DE2160162C2 - Rotationskolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenpumpe mit einem Saug- und Druckanschluß aufweisenden, ringförmigen Kanal, dessen Förderkanalteil konstanten Querschnitt aufweist, und mit in dem Kanal umlaufenden, flachen, Scheibenform aufweisenden Flügeln, die mit dem Antrieb verbunden sind und um in einer in Umlaufrichtung liegenden Ebene radial zur Drehachse liegende Schwenkachsen schwenkbar sind und im Förderkanalteil quer zur Umlaufrichtung stehen, und mit einem im Kanal zwischen Sauganschluß und Druckan-Schluß gebildeten Abdichtkanalteil, der einen der Form der in die Umlaufrichtung geschwenkten Flügel entsprechenden Querschnitt aufweist, und mit am Übergang vom Förderkanalteil zum Abdichtkanalteil vorgesehenen Auflaufflächen zum Verschwenken der Flügel.

Aus der AT-PS 9 304 ist eine Pumpe dieser Art bekannt, bei der runde Scheibenform aufweisende kleine Flügel in Öffnungen einer Scheibe lieger.. Die Ebene dieser Scheibe steht senkrecht auf der Drehachse. Scheibe und Flügel haben gleiche Dicke und zwischen Saug- und Druckseite ist ein Abdichtkanalteil gebildet, durch welches die Scheibe mit ihren Flügeln dichtend durchläuft. Am einen Ende des Abdichtkanalteiles sind Auflauframpen für die Verschwenkung der Flügel vorgesehen. Die Rückdrehung der Flügel aus der Ebene erfolgt durch an den Flügelachsen angeordnete Hebel, die im Innern einer Nabe auf Führungsschienen auftreffen. Der Grundgedanke dieser und anderer ähnlicher Pumpenkonstruktionen, der auch bei der Erfindung beibehalten wird, besteht darin, die Vorteile einer Kolbenpumpe und die Vorteile einer Kreiselpumpe in einer einzigen Pumpe zu vereinigen und er wird dadurch erreicht, daß der Umlauf der Flügel zunächst eine Annäherung an das Grundsystem einer Kolbenpumpe bietet, wobei jedoch anstatt der gcradiinigen. hin- und hergehendcn Arbeitsweise der Kolben einer Kolbenpumpe die kolbenartig wirkenden Flügel in einer Kreisbahn geführt werden und das zwischen den Flügeln eingeschlossene Fördergut auf die Druckseite befördern.

Nach Schwenken oder Abkippen der Flügel werden diese durch eine zwischen Druckraum und Saugraum angeordnete, der Abdichtung dienende Verengung geführt und gelangen wieder auf die Saugseite, wo sie in die Arbeitsstellung geschwenkt werden. Die bekannte Pumpe hat keine geeignete Steuerung für die Flügel und vor allem erhebliche Probleme durch die umlaufende Dichtscheibe. Neben großen Reibungsverlusten und Reibungsschwierigkeiten besteht vor allem die Gefahr, daß grobe Bestandteile des zu fördernden Mediums zwischen den Kanten der Flügelöffnungen in der Scneibe und den Flügeln eingeklemmt werden, wenn diese verschwenken. Das kann je nach Bestandteilen des Fördermediums zu Beschädigungen der Pumpe oder der Bestandteile des Fördermediums, insbesondere bei Lebensmitteln führen. Auch ist die bekannte Pumpe nicht für Rechts- und Linkslauf gestaltet

Aus US-PS 3 75 788 ist eine ähnliche Pumpe mit einer Dichtscheibe, in deren öffnungen passende Kreisscheibenform aufweisende Flügel verschwenk*>ar sind, bekannL Dabei tragen die Flügel an ihren Lagerzapfen im Innern einer Nabe Steuerrollen, die in einer entsprechenden Steuerkurve laufen. Auch diese Pumpe arbeitet hart und für das Pumpmedium bzw. die Flügel und die Öffnungskanten gefährlich. Ihr fehlen geeignete Auflauframpen, die die Flügel unter Vermeidung von Einquetschungen sanft in die Dichtkanaldurchlaufstellung einschwenken. Auch tragen die ganz offensichtlich metallenen harten Werkstoffe nicht zu einem ruhigen und beschädigungsfreien Lauf bei.

