DE29511966U1 - Rotary displacement pump - Google Patents
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Description
pOfta PatentanwältepOfta Patent Attorneys
Dipl.Phys. Ulrich TwelmeierDipl.Phys. Ulrich Twelmeier
Dr. phi/, not. Rudolf Bauer-J Dip/./ng. Helmut Hubbuch-1991Dr. phi/, not. Rudolf Bauer-J Dip/./ng. Helmut Hubbuch-1991
11.07.1995 TW/TW/Be95S1011.07.1995 TW/TW/Be95S10
Herr Rolf Kammerer, D-75196 Remchingen-WilferdingenMr Rolf Kammerer, D-75196 Remchingen-Wilferdingen
Die Erfindung geht aus von einer Pumpe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen. Eine solche Pumpe ist aus der US-PS 2,671,412 bekannt. Bei dieser Pumpe ist der Stator eine kreisrunde Scheibe mit einer um die Achse der Scheibe herumführenden Rille, welche von einer straff gespannten Membran abgedeckt wird, die an den Rändern abgewinkelt und durch Spannringe festgehalten ist. in die Rille münden ein Zulauf und ein Ablauf für die zu pumpende Flüssigkeit und zwischen den beiden befindet sich eine Trennwand, welche entweder Teil des Stators oder ein angeformter Teil der Membran ist. Der Rotor rotiert um die Achse der Scheibe und hat zwei Rollen in 180°-Stellung, welche auf der Membran rollen und sie in die Rille pressen. Die Rollen, deren Kontur der Kontur der Rille näherungsweise angepaßt ist, schieben die vor ihnen befindliche Flüssigkeit aus dem Spalt zwischen Membran und Statorscheibe hinaus in den Ablauf und saugen in den hinter ihnen liegenden Ringraumabschnitt Flüssigkeit aus dem Zulauf nach, allerdings nur in dem Ausmaß, wie die Membran durch eigene Elastizität den Ringspaltabschnitt öffnet und sichThe invention is based on a pump with the features specified in the preamble of claim 1. Such a pump is known from US-PS 2,671,412. In this pump, the stator is a circular disk with a groove around the axis of the disk, which is covered by a tightly stretched membrane that is angled at the edges and held in place by clamping rings. An inlet and an outlet for the liquid to be pumped open into the groove and between the two there is a partition, which is either part of the stator or a molded part of the membrane. The rotor rotates around the axis of the disk and has two rollers in a 180° position, which roll on the membrane and press it into the groove. The rollers, whose contour is approximately adapted to the contour of the groove, push the liquid in front of them out of the gap between the membrane and the stator disk into the outlet and suck liquid from the inlet into the annular space section behind them, but only to the extent that the membrane opens the annular gap section through its own elasticity and
Westliche Karl-Friedrich-Straße 29-31 D-751' 72mPForzheirn .* : : '*: Pasttih&k Karlsruhe 168 52-750 (BLZ 660 10075) Telefon (07231) 3984-0 Telefax (07231)3984-44 Sparkasse Pforzheim 803 812 (BLZ666 500 85) Westliche Karl-Friedrich-Straße 29-31 D-751' 72 m PForzheirn .* : : '*: Pasttih&k Karlsruhe 168 52-750 (Bank code 660 10075) Telephone (07231) 3984-0 Fax (07231)3984-44 Sparkasse Pforzheim 803 812 (Bank code 666 500 85)
vom Boden der Rille des scheibenförmigen Stators abhebt, in welche sie unter elastischer Dehnung durch die jeweilige Rolle zuvor hineingedrückt wurde. Bei dieser Anordnung ist durch die eigene Elastizität der Membran nur ein geringer Saugdruck erreichbar. Verstärkt gilt dies für eine in der US-PS 2,671,412 beschriebene weitere Ausführungsform, in welcher die Rille einen rechteckigen Querschnitt hat und die Membran einen diesem Querschnitt angepaßten ringförmigen Kragen hat, welcher abschnittsweise unter der Einwirkung der Rollen in die Rille eintaucht. Lediglich die im Bereich zwischen diesem Kragen und der Einspannstelle auftretende elastische Rückstellkraft kann für die Pumpwirkung genutzt werden. Hinzu kommt, daß diese Membran ein kompliziertes, starkem Verschleiß unterliegendes Formteil ist, bei dem obendrein für eine dichte Führung des Kragens in der Rille gesorgt werden muß.from the bottom of the groove of the disk-shaped stator, into which it was previously pressed by the respective roller under elastic stretching. With this arrangement, only a low suction pressure can be achieved due to the membrane's own elasticity. This is even more true for a further embodiment described in US-PS 2,671,412, in which the groove has a rectangular cross-section and the membrane has an annular collar adapted to this cross-section, which dips into the groove in sections under the influence of the rollers. Only the elastic restoring force occurring in the area between this collar and the clamping point can be used for the pumping effect. In addition, this membrane is a complicated molded part that is subject to heavy wear, and in addition, it must be ensured that the collar is tightly guided in the groove.
