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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Taumelscheibenpumpe, insbesondere eine Taumelscheibenpumpe nach dem Verdrängerprinzip.
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Stand der Technik
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Taumelscheibenpumpen sind allgemein bekannt und werden beispielsweise in der Chemieindustrie, Lebensmittelindustrie und Pharmaindustrie eingesetzt. Sie fördern ein flüssiges Medium mittels einer in einem Förderraum angeordneten Scheibe, die durch einen Antrieb eine Taumelbewegung um eine Achse durchführt, wobei die Scheibe selbst nicht-rotierend ist.
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Taumelscheibenpumpen werden nach ihren Arbeitsprinzipien unterschieden. Taumelscheibenpumpen, die nach dem Verdrängerprinzip arbeiten, fördern eine Flüssigkeit durch Verdrängung oder Auspressen und arbeiten bei kleineren Drehzahlen. Sie unterscheiden sich als solche grundsätzlich von Taumelscheibenpumpen nach dem Zentrifugalprinzip, die eine Flüssigkeit durch Zentrifugalkraft fördern und bei hohen Drehzahlen arbeiten, um genügend Druck zu generieren. Eine weitere Taumelscheibenpumpe arbeitet nach dem Prinzip einer Schlauchpumpe.
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Bei den bekannten Taumelscheibenpumpen, die nach dem Verdrängerprinzip arbeiten, muss zur Vermeidung eines vorübergehenden Kurzschlusses von Saug- und Druckleitung, die Druckleitung zeitweise gesperrt werden. Das führt zu engen Ein- und Auslassquerschnitten. Deshalb sind die bekannten Bauweisen nur für kleine Pumpen und Kapazitätsbereiche geeignet.
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US 2,693,764 (Cornelius) offenbart eine Taumelscheibenpumpe, die als Verdrängerpumpe arbeitet, bei der eine konstante Menge einer Förderflüssigkeit durch Verdrängung oder Auspressen beschleunigt wird. Solche Pumpen werden typischerweise bei tieferen Drehzahlen (z.B. unter 1500 rpm) betrieben, um eine zu große Unwucht zu vermeiden. Sie weist eine erste Antriebswelle und einen Rotor mit einem Lager auf, in dem eine zweite Welle angeordnet ist, die eine Taumelbewegung oder Nutation um einen Mittelpunkt durchführt. An dieser Welle ist eine Scheibe befestigt, die während der Drehung der zweiten Welle in einer Taumelbewegung durch einen Förderraum bewegt wird. Eine Zwischenwand trennt die Pumpenkammer in zwei Förderräume, wobei ein Einlass auf einer Seite der Trennwand zu dem Förderraum führt und ein Auslass sich auf der anderen Seite der Trennwand wegführt. Die Scheibe wird im Förderraum in einer Taumelbewegung um die Nutationsachse bewegt, wobei sie progressiv zwischen dem Einlass und Auslass taumelt. Sowohl der Einlauf als auch der Auslass erstrecken sich radial zur Achse der Taumelscheibenbewegung zum Förderraum hin bzw. vom Förderraum weg und als solches in einem Winkel zur Förderrichtung im Förderraum, welches hohe Druckverluste verursacht. Eine Zufuhr- und Abflussleitung sind tangential zum Förderraum und somit rechtwinklig zum Einlass bzw. zum Auslass ausgerichtet. Der Antrieb und Rotor zur Drehung der zweiten Welle für die Taumelbewegung befindet sich in kurzem Abstand und unmittelbar neben der Taumelscheibe, wobei zwischen Taumelscheibe und Rotor eine elastische, in einer Hülse und an einem Flansch integrierte Scheibendichtung angeordnet ist.
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US 5,454,699 (KSB Aktiengesellschaft) offenbart eine weitere Taumelscheibenpumpe nach dem Verdrängerprinzip, deren Ein- und Auslass ebenfalls radial zum Förderraum ausgelegt sind, welches hohe Druckverluste verursacht. Der Förderraum ist durch mehrere Dichtungen vom Pumpenraum abgedichtet. Die Lager sind vom Fördermedium geschmiert und dürfen kurzfristig trockenlaufen.
