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Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe mit zwei miteinander korrespondierenden Drehkolben, einem Getriebe und zwei Antriebswellen, die zum Antreiben der Drehkolben eingerichtet sind, wobei die Drehkolben jeweils einen zum Getriebe distalen Abschnitt und einen zum Getriebe proximalen Abschnitt aufweisen und in einem Pumpengehäuse mit einem Einlass und einem Auslass angeordnet sind. Ferner betrifft die Erfindung einen Drehkolben zum Betrieb in einer Drehkolbenpumpe mit zwei miteinander korrespondierenden Drehkolben, einem Getriebe und zwei Antriebswellen, die zum Antreiben der Drehkolben eingerichtet sind, wobei die Drehkolben jeweils einen zum Getriebe distalen und einen proximalen Abschnitt aufweisen und in einem Pumpengehäuse mit einem Einlass und einem Auslass angeordnet sind. Weiter betrifft die Erfindung ein Getriebe für eine Drehkolbenpumpe.
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Drehkolbenpumpen der vorstehend genannten Art werden zum Fördern jeglicher Flüssigkeiten eingesetzt, insbesondere aber auch zum Fördern von Schlamm, Abwasser, Schmutzwasser, Brackwasser, Dickstoffen, Bilgenwasser, Fäkalien, Gülle, Chemikalien oder Futtermittel.
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Die bekannten Drehkolbenpumpen sind selbstansaugend und trockenlaufunempfindlich. Das Funktionsprinzip basiert darauf, dass die als Verdrängungspumpe arbeitende Drehkolbenpumpe den Fluidtransport mittels der zwei Drehkolben an einer Wand des Gehäuses entlang vom Pumpeneinlass zum Pumpenauslass bewirkt, während die zwei Drehkolben in der Mitte des Gehäuses fluiddicht aneinander liegen und ineinander verzahnt gegenläufig rotieren.
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Der Fördervolumenstrom einer solchen Drehkolbenpumpe ist nicht nur von der Drehzahl, der Kolben abhängig, sondern ebenso von der Größe der Pumpkammer. Der optimale Wirkungsgrad der Pumpe ist unter anderem auch abhängig von der Geometrie der Drehkolben, deren Oberflächenbeschaffenheit, der Art und der Viskosität des Betriebsmediums, der Druckdifferenz und weiteren Betriebsbedingungen. Für unterschiedliche Pumpaufgaben müssen demnach verschiedene Pumpen eingesetzt werden. Dies führt dazu, dass ein Verwender solcher Drehkolbenpumpen eine große Anzahl an Drehkolbenpumpen einschließlich deren Ersatzteilen vorrätig haben muss. Weiterhin führt dies dazu, dass auch die Teilevielfalt bei den Pumpenproduzenten hoch ist und zu hohen Kosten führt.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Drehkolbenpumpe sowie einen Drehkolben, und ein Getriebe für eine Drehkolbenpumpe anzugeben, welche mindestens einen der zuvor genannten Nachteile möglichst abmildert.
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Die Erfindung löst die ihr zu Grunde liegende Aufgabe bei einer Drehkolbenpumpe der eingangs genannten Art, indem die Drehkolben als Hohlkolben ausgebildet sind und ausschließlich in dem proximalen Abschnitt kraft- und/oder formschlüssig mit den Antriebswellen zusammenwirken. Indem die Drehkolben als Hohlkolben ausgebildet sind und ausschließlich in dem proximalen Abschnitt kraft- und/oder formschlüssig mit den Antriebswellen zusammenwirken, ist der kraftübertragende proximale Abschnitt des Drehkolbens unabhängig von der axialen Länge eines Drehkolbens ausführbar. So ist es möglich mit demselben Getriebe einer Drehkolbenpumpe verschiedene Kolben-Geometrien anzutreiben, beispielsweise verschieden lange Kolben, oder auch Kolben mit verschiedenen Oberflächen. Wird auch das Gehäuse entsprechend der Kolbenlängen ausgewählt, ist es möglich, die gleiche Drehkolbenpumpe für unterschiedliche Pumpaufgaben einzusetzen, da es sodann möglich ist, mit der gleichen Pumpe und der gleichen Drehzahl unterschiedliche Volumenströme zu fördern.
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Ferner wird erfindungsgemäß die Variantenanzahl für Drehkolbenpumpen reduziert, da unterschiedliche Kolbenlängen mit denselben Antriebswellen und demselben Getriebe betreibbar sind. Dies hat einerseits zur Folge, dass ein Pumpenproduzent eine geringe Anzahl an Varianten produzieren und vorhalten muss, andererseits führt dies auch dazu, dass ein Pumpenbenutzer eine geringere Anzahl an Ersatzteilvarianten zur Reparatur der Drehkolbenpumpe vorhalten muss.