Aus der DE-OS 24 33 145 ist eine Pumpe bekannt, bei welcher der Stator eine kreisrunde, ebene Scheibe ist, auf welcher eine ringförmige Membran mit ihren Rändern befestigt ist. Die Membran hat eine etwas ballige Gestalt, so daß zwischen der Membran und dem Stator ein im Querschnitt linsenförmiger Spalt besteht, durch welchen eine Flüssigkeit strömen kann, die durch einen Zulauf durch die Scheibe hindurch in den Spalt eintritt und durch einen entsprechenden Ablauf wieder austritt. Ablauf und Zulauf liegen dicht neben einander, und zwischen ihnen ist die Membran dicht mit dem Stator verbunden, so daß die Flüssigkeit nur über den längeren Weg vom Zulauf zum Ablauf, nicht aber über den kürzeren Weg vom Ablauf zum Zulauf fließen kann. Auf dem scheibenförmigen Stator wälzt sich ein Rotor mit zwei Kegelrollen ab, die über die Membran laufen und sie fortlaufend lokal gegen die ebene Statorfläche drücken. Diese Vorrichtung kann als Motor oder als Pumpe betrieben werden. Beim Betrieb als Motor wird die Flüssigkeit unter Druck durch den Zulauf eingeführt, bläht die Membran auf und treibt dadurch die Kegelrollen und den Rotor vor sich her. Beim Betrieb als Pumpe wird der Rotor angetrieben; die jeweils auf den Ablauf zulaufende Kegelrolle schiebt die vor ihr befindliche Flüssigkeit aus dem Spalt zwischen Membran und Statorscheibe hinaus und in den zwischen Zulauf und der von ihmA pump is known from DE-OS 24 33 145 in which the stator is a circular, flat disk on which an annular membrane is attached by its edges. The membrane has a somewhat spherical shape, so that between the membrane and the stator there is a lens-shaped gap through which a liquid can flow, entering the gap through an inlet through the disk and exiting again through a corresponding outlet. Outlet and inlet are close to each other, and between them the membrane is tightly connected to the stator, so that the liquid can only flow over the longer path from the inlet to the outlet, but not over the shorter path from the outlet to the inlet. A rotor with two tapered rollers rolls on the disk-shaped stator, which run over the membrane and continuously press it locally against the flat stator surface. This device can be operated as a motor or as a pump. When operating as a motor, the liquid is introduced under pressure through the inlet, inflates the membrane and thereby drives the tapered rollers and the rotor in front of it. When operating as a pump, the rotor is driven; the tapered roller moving towards the outlet pushes the liquid in front of it out of the gap between the membrane and the stator disk and into the gap between the inlet and the
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weglaufenden Kegelrolie begrenzten Ringraumabschnitt wird Flüssigkeit aus dem Zulauf nachgesaugt, allerdings nur in dem Ausmaß, wie die Membran durch eigene Elastizität den Ringspaltabschnitt öffnet und sich vom scheibenförmigen Stator abhebt Durch eigene Elastizität der Membran ist bei diesere Anordnung nur ein geringer Saugdruck erreichbar, so daß sich die Vorrichtung kaum als Pumpe, dafür eher - bei Verwendung mit treibender Flüssigkeit - als Motor eignet.Liquid is sucked in from the inlet into the ring space section delimited by the tapered roller running away, but only to the extent that the membrane opens the ring gap section through its own elasticity and lifts itself off the disk-shaped stator. Due to the membrane's own elasticity, only a low suction pressure can be achieved with this arrangement, so that the device is hardly suitable as a pump, but rather - when used with a driving liquid - as a motor.
