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S c h l a u c h p u m p e
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Zusatz zu Patentanmeldung P 25 28 131.6 Die Hauptanmeldung betrifft
eine Schlauchpumpe mit einem um eine Antriebswelle herum angeordneten Rotor, der
aus Planeten zusammengesetzt ist, die von einem Planetenträger gehalten werden und
in Intakt mit der Welle durch einen elastischen Schlauch gebracht werden, der den
Pumpenkörper bildet. Der Schlauch ist wenigstens in einer Windung um die Planeten
herumgelegt. Das Ansaugende und das Förderende des Schlauches liegen einander in
etwa gegenüber.
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Eine solche Pumpe hat insbesondere den Vorteil, daß sie nur einen
Antriebsmotor mit einer relativ schwachen Leistung für eine vorgegebene Arbeit bezogen
auf übliche Pumpen benötigt.
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Die Pumpe unterliegt jedoch wie die üblichen Schlauchpumpen im allgemeinen
einer ruckartigen Drehung, was auch einen bestimmten zyklischen Umkehreffekt hinter
dem gepumpten Fluid zwischen den Stößen bewirkt , was für bestimmte Anwendungszwecke
uneniünscht ist, beispielsweise für den Einsatz im Labor oder in der Chirurgie.
Die Durchsatzregelung solcher Pumpen durch Dehnen des Schlauches ist, obwohl sie
beachtlich ist, dennoch relativ beschränkt.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht deshalb darin,
die Pumpe der Hauptanmeldung so zu verbessern, daß bei einer relativ einfachen Ausführungsform
mit einer geringen Anzahl von Planeten die Arbeitsweise in großem Maße geregelt
werden kann und daß man außerdem eine relativ bedeutende Steigerung des Regelbereiches
des Durchsatzes als Funktion der Schlauchdehnung erreichen kann.
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Dies wird gemäß der Zusatzanmeldung ausgehend von der Eingangs genannten
Pumpe dadurch erreicht, daß diese Pumpe wenigstens eine innere umlaufende Auflage
für den Schlauch hat, die in jedem Zwischenraum zwischen den Planeten vorgesehen
ist.
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Jede umlaufende Auflage bzw. Stütze kann von einer Rolle gebildet
werden, die frei drehbar auf dem Planetenträger sitzt. Zweckmäßigerweise wird die
gesamte Anordnung der umlaufenden Abstützungen von einer Hülse gebildet, die im
Inneren der Planeten frei angeordnet ist.
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Diese Lösungen ermöglichen es auf vorteilhafte Weise, das gewünschte
Ergebnis mit einer Pumpe mit beispielsweise drei oder vier Planeten zu erhalten,
wobei außerdem zu bemerken ist, daß die Steigerung bezüglich des Schlauchumfangs
aufgrund der umlaufenden Abstützungen sich in einer Steigerung des Untersetzungsverhältnisses
der Rotorgeschwindigkeit ausdrückt, die eine solche Pumpenkonstruktion möglich und
günstig macht.
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Durch Verwendung einer Konstruktion mit Planeten der Zweifachbauweise
mit einer Mittelachse mit reduziertem Durchmesser, auf der der Schlauch läuft, sieht
man, daß man diesen Mittelachsen und diesen umlaufenden Abstützungen vorteilhafterweise
die Form von umgekehrten Kegelstümpfen geben kann, die es ermöglichen, daß man bei
der günstigen angestrebten Arbeitsweise eine kontinuierliche Durchsatzdosierung
als
Funktion der axialen Stellung des Schlauches auf dem Rotor erhält, wobei die Dosierung
außerdem mit der Dosierung kombiniert werden kann, die sich durch Xnderung der Haltespannung
des Schlauches ergibt.
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Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert.
Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht einer Schlauchpumpe, bei der der Rotor geschnitten
ist, Fig. 2 in einer Ansicht wie Fig. 1 eine weitere Ausführungsform einer Schlauchpumpe,
Fig. 3 in einer Ansicht von unten eine Variante der Schlauchpumpe der Bauweise von
Fig. 1, Fig. 4 in einer Ansicht von unten eine Variante der Schlauchpumpe der Bauweise
von Fig. 2, Fig. 5 perspektivisch eine Pumpe mit zwei Schläuchen mit regelbarem
Durchsatz und Fig. 6 in einer Einzelheit in einem Schnitt längs der Linie VI-VI
von Fig. 5 ein Verankerungselement des Schlauches.
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Die in Fig. 1 gezeigte Pumpe hat einen Elektromotor M, der an einem
Flansch 1 befestigt ist, der das Pumpengestell bildet.
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Der Motor hat eine Abtriebswelle 2, auf der eine Antriebswelle 3 fest
sitzt.
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Um die Welle 3 ist ein Rotor angeordnet, der sich aus Planeten 4 zusammensetzt,
bei denen es sich um Doppelplaneten handelt, die durch eine Achse 5 verbunden sind.
Die Achsen sitzen in entsprechenden radialen Ausnehmungen 6, die in zwei Flanschen
7 eines Planetenträgers angeordnet sind, welche
durch eine Nabe
7a verbunden sind, die die Antriebswelle 3 frei umgibt.
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In jedem Zwischenraum zwischen den Planeten ist eine innere umlaufende
Auflage für einen flexiblen Schlauch 8 angeordnet, der den Pumpenkörper bildet und
der unter elastischer Spannung um die Achsen 5 der Planeten sowie um die umlaufenden
Abstützungen gelegt ist. Diese Abstützungen sind nahezu auf dem gleichen Umfang
verteilt, den die Achsen 5 in Betrieb beschreiben. Die Abstützungen werden von Rollen
9 gebildet, die drehungsfrei zwischen den Flanschen der Planetenträger angeordnet
sind, was hier durch Eingriff der Achsenenden 9a, deren Durchmesser kleiner ist
als der der Rollen, in die entsprechenden radialen Ausnehmungen lo in den Flanschen
7 erreicht wird. Diese Flansche können aus flexiblem oder halbsteifem Kunststoff
bestehen. Die Ausnehmungen 6 und lo können an ihrem Eingang mit kleinen, in der
Zeichnung sichtbaren Vorsprüngen versehen sein, die dazu bestimmt sind, das Halten
der entsprechenden Achsen in den Ausnehmungen, die darin kraftschlüssig eingreifen,
zu halten, so daß, wenn der Schlauch 8 angehoben oder verändert wird, die Planeten
5 und die Rollen 9 fest bezüglich des Planetenträgers ruhen.
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Bei einer vereinfachten Ausführungsvariante kann die Nabe 7a, welche
die Flansche verbindet, weggelassen werden, wobei die Planeten 5 und die Rollen
9 selbst die Querverstrebung für die axiale Positionierung der Flansche 7 auf beiden
Seiten von ihnen bilden.
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Eine weitere Ausführungsvariante, bei der die Nabe 7a entfallen kann,
besteht darin, daß die Flansche durch QueF-streben montiert werden, welche die Achsen
der Rollen bilden, wobei die Rollen dann von rohrförmigen Elementen gebildet werden,
die frei drehbar um die querverstrebenden Achsen vor deren Zusammenfügen mit den
Flanschen angebracht werden.
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Der Schlauch 8 ist einmal um die Achsen 5 der Planeten und der Rollen
9 gelegt und mit seinen Enden, die mit äußeren Vorsprüngen 8a versehen sind, mittels
dieser Vorsprünge in Halterungen 11 verankert, die fest am Flansch 1 sitzen und
mit Ausnehmungen 12 für die Aufnahme des Schlauches versehen sind. Diese Halterungen
11 liegen einander bezüglich der Rotorachse diametral gegenüber, so daß die Enden
des Schlauches 8 einander ebenfalls in etwa gegenüberliegen und das Gleichgewicht
der seitlichen Kräfte auf die Antriebswelle gewährleistet ist.