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Ein weiterer überraschender Vorteil ergibt sich aus den im Pumpengehäuse kurz ausgeführten Antriebswellen. Die hohlen Drehkolben sind dann auch bei einer axial verwundenen Geometrie der Kolbenspitzen – beispielsweise bei nach Art einer mehrgängigen Schraubenlinie verlaufenden Kolbenspitzen – nacheinander in die Drehkolbenpumpe einsetzbar. Bei Drehkolbenpumpen mit lang ausgeführten Antriebswellen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, ist es bei solchen Drehkolben mit axial verwundenen Kolbenspitzen erforderlich, die Drehkolben gleichzeitig in die Drehkolbenpumpe einzusetzen. Dies ist besonders problematisch, wenn die Kolben-Welle-Verbindung mittels einer formschlüssigen Verbindung ausgeführt wird. Insbesondere in Betrieb unter freiem Himmel bietet die erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe somit Vorteile, da die Handhabbarkeit verbessert und der Zeitraum, in welchem das Pumpengehäuse geöffnet sein muss, verkürzt ist.
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Ferner bleibt der Hohlraum des Drehkolbens, welcher nicht von der Antriebswelle durchsetzt ist, frei von zu förderndem Medium. So wird Korrosion im Inneren des Drehkolbens vermieden und die Wartung und der Umbau einer erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe weiter vereinfacht.
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Proximal bezieht sich in diesem Zusammenhang auf einen antriebsnahen axialen Abschnitt eines Drehkolbens. Bei erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpen bilden vorzugsweise folgende Werte Unter- bzw. Obergrenzen für einen Bereich in dem ein Verhältnis der Gesamtlänge des Kolbens zu der Länge des proximalen Abschnitts liegt: 10%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 40%, 45%, 50%, 55%, 60%, 65%, 70%, 75%. Die axiale Länge des proximalen Abschnitts beträgt jedoch vorzugsweise mindestens 10 mm, 15 mm, 20 mm, 25 mm oder 30 mm und höchstens 20 mm, 30 mm oder 50 mm. Die Kraftübertragung von der Antriebswelle auf den Drehkolben findet erfindungsgemäß ausschließlich in dem proximalen Abschnitt statt, wobei auch ein axialer Wellenfortsatz einer Antriebswelle über den proximalen Abschnitt hinaus ragen kann.
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Vorzugsweise sind erfindungsgemäße Hohlkolben dabei so ausgeführt, dass ein möglichst großes Volumen des Drehkolbens hohl ausgeführt ist. Dies bezieht sich nicht nur auf eine axiale Länge des Drehkolbens, sondern auch auf eine radiale Ausdehnung eines Hohlraums. Vorzugsweise ist das Verhältnis eines Innenradius des hohlen Drehkolbens zu einem Außenradius groß. Folgende Werte bilden beispielsweise Ober- bzw. Untergrenzen für ein solches Verhältnis: 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 95%. Es ist ebenso erfindungsgemäß und bevorzugt, den Drehkolben in radialer Richtung mehrwandig, beispielsweise doppelwandig, auszuführen. So bildet eine erste, radial innere Wand in einem proximalen Abschnitt des Drehkolbens eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung mit einem Wellenende einer Antriebswelle, eine zweite, radial äußere Wand, die Drehkolbenoberfläche. Der Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Wand ist vorzugsweise hohl ausgeführt, wobei die beiden Wände mittels Streben, Speichen, Rippen oder anderen Versteifungsmitteln vorzugsweise im Wesentlichen dreh- und/oder biegesteif miteinander gekoppelt sind. Weiter bevorzugt ist die radial innere Wand ausschließlich in dem proximalen Abschnitt angeordnet. Dabei können die Versteifungsmittel ausschließlich in dem proximalen Abschnitt angeordnet sein oder sich über eine größere Länge des Drehkolbens, beispielsweise die gesamte Länge, erstrecken. Weiter bevorzugt ist eine Ausführungsform, bei der an einer Innenseite eines hohlen, insbesondere einwandigen, Drehkolbens sich radial und axial erstreckende Ausnehmungen angeordnet sind. Diese Ausnehmungen wirken weiter gewichtsreduzierend. Vorzugsweise weist ein erfindungsgemäßer Drehkolben ein Volumenverhältnis zwischen Material und Hohlraum auf, welches klein ist. Ober- bzw. Untergrenzen für einen Bereich in dem ein erfindungsgemäßes Verhältnis liegt bilden bspw. folgende Werte: 5%, 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%.