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US 3,323,466 (Ford) offenbart eine Taumelscheibenpumpe, deren Einlass und Auslass für die Förderflüssigkeit parallel zur Wellenachse und die Zulauf- und Ablaufleitungen tangential zum Förderraum ausgelegt sind, wobei das Fördermedium beim Eintritt in den Förderraum sowie beim Austritt eine 90°-Umlenkung mit hohen Druckverlusten erfährt.
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Beschreibung der Erfindung
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Der vorliegenden Erfindung ist die Aufgabe gestellt, eine Taumelscheibenpumpe nach dem Verdrängerprinzip zu schaffen, die gegenüber den Taumelscheibenpumpen des Standes der Technik einen vergrößerten Anwendungsbereich und das Pumpen von größeren Fördermengen ermöglicht.
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Eine Taumelscheibenpumpe nach dem Verdrängerprinzip weist ein Pumpengehäuse auf mit einer Frontwand und einem Gehäusedeckel, das einen im Wesentlichen ringförmigen Förderraum umschließt, und eine an einer Welle befestigte Taumelscheibe mit einer Nabe und einem Kreisring, die mittels eines Antriebs eine Taumelbewegung um einen Taumelpunkt und eine Pumpenachse durch den Förderraum durchführt. Ein Ein- und Auslass für eine Förderflüssigkeit führen in den Förderraum hinein bzw. vom Förderraum weg, wobei ein Eintrittsstutzen der Pumpe zum Einlass und der Auslass zu einem Austrittsstutzen der Pumpe führen.
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Gemäß der Erfindung ist der Einlass stirnseitig im Bereich der Nabe der Taumelscheibe angeordnet und weist einen Kanal auf, der durch eine Aussparung in der Taumelscheibe gebildet ist und zum Förderraum führt, der in Fließrichtung des Fördermediums zunächst radial auswärts und sodann kontinuierlich und ohne winklige Umlenkungen von der Radialen weg in die Umfangsrichtung des Förderraums sich erstreckt. Der Auslass mit einem Kanal führt kontinuierlich, ohne winklige Umlenkung vom Förderraum weg, wobei eine Zwischenwand den in den Förderraum führenden Kanal des Einlasses vom Kanal des Auslasses trennt. Die Zwischenwand erstreckt sich dabei in einem Winkel zur Radialen. Die trennende Zwischenwand bildet dadurch einen Teil des Kanals des Einlasses und einen Teil des Auslasskanals. Der Eintrittsstutzen zur Pumpe und zum Einlass führt durch die Frontwand des Pumpengehäuses.
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Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Taumelscheibenpumpe fließt das Fördermedium durch den Eintrittsstutzen der Pumpe und über den Einlass in den im Wesentlichen ringförmigen Förderraum, wobei es dank der erfindungsgemäßen Strömungsführung beim Einlass in Fließrichtung eine allmähliche Richtungsänderung von der Radialen weg in die Umfangsrichtung des Förderraums und beim Auslass vom Förderraum von der Umfangsrichtung allmählich weg zum Auslass und somit einen minimierten Strömungsverlust und somit einen minimierten Druckverlust erfährt.
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Aufgrund der verlustarmen Umlenkungen kann damit die Pumpe mit geringeren Druckverlusten betrieben werden, welches sich positiv auf die Kapazität und den Wirkungsgrad der Pumpe auswirkt.
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Zudem ermöglicht die erfindungsgemäße Anordnung des Ein- und Auslasses, dass dieser während der Taumelbewegung der Taumelscheibe stets ihr voller Querschnitt offen beibehalten wird, dies im Gegensatz zu den Taumelscheibenpumpen des Standes der Technik, bei denen der Einlass und Auslass bei jeder Taumelbewegung des Kreisrings jeweils zeitweise oder sogar vollständig durch den Kreisring überdeckt wird und so ein Druckverlust aufgrund eines eingeschränkten Querschnitts des Ein- und Auslasses erzeugt und eine Art pulsierende Förderung des Mediums. Die Erfindung mit uneingeschränkten Querschnitten des Ein- und Auslasses führt hingegen zu einer weiteren Reduzierung von Strömungsverlusten im Bereich des Ein- und Auslasses und einer steten, kontinuierlichen Strömung und Förderung des Fördermediums.