Aus der DE-PS 1 078 447 ist eine Pumpe bekannt, bei der sich in einem ebenen, scheibenförmigen Stator eine ringförmige Rille befindet, welche durch eine elastische Membran, welche straff über den Stator gespannt ist, abgedeckt ist. Die Achse der ringförmigen Rille verläuft senkrecht zum Stator, und um diese Achse drehbar ist eine Taumelscheibe gelagert, die mit einer vorspringenden Ringwulst in die Rille eintaucht, dabei die Membran lokal in die Rille drückt und auf diese Weise bei Drehung der Taumelscheibe eine Pumpwirkung erzeugt. Damit sind höhere Saugdrücke erreichbar als im Beispie! der DE-OS 24 33 145, doch wird die Membran dabei stark gewalkt und unterliegt hohem Verschleiß, dem durch eine Armierung der Membran nicht begegnet werden kann.A pump is known from DE-PS 1 078 447 in which a ring-shaped groove is located in a flat, disk-shaped stator, which is covered by an elastic membrane that is stretched tightly over the stator. The axis of the ring-shaped groove runs perpendicular to the stator, and a wobble plate is mounted so that it can rotate around this axis. The wobble plate dips into the groove with a protruding ring bead, pressing the membrane locally into the groove and thus creating a pumping effect when the wobble plate rotates. This means that higher suction pressures can be achieved than in the example of DE-OS 24 33 145, but the membrane is heavily worked and is subject to high levels of wear, which cannot be counteracted by reinforcing the membrane.
Aus der DE-OS 25 30 391 ist eine Pumpe bekannt, bei der in einem ungefähr zylindrischen Pumpengehäuse in der inneren Mantelfläche eine im Querschnitt rechteckige Rille vorgesehen ist, deren Boden von einer Membran überwölbt wird. Das Gehäuse besteht aus einem Ring, der zum überwiegenden Teil den Mantel bildet, und zwei Scheiben, die den Ring zwischen sich einspannen und dabei die Ränder der Membran zwischen sich aufnehmen, welche auf diese Weise zwischen dem Ring und den beiden Scheiben eingespannt sind. Ais Rotor hat die bekannte Pumpe einen um die Mittelachse des Gehäuses rotierenden Träger, an welchem zwei Rollen frei drehbar gelagert sind, die in die innenliegende Rille eintauchen und dort die Membran gegen den Innenmantel des Gehäuses drücken. Nachteilig dabei ist, daß die Membran ein im Radialschnitt U-förmiger Ring ist, für dessen Herstellung ein besonderes FormwerkzeugA pump is known from DE-OS 25 30 391 in which a groove with a rectangular cross-section is provided in the inner surface of an approximately cylindrical pump housing, the bottom of which is arched over by a membrane. The housing consists of a ring, which forms the majority of the shell, and two disks, which clamp the ring between them and hold the edges of the membrane between them, which are thus clamped between the ring and the two disks. The known pump has a rotor, a carrier rotating around the central axis of the housing, on which two rollers are freely rotatably mounted, which dip into the inner groove and press the membrane against the inner shell of the housing. The disadvantage here is that the membrane is a ring with a U-shaped radial section, for the production of which a special mold is required.
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erforderlich ist. Außerdem ist nachteilig, daß die Membran durch die Art ihrer Anbringung bedingt nur verhältnismässig geringe Rücksteükräfte erbringt, so daß die Pumpe keine besonders hohe Saugleistung erreicht.is required. Another disadvantage is that the membrane, due to the way it is attached, only produces relatively low restoring forces, so that the pump does not achieve a particularly high suction power.