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Die erste bevorzugte Ausführungsform wird dadurch vorteilhaft weitergebildet, dass ein Wellenende der Antriebswelle, welches zum kraft- und/oder formschlüssigen Zusammenwirken mit dem Drehkolben eingerichtet ist, ausschließlich in dem proximalen Abschnitt des Drehkolbens angeordnet ist. Durch diese Anordnung ist die Antriebswelle kürzer ausführbar als die Länge des Drehkolbens und demnach weiter unabhängig von der Länge eines Drehkolbens. Ferner ist der distale Abschnitt des Drehkolbens nicht von der Antriebswelle durchsetzt, wodurch das Gewicht der Drehkolbenpumpe signifikant reduziert ist. Ferner ist Material eingespart, so dass auch Kosten eingespart sind.
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Zum Übertragen eines Drehmomentes von der Antriebswelle auf den Drehkolben, ist der Drehkolben kraft- und/oder formschlüssig mit einem Wellenende der Antriebswelle verbunden. Das andere Wellenende wirkt mit dem Getriebe zusammen und ist in diesem drehbar gelagert. Vorzugsweise ist eine axiale Lagerung an dem Getriebe vorgesehen. Eine solche Lagerung kann beispielsweise als Wälz- oder auch als Gleitlagerung ausgeführt sein. Eine kraftschlüssige Verbindung zwischen Drehkolben und Wellenende kann beispielsweise als eine Press- oder Klemmverbindung ausgeführt sein. Dazu sind vorzugsweise entsprechende Klemmmittel vorgesehen. Ein formschlüssiges Zusammenwirken des Wellenendes mit dem Drehkolben ist vorzugsweise mittels Formschlusselementen ausgeführt. Dazu ist es bevorzugt, dass der Drehkolben in dem proximalen Abschnitt mindestens ein Formschlusselement aufweist, welches mit mindestens einem korrespondierenden Formschlusselement des Wellenendes zur Übertragung eines Drehmoments von der Antriebswelle auf den Drehkolben zusammenwirkt. Formschlusselemente können beispielsweise umfassen: Passfedern, Zahnräder, Mehrkantprofile, Keilwellenverbindung, Stirnverzahnung und ähnliches.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Drehkolbenpumpe Befestigungsmittel zum Positionieren und/oder Befestigen des Drehkolbens in axialer Richtung relativ zu der Antriebswelle an derselben auf. So ist der Drehkolben in einer axialen Position relativ zu der Antriebswelle, bzw. zu dem Wellenende der Antriebswelle, eindeutig positionierbar, so dass ein bestimmtes Spaltmaß zwischen einer getriebeseitigen und einer von dem Getriebe abgewandten Gehäusewand der Drehkolbenpumpe einstellbar ist. Vorzugsweise ist der Drehkolben lösbar an der Antriebswelle befestigbar. Befestigungsmittel umfassen beispielsweise Schraubverbindungen, Steckbolzen, Klemmverbindungen und ähnliches. Durch eine solche einfache Verbindung zwischen Drehkolben und Antriebswelle bzw. Wellenende wird die Wartung einer erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe weiter vereinfacht. Ferner wird die Flexibilität erhöht, da die Drehkolben leicht gegen andere Drehkolben austauschbar sind.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Drehkolben in dem proximalen Abschnitt einen Absatz auf, über welchen der Drehkolben mittels des Befestigungsmittels reversibel mit der Antriebswelle verbindbar ist. Insbesondere ist ein Absatz ein einfaches und effektives Mittel für eine axiale Positionierung des Drehkolbens relativ zu der Antriebswelle. Vorzugsweise ist der Absatz an einem inneren Abschnitt des hohlen Drehkolbens angeordnet. Ferner bevorzugt ist der Absatz derart an dem inneren Abschnitt angeordnet, dass der Absatz eine Durchmesserverengung des Hohlraums des Drehkolbens bildet. So ist der Drehkolben beispielsweise gegen einen korrespondierenden Absatz an dem Wellenende positionierbar. Der Absatz des Drehkolbens kann ferner mit einer Stirnplatte zusammenwirken, welche mittels einer Schraubverbindung an der Antriebswelle befestigbar ist. Ebenso ist es möglich, dass der Absatz direkt mit Stirnflächen von Schrauben oder ähnlichem zusammenwirkt, welche in die Antriebswelle eingreifen. Alternativ sind in dem Absatz Durchgangsbohrungen vorgesehen, über welche der Drehkolben mittels einer Schraub-, Steck- oder Klemmverbindung an einer Stirnfläche des Wellenendes befestigbar ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Drehkolben