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Eine Reduzierung der Strömungsverluste bzw. Druckverlust führt zu einem verminderten Risiko einer Verdampfung Kavitation des Fördermediums. Die Erfindung ermöglicht deshalb, dass die Fördergeschwindigkeiten und auch die Fördermengen der Pumpe erhöht werden können.
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Reduzierte Strömungsverluste erhöhen auch den Wirkungsgrad der Pumpe. Dadurch ermöglicht sie eine effizientere Förderung von dünnflüssigen Fördermedien sowie auch die Förderung von dickflüssigen bis pastösen Fördermedien mit hohen Viskositäten zu fördern. Der Einsatzbereich der erfindungsgemäßen Pumpe ist im Vergleich zu jenen des Standes der Technik dadurch stark vergrößert, indem eine größere Vielfalt von Fördermedien gefördert werden können und die Fördergeschwindigkeit erhöht ist.
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Bedingt durch die erfindungsgemäße Lage des Ein- und Auslasses bildet sich im Bereich der Nabe der Taumelscheibennabe kein Totraum. Deshalb ist die Pumpe gut und einfach zu reinigen, was zusätzlich Vorteile bezüglich der Hygienereinigung gewährt.
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In einer ersten Ausführung der Erfindung führt der Eintrittsstutzen durch die Frontwand des Pumpengehäuses, wobei er stirnseitig etwa auf Höhe der Pumpenachse und parallel zur Pumpenachse durch die Frontwand führt. Von dort führt ein Durchgang axial zum stirnseitigen Einlass mit dem erfindungsgemäßen Kanal in der Taumelscheibe.
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Die Pumpenachse wird in Bezug auf die vorliegende Erfindung als die Achse des Doppelkegels definiert, um welche die Taumelscheibe taumelt und auf welcher der Taumelpunkt ihrer Taumelbewegung liegt.
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In einer zweiten Ausführung der Erfindung führt der Eintrittsstutzen durch die Frontwand des Pumpengehäuses, wobei er unter der Pumpenachse angeordnet ist und in einer Richtung senkrecht zur Pumpenachse durch die Frontwand führt. Ein Durchgang führt vom Eintrittsstutzen aufwärts bis zur Nabe und dem erfindungsgemäßen stirnseitigen Einlass und Kanal in der Taumelscheibe. In einer Variante ist der Eintritts- und Austrittsstutzen etwa auf einer Linie angeordnet.
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Beide Ausführungen sind je nach Platzverhältnissen einsetzbar. Insbesondere die zweite Ausführung ist bei beschränktem Platz vorteilhaft.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung führt der Eintrittsstutzen durch die Frontwand des Pumpengehäuses, wobei er außermittig zur Nabe und parallel zur Pumpenachse durch die Frontwand führt. Ein Durchgang führt vom Eintrittsstutzen parallel zur Pumpenachse durch die Nabe in den Ringraum und dem erfindungsgemäßen radialen Einlass und Kanal in der Taumelscheibe in den Förderraum. Dadurch wird eine einfache Reinigung der Pumpe ermöglicht, welches in der Pharma- und Lebensmittelindustrie von Wichtigkeit ist.
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In einer Variante dieser Ausführung weist der Gehäusedeckel der Taumelscheibenpumpe im Bereich des Kanals im Auslass radiale Bohrungen auf.
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In einer Variante dieser Ausführung ist eine axiale Bohrung im Gehäusedeckel etwa diagonal gegenüber der Aussparung in der Taumelscheibe, die den Kanal des Einlasses bildet, angeordnet.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung weist die Nabe der Taumelscheibe auf Höhe der Achse des Eintrittsstutzens eine axiale Bohrung auf, die durch die Taumelscheibe hindurchführen, um das Fördermedium in den Ringraum hinter der Nabe zuzulassen. Dies ermöglicht einen Druckausgleich zur Entlastung der Wellendichtung, sowie ein Spülen vom Ringraum und der Membrane.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Austrittsstutzen radial zur Taumelscheibe angeordnet.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Austrittsstutzen tangential zur Taumelscheibe angeordnet.
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Erfindungsgemäß weist die Nabe der Taumelscheibe die Form einer Kegelkuppel auf, um Raum für den Ringraum und die Wellendichtung zu gewähren.
