DE2523059A1

DE2523059A1 - Fluessigkeitspumpe und pumpverfahren

Info

Publication number: DE2523059A1
Application number: DE19752523059
Authority: DE
Inventors: Joseph Galea
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-05-29
Filing date: 1975-05-24
Publication date: 1975-12-18
Also published as: JPS515A; JPS5941034B2; US3999891A; GB1485205A; BR7503279A; IT1035893B; CA1021631A; ZA753026B

Description

BROSE^D ^ BROSE

KariA-orVN^I" D.Karl ΠΓ^ΛΝΟΓ" Diplom

Ingenieure

D-8023 München-Pullach, Wiener Str. 2, Tei. ("09) 7 5«3 30 71; Te'ex 52¹2147 bror d; Cables: «Patentibus» München

Ihr Zeichen: _ππ Tag: 23. Mai 1975

Yourref.: PB 7704 Date: Ka/Pz

Joseph GALEA , 22 Greenhaven Drive, Pennant Hills,

N.S.W., Australien

Flüssigkeitspumpe und Pumpverfahren

Die Erfindung bezieht sich auf Plüssigkeitspumpen und auf ein Pumpverfahren, wobei die zu pumpende Flüssigkeit mit dem eigentlichen Pumpmechrmismus und insbesondere mit seinen beweglichen Teilen nicht in Berührung kommt. Diese Nichtberührung ist vorteilhaft, wenn die zu pumpende Flüssigkeit, z.B. als Säure, korrodierend oder z.B. als flüssiger Beton, abnutzend bzw. abreibend ist.

Bisher wurde bei Pumpen und Pumpverfahren dieser Art ein biegsamer Schlauch verwendet, um die Flüssigkeit vom Pumpmechanismus zu isolieren. Die Flüssigkeit ist durch den Schlauch hindurch durch Eollenmechanismen versehie- dener Art unter Druck gefördert worden, die den Schlauch durch eine Rolle vollständig zusammendrücken

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und dann die Rolle entlang des Sehlauchs rollen, um die Kompression und folglich den Schlauchinhalt entlang des Schlauches zubewegen. Dieses Pumpverfahren sowie die nach diesem Verfahren arbeitenden Pumpen haben den Nachteil,, daß infolge der Totalverschiebung der Flüssigkeit im Schlauch ein großer Kraftaufwand erforderlich ist. Die vorliegende Erfindung offenbart vorteilhaftere Pumpenkonstruktionen und ein Pumpverfahren.

Erfindungsgemäß wird ein Verfahren zum Pumpen von Flüssigkeiten durch einen elastischen Schlauch offenbart, wobei anstoßende Bereiche des Schlauches aufeinanderfolgend momentanen Druckkräften wiederholt unterworfen werden, wodurch der Querschnittsbereich des Schlauches an der Stelle der Anwendung dieser Kräfte um verschiedene Grade gleichzeitig reduziert wird, um die Flüssigkeit durch den Schlauch in Richtung der aufeinanderfolgenden maximalen Verminderung des Querschnittsbereichs zu pumpen.

Darüberhinaus wird eine Rotationsflüssigkeitspumpe mit einem Stator mit einer im wesentlichen zylindrischen Innenoberfläche offenbart, wobei eine Länge des elastischen Schlauches, durch welchen die Flüssigkeit gepumpt werden soll, innerhalb des Stators angeordnet ist und mit der Innenoberfläche des Stators in Anschlag kommt und wobei sich ihre Enden über den Stator hinaus erstrecken und durch eine um die Längsachse der Statoroberfläche drehbare Einrichtung benachbarte.Teile des Schlauches fortschreitend aufeinanderfolgend momentan zusammengedrückt werden, um Flüssigkeit von einem (Einlaß)-Ende des Schlauches zum anderen (Auslaß)-Ende des Schlauches zu pumpen.