mittels einer Lagerachse an einem dem Getriebe abgewandten Pumpengehäuseabschnitt drehbar gelagert. Mittels einer solchen Lagerachse wird die Stabilität auch bei längeren Drehkolben erhöht. Dies führt einerseits zu einer Entlastung der Antriebswelle, andererseits wird der Verschleiß der Drehkolben sowie des Pumpengehäuses reduziert, so dass die erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe weniger häufig gewartet werden muss. Die Lagerachse ist erfindungsgemäß vorzugsweise mittels Radial- und/oder Axiallagern an einem dem Getriebe abgewandten Pumpengehäuseabschnitt drehbar gelagert, wobei der Pumpengehäuseabschnitt beispielsweise eine Wand oder ein Deckel des Pumpengehäuses ist. Die Lagerung ist beispielsweise als Wälzlagerung oder Gleitlagerung ausgeführt. Der Deckel des Pumpengehäuses ist vorzugsweise so ausgebildet, dass nach einer Abnahme des Deckels die Drehkolben vollständig aus dem Gehäuse herausnehmbar sind. In einer Alternative oder zusätzlich ist für jede Lagerachse ein Deckel vorgesehen. Ferner ist es erfindungsgemäß, die Lagerachsen hohl auszuführen. So wird das Gewicht der Drehkolbenpumpe weiter reduziert.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wirkt der Drehkolben ausschließlich in einem Achsabschnitt des distalen Abschnitts mit der Lagerachse kraft- und/oder formschlüssig zusammen. Der distale Abschnitt weist demnach einen ersten Abschnitt, den Achsabschnitt, zum kraft- und/oder formschlüssigen Zusammenwirken mit der Lagerachse auf und einen zweiten Abschnitt auf, der frei von einer Welle bzw. Achse ist. Das Gewicht der Drehkolbenpumpe wird reduziert. Indem die Lagerachse kraft- und/oder formschlüssig mit dem Drehkolben zusammenwirkt und die Lagerachse an einem dem Getriebe abgewandten Pumpengehäuseabschnitt drehbar gelagert ist, entfallen Lagersitze an dem Drehkolben, so dass der Austausch von Drehkolben weiter vereinfacht wird. Bevorzugt ist dabei eine kraftschlüssige Klemmverbindung zwischen Lagerachse und einem inneren Abschnitt des hohlen Drehkolbens. Eine solche Klemmverbindung kann beispielsweise mittels eines konischen Endes der Lagerachse verwirklicht werden, welches mit einer entsprechend geformten Spannhülse zusammenwirkt, die axial auf das konische Ende der Lagerachse aufsteckbar ist, und an einem äußeren Abschnitt eine kraftflüssige Verbindung zu einem inneren Abschnitt des Drehkolbens bildet. Ferner ist bevorzugt, dass eine solche kraftschlüssige Verbindung von außerhalb des Pumpengehäuses reversibel lösbar ist. Eine solche Klemmverbindung hat ferner den Vorteil, dass sie selbstzentrierend wirkt, so dass keine gesonderte Zentrierung des Drehkolbens gegenüber der Lagerachse vorzunehmen ist.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Drehkolbenpumpe Zentriermittel zum Zentrieren des Drehkolbens gegenüber der Antriebswelle auf. Eine Zentrierung des Drehkolbens an dem proximalen Abschnitt gegenüber der Antriebswelle bzw. dem Wellenende ist bevorzugt, da so ein Gehäusedeckel abnehmbar ist, ohne dass eine neue Zentrierung der Drehkolben in dem Pumpengehäuse notwendig ist. Die Zentriermittel können beispielsweise umfassen Zentrierstifte oder auch Zentrierabsätze oder andere bekannte Mittel zum Zentrieren.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Drehkolben mindestens zwei axial benachbart aneinandergereihte Teilkolben auf, die reversibel lösbar miteinander verbunden sind und zusammen den Drehkolben bilden. Die Teilkolben sind mittels geeigneter Verbindungselemente kraft- und/oder formschlüssig vorzugsweise im Wesentlichen dreh- und/oder biegesteif miteinander verbunden. Die Montage dieser Verbindungselemente wird durch die Ausbildung der Teilkolben als Hohlkolben weiter begünstigt. So wird die Flexibilität einer erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe weiter erhöht. Es müssen nicht viele verschiedene Drehkolbenlängen vorgehalten werden, sondern ein Drehkolben kann je nach Pumpaufgabe individuell aus verschiedenen Teilkolben zusammengesetzt werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist je ein Teilkolben den distalen Abschnitt und je ein Teilkolben den proximalen Abschnitt auf. Es ist ebenso erfindungsgemäß und bevorzugt, dass beispielsweise ein Teilkolben den proximalen Abschnitt aufweist, und beispielsweise zwei Teilkolben ausschließlich distale Abschnitte aufweisen, wobei einer der beiden einen Achsabschnitt eines distalen Abschnitts aufweist. Zur axialen Verlängerung der Pumpe und damit zur Vergrößerung des Hubvolumens sind die entsprechenden Teilkolben vorzugsweise im distalen Abschnitt einfügbar. Die Teilstücke sind vorzugsweise dreh- und/oder biegesteif mittels Verbindungselementen jeweils miteinander verbindbar. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist der Drehkolben bzw. Teilkolben einen ein- oder mehrteiligen Drehkolbengrundköper bzw. Teilkolbengrundkörper und eine oder mehrere Drehkolbenspitzen bzw. Teilkolbenspitzen auf, die lösbar an dem Drehkolbengrundkörper bzw. Teilkolbengrundkörper befestigbar sind. Die Kolbenspitzen sind vorzugsweise mittels Schrauben an dem Drehkolbengrundkörper befestigbar, insbesondere mittels von innen nach radial außen in die Kolbenspitzen eingeschraubten Schrauben. Hierbei ist die Schraubverbindung solcherart ausgeführt, dass der Schraubenkopf aus dem Innenraum des Hohlkolbens für ein Werkzeug zugänglich ist. Durch solche auswechselbaren Kolbenspitzen wird es möglich, auch Drehkolben mit einer so großen Dimensionierung zu verbauen, die mit normaler Handkraft aufgrund ihres Gewichts nicht mehr montiert oder demontiert werden können. In diesem Fall ermöglichen die auswechselbaren Spitzen eine Verschleißwartung ohne dass hierzu der Drehkolben aus der Drehkolbenpumpe herausgenommen werden muss. Dies ist insbesondere dadurch möglich, dass der Drehkolben als Hohlkolben ausgebildet ist, ausschließlich in dem proximalen Abschnitt kraft- und/oder formschlüssig mit dem Wellenende der Antriebswelle zusammenwirkt und hierdurch ein Hineingreifen mit der Hand ermöglicht, um die Demontage- und Montagevorgänge auszuführen. In einer weiteren Alternative ist der Drehkolbengrundkörper bzw. Teilkolbengrundkörper radial mehrteilig ausgeführt.
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Die Erfindung löst die ihr zu Grunde liegende Aufgabe bei einem Drehkolben der eingangs genannten Art, indem der Drehkolben ausschließlich in dem proximalen Abschnitt zur kraft- und/oder formschlüssigen Zusammenwirkung mit der Antriebswelle ausgebildet ist. Der Drehkolben kann entsprechend den Merkmalen der Drehkolben in der vorstehend erläuterten Drehkolbenpumpe fortgebildet werden, hierzu wird auf bevorzugte Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe Bezug genommen.
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Die Erfindung löst die ihr zu Grunde liegende Aufgabe bei einem Getriebe für eine Drehkolbenpumpe mit zwei miteinander korrespondierenden Drehkolben, einem Getriebe und zwei Antriebswellen, die zum Antreiben der Drehkolben eingerichtet sind, wobei die Drehkolben jeweils einen zum Getriebe distalen Abschnitt und einen zum Getriebe proximalen Abschnitt aufweisen und in einem Pumpengehäuse mit einem Einlass und einem Auslass angeordnet sind, wobei das Pumpengehäuse gegenüber dem Getriebe abgedichtet ist, wobei die Drehkolben ausschließlich in dem proximalen Abschnitt kraft- und/oder formschlüssig mit dem Antriebswellen zusammenwirken, indem die Antriebswellen jeweils dazu eingerichtet sind kraft- und/oder formschlüssig mit dem proximalen Abschnitt der Drehkolben zusammenzuwirken. Ein solches Getriebe eignet sich insbesondere für eine Drehkolbenpumpe nach einem der vorstehenden bevorzugten Ausführungsbeispiele, da die Ausführung des Getriebes unabhängig von der Geometrie der Drehkolben ist, insbesondere unabhängig von der Länge der Drehkolben und/oder der Anzahl der eingefügten Teilkolben.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Getriebes weisen die Antriebswellen jeweils Wellenenden zum kraft- und/oder formschlüssigen Zusammenwirken mit dem proximalen Abschnitt eines Drehkolbens auf, dessen axiale Länge der Länge des proximalen Abschnitts eines Drehkolbens entspricht. So wird insbesondere eine effektive Übertragung eines Drehmomentes von einer Antriebswelle auf einen Drehkolben ermöglicht. Ferner werden so die Vorteile eines hohlen Drehkolbens weiter ausgenutzt.
