, – mit den Rotorkragen in axialer Richtung beidseitig begrenzenden, einen Pumpkanal (124 ) zwischen sich freilassenden Begrenzungsflächen, – mit einem Einlass (152 ) und einem Auslass für den Pumpkanal (124 ), – mit einem in axialer Richtung verstellbaren, an dem Rotorkragen (120 ) in axialer Richtung beidseitig dichtend anliegenden und den Pumpkanal (124 ) zwischen dem Einlass (152 ) und dem Auslass unterteilenden Dichtschieber (182 ), dadurch gekennzeichnet, dass – der Rotorkragen (120 ) zumindest in Umfangsrichtung abschnittsweise ebene Außenflächen (300 ,302 ,310 ) auf zumindest einer seiner beiden einander gegenüberliegenden Außenseiten aufweist. - Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass diese ebenen Außenflächen (
300 ,302 ) im Bereich der sich jeweils am weitesten in axialer Richtung des Rotors erstreckenden Bereiche des Rotorkragens (120 ) vorhanden sind. - Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese ebenen Außenflächen (
310 ) in Bereichen des Rotorkragens vorhanden sind, die zwischen den sich jeweils am weitesten in axialer Richtung des Rotors erstreckenden Bereichen des Rotorkragens (120 ) vorhanden sind. - Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ausgerundete Außenflächen in Bereichen der sich jeweils am weitesten in axialer Richtung des Rotors erstreckenden Bereichen des Rotorkragens vorhanden sind.
- Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das in axialer Richtung des Rotors sich darstellende Abbild einer ebenen Fläche (
300 ,302 ,310 ) eine Teilfläche eines Kreissektors ist. - Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden seitlichen, einander gegenüberliegenden Laibungswände (
326 ,328 ) des schlitzartigen Durchbruches (184 ) des Dichtschiebers, an welchen Laibungswänden der Rotorkragen (120 ) mit seinen beiden Außenseiten dichtend anliegt, zumindest bereichsweise eine ebene Außenfläche (330 ,332 ,334 ) aufweisen. - Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf jeder der beiden Laibungswände (
326 ,328 ) gleiche ebene Außenflächen vorhanden sind. - Pumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass ebene Außenflächen (
330 ,332 ) im – bezogen auf die Umfangsdrehrichtung des Rotors – vorderen und hinteren Bereich der Laibungswand (326 ,328 ) vorhanden sind. - Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine ebene Außenfläche (
334 ) auch im – bezogen auf die Umfangsdrehrichtung des Rotors – mittleren Bereich der Laibungswand (326 ,328 ) vorhanden ist. - Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass aneinander stoßende Außenflächen der Laibungswand (
326 ,328 ) winklig aneinander stoßen. - Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Stoßkante zwischen jeweils aneinander stoßenden Außenflächen ausgerundet ist.
- Pumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die – bezogen auf die Umfangsdrehrichtung des Rotors (
70 ) – Außenkontur des Querschnittes dieser Stoßkante der entsprechenden Innenkontur der Stoßkante entspricht, die zwischen aneinander stoßenden ebenen Außenflächen (300 ,310 ) des Rotorkragens (120 ) vorhanden ist.
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