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Die Taumelscheibenpumpe weist in der Ebene des Taumelpunktes der Taumelscheibe eine statisch elastische Dichtung zwischen Welle und Gehäusedeckel auf. Die Dichtung ist beispielweise als Membrandichtung oder Faltenbalg ausgebildet und bildet dadurch eine hermetisch abgedichtete Pumpe.
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Die erfindungsgemäße Taumelscheibenpumpe zeichnet sich durch eine kleine Anzahl Bauteile aus, was sowohl Konstruktion als auch die Wartung vereinfacht. Insbesondere bewirkt dies eine Minimierung der Anzahl Verbindungspunkte, was die Reinigung vereinfacht und auch hohe Hygieneanforderungen erfüllen kann.
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In einer Ausführung der Erfindung ist die Taumelscheibe von hinten, d.h. von der Antriebsseite an der Welle befestigt. Dies bewirkt eine weitere Reduzierung der Teile, an denen Fördermaterial festsetzen könnte.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist die Taumelscheibe von der Pumpenseite von vorne im Bereich der Nabe an der Welle mit einer Schraube befestigt. Diese Ausführung ermöglicht hingegen nach Bedarf eine einfache Entfernung der Taumelscheibe zu Reinigungs- und Wartungszwecken.
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In einer weiteren Ausführung der Erfindung ist der Gehäusedeckel radial zweiteilig ausgeführt, mit einem ersten, inneren Teil und einem zweiten äußeren Teil, wobei im Betrieb der erste Teil in Kontakt mit dem Medium ist und aus einem mediumsbeständigen Werkstoff besteht. Der zweite Teil ist dabei aus einem herkömmlichen, kostengünstigen Werkstoff gefertigt.
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Die erfindungsgemäße Taumelscheibenpumpe weist im Förderraum keine gleitenden und somit keine mit Reibung behafteten Teile auf. Die elastische und statische Dichtung, die als solche keine gleitenden oder rotierenden Teile aufweist, dichtet die Antriebswelle hermetisch ab. Dadurch erhitzen sich bei einem Trockenlaufen der Pumpe keine der Teile und es entstehen dadurch keine Schäden. Die erfindungsgemäße Pumpe erlaubt deshalb ein problemloses Trockenlaufen, wodurch eine erhöhte Betriebssicherheit und Zuverlässigkeit erreicht wird.
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Weitere Vorteile der Erfindung folgen aus der nachfolgenden Beschreibung, in welcher die Erfindung anhand von in den schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert wird.
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Figurenliste
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- 1 zeigt die erste Ausführung der erfindungsgemäßen Taumelscheibenpumpe mit stirnseitigen Einlass und einem auf Höhe der Pumpenachse angeordneten und parallel zur Pumpenachse verlaufenden Eintrittsstutzen in einem Schnitt entlang der Pumpenachse der Pumpe und entlang der Linie F-F in 2.
- 2 zeigt die erste Ausführung in einem Schnitt entlang A-A in 1.
- 3 zeigt die zweite Ausführung der erfindungsgemäßen Taumelscheibenpumpe mit stirnseitigem Einlass und unter der Pumpenachse angeordnetem und senkrecht zur Pumpenachse verlaufendem Eintrittsstutzen in einem Schnitt entlang der Pumpenachse.
- 4 zeigt die dritte Ausführung der erfindungsgemäßen Taumelscheibenpumpe mit stirnseitigem Einlass und parallel zur Pumpenachse verlaufendem und unter der Pumpenachse angeordnetem Eintrittsstutzen in einem Schnitt entlang der Pumpenachse.
- 5 zeigt die Ausführung aus 4 in einem Schnitt durch die Pumpenachse gemäß B-B mit tangential angeordnetem Austrittsstutzen.
- 6 zeigt die Ausführung aus 4 in einem Schnitt durch die Pumpenachse gemäß B-B mit radial angeordnetem Austrittsstutzen.
- 7 zeigt einen Ausschnitt der Ausführung aus 4, insbesondere der Nabe der Taumelscheibe zur frontseitigen Demontage der Taumelscheibe.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Taumelscheibenpumpe zeichnet sich, wie erwähnt, durch eine einfache Konstruktion danke einer kleinen Anzahl Bauteile. Alle Ausführungsbeispiele weisen im Wesentlichen eine Welle 1, eine Taumelscheibe 4, ein Pumpengehäuse 6, ein Gehäusedeckel 18 und eine Dichtung 17 auf, die den Förderraum 11 vom Antrieb der Pumpe hermetisch abdichtet.