Aus US-PS 25 57 427 ist eine ähnliche Pumpe bekannt, bei der jedoch die in der Grundform trapezförmigen Flügel in einer nur den Umfangsbereich bildenden Lagerscheibe mit Zapfen gehalten sind. Dabei sind die Flügel derart trapezförmig gestaltet, daß benachbarte Flügel unmittelbar anschließen. Das führt dazu, daß der Förderkanalteil die den Flügeln entsprechende Trapezform aufweisen muß und daß nur ganz bestimmte Anzahlen von unmittelbar aneinander anschließenden Flügeln realisiert werden können, was vor allem bei größeren Pumpen Schwierigkeiten bereiten dürfte. Zwischen den unmittelbar aneinander anschließenden Kanten der Flügel sind wiederum Einquetschungen grober Bestandteile des Pumpmediums zu befürchten. Die Ringtragscheibe ist konstruktiv und gestaltungsmäßig aufwendig und wirft zusätzliche Dichtungsprobleme auf. Die Steuerung erfolgt bei dieser Pumpe ausschließlich durch an den inneren Lagerzapfen angeordnete, in Führungsbahneii verlaufende Exzenterzapfen. Irgendwelche elastischen Gestaltungen, die einem günstigen Lauf unter schonender Behandlung des Pumpmediums förderlich wären, sind bei beiden Konstruktionen nicht vorgesehen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine im Aufbau und in der Arbeitsweise einfache Pumpe mit hoher Förderleistung bei kleiner Bauweise und hoher Ansaugleistung verfügbar zu machen, die laminare Förderströme und dadurch eine leise, schonende Pumpweise, nahezu wie bei einer Kreiselpumpe, ermöglicht und vor allem zu keinem Zerschlagen oder Zerquetschen des Fördergutes und seiner Bestandteile und keinen Verwirbelungen neigt. Sie soll nahezu unempfindlich gegen Fremdkörper, trockenlaufsicher sowie verschleißarm und möglichst für Rechts- und Linkslauf verwendbar und mit möglichst wenig sich auch gegenseitig nicht behindernden und das Pumpmedium beeinträchtigenden Teilen gebildet sein.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß der Abstand zweier benachbarter Flügel und die Lange des gleichen Querschnitt aufweisenden Abdichtkanales derart aufeinander abgestimmt sind, daß der nachfolgende Flügel gerade völlig abgedichtet ist, wenn der vorauslaufende Flügel aus dem dichtenden Teil des Kanals austritt, und die die Auflaufflächen bildenden Teile und/oder Flügel aus elastischem Material bestehen oder mit elastischen Überzügen versehen sind.

Durch die günstige Abstandswahl benachbarter Flügel und die Abstimmung der Länge des Abdichtkanales wird die zwischen Druckseite und Saugseite ständig erforderliche einwandfreie Abdichtung erzielt. Zusätzliche Abdichlmittel in Form von Scheiben oder beweglichen Dichtleisten oder beweglichen Dichtkörpern werden durch die gegenseitige Abstimmung der Abmessungen vermieden und an beweglichen Teilen sind nur die schwenkbaren Flügel vorhanden, die durch ihre radial liegenden Drehachse gut gesteuert werden können.

Durch die Abstandsabstimmung nimmt man einen gewissen Verlust in Kauf, da der zwischen den in Umlaufrichtung geschwenkten Flügel liegende Volumenteil vom Druckraum wieder zurück zum Saugraum geführt wird. Das kann man jedoch im Hinblick auf die einfache Bauart, die leichte Abdichtung und die günstigen Laufeigenschaften in Kauf nehmen, zumal man bei Medien mit groben Bestandteilen einen geringeren Wirkungsgrad auch deshalb in Kauf nehmen kann, weil die Vorteile, solche Medien pumpen zu können, den Nachteil eines diesbezüglich geringeren Wirkungsgrades ausgleichen.

Die Ausbildung der die Auflaufflächen bildenden Teile und/oder der Flügel aus elastischem Material oder mit elastischen Überzügen gewährleistet einerseits einen besonders ruhigen Lauf, trägt zu einer guten Abdichtung bei und gestattet es vor allem, für das jeweilige Medium geeignete Werkstoffe bezüglich des chemischen Angriffs und/oder des Abriebs zu wählen, so daß für Lebensmittel geeignete Pumpen dieser Art realisiert werden können, die es gestatten, selbst Weinmaische hoher Öchsle-Grade und Suppen oder Fertiggerichte mit Fleischwürfeln, Fleischwurstwürfeln und dgl. zu pumpen, aber auch abrasive Medien mit festen Bestandteilen, wie Jauche, Mörtel, Beton und dgl. können gepumpt werden. Das allmähliche Einschwenken der Flügel in die Arbeitsstellung ohne Beschädigung der Pumpenteile oder des zu pumpenden Mediums ist auch bei groben Bestandteilen des Fördermediums möglich, ohne daß die Bestandteile des Fördermediums oder auch die Pumpe beschädigt würden, da die Schwenkung in einem Bereich erfolgt, in welchem zwischen Flügel und umgebender Kanalwand noch keine vollkommene Abdichtung erzielt ist und in einer Stellung, in der auch keine benachbarten Dichtteile, wie Scheiben oder dgl., vorhanden sind. Zudem sind die Umgebungsbereiche elastisch. Durch die konstante Ausbildung des Querschnitts im Förderkanalteil wird das Volumen des eingeschlossenen Mediums auch nicht verringert, so daß Quetschungen, beispielsweise von Früchten oder Beeren, vermieden sind. Die erfindungsgemäße Pumpe ist deshalb besonders für die Getränke- und Nahrungsmittelindustrie, vor allem für weinverarbeitende Betriebe, zum Transport von Maische, jedoch auch für andere dünne und auch grobe Bestandteile enthaltende Flüssigkeiten in der chemischen Industrie bestimmt und geeignet. Die schwenkbaren Flügel mit elastischer Ausbildung oder elastischen Überzügen können wesentlich besser abgedichtet werden als metallene Flügel oder Schieber. In der schwenkbaren Lagerung setzen sich keine Kerne, beispielsweise von Beeren, fest, wie das bei