Ferner wird eine lineare Flüssigkeitspumpe offenbart, die

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einen elastischen Schlauch, der innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist und durch den die Flüssigkeit gepumpt werden soll, sowie zumindest drei Paare entgegengesetzter aufblasbare Druckteile aufweist,- wobei der Schlauch zwischen den Teilen dieser Paare angeordnet ist und sich diese Teile gegen Stützoberflächen des Gehäuses abstützen, sowie eine Einrichtung zum gleichzeitigen Aufblasen und Abblasen der Teile jedes Paares, wobei die Aufblas- und Abblaseinrichtung betätigbar ist, um jedes dieser Paare von Teilen wiederholt aufeinanderfolgend momentan aufzublasen, um die Flüssigkeit durch den Schlauch in Richtung des aufeinanderfolgenden Aufblasens der Paare von Teilen zu pumpen.

Eine Ausführungsform einer rotierenden und einer linearen Flüssigkeitspumpe wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Das erfindungsgemäße Pumpverfahren erhellt aus der Beschreibung der Arbeitsweise der Pumpen.

In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Längsquerschnitt der bevorzugten Ausführungsform der rotierenden Flüssigkeitspumpe nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 einen transversalen Querschnitt entlang der Linie 22 der Fig. 1;

Fig. 3 einen Längsquerschnitt des Schlauches der Pumpe nach Fig. 1, wobei der Schlauch nicht zusammengedrückt und von der Pumpe entfernt ist;

Fig. H einen Teillängsquerschnitt des Ausgangsendes des Schlauches nach Fig. 3;

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Fig. 5 einen Längsquerschnitt der bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen lienaren Flüssigkeitspumpe ; und

Fig. 6 einen Querschnitt entlang der Linie 6 6 der Fig. 5.

Bezugnehmend nun auf die Fig, 1 und 2 weist die rotierende Flüssigkeitspumpe der bevorzugten Ausführungsform einen
Stator 1 mit einer im wesentlichen zylindrischen Innenoberfläche 2 auf. Innerhalb des Stators 1 und mit der Längsachse desselben zusammenfallend angeordnet ist eine Welle 3, die sich über den Stator 1 hinaus erstreckt und durch eine Einrichtung, z.B. durch einen (nicht gezeigten) Elektromotor gedreht werden kann. Ein erstes Kettenzahnrad 4 ist an der Welle 3 an einem ihrer Enden befestigt. Ein Träger 5 ist an der Welle 3 drehbar gelagert und stützt zwei entgegengesetzte Kompressorachsen 6 hydraulisch durch Zylinder 7, in welchem Kolben 8 gleitbar angeordnet sind. Die Kolben 8 bestehen aus einem Stück mit der entsprechenden Kompressorachse 6. Innerhalb des Trägers 5 enthaltene hydraulische Flüssigkeit 9 stützt die Kolben 8. Die Radialverschiebung der
Kompressorachsen 6 von der Welle 3 ist mittels eines mit einem Gewinde versehenen Plungerkolbens 10 verstellbar, dessen
manuelle Drehung den Druck der hydraulischen Flüssigkeit 9 steuert..

Auf jeder Kompressorachse 6 drehbar angeordnet und mit dem ersten Kettenzahnrad 4 in einer Ebene liegend ist ein zweites Kettenzahnrad 11. An jedem Kettenzahnrad 11 ist ein Kompressorteil 12 befestigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind vier gleich winkelig in Abstand voneinander angeordnete Stangen 13 am Kompressorteil 12 befestigt, die von den entsprechenden Kompressorachsen 6 radial gleich nach aussen vorspringen.

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Eine Treibkette 14 verbindet das erste und zweite Kettenzahnrad 4 bzw. 11 auf solche Weise, daß durch die Drehung der Welle 3 im Uhrzeigersinn (wie in Fig. 2 gesehen) die Kompressorteile 12 um ihre entsprechende Kompressorachse 6 entgegen dem Uhrzeigersinn gedreht werden.

Ein elastischer Schlauch 15 hat ein Einlaßende 16 und ein Auslaßende 17 und liegt gegen die Innenoberfläche 2 des Stators 1 in halber Umdrehung zwischen zwei Ringen 18 aus elastischem zusammendrückbaren Werkstoff. Die Ringe 18 zusammen mit der Innenoberfläche 2 des Stators 1 ergeben eine Laufbahn, in welcher der Schlauch 15 angeordnet ist.

