DE202014010651U1

DE202014010651U1 - Verdränger-Zahnradpumpe

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Publication number: DE202014010651U1
Application number: DE202014010651.7U
Authority: DE
Original assignee: G P S GREEN POWER SOLUTION SA; GPS GREEN POWER SOLUTION SA
Current assignee: Gps Green Power Solution Sa Ch
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2014-09-23
Publication date: 2016-02-25
Anticipated expiration: 2024-09-24
Also published as: MA40147B1; ME03779B; JP6617888B2; WO2015044131A1; EP3198119A1; LT3198119T; CA2908839A1; JP2017527744A; HUE049432T2; EP3198119B1; RS60362B1; US9752580B2; FR3011290B3; MX2017003773A; ES2800054T3; PL3198119T3; MX356852B; FR3011290A3; DK3198119T3; US20160047377A1

Abstract

Verdrängerpumpe (1; 201), umfassend: – ein Gehäuse, das einen Zentralkörper (2) und zwei Verschlussdeckel (20), aufweist, wobei der Zentralkörper (2) mit zwei miteinander kommunizierenden zylindrischen Kammern (22, 23), einem Saugkanal (I) und einen Auslasskanal (O) versehen ist, und – zwei Rotoren (3, 4), die umlaufend in den Kammern (22, 23) des Zentralkörpers montiert sind und von entsprechenden Wellen gestützt sind, die umlaufend in den Verschlussdeckeln (20) montiert sind, wobei die zwei Rotoren (3, 4) umfassen: – einen männlichen Rotor (3), die ausschließlich mindestens einen Vorsprung (30) aufweist, nicht aber Vertiefungen, und – einem weiblichen Rotor (4), der ausschließlich mindestens eine Vertiefung (40) aufweist, nicht aber Vorsprünge oder Zähne, wobei der männliche Rotor (3) mit dem weiblichen Rotor (4) in Eingriff ist, was bedeutet, dass der mindestens eine Vorsprung (30) des männlichen Rotors in mindestens eine Vertiefung (40) des weiblichen Rotors eingreift, ohne Kontakt zwischen den zwei Rotoren, und dass der männliche Rotor einen Körper (35) aufweist, der mit mindestens einem Sitz (36) versehen ist, und dass der mindestens eine Vorsprung (30) einen Abschnitt aufweist, der eine Basis (34) umfasst, die mit dem Sitz (36) des Körpers (35) des Rotors in Eingriff ist.

Description

Die vorliegende Anmeldung für industrielle Erfindung betrifft eine Verdränger-Zahnradpumpe.
Verschiedene Arten von Verdrängerpumpen mit internen Zahnrädern sind auf dem Markt bekannt, und werden verwendet, um flüssige oder gasförmige Fluide aus einem Saugkanal zu einem Auslasskanal der Pumpe zu transportieren.
Die 1 zeigt eine Verdränger-Zahnradpumpe nach dem Stand der Technik, die allgemein mit dem Bezugszeichen 101 angegeben ist. Die Pumpe 101 weist ein Gehäuse 102 mit Saugkanal I und Auslasskanal O auf. Zwei identische Rotoren 103 sind innerhalb des Gehäuses 102 angebracht. Jeder Rotor 103 umfasst ein Getriebe-Zahnrad, das aus verzahnten Rädern bzw. Zahnrädern besteht. Jeder Rotor weist eine Vielzahl von linearen oder schraubenförmigen Zähnen 130 auf, die eine Vielzahl von Vertiefungenn 131 zwischen den Zähnen 130 definieren. Die beiden Zahnräder 103 sind in einer solchen Weise in Eingriff, dass die Zähne 130 des eines Zahnrades in die Vertiefungen 131 des anderen Zahnrads eingreifen und umgekehrt. Somit tritt das Fluid in den Saugkanal I ein und tritt aus dem Auslasskanal O aus.
Diese Art von Pumpen mit positiver Verdrängung nach dem Stand der Technik ist mit Nachteilen beeinträchtigt, die durch Fluid-Einkapselung verursacht werden. In der Tat wird das von der Pumpe behandelte Fluid in den Vertiefungen des Rotors eingefangen und von den Zähnen des anderen Rotors zusammengedrückt, wodurch Mikroexplosionen erzeugt werden. Die Mikroexplosionen reduzieren erheblich die Anzahl der Rotorumdrehungen, was zu einem erheblichen Verschleiß der Rotoren und zum Erzeugen von Fehlerstellen in der Rotorverzahnung. führt.
Des Weiteren sind Flügelzellenpumpen bekannt, die einen Rotor aufweisen, der mit einer Vertiefung versehen ist, in dem Schieber radial gleiten. Der Rotor ist exzentrisch in Bezug auf den Sitz des Gehäuses angeordnet, worin er untergebracht ist; und die Flügel werden durch Federn gespannt oder durch die Zentrifugalkraft in Richtung der Fläche des Rotorgehäuses gebracht.
Die Flügelpumpen ermöglichen eine begrenzte Anzahl von Umdrehungen, verursachen einen frühen Verschleiß der Flügel und benötigen Ölschmierung und somit einen Separator, um das Öl von dem durch die Pumpe behandelten Fluid zu trennen.
Die US 2011/0 135 525 offenbart einen nicht-exzentrischen Motor, der männliche Rotoren mit Vorsprüngen und weibliche Rotoren mit Vertiefung aufweist, die mit den Vorsprüngen des männlichen Rotors in Eingriff sind. Jedoch weisen die männlichen Rotoren eine besondere Form der Vorsprünge auf, die schwierig zu realisieren sind, weil der Vorsprung einstückig mit dem Rotorkörper ausgebildet ist.
Der Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden durch Offenbarung einer Verdränger-Zahnradpumpe, die zur Vermeidung von Fluid-Kapselung beschaffen ist.
Ein weiterer Zweck der vorliegenden Erfindung ist es, solch eine Verdränger-Zahnradpumpe vorzusehen, die beschaffen ist, mit einer hohen Umdrehungszahl betrieben zu werden, und die äußerst zuverlässig und sicher ist.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß mit den Merkmalen des beigefügten unabhängigen Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Die Verdrängerpumpe der Erfindung umfasst:

– ein Gehäuse, das einen Zentralkörper und zwei Verschlussdeckel, aufweist, wobei der Zentralkörper mit zwei miteinander kommunizierenden zylinderischen Kammern, einem Saugkanal und einem Auslasskanal versehen ist, und
– zwei Rotoren, die umlaufend in den Kammern des Zentralkörpers montiert sind und von entsprechenden Wellen gestützt sind, die umlaufend in den Verschlussdeckeln montiert sind.

Die zwei Rotoren umfassen:

– einen männlichen Rotor, der ausschließlich mindestens einen Vorsprung aufweist, nicht aber Vertiefungen, und
– einen weiblichen Rotor, der ausschließlich mindestens eine Vertiefung aufweist, nicht aber Vorsprünge oder Zähne.

Der männliche Rotor ist mit dem weiblichen Rotor in Eingriff, was bedeutet, dass der mindestens eine Vorsprung des männlichen Rotors in mindestens einer Vertiefung des weiblichen Rotors eingreift, ohne Kontakt zwischen den zwei Rotoren.
Die Bereitstellung des männlichen Rotors und weiblichen Rotors vermeidet eine Fluid-Einkapselung in den Vertiefungen des weiblichen Rotors. Folglich kann die Pumpe der Erfindung bei einer hohen Drehzahl verwendet werden, unter minimaler Beanspruchung für mechanisch bewegte Teile.
Insbesondere weist der männliche Rotor einen zylindrischen Körper auf, der mit Sitzen versehen ist. Die Vorsprünge weisen einen Abschnitt auf, der eine Basis umfasst, die mit dem Sitz des zylindrischen Körpers des Rotors in Eingriff ist. Diese Merkmale ermöglichen eine einfache Realisierung der Vorsprünge gemäß einer geeigneten Geometrie, wie folgend beschrieben wird.
Weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung ersichtlich mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen, die nur einen beispielgebenden, nicht einschränkenden Zweck haben, wobei:
1 ist eine Querschnittansicht einer Verdränger-Zahnradpumpe nach dem Stand der Technik;
2 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Verdränger-Zahnradpumpe gemäß der Erfindung;
3 ist eine Querschnittansicht der Pumpe nach 2 im zusammengebauten Zustand;
4 ist eine Explosionsansicht eines männlichen Rotors der in 2 gezeigten Pumpe;
5 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der in 2 gezeigten Pumpe;
6 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der Pumpe gemäß der Erfindung;
7 ist eine zusammengebaute perspektivische Ansicht der Pumpe nach 6;
8 ist eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht der Pumpe nach 7 im axialen Schnitt;
9 und 10 sind Querschnittansichten der Pumpe nach 7 in zwei unterschiedlichen Positionen der Rotoren; und
10A ist eine vergrößerte Detailansicht der 10.
Bezugnehmend auf die 2, 3 und 4 wird eine Verdrängerpumpe gemäß der Erfindung offenbart, die allgemein mit dem Bezugszeichen 1 angegeben ist.
Die Pumpe 1 umfasst ein Gehäuse mit Zentralkörper 2, der mit Hilfe von zwei plattenförmigen Verschlussdeckeln 20 abgedichtet ist.
Der Zentralkörper 2 umfasst zwei miteinander kommunizierende zylindrische Kammern 22; 23 in einer Weise zur Bildung einer im Wesentlichen 8-förmigen Öffnung, die von den beiden Deckeln 20 verschlossen wird. Der Zentralkörper mit zwei Leitungen bzw. Kanälen I, O versehen, die in Verbindung mit Außen stehen, um das von der Pumpe behandelte Fluid anzusaugen bzw. abzugeben.
Ein männlicher Rotor 3 und ein weiblicher Rotor 4 sind in den zylindrischen Kammern 22, 23 des Zentralkörpers angeordnet. Der männliche Rotor 3 weist nur Vorsprünge 30 auf, keine Vertiefungen. Stattdessen weist der weibliche Rotor 4 nur Ausnehmungen bzw. Vertiefungen 40 auf, keine Zähne oder Vorsprünge. Der männliche Rotor 3 ist mit dem weiblichen Rotor in Eingriff, d.h. die Vorsprünge 30 des männlichen Rotors greifen in die Vertiefungen 40 des weiblichen Rotors ein, ohne jeden Kontakt zwischen den beiden Rotoren.
Die männlichen und weiblichen Rotoren 3, 4 sind auf passenden Wellen 5, 6 angebracht. Die Wellen 5, 6 der Rotoren werden drehbar an Stützen (Hülsen oder Lager, nicht in den Fig. dargestellt), die in den Sitzen 24 der Deckel 20 vorhanden sind.