einer schiebenden Lagerung von Flügeln an Flügelzellenpumpen der Fall ist. Durch die schwenkbare Anordnung der Flügel ist man in der Wahl der Profilform der Flügel weitgehend frei und kann auch gerundete Formen verwenden, die sich wesentlich besser dichtend an der Förderkanalwand entlangführen lassen als mit allseits geradliniger Kontur ausgeführte schiebende Flügel. Durch den Wegfall von die Flügel tragenden Dichtscheiben können die Flügel in jedem geeigneten Abstand, der sich aus der Größe der Pumpe, der Anzahl der Flügel und den Anordnungsnotwendigkeiten von Saugleitung und Druckleitung sowie dem notwendigen Schwenkraum ergibt, angeordnet werden. Dadurch ist man in der Konzeption und Konstruktion der Pumpe relativ frei.

Abstand, Form und Größe der Flügel und der sich daraus ergebenden übrigen Teile der Pumpe können dem jeweiligen Bedarf sowie dem zu fördernden Medium und der Förderleistung angepaßt werden. Dabei kann auch die Umrißform der Flügel weitgehend beliebig gewählt sein, beispielsweise rechteckig, insbesondere quadratisch und auch abgerundet oder teilweise abgerundet, beispielsweise auch ellipsenförmig. Besonders vorteilhaft ist es jedoch, für die Flügelform und den Förderkanalteil die Kreisform zu wählen. Diese ist herstellungs- und abdichtungstechnisch besonders günstig, läßt auch eine gute schwenkbare Lagerung zu und gestattet eine vorteilhafte Gestaltung der Pumpe im Schwenkbereich. Bei kreisrunder Form der Flügel lassen sich die Kanalwände gut bearbeiten und schließlich kann man, wenn gewünscht, kreisförmige Flügel mit Kolbenringen gut abdichten, obwohl für die Haupteinsatzzwecke auf eine Abdichtung mit beweglichen Elementen an den Flügelumfangsflächen verzichtet werden kann. Die obere Begrenzungslinie der Flügel weist auch bei Trapez- oder Rechteckform einen Radius auf, der dem größten Umlaufradius der Flügel entspricht.

Die Druckflächen der Flügel können ebenfalls in vielerlei Weise geformt und gestaltet sein. Zur Erzielung hoher Förderleistungen werden die Flügel möglichst dünn gemacht. Daraus kann sich ergeben, daß die Druckflächen gewölbt auszubilden sind, um an der Einspannung in der Nähe der Lagerung alle Kräfte aufnehmen zu können und/oder die Profilform der Belastung anpassen zu können. Das erfordert dann allerdings ei- « nen entsprechend profilierten Querschnitt des Kanals im Abdichtbereich. Im Hinblick auf günstige Herstellung und Abdichtung wählt man zweckmäßig jedoch ebene Druckflächen für die Flügel, die vorteilhaft auch parallel zueinander verlaufen, obwohl sie auch geringfügig zueinander geneigt sein können. Die Ausbildung der Druckflächen hängt aber auch von der gewählten Umrißform und den erforderlichen Festigkeiten sowie Materialeigenschaften der Flügel und der angrenzenden Teile ab.

Die Steuerung der Flügel kann ebenfalls auf verschiedene Weise erfolgen, und zwar entweder nur im Pumpenraum oder auch zusätzlich am Lagerungselement. Bei einer Steuerung am Lagerungselement greift ein entsprechendes mit Nocken und Kurven oder Hebeln und Verschiebeelementen arbeitendes Steuerungssystem an die Lagerung der Flügel an, ähnlich wie es bereits bei den Flügelpumpen mit Dichtscheiben bekannt ist Diese Art der Steuerung ist zwar aufwendig, gestattet jedoch eine exakte und geräuscharme Zwangsbewegung der Flügel.

Will man Fördermenge und Förderdruck bei gleicher Antriebsdrehzahl verändern, so kann man die Anstellung der Flügel zur Laufrichtung im Förderkanalteil veränderbar vorsehen. Dann wird nur ein Teilstrom zur Druckseite gefördert, während ein anderer Teilstrom zur Saugseite zurückfließt.

Für eine außerhalb des Pumpenraums liegende Steuerung werden an den Lagerzapfen zweckmäßig exzentrisch Verstellzapfen vorgesehen, die in ortsfeste — ggf. verstellbare — Kurvenbahnen eingreifen.