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Alle hierin offenbarten Ausführungen haben einen bezüglich der Welle 1 und Taumelscheibe 4 stirnseitigen Einlass in der Nabe 15 der Taumelscheibe 4 gemeinsam einen Kanal 20, 22 der das Fördermedium vom Einlass in der Nabe 15 entlang einem gekrümmten Pfad kontinuierlich und ohne winklige Umlenkungen in die Umfangsrichtung des Förderraums 11 führt und ebenso ohne winklige Umlenkung aus dem Förderraum 11 zum Auslass führt. Die verschiedenen Ausführungen unterscheiden sich in der Anordnung des Eintrittsstutzens 25 in der Frontwand des Pumpengehäuses 6 sowie der Anordnung des Austrittsstutzens 26 am Pumpengehäuse 6.
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Für einen ungestörten Strömungseinlass und zur Vergrößerung der Querschnittsfläche des in der Nabe der Taumelscheibe angeordneten Kanals, ist in der Frontwand des Pumpengehäuses eine Aussparung angeordnet.
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Zudem haben alle hierin offenbarten Ausführungen eine statisch, elastische Dichtung 17 gemeinsam zur hermetischen Abdichtung des Pumpenraums vom Antriebsraum. Die hermetische Abdichtung ermöglicht es, dass die erfindungsgemäße Pumpe auch über lange Zeit auch trocken laufen darf, ohne dass Schäden am Antrieb entstehen, weil der Antrieb unabhängig vom Pumpenraum geschmiert werden kann. Für einen einfachen Aus- bzw. Einbau des Antriebes der Pumpe in der Anlage, ist die Pumpe radial geteilt ausgebildet, welches für eine Wartung wichtig ist.
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1 bis 7 zeigen verschiedene erfindungsgemäße Taumelscheibenpumpen. Sie zeigen die auf einer Welle 1 montierte und um einen Taumelpunkt 2 sich bewegende Taumelscheibe 4 mit Nabe 15. Die Welle 1 wird durch einen nicht dargestellten Antrieb in einer Taumelbewegung bewegt, wodurch der Kreisring 12 eine doppelkegelige Fläche beschreibt. Die Taumelscheibe 4 ist in einem Pumpengehäuse 6 angeordnet bestehend aus einer Frontwand 10 mit einem Eintrittsstutzen 25 und einem Gehäusedeckel 18, die mittels Schrauben 51 verbunden und O-Ring 60 abgedichtet sind. Die Taumelscheibe 4 weist Kugelflächen 3 auf, die sich während der Taumelbewegung der Scheibe 4 entlang kugelförmigen Innenflächen 13 und 14 der Frontwand 10 des Pumpengehäuses 6 und Gehäusedeckel 18 bewegen, wobei der Mittelpunkt der Kugelflächen 3 der Taumelscheibe und der kugelförmigen Innenflächen 13 und 14 des Gehäuses mit dem Taumelpunkt 2 zusammenfallen.
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Die Pumpenkammer 11, auch Förderraum 11 genannt, wird durch eine kugelförmige Innenfläche 5 und konische Seitenflächen 7 und 8 gebildet, die Teil einer Seitenwand 9 des Gehäusedeckels 18 und bzw. der Frontwand 10 des Pumpengehäuses 6 sind. Das Fördermedium wird durch einen Kreisring 12, die verbunden mit den Kugelflächen 3 der Nabe 15 ein integraler Teil der Taumelscheibe 4 ist, durch den im Wesentlichen ringförmigen Förderraum 11 gefördert. Die Förderung des Fördermediums entsteht durch die Taumelbewegung, aber nicht Drehung des Kreisrings 12 durch den Förderraum 11. Der Förderraum 11 ist gegen den restlichen, eintrittsseitigen Pumpenraum dynamisch abgedichtet durch die Kugelflächen 3 und den kugelförmigen Flächen 13 und 14 abgedichtet.