Vorzugsweise ist die Welle 6 des weiblichen Rotors mit einer Antriebswelle verbunden. Daher entspricht der weibliche Rotor 4 dem Antriebszahnrad und der männliche Rotor 3 entspricht dem angetriebenen Zahnrad. Jedoch kann auch die Welle 5 des männlichen Rotors mit einer Antriebswelle verbunden sein. Außerdem können beide Wellen 6, 5 der Rotoren gleichzeitig mit zwei Antriebswellen in einer solchen Weise verbunden sein, um eine bessere Drehmomentverteilung zu erhalten.
Entsprechend der Drehrichtung der Antriebswelle können die Kanäle I, O des Zentralkörpers als Saugkanal oder Auslasskanal fungieren.
Vorteilhafterweise werden zwei äußere bzw. außenverzahnten Zahnräder 7, 8 außerhalb des Gehäuses angeordnet und auf den Wellen 5, 6 der Rotoren gepasst. Die Außenzahnräder 7, 8 sind in Eingriff mit gezahnten Rädern bzw. Zahnrädern. Die Außenzahnräder ermöglichen es, die männlichen und weiblichen Rotoren 3, 4 in Einklang zu bringen, was bedeutet, dass während der Rotation der beiden Rotoren, die Vorsprünge 30 des männlichen Rotors in die Vertiefungen 40 des weiblichen Rotors eingreifen.
Wie in 3 gezeigt, umfasst der männliche Rotor 3 einen zylindrischen Körper 35 und eine Vielzahl von Vorsprüngen 30, die von dem zylindrischen Körper 35 radial hervorstehen. Jeder Vorsprung 30 im Querschnitt weist zwei bogenförmige Seiten 31, 32 auf, die in einem abgerundeten oder flachen Kopfteil 33 zusammenlaufen. Die bogenförmige Seite entspricht einer Kurve, die eine Biegung aufweist. Der Bogen oder die Biegung ist ein Punkt auf einer Kurve, an dem die Krümmung oder Wölbung ihr Vorzeichen von Plus nach Minus wechselt oder von Minus nach Plus. Die Kurve ändert sich von konkav (positive Krümmung) zu konvex (negative Krümmung), oder umgekehrt.
Die beiden Seiten 31, 32 eines Vorsprungs sind symmetrisch in Bezug auf eine radiale Symmetrieachse, die durch den Kopfteil 32 durchquert.
Vorteilhafterweise umfasst der männliche Rotor 3 zwei Vorsprünge 30 in diametral gegenüberliegenden Positionen. In einem solchen Fall, definiert die Kammer 22 des Zentralkörpers des Gehäuses einen Saugbereich A, der in Kommunikation mit dem Saugkanal I steht, und einem Auslassbereich B, der in Kommunikation mit dem Auslasskanal O steht.
Der weibliche Rotor 4 weist einen zylindrischen Körper 45 auf, wobei eine Vielzahl von radial verlaufenden Vertiefungen 40 vorgesehen sind. Jede Vertiefung 40 weist im Kreuzquerschnitt zwei bogenförmige Seiten bzw. Wandungen 41, 42 auf, die in einer Bodenfläche 43 mit konkaver Form zusammengeführt sind. Die Profile der zwei Seiten 41, 42 der Vertiefung sind nicht symmetrisch in Bezug auf eine radiale gerade Linie, die den Boden der Vertiefung durchquert. Das bogenförmige Profil der Einlass-Seite bzw. -Wandung 41 ist kürzer und weist eine höhere Krümmung auf als das bogenförmige Profil der Auslass-Seite bzw. -Wandung 42 der Vertiefung. Das bogenförmige Profil der Auslass-Seite 42 ist nahezu geradlinig.
Vorteilhafterweise umfasst der weibliche Rotor 4 zwei Vertiefungen 40 in diametral gegenüberliegenden Positionen auf.
Die Kopfteile 33 der Vorsprünge des männlichen Rotors sind sehr nahe an der Innenfläche der zylindrischen Kammer 22. Während des Betriebs erreichen die Kopfteile 33 der Vorsprünge des männlichen Rotors einen kurzen Abstand von dem Boden 43 der Vertiefung, um somit den Durchgang von Fluid zu vermeiden. Jedoch berühren die Kopfteile 32 der Vorsprünge nicht die Innenfläche der zylindrischen Kammer 22 oder den Boden 43 der Vertiefung des weiblichen Rotors.
Darüber hinaus befindet sich die Außenfläche des zylindrischen Körpers 45 des weiblichen Rotors fast tangential zu der Innenfläche der zylindrischen Kammer 23 des Zentralkörpers von dem Gehäuse in einer solchen Weise, um den Durchgang von Flüssigkeit zu vermeiden.
Ebenso befindet sich die Außenfläche des zylindrischen Körpers 45 des weiblichen Rotors fast tangential zu der Außenfläche des zylindrischen Körpers 35 des männlichen Rotors.
Der männliche Rotor 3 und weibliche Rotor 4 sind vollkommen in den entsprechenden zylindrischen Kammern 22, 23 auf solche Weise zentriert, um einen Toleranzabstand von 0,05 mm, vorzugsweise 0,02 mm, zwischen den folgenden Teilen zu lassen:

– zwischen den Kopfteilteilen 33 der Vorsprünge des männlichen Rotors und der Innenfläche der zylindrischen Kammer 22 des Zentralkörpers,
– zwischen den Kopfteilteilen 33 der Vorsprünge des männlichen Rotors und der Bodenfläche 43 der Vertiefungen des weiblichen Rotors,
– zwischen der Außenfläche des zylindrischen Körpers 45 des weiblichen Rotors und der Innenfläche der zylindrischen Kammer 23 des Zentralkörpers des Gehäuses,
– zwischen der Außenfläche des zylindrischen Körpers 45 des weiblichen Rotors und der Außenfläche des zylindrischen Körpers 35 des männlichen Rotors.

Die 3 zeigt eine weitere Ausführungsform, bei der Kopfteildurchmesser (der den Abstand zwischen den Kopfteilteilen 33 von zwei diametral gegenüberliegenden Vorsprüngen des männlichen Rotors 3 angibt) identisch mit dem Durchmesser des zylindrischen Körpers 4 des weiblichen Rotors ist, in einer Weise, um zwei Kammern 22, 23 mit gleichem Durchmesser zu erhalten und um eine Synchronisation der beiden Rotoren zu erleichtern. Jedoch, wenn der Durchmesser des zylindrischen Körpers 35 des Hauptläufers 3 kleiner ist als der Durchmesser des zylindrischen Körpers 45 des weiblichen Rotors 4, muss eine minimale Toleranz zwischen den beiden zylindrischen Körpern 35, 45 vorgesehen sein, weil die Umfangsgeschwindigkeiten der zwei zylindrischen Körper 35, 45 unterschiedlich sind und ein Kontakt zwischen ihnen eine beträchtliche Reibung verursachen würde, die die Drehung der beiden Rotoren hemmt.
Um einen solchen Nachteil zu beheben, kann der Durchmesser des zylindrischen Körpers 35 des männlichen Rotors gleich dem Durchmesser des zylindrischen Körpers 45 des weiblichen Rotors sein. Auf diese Weise ist die Umfangsgeschwindigkeit der zwei zylindrischen Körper 35, 45 der beiden Rotoren identisch und die Toleranz zwischen den zylindrischen Körpern 35, 45 der beiden Rotoren kann Null sein, um somit Kontakt zwischen den zylindrischen Körpern 35, 45 der beiden Rotoren während der Drehung zuzulassen. Folglich werden Verluste minimiert und hohe Drehzahlen ermöglicht. Darüber hinaus ist in einem solchen Fall die Kammer 22, die den männlichen Rotor 3 aufnimmt, größer als die Kammer 23, die den weiblichen Rotor 4 aufnimmt, wodurch die Förderleistung der Pumpe 1 ansteigt, während die gleiche Größe des Protuberanz-Moduls 31 beibehalten wird.
Es muss angemerkt werden, dass aufgrund der besonderen Konfiguration der Vertiefungen 40 des weiblichen Rotors und weil es keine Kontaktstellen zwischen den Rotoren 3, 4 und dem Gehäuse gibt, wird das Fluid nicht in der Pumpe 1 gefangen und die Pumpe 1 kann mit einer hohen Drehzahl arbeiten, wodurch Verschleiß und Ausfall von mechanischen Teilen verringert werden.
Wie in 4 gezeigt, ist der männliche Rotor 3 in den verschiedenen Teilen ausgebildet, die gegenseitig zusammengesetzt werden. Beispielsweise sind Sitze 36 in dem zylindrischen Körper 35 vorgesehen die im Querschnitt ein im Wesentlichen C-förmiges oder Schwalbenschwanz-Profil aufweisen.