Bei der konstruktiv einfachen Ausführungsform mit Auflaufen der Flügel auf entsprechende geformte Gleitflächen in dem ringförmigen Kanal kann man eine besonders einfache Lösung für die Innensteuerung der Schwenkbewegung so ausgestalten, daß eine gerade Anzahl von Flügeln vorgesehen ist, und jeweils gegenüberliegende Flügel miteinander verbunden werden, wobei die beiden miteinander verbundenen Flügel um 90° zueinander gedreht sind. Dadurch erreicht man, daß beim Auflaufen des einen Flügels und Verschwenken in die Abdichtstellung gleichzeitig und ohne weitere Hilfsmittel der gegenüberliegende Flügel in seine Arbeitsstellung geschwenkt wird.

Für die Innensteuerung der Schwenkbewegung sieht man zweckmäßig eine gerade Anzahl von Flügeln vor und verbindet jeweils gegenüberliegende Flügel miteinander, wobei die beiden miteinander verbundenen Flügel um 90 Grad zueinander versetzt sind. Dadurch erreicht man, daß beim Auflaufen des einen Flügels und Verschwenken in die Abdichtstellung gleichzeitig und ohne weitere Hilfsmittel der gegenüberliegende Flügel in seine Arbeitssstellung geschwenkt wird. Er wird in dieser Arbeitssstellung auch festgehalten, weil der andere Flügel gerade durch den Abdichtkanalteil läuft und somit keine Schwenkung zuläßt. Da die Flügelschwenkachsen in einer Ebene liegen, sind, je nach Aufbau der Konstruktion, die Verbindungen teilweise abzukröpfen, und zwar ggf. nach verschiedenen Seiten. Da die Pumpe insbesondere für grobe Bestandteile enthaltende Medien geeignet ist, erscheint es zweckmäßig, die Verbindung zwischen zwei Flügeln elastisch zu gestalten, damit die Flügel vor sehr festen, ungünstig liegenden Bestandteilen oder Fremdkörpern zeitweilig geringfügig ausweichen und dann in ihre eigentliche Lage zurückfedern können. Außerdem wird durch diese elastische Ausbildung das Stoßgeräusch beim Auftreffen der Flügel auf die Auflaufkurven gemindert. Die elastische Verbindung kann zweckmäßig aus Federstahldraht gebildet sein.

Um die Schwenkbewegung herbeizuführen, würde es an sich ausreichen, wenn die Auflaufflächen nur an einzelnen Stellen mit den Flügeln in Berührung kommen. Um jedoch die Verluste gering zu halten und vor allem grobe Bestandteile und Fremdkörper nicht einzuklemmen, sondern aus dem Druckanschluß hinauszufordern, sieht man am Obergang vom Förderkanalteil zum Abdichtkanalteil eine der Schwenkung des Flügels und seiner Profilform genau entsprechende Auflaufprofilfläche vor. Die Auflaufflächen, ganz gleich, ob sie die Flügel nun nur stellenweise oder auf der ganzen möglichen Kante berühren, sieht man zweckmäßig im Bereich beider Anschlüsse der Pumpe vor, so daß man symmetrische Auflaufprofile hat und die Pumpe in beiden Drehrichtungen benutzen kann. Die Auflaufflächen sind elastisch ausgebildet, um Stöße und Geräusche zu vermindern und Beschädigungen durch harte Bestandteile oder Fremdkörper zu vermeiden. Dazu können die eingesetzten Profilteile aus elastischem Kunststoff oder auch aus entsprechend profiliertem Federstahlblech bestehen. Um die Laufeigenschaften nicht nur bezüglich der

Geräusche, sondern auch bezüglich der Troekenlaufeigenschaften günstig zu gestalten, sind die Flügel aus elastischem Material gebildet oder mit einem Überzug aus elastischem Material versehen. Durch die Weichheit des Materials werden Stöße weiterhin gedämpft, und vor allem verursachen Fremdkörper keine Zerstörungen. Zweckmäßig ist das elastische Material Gummi. Die Mantelflächen der Flügel werden zweckmäßig entsprechend dem Schwenkradius abgerundet, so daß trotz günstiger Schwenkmöglichkeit auch eine gute Abdichtung ohne Kolbenringe möglich ist.

Eine konstruktiv günstige Gestaltung ergibt sich, wenn die Flügel mit nach innen ragenden Lagerzapfen ausgestattet sind, die in einer im Gehäuse abgedichtet drehbar geführten Nabe schwenkbar gelagert sind. Das Gehäuse wird zweckmäßig in der Mittelebene des Kanals geteilt und abgedichtet zusammengefügt. So kann die Pumpe sowohl leicht hergestellt als vor allem auch leicht montiert und demontiert werden, da man den gesamten Nabenteil samt Flügeln aus dem geteilten Pumpengehäuse herausnehmen kann.

