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Flügelzellenpumpe Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe,
bestehend aus einem hohlzylinderartigen Gehäuse mit einem Einlaß- und einem..AuslaBstutæen
sowie einem achsparallel zur Gehäuseachse exzentrisch gelagerten Rotor mit radial
verschieblichen Flügeln.
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Die Flügel gegenwärtig von der Maschinenindustrie gefertigter Flügelzellenpumpen
der genannten Art werden durch die Zentrifugalkraft während des Rotorumlaufs sowie
gegebenenfalls durch Federn in Anlage mit der Innenwandung des Pumpengehäuses gehalten,
so daß der Gehäuse- und Flügelverschleiß verhältnismäßig groß ist.
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Außerdem müssen die Flügel auch in den Bereichen des Ein- sowie Auslaßstutzens
durch die hohlzylinderartig gekrümmte Innenwandung des Gehäuses geführt sein, so
daß die jeweilige Durchlaßöffnung des Ein- und Auslaßstutzens in Richtung der Rotordrehachse
nur mit einer gegenüber dem inneren Stirnwandabstand des Gehäuses verringerten Breite
ausgebildet werden kann. Dadurch entstehen jedoch zumindest im Bereich des Auslaßstutzens
zwischen dem beiderseits des letzteren belassenen Wandungsteilen des Gehäuses und
der Mantelfläche des Rotors zwei sich in dessen Drehrichtung keilförmig verjüngende
Spalte, in die etwa im Fördergut enthaltene'Festbestandteile hineingezogen werden
und ein Blockieren der Pumpe,verursachen können. Bereits aus diesem Grunde sind
die bekannten Flügelzellenpumpen nicht zum Fördern von Dickstoffen, insbesondere
Beton, mit körnigen oder sonstigen Festbestandteilen verwendbar.
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Außerdem wurde die Zähigkeit der Dickstoffe sowie insbesondere die
körnigen Einschlüsse des Betons die Radialbewegungen der Flügel zumindest behindern
und gegebenenfalls deren stirnseiitige Anlage an der Innenwandung des Gehäuses unterbinden,
wobei insbesondere auch die radialen Flügelbewegungen in Richtung zur Rotorachse
bereits durch geringfügige Dickstoff- bzw. Betonmengen blockiert würden, die gegebenenfalls
in die Hohlräume des Rotors hinter die inneren Stirnseiten der Flügel eindringen
könnten.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe der
eingangs genannten Art mit geringem Konstruktionsaufwand so weiterzubilden, daß
sie nicht nur gegenüber bislang mit einem geringeren Verschleiß behaftet sondern
insbesondere auch zum Fördern von Dickstoffen, insbesondere Beton, verwendbar ist.
Dies wird dadurch
erreicht, daß den Flügeln eine deren radialen
Verschiebungsbewegungen zwangsläufig steuernde Vorrichtung zugeordnet ist.
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Aufgrund dieser einfachen Konstruktionsmaßnahme ergeben sich mannigfaltige
Vorteile. Die zwangsläufig bezüglich ihrer Radialbewegungen gesteuerten Flügel können
nahezu reibungsfrei längs der um die Rotorachse gekrümmten Innenwandung des Gehäuses
geführt werden, so daß sowohl das letztere als auch die Flügel gegenüber bislang
einem wesentlich geringeren Verschleiß unterworfen sind. Durch die zwangsläufige
Führung der Flügelstirnflächen in unmittelbarer Nähe der inneren Gehäusewandung
kann die ordnungsgemäße Pumpenfunktion-selbst durch zähkonsistentes Fördergut nicht
beeinträchtigt werden, 90 daß die Pumpe auch zum Fördern von Dickstoffen geeignet
ist. Außerdem bedürfen die Flügel infolge ihrer zwangsläufigen Steuerung in den
Bereichen des Ein- und Auslaßstutzens keiner Führung durch die innere Gehäusewand,
so daß bei einer bevorzugten Ausführungsform der Pumpe die Jeweilige Drchlaßöffnung
des Einlaß- und/oder Auslaßstutzens in Richtung der Rotorachse zumindest im Bereich
der Innenwand des Gehäuses mit einer im wesentlichen dessen inneren Stirnwandabstand
entsprechenden öffnungsbreite ausgebildet ist. Dies gewährleistet nicht nur große
Öffnungsquerschnitte der Gehäusestutzen sondern außerdem den Vorteil, daß im Bereich
des Auslaßstutzens min sich in der Drehrichtung des Rotors zwischen dessen Mantelfläche
und der inneren Gehäusewandung keilförmig verJüngender Spalt vorhanden ist, in dem
sich körnige oder sonstige Festbestandteile des Förderguts verklemmen könnten. Die
Pumpe ist daherauch zum Fcrdern von Dickstoffen mit
Festbestandteilen,
insbesondere Beton, verwendbar.