In einem solchen Fall können die Vorsprünge 30 Bereiche bzw. Abschnitte aufweisen mit einer im Wesentlichen Parallelepiped-artigen Basis 34, die in dem Sitz 36 in Eingriff ist. Die Basis 34 des Vorsprungs kann mit Rippen oder Nuten 34' versehen sein, die in entsprechende Rippen oder Nuten 36‘ eingreifen, die in dem Sitz 36 des zylindrischen Körpers des männlichen Rotors vorgesehen sind.
Der gesamte Rotor 3, 4 oder nur die Vorsprünge 30 und/oder Vertiefungen 40 können thermischen und/oder chemischen Behandlungen unterzogen werden und können mit geeigneten Materialien beschichtet werden, wie beispielsweise Hartmetall, Widia, Gummi, Kunststoffe, Teflon oder Keramik.
Wie in 5 gezeigt, weist die Pumpe 1 auch zwei Dichtungsringe 9 auf, die aus 8-förmigen Platten gebildet sind, die aus anti-reibungs-selbstschmierendem Material bestehen. Die Dichtungsringe 9 sind zwischen dem Zentralkörper 2 und den Deckeln 20 angeordnet. Die Fläche der Deckel, die dem Zentralkörper zugewandt sind, ist mit passenden vertieften Sitzen 25 versehen, die beschaffen sind, die Dichtungsringe 9 aufzunehmen. Federn 90 sind in den Sitzen 25 der Deckel in einer solchen Weise angeordnet, um die Dichtungsringe 9 in Richtung des Zentralkörpers zu spannen. So werden die Dichtungsringe 9 gegen die ebenen Seiten der männlichen und weiblichen Rotoren 3, 4 gehalten. Eine solche Lösung ergibt eine Dichtigkeit der Kammern 22, 23, die im Inneren des Zentralkörpers 20 vorkommt, wodurch Verluste durch Bautoleranzen vermieden werden. Auf diese Weise, wenn die Rotoren 3, 4 mit antireibungs-selbstschmierendem Material beschichtet ist, kann die Pumpe 1 mit hoher Drehzahl eingesetzt werden, ohne Öl und mit einem Minimum an Abnutzung für mechanisch bewegten Teilen.
Mit Bezugnahme auf 6–10 wird eine Pumpe 201 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung offenbart, bei der Elemente gleich sind oder den entsprechen, die zuvor offenbart wurden, sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen und die detaillierte Beschreibung wird weggelassen.
Die Pumpe 201 weist einen männlichen Rotor 3 auf mit einem Körper 35, der einen Durchmesser aufweist, der doppelt bezogen auf den Durchmesser des Körpers 45 des weiblichen Rotors ist. In diesem Fall dreht sich der weibliche Rotor 4 mit doppelter Geschwindigkeit gegenüber dem männlichen Rotor; daher weist der männliche Rotor 3 zwei Vorsprünge 30 auf, die diametral gegenüberliegen, und der weiblichen Rotor 4 weist nur eine Vertiefung 40 auf.
Mit Bezugnahme auf 9 sind der weibliche Rotor 4 und der männliche Rotor 3 nebeneinander angeordnet. Die Pumpe 201 umfasst:

– einen Saugkanal I, der über den Kammern 22, 23 der beiden Rotoren angeordnet ist, und
– einen Auslasskanal O, der unter den Kammern 22, 23 der beiden Rotoren angeordnet ist und eine Achse aufweist, die orthogonal in Bezug der Achse des Saugkanals I ist.