Die Erfindung ist in der nachfolgenden, anhand der Zeichnungen gegebenen Beschreibung einiger vorteilhafter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Ansicht eines ersten Ausführungsbeispieles einer geöffneten Pumpe in Richtung der Pfeile 1 in den Fig. 2und4;

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Pumpe nach Fig. 1;

F i g. 3 einen Teilschnitt längs der Linie 3-3 in F i g. 1 durch den einen Anschluß;

F i g. 4 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 4-4 in F i g. 1 durch die Pumpe;

F i g. 5 eine schematische Darstellung der Flügel in ihren einzelnen Phasen in der Seitenansicht;

Fig.6a und 6b die Abwicklung der Flügelbahn und ihrer Steuerkurven;

F i g. 7 die Ansicht in Richtung der Pfeile 7 in F i g. 9 durch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Pumpe;

Fig.8 einen Horizontalschnitt längs der Linie 8-8 durch die Pumpe nach F i g. 7;

F i g. 9 einen vergrößerten Schnitt längs der Linie 9-9 in F i g. 7 durch die Pumpe.

Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 bis 6 zeigt eine Pumpe 20 mit einem Pumpengehäuse 21, welches aus den beiden Gehäuseteilen 22 und 23 gebildet ist. Diese sind in der Mitteltrennebene E geteilt und unter Beilage einer Dichtung 24 abgedichtet zusammengefügt, wozu die Spannschrauben 25 dienen, die sich durch die Bohrungen 26 der Augen 27 erstrecken. In dem Pumpengehäuse 21 ist ein ringförmiger Kanal 30 gebildet, der, wie insbesondere Fig. 4 veranschaulicht, Kreisquerschniti mit dem Radius r aufweist, in den Kanal 30 münden tangential die beiden Anschlüsse 31 und 32, die mit Anschlußflanschen 33 für die Leitungen versehen sind. Obwohl die Pumpe für Rechts- und Linkslauf eingerichtet ist, soll zur Vereinfachung der Anschluß 31 als Einlaß- oder Sauganschluß und der Anschluß 32 als Auslaß- oder Druckanschluß bezeichnet werden. Sie arbeiten in dieser Weise, wenn die Pumpe gemäß dem Pfeil 34 in F i g. 1 rechts herum läuft

In dem ringförmigen Kanal 30 laufen kreisscheibenförmige Flügel 35 um. Es sind sechs Flügel 35 vorgesehen, die im gleichmäßigen Abstand von 60 Grad zueinander angeordnet sind. Die Flügel 35 sitzen auf Haltezapfen 36, die sich von den Lagerzapfen 37 in die eigentlichen Flügel 35 hinein erstrecken und auf denen die Flügel 35 mit Hilfe der Stifte 38 befestigt sind. Die Lagerzapfen 37 sind in Büchsen 39 drehbar geführt Sie haben die Schwenkachsen SA, die in der Tcilcbcnc und Hauptumlaufebene E liegen und radial zur Drehachse DA der Pumpe verlaufen. Die Lagerbüchsen 39 sitzen in einem Nabenkörper 40, der flanschartig an einer Aniriebsmuffe 41 angeformt ist und einen Steuerungshohlraum 42 frei läßt. Der Nabenkörper 40 ist mit Hilfe von Dichtringen 43 abgedichtet, jedoch gleitend auf der zylindrischen Dicht- und Lagerfläche 44 des Pumpengehäuses 21 geführt. Für die weitere Abdichtung der Antriebsmuffe 41 sind Wellendichtungen 45 vorgesehen. Die nicht dargestellte Antriebswelle wird mit Hilfe einer Paßfeder, die in die Nut 46 eingreift, drehfest mit der Muffe 41 und der Nabe 40 in nicht näher dargestellter Weise verbunden.

Die nach innen ragenden Lagerzapfen 37 von gegenüberliegenden Flügeln sind, wie aus den Fig.! und 4 ersichtlich, mit Hilfe von Verbindungsstäben 47,48 und 49 drehfest, jedoch ggf. elastisch verbunden. Dabei ist der die beiden Flügel 35 des Schnittes 4 miteinander verbindende Stab 47 nach links abgekröpft, während der Stab 48 geradlinig durchgeführt und der Stab 49 in F i g. 4 nach rechts abgekröpft ist. Dadurch wird ermöglicht, daß sich alle drei Flügelpaare unabhängig voneinander verschwenken können. Die flachen Flügel 35 mit der Dicke c/sind, wie insbesondere aus F i g. 1 zu entnehmen ist, um 90 Grad zueinander versetzt miteinander verbunden. Anschlagbunde 50 legen die Lagerzapfen 37 und damit die Flügel gegen axiale Verschiebung fest.
Während der ringförmige Kanal in seinem Förderbereich, also unterhalb der Anschlüsse 31, vollkommen frei ist und damit Kreisquerschnitt bis auf den Teil aufweist, in welchem die Lagerzapfen 37 und die Haltezapfen 36 in ihn eintreten, ist er im oberen Abdichtkanalteil 55 auf die Stärke d der Flügel 35 reduziert. Dazu sind in den über den ganzen Umfang kreisringförmig ausgedrehten Kanal Dichtstücke 56 und 57 eingelegt Das Abdichtstück 56 hat an seinem in F i g. 1 linken Ende eine ansteigende Auflauffläche 58, deren Abwicklungsprofil geradlinig ansteigend ist, jedoch in der Fläche der kreisförmigen Wölbung der Flügel derart angepaßt ist, daß sich diese auf der halben Seite darauf abstützen. Die Form ist auch aus den F i g. I und 3 in etwa ersichtlich. Das Abdichtstück 56 reicht durch den ganzen Abdichtkanalteil 55 bis zum Einlaß 31 und endet dort in einer leicht abgeschrägten Endfläche 59. Es hat auf der an der Kanalwand anliegenden Seite Teilkreisquerschnitt, wie es aus Fig.4 hervorgehl und geht von der Auflauffläche 58 in eine ebene Abdichtfläche 60 über, die im Abstand der halben Dicke d/2 von der Ebene E liegt. Ein gleichartig, jedoch spiegelbildlich geformtes Abdichtstück 57 ist in den in F i g. 4 rechten Teil des Abdichtkanalteiles 55 eingelegt Dabei befindet sich die AüHaüffläche irr· Einlaßanschluß 31, während die Endfläche 59 im Auslaß 32 liegt Diese symmetrische Anordnung ist so getroffen.