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Wenn die Antriebswelle 3 in Richtung des Pfeils E gedreht wird, werden
die Planeten 4 in Kontakt damit in Richtung der Pfeile S in Drehung versetzt. Ihre
Achsen 5 laufen in Kontakt mit dem Schlauch 8 um, auf dem sie in Richtung des Pfeils
P laufen, so daß am Schlauchende A angesaugt und am Schlauchende R gefördert wird.
Die Schlauchenden können durch Steckhülsen oder auf andere Weise mit entsprechenden
Leitungen verbunden werden.
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Fig. 2 zeigt eine wirtschaftliche Ausführungsform der Pumpe mit drei
Planeten und mit zwischen den Planeten umlaufenden Auflagen. In den radialen Ausnehmungen
der beiden Flansche 13, die durch eine Nabe 13a verbunden sind, sind wie bei der
vorhergehenden Ausführungsform drei Doppelplaneten 12 vorgesehen. Zwischen den Flanschen
13 sitzt frei eine Hülse 14, deren Außendurchmesser so bemessen ist, daß ein geringes
radiales Spiel bezüglich der Achsen 15 der Planeten bleibt, so daß die Anordnung
der dazwischenliegenden umlaufenden Abstützungen des Schlauches 8 durch die Hülse
14 gewährleistet ist, wie sich dies aus der Zeichnung ergibt.
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In den beiden beschriebenen Fällen ist die Regelmäßigkeit der Arbeitsweise
bezüglich der stark verbessert, die sich bei Fehlen der zwischenliegenden umlaufenden
Abstützungen für den Schlauch ergibt.
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In Betrieb stellt man fest, daß bei der Ausführungsform von Fig. 2
bei einer Drehung in der in der Zeichnung veranschaultchten Richtung die Hülse 14
einer ruckartigen Mitnahme entgegengesetzt zur Richtung P unterliegt. Man nimmt
an, daß sich dies durch asymmetrische elastische Umkehrreibungen des Schlauches
bei seinem Kontakt ergibt, wobei diese Reibungen zu der erhaltenen Regelmäßigkeit
beizutragen scheinen.
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In den beiden Fällen kann man auf den Dehnungsgrad des Schlauches
zur Dosierung des Durchsatzes setzen, den maninnerhalb eines weiten Regelbereiches
und ohne Verschlechterung der günstigen Arbeitsweise der Pumpe erhält. Das Ausmaß
des Regulierungsbereiches kann praktisch wesentlich bezüglich des Bereiches einer
Pumpe gesteigert werden, die nicht mit der erfindungsgemäßen Verbesserung versehen
ist.
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Die beispielsweise gezeigten Vorsprünge 8a an den Enden er5gllchen
ein bequemes Erzielen zahlreicher Kombinationen von Schiauchspannungen.
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Mit dieser Möglichkeit der diskontinuierlichen Regulierung kann auch
die Möglichkeit einer kontinuierlichen Regulierung kombiniert werden, indem man
den Mittelachsen der Planeten und den umlaufenden Abstützungen die Form von umgekehrten
Kegelstümpfen gibt, wie dies in den Figuren 3 und 4 gezeigt ist.
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Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform ist eine Pumpe mit vier Doppelplaneten
analog der Pumpe von Fig. 1, von der sie sich wesentlich dadurch unterscheidet,
daß die Mittelachsen 16 der Planeten eine kegelstumpfförmige Gestalt in der gezeigten
Weise haben und daß die Rollen 17 für die Zwischenabstützung des Schlauches 8 eine
identische kegelstumpfförmige Gestalt haben, die jedoch umgekehrt ausgerichtet ist.
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Der Schlauch 8 kann nach Wahl zwischen dem einen Ende und dem anderen
Ende der Achsen 16 und der Rollen 17 durch Verschieben seiner Enden in den Ausnehmungen
18 entsprechender Tiefe positioniert werden, die an dem Rahmen 19 vorgesehen sind,
der das Gehäuse um den Rotor herum bilden kann.