Die Beschreibung bezieht sich auf die Anordnung nach 9, wobei es offensichtlich ist, dass die Pumpe 201 je nach Bedarf rotieren kann. Es ist wichtig, dass die Saug- und Auslasskanäle I, O auf einem Teil und auf einem anderen Teil in Bezug auf die Rotoren 3, 4 angeordnet sind, und dass die Kanäle I, O orthogonale Achsen zueinander aufweisen müssen.
Auf diese Weise dreht sich der männliche Rotor 3 in der Richtung des Pfeils R1 und der weibliche Rotor 4 dreht sich in Richtung des Pfeils R2.
Vorteilhafterweise ist der Durchmesser des Auslass-Kanals O um mehr als das Doppelte größer als der Durchmesser des Saugkanals l, so dass die Verdrängung des Fluids erleichtert wird, ohne Gegendrücken in der Kammer 23 des weiblichen Rotor unter dem weiblichen Rotor zu erzeugen, weil die Gegendrücke gegen die Drehrichtung R2 des weiblichen Rotors wirken. In der Tat dringen jederlei Gegendrücke in die Vertiefung 40 des weiblichen Rotors ein, im Gegensinn zu der Drehrichtung R2 des weiblichen Rotors.
Mit Bezugnahme auf 10, während des Zahneingriffs des Vorsprungs 30 des männlichen Rotors in der Vertiefung 40 des weiblichen Rotors, richtet sich ein leerer Raum D (in gestrichelter Linie angezeigt) unter dem Eingriffsbereich des Rotors in Richtung den Auslasskanal O aus. Der leere Raum D ist völlig leer von Fluid, um nicht einen Gegendruck im Gegensinn zu den Drehrichtungen R1, R2 der Rotoren zu generieren.
Die Anordnung der Kammern 22, 23, die Größen der Rotoren 3, 4 und die Anordnung der Saug- und Auslasskanäle I, O ermöglichen eine einfache Verdrängung von Fremdkörpern E, die in den Saugkanal I eintreten können. Die Fremdkörper E können nicht zwischen der Vertiefung 40 des weiblichen Rotors und dem Vorsprung 30 des männlichen Rotors stecken bleiben.
Ein Gitter 29 ist an dem Einlass des Saugkanals I angeordnet. Daher wird die Größe der Fremdkörper E durch die Größe der Löcher des Gitters 29 definiert. Die Größe ist geringer als der Raum S zwischen dem Außendurchmesser des Körpers 35 des männlichen Rotors und dem Innendurchmesser der Kammer 22 des männlichen Rotors. Das heißt, dass der Raum S im Wesentlichen gleich der Länge des Vorsprungs 30 ist. Daher weisen die Löcher des Gitters 29 einen Durchmesser auf, der kleiner als die Länge des Vorsprungs 30 des männlichen Rotors ist.
Mit Bezugnahme auf 10 wird die Auslass-Seite bzw. -Wandung 42 der Vertiefung 40 definiert zwischen einem Punkt P1, der mit dem Umfang des Körpers 45 des weiblichen Rotors verbunden ist, und einem Punkt P2, der mit der Bodenfläche 43 der Vertiefung verbunden ist. Die Einlass-Seite bzw. -Wandung 31 des Vorsprungs 30 wird definiert zwischen einem Punkt F1, der mit dem Umfang des Körpers 35 des männlichen Rotors verbunden ist, und einem Punkt F2, der dem Kopfteil 33 des Vorsprungs 30 verbunden ist. Das Segment zwischen P1 und P2 muss länger sein als das Segment zwischen F1, F2. Das heißt, dass die Sehne C, die die Auslass-Seite 42 der Vertiefung schneidet, größer sein muss als die Sehne H, die die Einlass-Seite 31 des Vorsprungs schneidet.
Auf diese Weise wird das Fluid unter Druck, welches in dem Raum zwischen der Einlass-Seite 31 des Vorsprungs und der Auslass-Seite 42 der Vertiefung eingeschlossen ist, keine Druckspannung gegensinnig zu der Drehrichtung der beiden Rotoren erzeugen. Als Ergebnis wird eine Drehbewegung der beiden Rotoren 3, 4 ohne tote Punkte erreicht.
Mit Bezugnahme auf die 6, 7 und 8, ist der Zentralkörper 2 der Pumpe zwischen zwei Dichtplatten 209 angeordnet. Ein erstes Flügelrad G1 ist mit der Welle 5 des männlichen Rotors und ein zweites Flügelrad G2 ist mit der Welle 6 des weiblichen Rotors verbunden. Die Flügelräder G1, G2 befinden sich außerhalb der jeweiligen Dichtungsplatten 209. Die Kammern 26a, 26 ergeben sich in der Innenfläche der Deckel 20. Die Flügelräder G1, G2 können jeweils in den Kammern 26a, 26b rotieren, die sich in den Deckeln 20 ergeben. Die Kammern 26a, 26b der Flügelräder stehen mit den Auslasskanälen 27a, 27b in Verbindung, die in den Deckeln 20 sich ausbilden.
Auf diese Weise werden jegliche Fluidverluste, die durch die Dichtplatten 209 hindurchtreten, von den Flügelrädern G1, G2 in die Kammer 26a, 26b der Flügelräder hinein zentrifugiert, und werden in Richtung der Deckel 20 befördert, die sich in den Auslasskanälen 27a, 27b ausbilden. Als Ergebnis gibt es keine Druckbegrenzungen für die Öldichtung oder die Staubabdichtung 300, die um die Wellen 5, 6 der Rotoren montiert ist. Die Flügelräder G1, G2 ermöglichen es, dass jede Art von Öldichtung oder Staubdichtung 300 verwendet werden kann, um die von der Pumpe verarbeiteten Flüssigkeiten von jeglichen Maschinen oder Generatoren zu isolieren, die an der Hauptwelle der Pumpe eingesetzt werden.
Variationen und Modifikationen können an den vorliegenden Ausführungsformen der Erfindung im Bereich eines Fachmanns vorgenommen werden, während sie immer noch in den Umfang der Erfindung fallen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2011/0135525 [0007]