Wie aus Fig. 3 ersichtlich, hat die bevorzugte Ausführungsform des Schlauches 15 einen kreisförmigen Querschnitt, wenn der Schlauch 15 nicht zusammengedrückt ist, wobei der Durchmesser des Einlaßendes 16 und des Auslaßendes 17 im wesentlichen gleich ist. Der Querschnittsbereich des Schlauches 15 nimmt allmählich vom Einlaßende 16 zu einem Mittelbereich 19 eines im wesentlichen konstanten Querschnitts hin ab und kann dann zwischen dem Mittelbereich 19 und dem Auslaßende 17 rasch zunehmen. Wie aus Fig. H ersichtlich, hat das Auslaßende 17 des Schlauches 15 vorzugsweise einen kreisringförmigen Hohlraum 20, der zwischen der Innenoberfläche 21 und der Aussenoberfläche 22 des Schlauches 15 gebildet ist. Der Hohlraum 20 ist über ein Rohr 2 3 mit einer (nicht gezeigten) Druckmeßeinrichtung zum Meßen des Druckes innerhalb des Schlauches 15 am Auslaßende 17 verbunden. Alternativ kann das Rohr 23 den Hohlraum 20 mit einer (nicht gezeigten) Pulsierungsdämpfungskammer verbinden, wobei dann ein Strömungsmittel (wie z.B. Luft, Wasser oder öl) innerhalb des Hohlraumes 20 und der Pulsierungsdämpfungskammer zum Abdämpfen von am Ausgangsende 17 stattfindenden Schwankungen

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des Innendruckes des Schlauches verwendet werden kann.

Im Arbeitszustand wird die Welle 3 im Uhrzeigersinn ge~ dreht, wie aus Fig. 2 ersichtlich, wobei eine Kette IH jeden der Kompressorteile 12 um ihre entsprechende Korn» pressorachse 6 gegen den Uhrzeigersinn dreht. Die Drehung der Kompressorteile 12 bringt wiederum jede von dem Aussenumfang des Kompressorteils 12 vorspringende Stange 13 mit dem Schlauch 15 in Berührung.

Wenn eine Stange 13 mit dem Schlauch 15 in Berührung kommt, beginnt diese Stange 13 den Schlauch 15 zusammenzudrücken, während sich die benachbarte vorhergehende Stange 13 aus der Berührung mit dem Schlauch 15 weg bewegt. -Während sich der Kompressorteil 12 weiter dreht, erhöht die eine Stange 13 die Kompression des Schlauches 15 auf maximalen Kompressionsdruck und dann setzt den Kompressionsdruck des Schlauches 15 herab, wenn sich die eine Stange 13 von der Berührung mit dem Schlauch 15 weg bewegt, während die nächstbenachbarte nachfolgende Stange 13 beginnt, den Schlauch 15 an einer Stelle näher am Auslaßende 17 des Schlauches 15 zusammenzudrücken.

Infolge des Reibungseingriffes zwischen den Stangen 13 und dem Schlauch 15 wird der Träger 5 um die Welle 3 herum gedreht, wodurch die Kompressorteile 12 um die Welle 3 herum im Uhrzeigersinn gedreht werden, wie in Fig. 2 gezeigt. Somit bewegt sich jeder Kompressorteil 12 entlang des Schlauches 15 vom Einlaßende 16 zum Auslaßende 17 und setzt seine Drehung fort, bis er das Einlaßende 16 wieder erreicht, um den Zyklus zu vervollständigen.

Die Stangen 13 drücken fortschreitend aufeinanderfolgend momentan benachbarte Teile des Schlauches 15 zusammen, be-

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ginnend nahe dem Einlaßende 16 und sich auf das Ausgangsende 17 hin bewegend, um den Inhalt des Schlauches 15 vom Einlaßende 16 zum Auslaßende 17 durch aufeinanderfolgende teilweise Verdrängung fortschreitend zu pumpen.