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Im Nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die angehängten Zeichnungen näher erläutert. Hierbei zeigt
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1: eine schematische Darstellung eines Halbschnitts einer erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe in einer ersten Ausführungsform,
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2a: eine schematische Darstellung eines Halbschnitts einer erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe in einer zweiten Ausführungsform,
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2b eine schematische Darstellung eines Halbschnitts einer erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe in einer Ausführungsform mit geteilten Kolbenspitzen,
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2c eine schematische Darstellung eines Halbschnitts einer erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe in einer Ausführungsform mit zweifach axial geteiltem Drehkolben,
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3: eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Drehkolbens und
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4: eine perspektivische Darstellung eines Vollschnitts eines erfindungsgemäßen Drehkolbens.
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Gemäß 1 weist eine Drehkolbenpumpe zwei korrespondierende Drehkolben 2 auf (nur einer gezeigt), die auf korrespondierenden Antriebswellen 6 (nur eine gezeigt) angeordnet sind. Ferner weist die Drehkolbenpumpe ein Getriebe 10 sowie ein Gehäuse 30 auf. Das Getriebe 10 weist ferner ein zweiteiliges Getriebegehäuse 46, 48 auf, wobei in dem ersten Getriebegehäuse 46 Zahnräder 40 angeordnet sind. Die Antriebswelle 6 ist mittels eines Lagers 42 drehbar an dem ersten Getriebedeckel 46 gelagert. Das Getriebe ist mittels einer Dichtung 44 gegenüber der Umwelt abgedichtet. Ferner ist die Antriebswelle 6 mittels einer zweiten Lagerung 38 an dem zweiten Getriebegehäuse 48 gelagert. Das Getriebe ist mittels der Dichtung 36 gegenüber der Pumpkammer, welche von dem Pumpengehäuse 30 umschlossen wird, abgedichtet. In 1 erstreckt sich links von der Dichtung 36 das Wellenende 16 der Antriebswelle 6 in das Innere des Drehkolbens 2. In dem Inneren wirkt das Wellenende 16 mit dem proximalen Abschnitt 12 des Drehkolbens zusammen. Insbesondere ist ein kraft- und/oder formschlüssiges Zusammenwirken, wie in 1 beispielsweise mittels einer Passfeder 17 dargestellt, bevorzugt. An einem inneren Abschnitt 18 des Drehkolbens 2 ist ein Absatz 24 angeordnet. Über diesen Absatz 24 ist der Drehkolben 2 axial relativ zu der Antriebswelle 6 positioniert. Dazu wirkt der Absatz mit einem Konus 15 auf dem Wellenende 16 und einer Stirnplatte 26 zusammen, die mittels einer Schraube 28 axial an der Antriebswelle 6 befestigt ist. Durch diese axiale Positionierung sind der axiale Spalt 50 zwischen Drehkolben 2 und Deckel 32 der Drehkolbenpumpe 1 sowie der Spalt 52 zwischen Drehkolben 2 und dem zweiten Getriebegehäuse 48 einstellbar. Der Kolben ist am deckelseitigen Ende mit einem lösbaren Deckel verschlossen, vorzugsweise fluiddicht verschlossen. Getriebeseitig wird der Kolben auf einen federvorgespannten Distanzring gedrückt. Dies hat den Vorteil, dass auch die axiale Befestigungseinrichtung 26, 28 der Antriebswelle 6 nicht in Kontakt mit zu förderndem Medium ist, wodurch Korrosion reduziert wird und die Wartung der Drehkolbenpumpe 1 vereinfacht wird. Ferner ist der Drehkolben 2 gemäß 1 als ein mehrteiliger Drehkolben ausgeführt mit einem Grundkörper 20 und einer oder mehreren abnehmbaren Spitzen 22. Die in 1 gezeigte Spitze 22 ist mittels Schrauben 34 reversibel lösbar an dem Grundkörper 20 des Drehkolbens 2 befestigt. Erfindungsgemäß wird, allein durch Abnahme des Deckels 32 von der Drehkolbenpumpe 1 Zugang zu den Schrauben 34 erhalten, und so ist die Spitze 22 herausnehmbar und auswechselbar. Eine Demontage der Drehkolbenpumpe 1 oder des Kolbens 2, also auch ein lösen der axialen Positionierung und Befestigung 28, 26, entfällt erfindungsgemäß.