Claims

Verdrängerpumpe (1; 201), umfassend: – ein Gehäuse, das einen Zentralkörper (2) und zwei Verschlussdeckel (20), aufweist, wobei der Zentralkörper (2) mit zwei miteinander kommunizierenden zylindrischen Kammern (22, 23), einem Saugkanal (I) und einen Auslasskanal (O) versehen ist, und – zwei Rotoren (3, 4), die umlaufend in den Kammern (22, 23) des Zentralkörpers montiert sind und von entsprechenden Wellen gestützt sind, die umlaufend in den Verschlussdeckeln (20) montiert sind, wobei die zwei Rotoren (3, 4) umfassen: – einen männlichen Rotor (3), die ausschließlich mindestens einen Vorsprung (30) aufweist, nicht aber Vertiefungen, und – einem weiblichen Rotor (4), der ausschließlich mindestens eine Vertiefung (40) aufweist, nicht aber Vorsprünge oder Zähne, wobei der männliche Rotor (3) mit dem weiblichen Rotor (4) in Eingriff ist, was bedeutet, dass der mindestens eine Vorsprung (30) des männlichen Rotors in mindestens eine Vertiefung (40) des weiblichen Rotors eingreift, ohne Kontakt zwischen den zwei Rotoren, und dass der männliche Rotor einen Körper (35) aufweist, der mit mindestens einem Sitz (36) versehen ist, und dass der mindestens eine Vorsprung (30) einen Abschnitt aufweist, der eine Basis (34) umfasst, die mit dem Sitz (36) des Körpers (35) des Rotors in Eingriff ist.
Pumpe (1; 201) nach Anspruch 1, wobei der männliche Rotor (3) einen zylindrischen Körper (35) und mindestens einen Vorsprung (30) aufweist, der sich radial von dem zylindrischen Körper erstreckt, und wobei der weibliche Rotor (4) einen zylindrischen Körper (45) und mindestens einer Vertiefung (40) aufweist, der sich radial innerhalb des zylindrischen Körpers erstreckt.
Pumpe (1; 201) nach Anspruch 2, wobei – jeder Vorsprung (30) des männlichen Rotors im Querschnitt zwei bogenförmige Seiten (31, 32) aufweist, die in einem gerundetem oder flachen Kopfteilteil (33) zusammenlaufen, wobei die beiden Seiten (31, 32) eines Vorsprungs symmetrisch zu einer radialen Symmetrieachse sind, die das Kopfteilteil (33) des Vorsprungs durchquert, und wobei – jede Vertiefung (40) im Querschnitt aus zwei bogenförmige Seiten (41, 42) aufweist, die in einer Bodenfläche (43) mit konkaver Form verbunden sind, wobei die Profile der zwei Seiten (41, 42) der Vertiefung nicht symmetrisch zu einer radialen geraden Linien sind, die den Boden der Vertiefung durchquert, wobei das bogenförmige Profil der Einlass-Seite (41) eine höhere Krümmung aufweist als das bogenförmige Profil der Auslass-Seite (42) der Vertiefung.
Pumpe (1; 201) nach Anspruch 3, wobei die Sehne (C), die die Auslass-Seite (42) der Vertiefung schneidet, länger ist als die Sehne (H), die die Einlass-Seite (32) des Vorsprungs schneidet.