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Die erfindungsgemäße Taumelscheibenpumpe zeichnet sich durch die Trennung der Saug- und Druckseite der Pumpe mittels einer Zwischenwand 19 aus, die in einer dafür bestimmten Aussparung 28 des Kreisrings 12 der Taumelscheibe 4 zu liegen kommt. Die Zwischenwand 19 bildet dabei mit einer ihrer Seitenfläche eine Seite des gekrümmten Einlasskanals 20, 22 und mit ihrer anderen Seitenfläche eine Seite des Auslasskanals 32. Die Zwischenwand 19 ist zur Förderrichtung des Mediums um den Umfang im Förderraum hin und in einem Winkel zur Radialen gerichtet. Bei der Taumelbewegung des Kreisrings 12 wird dadurch weder der Einlass noch der Auslass abgedeckt, sodass diese immer offen bleiben und eine kontinuierliche Strömung des Fördermediums über einen Zyklus der Pumpe gewährleistet und eine praktisch pulsationsfreie Strömung sichergestellt ist.
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Der Einlass in den Förderraum 11 zeichnet sich durch den gekrümmten Kanal 22 des Einlasses aus, der sich von der Nabe im Wesentlichen radial nach außen, sich jedoch graduell und kontinuierlich und ohne winklige Umlenkungen von der Radialen weg und in die Umfangsrichtung des Förderraums 11 und des Kreisrings 12 erstreckt und eine verlustarme Strömung in den Förderraum 11 gewährleistet.
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Die Nabe 15 der Taumelscheibe 4 ist erfindungsgemäß in der Form einer Kegelkuppe ausgebildet, um Raum für den Ringraum 33 und die Wellendichtung (Membrandichtung) 17 zu gewähren. Diese ist durch eine statisch, elastische Membrandichtung 17ausgeführt, ist in der Ebene des Taumelpunktes 2 angeordnet und erstreckt sich vom Wellenstumpf 16 und der Welle 1 zum Gehäusedeckel 18. Die Taumelscheibe 4 und die Membrandichtung 17 sind zentriert und mittel dem Wellenstumpf 16 und einer am Anfang der Welle 1 ausgebildeten, kraftschlüssigen Verbindung und einem formschlüssig ausgebildeten Endstück 71 befestigt.
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Der Gehäusedeckel 18 mit einem Wulst 70 versehen, der in der Ebene des Taumelpunktes 2 eine Fläche aufweist, die einen Sitz für die Membrandichtung 17 bildet. Der Sitz für die Membrandichtung 17 wird zudem durch einen Deckel 40 gebildet, der durch einen O-Ring 61 abgedichtet ist und von der Antriebsseite her durch Schrauben 53 befestigt ist.
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Die Anordnung des Eintrittsstutzens 25, des Austrittsstutzens 26 sowie der spezifischen Ausführungen des Einlasses mit gekrümmten Kanal wird nun anhand der einzelnen Ausführungen gemäß der Figuren erläutert.
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1 und 2 zeigen die erste Ausführung der Erfindung, bei der der Eintrittsstutzen 25 stirnseitig auf Höhe der Welle 1 in der Frontwand 10 des Pumpengehäuses 6 angeordnet ist. Das Fördermedium gelangt durch den Eintrittsstutzen 25 in den Pumpenraum und über den Einlass in der Nabe 15 mit dem Kanal 20 entlang einem gekrümmten Pfad in den Förderraum 11. Die Nabe 15 weist hierzu eine Aussparung 20 auf, die beginnend im Zentrum der Nabe 15 oder leicht vom Zentrum der Nabe 15 versetzt, in Fließrichtung des Fördermediums zunächst radial auswärts führt und danach zum Umfang der Nabe 15 hin sich von der Radialen weg erstreckt und in die Umfangsrichtung des Förderraums 11 mündet. Sie weist insbesondere keine winkligen Umlenkungen auf sondern weist eine kontinuierliche Krümmung auf. Dies bewirkt eine verlustarme Strömung des Fördermediums und ermöglicht dadurch die Förderung von größeren Mengen sowie auch Fördermedien mit höheren Viskositäten inklusive Pasten und Fördermedien mit einem Anteil von Feststoffen. Die Frontwand 10 des Pumpengehäuses 6 weist im Bereich des Einlasskanals 22 eine Aussparung 30 auf, welche die Querschnittsfläche des Einlasskanals 22 vergrößert und einen ungestörten Strömungseinlass in die Förderkammer 11 ermöglicht.