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Gemäß 2a weist eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe einen langen Drehkolben 102 auf (der zweite Drehkolben ist nicht gezeigt). Ferner weist die Drehkolbenpumpe 101 ein Gehäuse 130 sowie ein Getriebe 10 mit einer Antriebswelle 6 auf (die zweite Antriebswelle ist nicht gezeigt). Der Drehkolben weist einen proximalen Abschnitt 112, einen distalen Achsabschnitt 113 und einen distalen Abschnitt 114 auf. In dem proximalen Abschnitt 112 wirkt der Drehkolben 102 zusammen mit dem Wellenende 16 der Antriebswelle 6. Das Wellenende 16 erstreckt sich in 2 links von der Getriebedichtung 36 in das Innere des Drehkolbens 102 hinein. Die axiale Länge des proximalen Abschnitts 112 entspricht vorzugsweise der axialen Länge des Wellenendes 16. Ferner weist der Drehkolben 102 in dem proximalen Abschnitt 112 einen Absatz 124 auf, mittels dem der Drehkolben 102 axial relativ zu der Antriebswelle 6, bzw. zu dem Konus 15 des Wellenendes 16 positionierbar ist und mittels einer Stirnplatte 26 und einer Schraube 28 gegen diese fixierbar ist. An dem Konus 15 ist eine Passfeder 17 angeordnet, die formschlüssig mit dem Absatz 124 des Drehkolbens 102 zum Übertragen von Drehmomenten zusammenwirkt. In dem zum Getriebe distalen Achsabschnitt 114 wirkt der Drehkolben 102 mit einer Lagerachse 156 zusammen. Der Drehkolben 102 wird mittels dieser Lagerachse 156 abgestützt und ist mittels dieser drehbar an dem Gehäusedeckel 132 gelagert. Hierzu erstreckt sich die Lagerachse 156 in das Innere des hohlen Drehkolbens 102 hinein. In dem distalen Abschnitt 113 sind weder Lagerachse noch Welle oder ähnliches angeordnet. Hierdurch ist das Gewicht der Drehkolbenpumpe deutlich reduziert. In dem Ausführungsbeispiel gemäß 2 beträgt der proximale Abschnitt etwa 10 bis 20% der gesamten Axiallänge des Drehkolbens, der distale Achsabschnitt beträgt etwa 20 bis 30%.
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Die Lagerachse 156 weist auf dem dem Drehkolben 102 zugewandten Ende einen konischen Abschnitt auf, auf dem eine Spannhülse 154 angeordnet ist. Mittels der Spannschraube 166, die axial durch die Lagerachse 156 geführt ist und mit einer Spannscheibe 158 zusammenwirkt, ist die Spannhülse 154 axial gegen die Lagerachse 156 verschiebbar und bildet so mit einer Außenfläche eine kraftschlüssige Verbindung mit einem Innenabschnitt des Drehkolbens 102. Eine solche Ausführung der Lagerachse 156 bzw. der kraftschlüssigen Verbindung zwischen Lagerachse 156 und Drehkolben 102 ist besonders bevorzugt, da diese selbstzentrierende Wirkung hat. An dem Deckel 133 ist für jede Lagerachse 156 (die zweite Lagerachse ist nicht gezeigt) ein entsprechender Lagerachsendeckel 131 (der zweite Lagerachsendeckel ist nicht gezeigt) angeordnet. Über diesen ist die Spannschraube 166 zugänglich, die über eine Unterlegscheibe 164 an der Lagerachse 156 anliegt. Durch Lösen der Spannschraube 166 ist die kraftschlüssige Verbindung zwischen Lagerachse 156 und Drehkolben 102 reversibel lösbar. Ist diese kraftschlüssige Verbindung gelöst, kann der Gehäusedeckel 132 mitsamt der Lagerachse 156 den Lagerachsenlagern 160 der Dichtung 162 sowie dem Lagerachsendeckel 131 von der Drehkolbenpumpe 101 abgenommen werden, so dass die Drehkolben 102 zugänglich sind. Die Drehkolben 102 können dann aus dem Pumpengehäuse 130 herausgenommen werden. Da die Wellenenden 16, welche mit dem proximalen Abschnitt 112 der Drehkolben 102, zusammenwirken, relativ kurz ausgeführt sind, ist es erfindungsgemäß möglich auch bei axial verwundenen Drehkolben die Drehkolben 102 nacheinander einzeln im Gehäuse 130 anzuordnen. Dies ist bei Pumpen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, mit langen Antriebswellen nicht möglich. Bei Pumpen, welche aus dem Stand der Technik bekannt sind, ist es erforderlich beide Drehkolben gleichzeitig zu montieren. Dadurch wird die Wartung einer erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe weiter vereinfacht. Ferner verbleibt der distale Abschnitt 113 frei von zu förderndem Medium, da der Drehkolben 102, einerseits über den proximalen Abschnitt 112 gegenüber dem distalen Abschnitt 113 abgedichtet ist und andererseits über den distalen Achsabschnitt 114 gegenüber dem distalen Abschnitt abgedichtet ist. Somit wird Korrosion im Inneren des distalen Abschnitts 113 verhindert, wodurch die Wartung der Drehkolbenpumpe sowie der Umbau weiter vereinfacht wird.