Pumpe (1; 201) nach Anspruch 3 oder 4, wobei die männlichen und weiblichen Rotoren (3, 4) in den Kammern (22, 23) des Zentralkörpers zentriert sind in einer solchen Weise, um einen Toleranzabstand von 0,05 mm, insbesondere 0,02 mm, zwischen den folgenden Teilen zu lassen: – zwischen den Kopfteilteilen (33) der Vorsprünge des männlichen Rotors und der Innenfläche der zylindrischen Kammer (22) des Zentralkörpers, – zwischen den Kopfteilteilen (33) der Vorsprünge des männlichen Rotors und der Bodenfläche (43) der Vertiefungen des weiblichen Rotors, – zwischen der Außenfläche des zylindrischen Körpers (45) des weiblichen Rotors und der Innenfläche der zylindrischen Kammer (23) des Zentralkörpers des Gehäuses, – zwischen der Außenfläche des zylindrischen Körpers (45) des weiblichen Rotors und die Außenfläche des zylindrischen Körpers (35) des männlichen Rotors.
Pumpe (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der männliche Rotor (3) zwei diametral gegenüberliegende Vorsprünge (30) aufweist und der weibliche Rotor (4) eine Vertiefung (40) aufweist.
Pumpe (201) nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei der zylindrische Körper (35) des männlichen Rotors einen Durchmesser aufweist, der das Doppelte des Durchmessers des zylindrischen Körpers (45) des weiblichen Rotors beträgt.
Pumpe (1; 201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, die ferner zwei äußere Zahnräder (7, 8) aufweist, die aus gezahnten Rädern zusammengesetzt sind, die auf die Wellen (5, 6) der Rotoren außerhalb des Gehäuses aufgesetzt sind.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – zwei plattenförmige Dichtungsringe (9), die zwischen dem Zentralkörper (2) und den Deckeln angeordnet sind, und – Federn (90), die zwischen den Deckeln (20) und den Dichtungsringen (9) in einer solchen Weise angeordnet sind, um die Dichtungsringe (9) gegen die ebenen Seiten der Rotoren (3, 4) zu spannen.
Pumpe (1) nach Anspruch 9, wobei die Dichtungsringe (9) und die Rotoren (3, 4) mit anti-reibungs-selbstschmierendem Material beschichtet sind.
Pumpe (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der weibliche Rotor (4) und der männliche Rotor (3) nebeneinander angeordnet sind, und wobei die Saug- und Auslass-Kanäle (I, O) an einer Seite und auf der anderen Seite in Bezug auf die Rotoren (3, 4) angeordnet sind, und wobei die Saug- und Auslass-Kanäle (I, O) orthogonale Achsen zueinander aufweisen.
Pumpe (201) nach Anspruch 11, wobei der Auslasskanal einen Durchmesser aufweist, der größer als das Doppelte des Durchmessers des Saugkanals (I) ist.
Pumpe (201) nach Anspruch 11 oder 12, ferner umfassend ein Gitter (29), das in dem Einlass des Saugkanals (I) angeordnet ist, wobei das Gitter (29) Löcher mit einem Durchmesser aufweist, der kleiner als die Länge der Vorsprünge (30) des männlichen Rotors ist.
Pumpe (201) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ferner umfassend: – zwei Dichtplatten (209), die zwischen dem Zentralkörper (2) und den Deckeln (20) angeordnet sind, – zwei erste Flügelräder (G1), die mit der Welle (5) des männlichen Rotors außerhalb der Dichtungsplatten (209) verbunden sind, – zwei zweite Flügelräder (G2), die mit der Welle (6) des weiblichen Rotors außerhalb der Dichtungsplatten (209) verbunden sind, und – Kammern, (26a, 26b), die in der Innenfläche der Deckel vorgesehen sind, wobei die Flügelräder (G1, G2) in den jeweiligen Kammern (26a, 26b) drehbar sind, wobei die Kammern (26a, 26b) der Flügelräder mit Auslasskanälen (27a, 27b) in Verbindung sind, die in den Deckeln (20) vorgesehen sind.