Das Einlaßende 16 ist zur Innenoberfläche 2 des Stators 1 tangential, während das Auslaßende 17 vorzugsweise gegen einen Expansionsspiralteil 24 des Stators 1 liegt. Somit drücken die Stangen 13 den Schlauch 15 fortschreitend zu einem kleineren Grad in der Nachbarschaft des Auslaßendes 17 zusammen. Der Abschnitt des reduzierenden Querschnittes des Schlauches 15 zwischen dem Einlaßende 16 und dem Mittelbereich 19 verdrängt eine grössere Menge von Material, wenn durch die Stangen 13 zusammengedrückt, als wenn durch das Zusammendrücken des Mittelbereiches 19 verdrängt. Diese grössere Verdrängung gleicht die Tendenz des gepumpten Strömungsmittels, am Auslaßende 17 zum Schlauch zurückzukehren, wenn die Stangen 13 den Schlauch 15 neben dem Auslaßende 17 verlassen, aus. Zusätzlich gewährleistet die anfängliche grössere Verdrängung, daß der nicht zusammengedrückte Mittelbereich 19 rasch mit Strömungsmitteln gefüllt wird und daher wirksamer arbeitet.

Die Pumpwirkung der Pumpe der oben beschriebenen bevorzugten Ausführungsform bietet ν iele Vorteile dadurch, daß schwere Aufschlämmungen wirksam vermischt werden, während sie durch die Pumpe hindurch kommen, wobei keine Tendenz besteht, daß sich die Bestandteile der Aufschlämmung trennen. Darüber hinaus kann zum Reinigen der Pumpe ein Schwamm durch den Schlauch hindurch gepumpt werden, so daß es nicht notwendig ist, Hochdruckströmungsmxttel am Ausgang mittels eines Ventils zu entspannen.

Wenn z.B. viskose Flüssigkeiten gepumpt werden, kann es er-

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wünscht sein, die wirksame Elastizität des Schlauches in der Nachbarschaft des Einlasses zu erhöhen. Dies kann durch die Vorsehung eines kreisringförmigen Hohlraumes im Schlauch, ähnlich dem Hohlraum 20, neben dem Einlaß, geschehen. Ein solcher Hohlraum ist mit einer Quelle eines Druckströmungsmittels verbunden, so daß die Tendenz des Schlauches, nach dem Zusammendrücken zu seiner natürlichen Form zurückzukehren, erhöht ist.

Der Grad des Zusammendrückens des Schlauches 15 durch die Stangen 13 kann geändert werden, um der bestimmten Pumpanwendung zu entsprechen, durch Verstellung der radialen Verschiebung der Kompressorachsen 6 von der WQ-Ie 3 durch Erhöhung des Druckes des hydraulischen Strömungsmittels 9. Dies wird durch manuelle Drehung des mit einem Gewinde versehenen Plungerkolbens 10 erzielt, um somit das dem hydraulischen Strömungsmittel 9 verfügbare Volumen zu reduzieren.

Nun wird eine Ausführungsform der linearen Pumpe nach der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 der Zeichnungen beschrieben.

Die Pumpe weist ein starres röhrenförmiges Gehäuse 25 auf, in welchem ein elastischer Schlauch 26 eines im wesentlichen konstanten kreisförmigen Querschnitts zwischen drei Paaren zylindrischer aufblasbarer Kompressionsteile 27 angeordnet ist. Jedes Paar Kompressionsteile 27 ist über Leitungen 28 mit einer gesondertenQuelle von hydraulischem Strömungsmittel und einer Einrichtung (wobei beide nicht gezeigt sind) zur zyklischen Erhöhung und Herabsetzung des Druckes des hydraulischen Strömungsmittels verbunden. Eine solche Einrichtung kann beispielsweise einen hin- und hergehenden Kolben aufweisen, der sich in einem Zylinder bewegt, welcher das hydraulische Strömungsmittel enthält.