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In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn ein beiderseits über
die Mantelfläche des Rotors verschieblich in einem diesen etwa diametral durchsetzenden
Schlitz gelagerter Schieber mit seinen in Richtung der Rotorachse verlaufenden Endbereichen
jeweils einen der Flügel bildet und die Innenwand des Gehäuses parallel zur vorherbestimmten
Umlaufbahn der benachbarten Stirnflächen des Schiebers gekrümmt ausgebildet ist.
Ein solcher Schieber ist wirtschaftlicher zu fertigen als zwei einzelne Flügel und
gewährleistet, daß zwischen deren inneren Stirnflächen und dem Rotor unterschiedlich
zu den bekannten Flügelzellenpumpen keinerlei Hohlräume vorhanden sind bzw. gebildet
werden, in die das Fördergut eindringen und die radialen Flügelbewegungen behindern
bzw.
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blockieren könnte.
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Bei der bevorzugten Ausführungsform der Pumpe ist die Steuereinrichtung
der Flügel durch einen mittig zwischen den in Richtung der Rotorachse verlaufenden
Stirnflächen des Schiebers an diesem angreifenden Exzenterantrieb mit einer im wesentlichen
der halben Rotorexzentrizität bezüglich der Zylinderachse des Gehäuses entsprechenden
Exzentrizität gebildet und weist vorzugsweise eine zum Rotor achsparallel exzentrisch
gelagerte Triebwelle auf, die mit einem im wesentlichen der Exzentrizität des Exzenterantriebs
entsprechenden Achsabstand von der Rotorachse angeordnet sowie mit der doppelten
Rotordrehzahl gleichsinnig angetrieben ist. Dies gewährleistet eine sehr exakte
Flügel- bzw. Schiebersteuerung.
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Die Triebwelle des Exzenterantriebs kann entweder in einem Lagerzapfen
einer hohlen Rotorwelle oder gegenüber der letzteren im Gehäuse gelagert sein. Im
letzteredFall sind die Lager- sowie Dichtungselemente der Rotorwelle und der Triebwelle
des Exzenterantriebs wie bei bekannten Maschinen für die Betonverarbeitung voneinander
getrennt, während ime-«teren--~~Fall eine Seite'des Pumpengehäuses von Jeglichen
Lager- sowie Dichtungselementen vollkommen frei ist und leicht zur Kontrolle bzw.
Wartung der Pumpe abgenommen werden kann.
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Zweckmäßig ist es, wenn zumindest einzelne der in Richtung zur Rotorachse
verlaufenden Öffnungskanten des Einlaß- und/oder Auslaßstutzens im Bereich der inneren
Gehäusewand durch Austauschbare Schleißleisten und vorzugsweise auch von den in
Richtung der Rotorachse verlaufenden Stirnkanten des Schiebers zumindest die bezüglich
dessen Drehrichtung vorlaufenden Kanten durch weitere austauschbare Schleißleisten
gebildet sind. Dadurch lassen sich die Verschleißerscheinungen an den Schieberkanten
sowie den Öffnungskanten der Gehäusestutzen verringern sowie gegebenenfalls mit
geringem Wartungsaufwand durch Austausch der Schleißleisten beseitigen.