damit die Pumpe rechts und links herum laufen kann. Zwischen den beiden Abdichtflächen 60 der beiden Abdichtstücke 56 und 57 ist die Abdichtverengung 61 gebildet, die im Profil den in Umfangsrichtung geschwenkten Flügeln 35 entspricht Dabei ist auch zu erkennen, daß die Umfangsflächen 62 der Flügel 35 entsprechend dem Radius r gewölbt sind, um so in allen Stellungen eine einwandfreie Anlage und Abdichtung zu erzielen. Sie haben also Teilkugelgestalt

Da die Pumpe speziell für Getränke, Nahrungsmittel und aggressive Medien in der chemischen Industrie bestimmt ist werden alle mit dem Medium in Berührung kommenden Teile aus entsprechend widerstandsfähigen Materialien hergestellt Dabei kommen für das Pumpen-

gehäuse rostfreier Edelstahl, Bronze, Grauguß, ggf. jedoch auch Stahlguß in Betracht. Die Abdichtstücke werden zweckmäßig ebenfalls aus härtbarem Edelstahl oder jedoch aus Kunststoffen mit entsprechenden Eigenschaften hergestellt. Die Flügel werden entweder aus Kunststoff oder vorzugsweise aus einem Gummi entsprechender physiologisch unbedenklicher Qualität hergestellt. Sie können jedoch auch aus einem metallenen Kern bestehen, der mit einem entsprechenden Material überzogen ist. Dadurch wird der zu erwartende Verschleiß nahezu völlig auf die billig herzustellenden und leicht auszutauschenden Flügel konzentriert. Für ein elastisches Aufschlagen an den Auflaufflächen ist jedoch auch vorgesehen, die Abdichtstücke als profilierte Stahlbleche auszubilden, die entsprechend abgedichtet in das Gehäuse eingesetzt sind.
Die beschriebene Pumpe arbeitet folgendermaßen:
Die einzelnen Phasen der Bewegung sind am besten aus den Fi g. 5 und 6 ersichtlich, wobei die F i g. 6a und 6b an der Nahtstelle EN aneinandergesetzt zu denken sind. Die Positionen A schließen ebenfalls wieder aneinander an. Die Beschreibung geht von der Position A aus. Wenn der Nabenkörper 40 durch einen Motor über die nicht dargestellte Welle in Richtung des Pfeiles 34 gedreht wird, so nimmt er alle Flügel 35 mit. Die Flügel stehen in den Positionen A, B und H senkrecht zur Umlaufrichtung. Der Flügel A drückt das zwischen ihm und dem Flügel B befindliche Fördermedium in Richtung des Pfeiles 34 und gelangt selbst in die Position B. Kurz danach erreicht der Flügel die Auflauffläche 58 des Abdichtstückes 56 und wird, wie die in F i g. 6a strichpunktiert gezeichnete Position veranschaulicht, von der Auflauffläche 58 abgedrängt, so daß er langsam um seine Achse SA schwenkt, bis er kurz vor der Position Ddie in Umlaufrichtung geschwenkte Stellung einnimmt und damit auf der Dichtfläche 60 aufliegt. Er gleitet dann am Auslaß 32 vorbei. Der Auslaß 32 ist in Fig.6a als Aussparung im Abdichtstück 56 zu erkennen, weil er wegen seiner runden Form und eines glattflächigen Überganges eine seitliche Ausnehmung erforderlich macht, damit ein guter Mediumstrom erzielt wird. Bei der weiteren Drehbewegung tritt der Flügel 35 in den Abdichtkanalteil 53 ein. der zwischen den beiden Abdichtstükken 56 und 57 gebildet ist und vom Auslaß 32 und der Endfläche 59 des Abdichtstückes 57 an nur noch die Dicke rf des Flügels aufweist. Wenn der in den Abdichtkanalteil 55 einlaufende Flügel 35 in diesen soweit eingetreten ist, daß er vollkommen abdichtet, legt der vorauseilende Flügel — wie die weiter unten zu beschreibende F i g. 7 auch veranschaulicht — noch ein kleines Stück Weges in dem abdichtenden Kanalteil 55 zurück, tritt dann aus diesem aus. Wenn er ganz ausgetreten ist, wird er, wie F i 5.6b unten veranschaulicht, über die Zwischenposition G in die senkrecht zur Umlaufrichtung geschwenkte Position H gebracht, und zwar dadurch, daß der mit ihm drehfest verbundene gegenüberliegende Flügel auf die Auflauffläche 58 aufläuft und verschwenkt wird Während des Laufes durch den Förderkanalteil 54 wird der Flügel in seiner senkrecht zur Umlaufrichtung stehenden Position dadurch gehalten, daß der gegenüberliegende Flügel auf der Abdichtfläche 60 aufliegt oder in dem Abdichtkanalteil 55 zwischen den beiden Abdichtflächen gegen Verdrehung gehalten ist So erfolgt eine automatische, im Pumpenraum liegende Steuerung für die Verschwenkung der Flügel 35.