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Die Paare von Kompressionsteilen 27 werden daher einem zyklischen Aufblasen und Abblasen unterworfen, um den Schlauch 26 entsprechend zusammenzudrücken und es dem elastischen Schlauch 26 zu ermöglichen, zu seiner natürlichen Form zurückzukehren. Der Zyklus für jedes Paar von Kompressionsteilen ist zeitlich so gesteuert, daß der Schlauch 26 fortschreitend aufeinanderfolgend momentan zusammengedrückt wird.

Wie aus Fig. 5 ersichtlich, drückt somit ein Paar A von Kompressionsteilen 27 den Schlauch 26 in maximalem Maß, während das Paar B die Kompression, die es im Schlauch 26 erzeugt, erhöht und das Paar C den Schlauch 26 überhaupt nicht zusammendrückt. Dann setzt das Paar A den Kompressionsgrad herab, während das Paar B ein Maximum erreicht und das Paar C beginnt, den Schlauch 26 zusammenzudrücken. Demnächst drückt das Paar A nicht den Schlauch 26 zusammen, während das Paar B seinen Kompressionsgrad herabsetzt und das Paar C ein Maximum erreicht. Schließlich erhöht das Paar A seinen Kompressionsgrad, während das Paar B den Schlauch 26 nicht zusammendrückt und das Paar C seinen Kompressionsgrad herabsetzt.

Dann wird der ganze Vorgang wiederholt. Der Schlauch 26 wird somit einer fortschreitenden aufeinanderfolgenden momentanen Kompression wiederholt ausgesetzt, wodurch Strömungsmittel innerhalb des Schlauches26 kontinuierlich von links nach rechts gepumpt wird, wie in Fig. 5 gezeigt.

Das Obige beschreibt nur einige Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, wobei Abwandlungen, die für den Fachmann offensichtlich sind, innerhalb des Schutzumfanges der vorliegenden Erfindung möglich sind.

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So z.B. kann eine grössere Länge des Schlauches 15 in Form einer Spirale mit dem Stator 1 gewickelt werden. Auf .ähnliche Weise kann eine verschiedene Anzahl von Kompressorteilen 12 und Stangen 13 je Kompressorteil 12 verwendet werden.

Darüber hinaus können zusätzliche Abschnitte der oben beschriebenen linearen Pumpe endweise angeordnet werden, wenn gewünscht wird, ehe lineare Mehrstufenpumpe zu erhalten.

Patentansprüche:

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Claims

Patent an sprüche ;

, {Rotierende Flüssigkeitspumpe, gekennzeichnet durch

inen Stator mit einer im wesentlichen zylindrischen Innenoberfläche, wobei eine Länge eines elastischen Schlauches, durch welchen ein Strömungsmittel gepumpt werden soll, innerhalb des Stators angeordnet ist und mit der Innenoberfläche des Stators in Anschlag steht und wobei ihre Enden sich über den Stator hinaus erstrecken und durch eine Einrichtung, die um die Längsachse der Oberfläche des Stators drehbar ist, um benachbarte Teile des Schlauches fortschreitend aufeinanderfolgend momentan zusammenzudrücken und Strömungsmittel von einem (Einlaß)-Ende des Schlauches zum anderen (Auslaß)-Ende des Schlauches zu pumpen.

Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Zusammendrücken zumindest einen Kompressorteil aufweist, der auf einer Kompressorachse drehbar gelagert ist, die von der Längsachse radial verschoben und auf einem Träger angeordnet ist, der in dem Stator drehbar gelagert und um die Längsachse drehbar ist, sowie eine Einrichtung zumDrehen des Kompressionsteils, wobei der Kompressionsteil eine Vielzahl von Aussenumfangsvorsprüngen hat, die winkelig im gleichen Abstand voneinander angeordnet und im gleichen Abstand von der

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Kompressorachse entfernt sind und daß die Radialyerschiebung der Kompressorachse derart ist, daß die Drehung des Kompressorteils die Vorsprünge aufeinander- · folgend in Kontakt mit dem Schlauch innerhalb des Stators bringt, wodurch der Schlauch gegen die Innenoberfläche des Stators angedrückt wird und der Reibungskontakt der Vorsprünge gegen den Schlauch den Träger um die Längsachse dreht.

3, Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Welle innerhalb des Stators mit der Längsachse zusammenfallend und sich über den Stator hinaus erstreckend drehbar gelagert ist, wobei diese Welle ein erstes daran befestigtes Kettenzahnrad hat und der Träger zwei daran gelagerte Kompressorachsen hat und wobei jeder Kompressorteil ein zweites daran befestigtes Kettenzahnrad hat, das mit dem ersten Kettenzahnrad in einer Ebene liegt, und daß eine Kette die Kettenzahnräder miteinander verbindet, um dieselben in entgegengesetzten Richtungen zudrehen, wobei die Drehung der Welle durch die Kettenzahnräder und die Kette auf die Kompressorteile übertragen wird.

4. Pumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Verschiebung der KompressorachseCn) von der Längsachse zum Ändern des Kompressionsgrades der Schlauchvorsprünge veränderlich ist.

5. Pumpe nach einem der vorhergehendenAnsprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch am Einlaßende zur Innen·

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oberfläche des Stators tangierend ist und daß der Schlauch am Auslaßende gegen einen Expansionsspiralabschnitt der Innenoberfläche des Stators liegt.

6. Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch in seinem nicht zusammengedrückten Zustand einen kreisförmigen Querschnitt hat, daß der Durchmesser des Schlauches am Einlaßende und am Auslaßende im wesentlichen gleich ist, daß der Querschnitt des Schlauches zwischen dem Einlaßende und einem Mittelbereich eines konstant herabgesetzten Durchmessers allmählich abnimmt und zwischen dem Mittelabschnitt und dem Auslaßende rasch zunimmt.

7. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch neben dem Auslaßende einen kreisringförmigen Hohlraum zwischen der Innen- und der Aussenoberflache des Schlauches aufweist, wobei dieser Hohlraum mit einer Pulsierungsdämpfungskammer in Verbindung steht.

Lineare Flüssigkeitspumpe, gekennzeichnet durch einen elastischen Schlauch, der innerhalb eines Gehäuses angeordnet ist und durch den eine Flüssigkeit bzw. ein Strömungsmittel gepumpt werden soll, zumindest drei Paare entgegengesetzter aufblasbarer Kompressionsteile, wobei der Schlauch zwischen den Teilen dieser Paare angeordnet ist und sich diese Teile gegen Stützoberflächen des Gehäuses abstützen, sowie durch eine Einrichtung zum gleichzeitigen Auf- und Abblasen der Teile jedes Paares, wobei

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die Einrichtung zum Auf- und Abblasen betätigbar ist, um jedes der Paare wiederholt aufeinanderfolgend momentan aufzublasen und das Strömungsmittel durch den Schlauch in Richtung des aufeinanderfolgenden Aufblasens der Paare von Teilen zu pumpen.

Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlauch einen kreisförmigen, nicht zusammengedrückten Querschnitt aufweist, daß die Stützoberflächen die inneren entgegengesetzten Oberflächen eines röhrenförmigen Gehäuses sind und daß jeder Teil aufblasbar ist, um einen Zylinder mit einer Axiallänge zu bilden, die größer als der Durchmesser des Schlauches ist, wobei jedes Paar von Teilen so angeordnet ist, daß die Längsachsen der Zylinder parallel sind undin einer Ebene quer zur Längsachse des Schlauches liegen.

10, Verfahren zum Pumpen von Flüssigkeiten bzw. Strömungsmitteln durch einen elastischen Schlauch, dadurch gekennzeichnet, daß anstoßende Bereiche des Schlauches momentanen Kompressionskräften wiederholt aufeinanderfolgend ausgesetzt werden, wodurch der Querschnittsbereich des Schlauches an der Stelle der Ausübung dieser Kräfte gleichzeitig um Unterschiedsgrade reduziert wird, um Flüssigkeit bzw. Strömungsmittel durch den Schlauch in Richtung der aufeinanderfolgenden maximalen Reduzierung des Querschnittsbereiches zu pumpen.

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