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Es ist auch zweckmäßig, wenn zumindest die in Richtung der Rotorachse
verlaufenden Stirnflächen des Schiebers jeweils mit dessen bezüglich der Umlaufrichtung
vorderseitig anschließendem Flächenbereich einen kleineren Winkel als 90 ° einschließen.
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Auch der Verschleiß des Rotors läßt sich in wirtschaftlicher Weise
dadurch
verringern, daß wenigstens die Jeweils längs einer Mantellinie des Rotors bezüglich
dessen Drehrichtung hinter dem Schieber verlaufenden Kanten des Rotorschlitzes durch
zugeordnete Schleißleisten gebildet sind.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt.
In dieser zeigen: Fig.1 einen schematisch dargestellten Radialschnitt durch eine
Flügelzellenpumpe der vorherbeschriebenen Art; Fig.2 einen schematisch dargestellten
Axialschnitt durch die Flügelpumpe gemäß Fig.1,und Fig.3 einen schematisch dargestellten
cAxialschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsform einer Flügelzellenpumpe.
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Eine Flügelzellenpumpe gemäß der Zeichnung besteht aus einem hohlzylinderartigen
Gehäuse 1 mit einem Einlaßstutzen la sowie einem Auslaßstutzen Ib. Zur Zylinderachse
des Gehäuses 1 ist ein Rotor 2 achsparallel sowie exzentrisch gelagert und in Richtung
des Pfeils 3 in Umlauf versetzbar sowie mit einem etwa diametralen Durchsatzschlitz
2a versehen. Im letzteren ist ein beiderseits über Mantelfläche des Rotors 2 bewegbarer
Schieber 4 gelagert, der mit zwei in Richtung der Rotorachse verlaufenden Endbereichen
4a, 4b Jeweils einen Pumpenflügel bildet.
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Dem Schieber 4 bzw. den Pumpenflügeln 4a, 4b ist anedie radialen Flügelbewegungen
steuernde Einrichtung zugeordnet, die beim Ausführungsbeispiel durch einen Exzenterantrieb
5 gemäß Fig.2 bzw.
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5' gemäß Fig.3 gebildet ist.
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Jeder der Exzenterantriebe 5 bzw. 5' greift am Schieber 4 mittig zwischen
dessen in Richtung der Rotorachse verlaufenden Stirnflächen 4aa, 4ba bei 4c an und
ist mit einer Exzentrizität E ausgebildet, die im wesentlichen der halben Rotorexzentrizität
RE bezüglich der Zylinderachse des Gehäuses 1 entspricht.
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Jeder der Exzenterantriebe 5,5' weist eine zum Rotor 2 achsparallel
exzentrisch gelagerte Triebwelle 5a bzw. 5a' auf, deren Achsabstand AA von der Rotorachse
im wesentlichen der Exzentrizität E entspricht.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2 ist die Triebwelle 5a des Exzenterantriebs
5in einem Lagerzapfen U einer hohlen Rotorwelle 2b gelagert und wird mit der doppelten
Drehzahl des Rotors 2 in dessen Drehsinn angetrieben.
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Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.3 durchsetzt die Triebwelle 5a'
des Exzenterantriebs 5' eine Gehäusewandung 1c verdrehbar, die gegenüber einer Rotorwelle
2b' angeordnet ist. Die Triebwelle 5a' des Exzenterantriebs 5' wird ebenso wie die
Triebwelle 5a des Exzenterantriebs 5 mit der doppelten Drehzahl des Rotors 2 in
dessen Umlaufsinn angetrieben.
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Durch die Ausbildung der IMmpenfliigel 4a,4b in Form des Schiebers
4 4 sowie dessen Steuerung durch den Exzenterantrieb 5 bzw.