Bei diesem Umlauf der Flügel 35 wird hinter dem Flügel, der gerade in seine zur Umlaufrichtung senkrechte Stellung geschwenkt ist, vom Einlaß 31 her das Fördermedium angesaugt und in dem Förderkanalteil 54 zu einem raumkonstanten Volumen eingeschlossen, wenn der nachlaufende Flügel in die zur Umlaufrichtung senkrechte Stellung geschwenkt ist. Dann wird das eingeschlossene Fördermedium durch den Förderkanalteil 54 ohne irgendwelche Kompression geführt und in dem Moment, wo der vorauseilende Flügel auf die Auflauffläche 58 gelangt und in Umlaufrichtung schwenkt, zum allergrößten Teil aus dem Auslaß 32 in die Druckleitung geführt. Ein kleiner Teil des Mediums wird jedoch bei dieser Ausführungsform durch den Abdichtkanalteil 55 zwischen jeweils zwei in Umlaufrichtung geschwenkten Flügeln zum Einlaß mitgenommen. Da die Pumpe nach Art einer Kolbenpumpe arbeitet, ist sie selbstansaugend. Weil sie andererseits jedoch als Umlaufpumpe gebaut ist, wird eine sehr gleichmäßige Strömung praktisch ohne Pulsationen in der Druckleitung abgegeben.

Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 7 bis 9 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen. Die Pumpe ist im Grunde genauso aufgebaut wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel. Auch arbeitet sie völlig gleichartig. Lediglich die Steuerung der einzelnen Flügel erfolgt über Nocken und Kurven und nicht über eine Kupplung gegenüberliegender Flügel und Auflauframpen.

Für die Steuerung ragen die Lagerzapfen 37 in den Steuerungshohlraum 42 und tragen an ihren inneren Enden exzentrisch angeordnete Verstellzapfen 65. Diese greifen in eine Kurvenbahn 66 ein. Die Kurvenbahn 66 ist in einem zylindrischen Steuerkörper 67 entsprechend der gewünschten Schwenkung der Flügel 35 auf dem Umfang eingearbeitet. Der Steuerkörper 67 ist mit Hilfe einer Paßfeder 68 verdrehfest in einem Deckel 69 befestigt, der seinerseits verdrehfest in das linke Pumpengehäuseteil 22 eingesetzt ist und den Steuerungshohlraum 42 abschließt. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind zwar auch nur sechs Flügel gezeichnet. Da die Flügel jedoch unabhängig durch die Kurvenbahn 66 und die in sie eingreifenden Verstellzapfen 65 geschwenkt und gehalten werden, können die Flügel enger zusammengerückt werden, wodurch die Verluste verringert werden. Es können auch ungerade Flügelzahlen oder größere Flügclzahlen verwendet werden.

Die Ausführung der Pumpe kann auf verschiedene Weise variiert werden, vor allem bezüglich der Steuerung für das Festhalten und das Schwenken der Flügel. Dabei kann die Steuerung auch von außen angreifen und/oder Mittel vorsehen, die es gestatten, die Flügel unter einem Anstellwinkel durch den Förderkanalteil zu führen. Auch können die Formen von Flügeln und Förderkanalquerschnitt abgewandelt werden. Sie können beispielsweise eine trapezähnliche Gestalt aufweisen.

Die Seitenkanten verlaufen dann radial zur Drehachse DA. Die obere Begrenzungslinie der Flügel verläuft auf dem Radius R, welcher der größte Umlaufradius der Flügel ist Die Form des ringförmigen Pumpenkanals ist der Trapezform der Flügel anzupassen. Anstelle der Trapezform kann auch eine Rechteckform mit parallelen Seitenkanten und beispielsweise Abrundung gemäß Radius R gewählt werden.
Die Erfindung bietet zahlreiche Vorteile:

1. Hohe Förderleistung bei kleiner Bauweise. Die in den Ausführungsbeispielen dargestellte Pumpe fördert bei einem Flügeldurchmesser von 60 mm und einer Drehzahl von 1000 Upm 80 000 l/h. Bei einem

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Fliigeldiirchniesser von 90 mm erhöhl sich der Durchsatz auf IbOOOO l/h. Bei einer Vergrößerung von nur 30 mm im Durchmesser und damit im Kanal und den angrenzenden Teilen wird der Durchsatz also schon verdoppelt. ^r>

2. Die Pumpe ist selbstansaugend und hat die Ansaugleistung wie eine Kolbenpumpe. Sie ist in der Lage, den Saugraum selbsttätig zu entlüften.