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Gemäß dieser Ausführungsform ist der Drehkolben 102 wiederum als mehrteiliger Drehkolben ausgeführt mit einem Grundkörper 120 und einer Kolbenspitze 122 (die weiteren Kolbenspitzen sind nicht gezeigt). Die Kolbenspitze 122 ist mittels Schrauben 34 an dem Grundkörper 120 befestigt. Sind Gehäusedeckel 132 und Lagerachsen 156 von der Drehkolbenpumpe entfernt, ist der Innenraum des Drehkolbens 102 zugänglich, die Schrauben 34 können gelöst werden und die Kolbenspitze 122 ist abnehmbar und auswechselbar.
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Die 2b zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe 101. Gegenüber der Ausführungsform gemäß 2a ist ein Hohlkolben dargestellt, bei dem die in 2a dargestellte Kolbenspitze 122 axial in eine Teilkolbenspitze 121 und eine weitere Teilkolbenspitze 123 aufgeteilt ist. Die weitere Beschreibung entspricht der Beschreibung gemäß 2a.
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Die 2c zeigt eine weitere alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe 101. Gegenüber der Ausführungsform gemäß 2a und 2b ist ein Drehkolben dargestellt, bei dem der in 2a dargestellte Grundkörper 120 einschließlich der Kolbenspitzen 122 in drei axial geteilte Hohlkolben aufgeteilt ist und zwar in einen proximalen Teilkolben 102c, einen distalen Teilkolben 102b und einen distalen Teilkolben 102a, der auch den Achsabschnitt aufweist. Entsprechend ist der Grundkörper 120 in einen distalen Grundkörperteil 120a mit dem Achsabschnitt, einen distalen Grundkörperteil 120b und einen proximalen Grundkörperteil 120c unterteilt und die Kolbenspitze 122 in drei axial geteilte Teilkolbenspitzen 122a, 122b, 122c mit Längen gemäß den Längen der Grundkörperteile 120a, 120b und 120c. Die drei Hohlkolbenteile 102a, 102c und 102b werden jeweils gegeneinander mittels eines Verbindungselements 170a, 170b zentriert. Das Verbindungselement 170a, 170b kann beispielsweise aus einem Ringelement bestehen, das zur Übertragung von Biegekräften geeignet ist, wenn mittels einer nicht dargestellten Spannvorrichtung die Hohlkolbenteile 102a, 102b, 102c miteinander verbunden werden. Die drei Hohlkolbenteile 102a, 102c und 102b werden beispielsweise zusätzlich mit einem weiteren Verbindungselement 171a, 171b, beispielsweise Stiften versehen, die zur Übertragung von Drehmomenten geeignet sind. Die weitere Beschreibung entspricht der Beschreibung gemäß 2a.
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Die 3 und 4 zeigen einen erfindungsgemäßen Drehkolben 202. Der Drehkolben 202 ist als ein Drehkolben mit vier Spitzen 222a, 222b, 222d ausgeführt, wobei die Spitzen 222a, 222b, 222d reversibel lösbar an dem Grundkörper 220 befestigt sind. Die Spitzen 222a, 222b, 222d sind schräg bezogen auf eine Längsachse des Drehkolbens 202 angeordnet. Dies erhöht die Laufruhe von miteinander kämmenden Drehkolben 202. Ferner weist der Drehkolben 202 erfindungsgemäß einen proximalen Abschnitt 212, einen mittleren Abschnitt 213 und einen distalen Abschnitt 214 auf. In dem zum Getriebe proximalen Abschnitt 212 ist ein Absatz 224 an der Innenseite des Drehkolbens 202 angeordnet. Dieser Absatz 224 dient dazu, den Drehkolben 202 axial gegen eine Antriebswelle zu positionieren. Ferner kann an dem Absatz 224 in dem zum Getriebe proximalen Abschnitt 212 mindestens ein, vorzugsweise eine Vielzahl von Formschlusselementen, zum formschlüssigen Übertragen eines Drehmomentes von einer Antriebswelle auf den Drehkolben 202 angeordnet sein. An einem axialen Ende des Drehkolbens 202 in dem zum Getriebe distalen Abschnitt 214 weist dieser einen zweiten Absatz 268 auf. Dieser Absatz 268 kann als Aufnahme für eine Dichtung zum Dichten des Innenraums gegenüber der Pumpkammer dienen. So wird Eindringen von zu förderndem Medium in den Innenraum des Drehkolbens 202 verhindert. Dadurch wird einerseits das Antreiben des Drehkolbens 202 erleichtert, andererseits wird Korrosion im Inneren verhindert. Durch die Verhinderung von Korrosion wird sichergestellt, dass die Spitzen 222a, 222b, 222d stets leicht mittels der Schrauben 234 lösbar sind, um einfach austauschbar zu sein.