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Auf diese Weise ändert sich unabhängig von der axialen Stellung der
umlaufumfang des Schlauches 8 auf dem Rotor und somit seine elastische Spannung
praktisch nicht, hingegen jedoch die Walzgeschwindigkeit des Schlauches und somit
die Förderleistung der Pumpe als Funktion des mittleren Durchmessers der kegelstumpfförmigen
Abschnitte der Mittelachsen 16 der Planeten, die mit dem Schlauch zusammenwirken.
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Die in Fig. 4 gezeigte Ausführungsform ist eine Pumpe mit drei Doppelplaneten
analog zur Ausführungsform von Fig. 2, von der sie sich jedoch wesentlich dadurch
unterscheidet, daß die Mittelachsen 2c der Planeten eine kegelstumpfförmige Gestalt
in der gezeigten Weise haben und daß die innere Abstützungshülse 21 einen Kegelstumpf
mit dem gleichen Winkel an der Spitze bildet, jedoch entgegengesetzt gerichtet ist.
Der Schlauch 8 kann nach Wahl zwischen dem einen Ende und dem anderen Ende der Achsen
2o und der Hülse 21 durch Verschieben seiner Enden in den Ausnehmungen 22 entsprechender
Tiefe positioniert werden, die axial an einem Gehäuse 23 vorgesehen sind. Auf diese
Weise ändern sich unabhängig von der axialen Stellung des Schlauches der Umlaufumfang
des Schlauches 8 und somit seine elastische Spannung wenig, während die Wälzgeschwindigkeit
des Schlauches 8 und somit die Förderleistung der Pumpe als Funktion des mittleren
Durchmessers der kegelstumpfförmigen Abschnitte der Mittelachsen 20 der Planeten
variieren, die mit dem Schlauch zusammenwirken.
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Die Kegelstümpfe können auch abgestuft sein, wenn eine Änderung in
Stufen anstelle einer kontinuierlichen Änderung erwünscht sein sollte.
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Fig. 5 zeigt eine Ausführungsform einer Pumpe mit zwei Schläuchen
24 und 25, die zwei unabhängige Pumpenkörper bilden und die dann in einer gegenläufigen
Wendel um ein und denselben Rotor, beispielsweise um den Rotor von Fig. 2 gelegt
sind, damit die restlichen Schwenkmomente ausgeglichen werden, die auf die Rotorwelle
aufgrund der axialen Verschiebung ausgeübt werden, wenn jeder Schlauch auf dem Rotor
mitgenommen wird. Fig. 5 zeigt auch ein Verfahren zur Regulierung der Spannung eines
jeden Schlauches, mit dem es möglich ist, einen regulierbaren Durchsatz für jede
Pumpe zu erhalten. Dabei wird jedes Ende des Schlauchkörpers der Pumpe von einer
Regulierungshalterung 26 festgehalten, der ein Verbindungselement mit dem Schlauch
und mit der Leitung 27 oder 28 für das Ansaugen oder Fördern der gepumpten Flüssigkeit
zugeordnet ist.
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Die beiden Regulierungshalterungen 26 des Endes eines jeden Schlauches
wirken durch formschlüssigen Eingriff zusammen, die einen mit in Stufen angeordneten
Halterungsschlitzen 29, die in einem Gehäuse 30 vorgesehen sind, an dem der Motor
für die Mitnahme der Welle befestigt ist, die in die Pumpe eingeht, die anderen
mit Halterungsschlitzen 31, die ebenfalls an dem Gehäuse 30 ausgebildet sind, jedoch
so abgestuft sind, daß sie einen Regulierungsspielraum überdecken, der eine Unterteilung
des Spielraums ist, der durch die Abstände überdeckt wird, durch die die Schlitze
29 getrennt sind.
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Bei dem in Fig. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel einer Halterung 26
sind ein Ansatz 26a für das Einführen in das Gehäuse und eine öffnung 26b vorgesehen,
so daß die Halterung 26 eine Klemmschelle für den den Pumpenkörper bildenden
Schlauch
auf einem Ansatz 32a eines Doppelverbindungsstücks mit einem Bund 32 bildet, der
einen symmetrischen Ansatz 32b aufweist, auf dem die Ansaug- oder Förderleitung
festlegbar ist.
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