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5' muß das hohlzylinderartige Gehäuse 1 einen gegenüber dem ideellen
Zylinderquerschnitt etwas, beim Ausführungsbeispiel leicht elliptisch, verformten
Gehäusequerschnitt aufweisen, damit die um den Rotor 2 verlaufende innere Gehäusewand
parallel zur Umlaufbahn der benachbarten Stirnflächen 4aa, 4ba des Schiebers 4 gekrümmt
ist. Diese entsprechend gekrümmte Innenwand des Gehäuses 1 läßt sich mit geringstem
Arbeits- und Werkzeugaufwand dadurch herstellen, indem ein Analog dem Schieber 4
ausgebildetes Schneidwerkzeug in einer Analog dem Rotor 2 ausgebildeten Drehspindel
gelagert und durch einen Analog dem Exzenterantrieb 5 bzw. 5' ausgebildeten Antrieb
bezüglich der radialen Verschiebungsbewegungen in der Drehspindel gesteuert wird.
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Beim Ausführungsbeispiel ist sowohl der Einlaßstutzen 1a als auch
der Auslaßstutzen 1b des Gehäuses 1 mit einem annähernd rechteckigen bzw. viereckigen
Öffnungsquerschnitt und in Richtung der Achse des Rotors 2 mit einer öffnungsbreite
ausgebildet, die zumindest im Bereich der Innenwand des Gehäuses im wesentlichen
dessen inneren Stirnwandabstand entspricht. Zumindest einzelne der in Richtung der
Achse des Rotors 2 verlaufenden Öffnungskanten des Einlaßstutzens 1a und/oder des
Auslaßstutzens Ib sind im Bereich der inneren Gehäusewand durch austauschbare Schleißleisten
7,8 gebildet.
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Ebenso sind beim Ausführungsbeispiel von dem in Richtung der Achse
des Rotors 2 verlaufenden Stirnkanten des Schiebers 4 zumindest die bezüglich dessen
Drehrichtung 3 vorlaufenden Schieberkanten durch weitere austauschbare Schleißleisten
9,10 gebildet.
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Auch dem Rotor 2 sind Schleißleisten 11,12 zugeorndet, die wenigstens
die Jeweils längs einer Mantellinie des Rotors 2 bezüglich dessen Drehrichtung 3
hinter dem Schieber 4 verlaufenden Außenkanten des Rotorschlitzes 2a bilden.
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Wie der Fig.1 zu entnehmen ist, schließen die in Richtung der Achse
des Rotors 2 verlaufenden Stirnflächen 4aa, 4ba des Schiebers 4 jeweils mit dessen
bezüglich seiner Umlaufrichtung 3 vorderseitig anschließendeL Flächenbereich einen
Winkels bzw. ? ein, der kleiner als 90 ° ist.
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Mittels der beschriebenen Flügelzellenpumpe kann beispielsweise Beton
aus einem Vorratsbehälter 13 durch den Einlaßstutzen 1a angesaugt und durch den
Auslaßstutzen 1b gefördert werden.
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Die Erfindung ist Jedoch nicht auf die in der Zeichnung dargestellte
Ausführungsform begrenzt. So wäre es beispielsweise möglich, dem Schieber 4 eine
die Flügelbewegungen steuernde Vorrichtung unterschiedlicher Art zuzuordnen und
die innere gekrümmte Gehäusewand entsprechend einer unterschiedlichen Schieberführung
in der bereits vorherbeschriebenen Weise mittels analog zum Rotor, dem Schieber
und dessen Steuerung ausgebildeten Vorrichtungen bzw. Werkzeugen herzustellen. Ebenso
wäre es denkbar, den Einlaßstutzen 1a und/oder den Auslaßstutzen Ib unterschiedlich
zur Zeichnung in einer die Funktion
der Flügelzellenpumpe gewährleistenden
Art am Gehäuse 1, beispielsweise an einer oder beiden der Stirnwände anzuordnen.
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- Patentansprüche -