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Die Nabe 15 weist eine Anzahl Bohrungen 31 auf, durch die Förderflüssigkeit in den Ringraum 33 fließen kann und einen zur Entlastung der Membrandichtung 17 Druckausgleich vom Ringraum 33 bewirkt. Die Bohrungen 31 ermöglichen auch bei der Wartung die Spülung des Ringraums 33 und der Membrandichtung 17.
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Der Auslasskanal 32 aus dem Förderraum 11 ist in dieser Ausführung radial angeordnet und führt von der Aussparung 28 im Kreisring 12 in radialer Richtung zum Austrittsstutzen 26 der Pumpe.
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3 zeigt die zweite Ausführung und vertikale Bauart der Erfindung, die im Vergleich zur horizontalen Bauart von 1 und 2, weniger Aufstellfläche erfordert. Sie zeigt ein Pumpengehäuse mit einem Eintrittsstutzen 25 im unteren Bereich, das senkrecht zur Welle 1 ausgerichtet ist. Das Fördermedium wird vom Eintrittsstutzen 25 über einen Durchgang zur Nabe 15 und dort in den Einlass 20 geführt. Der Auslasskanal 32 ist hier wiederum radial angeordnet und führt in radialer Richtung zum Austrittsstutzen 26 im oberen Bereich der Pumpe gegenüberliegend dem Eintrittsstutzen 25. Der Eintritt- und Austrittsstutzen ist in etwa auf einer Linie angeordnet. Bei dieser Ausführung sind die Strömungsverluste im Eintrittsstutzen 25 weiter reduziert, da nur eine geringe Umlenkung vom Stutzen zum Einlass besteht.
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Eine radiale Durchgangsbohrung 36 im ringförmigen Wulst 70 und eine ebenso radiale Bohrung 35 im Gehäusedeckel 18 verbindet den Ringraum 33 mit einer Aussparung 34 im Auslasskanal 32 und dient einer Entlüftung des Ringraumes 33 hinter der Nabe 15.
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Zur Abstützung der gesamten Pumpe sind am Gehäuse 6 Rippen 43 angeordnet, die mittels Schrauben 56 mit einer Platte 44 verbunden sind.
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4 und 5 zeigt die dritte Ausführung der Erfindung mit einem parallel zur Pumpenachse und außermittig der Nabe 15 geführten Eintrittsstutzen 25 und einem tangential zum Förderraum 11 nach oben ausgerichteten Austrittsstutzen 26. Das Fördermedium strömt vom Eintrittsstutzen 25 stirnseitig durch eine Bohrung oder Öffnung 27 in der Nabe 15 in den hinter der Taumelscheibe 4 sich befindenden Ringraum 33 zwischen der hinteren Seite der Nabe 15 und der Membrandichtung 17 und von dort um den Wellenstumpf 16 herum, durch die kanalförmige Aussparung 20 in der Nabe 15 und über die Aussparung 30 in Fließrichtung des Mediums zunächst in radialer Richtung und sodann von der Radialen weg entlang einem gekrümmtem Pfad 22 in die Umfangsrichtung im Förderraum 11. Dort wird das Fördermedium mittels des Kreisrings 12 und der Zwischenwand 19, die in einem Winkel zur Radialen angeordnet ist, über den Austrittsstutzen 26 aus der Pumpe befördert. Die Zwischenwand 19 bildet wiederum mit der einen ihrer Seiten einen Teil der Aussparung 30 und mit der anderen ihrer Seiten den Auslasskanal 32. Die Zwischenwand 19 ist auf der Einlassseite teils radial teils tangential und auf der Auslassseite tangential ausgerichtet.
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Zur Abstützung der Pumpe dieser Ausführung ist das Pumpengehäuse 6 auf einer Platte 42 gestellt und mit Schrauben 52 befestigt.
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Der Gehäusedeckel 18 kann zweiteilig ausgeführt sein und weist beispielsweise einen ersten, inneren Teil, einen Einsatz 41 auf, der aus einem mediumbeständigen Werkstoff gefertigt sein kann, während ein zweiter, äußerer Teil aus einem herkömmlichen Werkstoff gefertigt ist. Der Einsatz 41 bildet die Seitenwand 7 der Förderkammer 11 und kommt mit dem Fördermedium in Berührung und ist mit einem O-Ring 62 abgedichtet.