3. Der Förderstrom ist laminar, dadurch !eise und schonende Pumpweise wie bei einer Kreiselpumpe, kein Zerschlagen des Fördergutes, keine Verwirbelung. Selbst bei niedriger Drehzahl arbeitet die Pumpe gleichmäßig und ruhig.

4. Die Pumpe ist unempfindlich gegen Fremdkörper und grobe Bestandteile im Fördermedium. Sie ist trockenlaufsicher. Diese Eigenschaften werden noch verbessert durch die Möglichkeit, die Flüge! elastisch auszubilden oder aufzuhängen.

5. Die Pumpe ist auch für dickflüssige Medien und Medien mit festen Bestandteilen geeignet.

6. Die Pumpe kann sehr verschleißarm ausgeführt werden.

7. Die Pumpe ist regelbar und für Links- und Rechtslauf geeignet.

8. Die Pumpe arbeitet in jeder Einbaulage.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

30

35

40

45

50

55

60

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Claims (18)

Patentansprüche:

1. Rotationskolbenpumpe mit einem Saug- und Druckanschluß aufweisenden, ringförmigen Kanal, dessen Förderkanalteil konstanten Querschnitt aufweist, und mit in dem Kanal umlaufenden, flachen, Scheibenform aufweisenden Flügeln, die mit dem Antrieb verbunden sind und um in einer in Umlaufrichtung liegenden Ebene radial zur Drehachse liegende Schwenkachsen schwenkbar sind und im Förderkanalteil quer zur Umlaufrichtung stehen, und mit einem im Kanal zwischen Saugarschluß und Druckanschluß gebildeten Abdichtkanalteil, der einen det Form der in die Umlauf richtung geschwenkten Flügel entsprechenden Querschnitt aufweist, und mit am Übergang vom Förderkanalteil zum AbdichtkancUeil vorgesehenen Auflaufflächen zum Verschwenken der Flügel, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zweier benachbarter Flügel (35, 75) und die Länge des gleichen Querschnitt aufweisenden Abdichtkanales (55) derart aufeinander abgestimmt sind, daß der nachfolgende Flügel gerade völlig abgedichtet ist, wenn der vorauslaufende Flügel aus dem dichtenden Teil des Kanals austritt, und die die Auflaufflächen (58) bildenden Teile (56, 57, 58) und/oder Flüge! aus elastischem Material bestehen oder mit elastischen Überzügen versehen sind.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (35) und der Förderkanalteil (54) Kreisquerschnitt ^aufweisen.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflächen der Flügel (35, 75) eben ausgebildet sind.

4. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckflächen parallel zueinander verlaufen.

5. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schwenkung der Flügel (35, 75) ein an ihrer Lagerung (37) angreifendes Steuerungssystem vorgesehen ist.

6. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Anstellung der Flügel (35,75) zur Laufrichtung (34) im Förderkanalteil (54) zur Einstellung der Fördermenge und des Förderdruckes veränderbar ist.

7. Pumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß an den Lagerzapfen (37) exzentrisch Verstellzapfen (65) vorgesehen sind, die in ortsfeste, ggf. verstellbare Kurvenbahnen (66) eingreifen.

8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine ganze Zahl von Flügeln (35, 75) vorgesehen ist und gegenüberliegende Flügel (35, 75) um 90 Grad zueinander versetzt miteinander verbunden sind.

9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungen (47,49) abgekröpft sind.

10. Pumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Abkröpfungen (47, 49) nach verschiedenen Seiten gerichtet sind.

11. Pumpe nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung (47,48, 49) elastisch ausgebildet ist.

12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die elastische Verbindung (47, 48, 49) von einem Federstahldraht gebildet wird.

13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 6

und 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang vom Förderkanalteil (54) zum Abdichtkanalteil (55) mit einer der Schwenkung der Flügel (35, 75) und ihrer Profilform genau entsprechenden Profilfläche (58) ausgestattet ist

14. Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß für Vorwärts- und Rückwärtslauf zwei symmetrisch angeordnete Profilflächen (58) vorgesehen sind.

15. Pumpe nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß das elastische Material Gummi ist.

16. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mantelflächen (62) der Flügel (35,75) abgerundet sind.

17. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (35,75) mit nach innen ragenden Lagerzapfen (37) ausgestattet sind, die in der im Gehäuse (21,22,23) abgedichtet (43, 44) drehbar geführten Nabe (40, 41) schwenkbar gelagert sind.

18. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (21, 22, 23) in der Mittelebene (E) des ringförmigen Kanals (3d) geteilt und abgedichtet (24) zusammengefügt ist.