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6 zeigt eine Variante der dritten Ausführung, die sich für die Förderung von kleinen Mengen bei höheren Drücken eignet. Hier sind der Austrittskanal 32 und Austrittsstutzen 26 radial angeordnet und die Bohrung oder Eintrittsöffnung 27 in der Nabe 15 und der Kanal 20 des Einlasses liegen im Wesentlichen etwa auf der Achse des Austrittsstutzens 26. Die Zwischenwand 19 ist zur Förderrichtung des Mediums um den Umfang des Förderraums 11 hin ausgerichtet und in einem Winkel zur Radialen ausgerichtet. Die Pumpe ist wiederum auf einer Platte 42 mit Schrauben 52 befestigt.
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In den Ausführungen gemäß 1-6 ist die Taumelscheibe 4 selbst über den Wellenstumpf 16 mittels einer Schraube 50 in einer Bohrung in der Welle 1 befestigt. Indem die Befestigung der Taumelscheibe 4 und der Membrandichtung 17 außerhalb des Förderraums 11 und im Antriebsraum sich befindet ergeben sich im Pumpenraum im Bereich der Taumelscheibennabe 15 glatte und deshalb einfach zu reinigende Formen.
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In 7 ist eine Variante der Erfindung gezeigt, in der die Taumelscheibe 4 nicht von der Antriebsseite sondern von der Pumpenseite, d.h. auf Seite des Eintrittskanals 22 an der Welle 1 befestigt ist. Diese Befestigung ermöglicht den Ausbau der gesamten Taumelscheibe 4 von vorne, ohne dass der Antriebsbereich geöffnet werden muss. Hierzu ist der Wellenstumpf 16 der Nabe 15 an seinem Ende zwecks Anordnung eines Zwischenstücks 21 kürzer ausgebildet, wobei das Zwischenstück 21 mit einer Schraube 50 mit der Welle 1 verbunden ist. Die Taumelscheibe 4 ist mittels einer Schraube 55 in der Mitte der Stirnseite der Nabe 15 am Zwischenstück 21 befestigt. Das Zwischenstück 21 weist hierzu eine konisch ausgebildete Zentrier- und Spannfläche 73 und 74, auf die mit einem O-Ring 63 und 64 abgedichtet ist, wobei das Zwischenstück 21 und die Nabe 15 durch eine im Zwischenstück integrierten formschlüssigen Verbindung 72 verbunden sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Welle
- 2
- Taumelpunkt
- 3
- Kugelflächen
- 4
- Taumelscheibe
- 5
- kugelförmige Innenfläche
- 6
- Pumpengehäuse
- 7
- konische Seitenfläche des Förderraums
- 8
- konische Seitenfläche des Förderraums
- 9
- Seitenwand des Gehäusedeckels
- 10
- Frontwand des Pumpengehäuses
- 11
- Förderraum
- 12
- Kreisring
- 13
- kugelförmige Innenfläche
- 14
- kugelförmige Innenfläche
- 15
- Nabe
- 16
- Wellenstumpf
- 17
- Dichtung, Wellendichtung
- 18
- Gehäusedeckel
- 19
- Zwischenwand
- 20
- Aussparung in Nabe, Kanal
- 21
- Zwischenstück
- 22
- gekrümmter Kanal
- 23
- -
- 24
- -
- 25
- Eintrittsstutzen
- 26
- Austrittsstutzen
- 27
- Bohrung, Eintrittsöffnung
- 28
- Aussparung in Scheibe
- 30
- Aussparung in Frontwand Pumpengehäuse
- 31
- Bohrung in Nabe
- 32
- Auslass, Austrittskanal
- 33
- Ringraum
- 34
- Aussparung im Austrittskanal
- 35
- Bohrung
- 36
- Durchgangsbohrung
- 37-39
- -
- 40
- Deckel
- 41
- Einsatz
- 42
- Platte
- 43
- Rippen
- 44
- Platte
- 45-49
- -
- 50-56
- Schraube
- 57-59
- -
- 60-64
- O-Ring
- 65-69
- -
- 70
- Wulst
- 71
- Endstück
- 72
- formschlüssige Verbindung
- 73-74
- Zentrierfläche, Spannfläche
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2693764 [0005]
- US 5454699 [0006]
- US 3323466 [0007]