Eine höhere Saugleistung erreicht man mit einer Pumpe, wie sie in der DE-PS 724 262 offenbart ist. Diese Pumpe hat ein im Grundriß kreisförmiges Gehäuse, dessen Mantelfläche auf der Innenseite mit einer zu einem Ring geschlossenen Rille versehen ist, die von einer gestreckten, zylindrischen Membran überspannt wird, die mit ihren Rändern fest mit der inneren Umfangsfläche des Gehäuses verbunden ist. Der Rotor ist exzentrisch im Gehäuse gelagert und greift mit einer Ringwulst in die Rille ein, wobei durch die exzentrische Lagerung die Eingriffsstelle um die Rotorachse rotiert. Durch die gestreckte Anordnung der Membran kann die Pumpe eine größere Saugleistung erbringen als die aus der DE-OS 25 30 391 bekannte Pumpe, doch ist die Druckleistung unbefriedigend und durch Walken tritt ein hoher Verschleiß der Membran auf. Die Membran muß deshalb häufig ersetzt werden, was bei der innen liegenden Membran mühsam ist.A higher suction power can be achieved with a pump such as that disclosed in DE-PS 724 262. This pump has a circular housing in plan, the outer surface of which is provided on the inside with a groove closed into a ring, which is spanned by an elongated, cylindrical membrane, the edges of which are firmly connected to the inner peripheral surface of the housing. The rotor is mounted eccentrically in the housing and engages in the groove with an annular bead, whereby the eccentric mounting causes the engagement point to rotate around the rotor axis. Due to the elongated arrangement of the membrane, the pump can achieve a higher suction power than the pump known from DE-OS 25 30 391, but the pressure performance is unsatisfactory and the membrane wears out considerably due to flexing. The membrane therefore has to be replaced frequently, which is laborious with the membrane located inside.
Aus der DE-PS 719 161 ist eine Pumpe von ähnlichem Grundaufbau wie in der DE-PS 724 262 bekannt Der exzentrische Rotor wirkt dabei aber nicht unmittelbar auf eine innenliegende Membran ein, sondern auf Federbänder oder Gelenkglieder, die zwischen Exzenter und Membran gelagert sind. Diese Pumpe hat einen ausserordentlich komplizierten Aufbau und eine aufwendig gestaltete Ringmembran.From DE-PS 719 161 a pump with a similar basic structure to that in DE-PS 724 262 is known. However, the eccentric rotor does not act directly on an internal diaphragm, but on spring bands or joints that are mounted between the eccentric and the diaphragm. This pump has an extremely complicated structure and an elaborately designed ring diaphragm.
Eine Pumpe von ähnlichem Aufbau ist aus der CH-PS 266 467 bekannt, bei welcher zwischen einer profilierten Membran, welche eine Rille überdeckt, und darauf laufenden Rollen einzelne plattenförmige Druckübertragungsglieder lose angeordnet sind.A pump of similar construction is known from CH-PS 266 467, in which individual plate-shaped pressure transmission elements are loosely arranged between a profiled membrane, which covers a groove, and rollers running on it.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie bei möglichst einfachem Aufbau auch schwierig zu fördernde, zähflüssige Substanzen pumpt und dabei eine höhere Saugleistung und einen höheren Förderdruck erzielt als bekannte Pumpen.The present invention is based on the object of improving a pump of the type mentioned at the outset in such a way that it can pump viscous substances that are difficult to convey while having the simplest possible construction and thereby achieve a higher suction power and a higher delivery pressure than known pumps.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpe mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This object is achieved by a pump with the features specified in claim 1. Advantageous further developments of the invention are the subject of the dependent claims.
Die neuartige Pumpe zeichnet sich durch mehrere Merkmale aus, die in Kombination zu dem gewünschten Ergebnis beitragen.The new pump is characterized by several features that, when combined, contribute to the desired result.
Bei der erfindungsgemäßen Pumpe ist die von der Membran überdeckte Ringfläche eine ebene Fläche, welche von der Membran überwölbt wird. Die Membran selbst ist in entspanntem Zustand - vor ihrem Einbau - ein ebenes Gebilde. Die gewölbte Gestalt, welche sie in der Pumpe annimmt, erhält sie dadurch, daß sie zwischen Klemmflächen eingespannt wird, die zur Ebene der Ringfläche geneigt sind. Das hat zur Folge, daß die Membran, soweit sie den zwischen ihr und dem Stator gebildeten Pumpkanal begrenzt, an allen Stellen und unter allen Betriebszuständen unter Biegespannung steht. Das hat zur Folge, daß die Membran, wenn sie sich nach dem Darüberhinweglaufen einer Rolle durch Entspannung wieder in ihre Ausgangslage zurückbewegt, nicht in den Spannungszustand "0" zurückkehrt, in dessen Nähe die Rückstellkraft gering ist, vielmehr bleibt die Rückstellkraft bis zum Erreichen der Ausgangslage hoch. Mit der erfindungsgemäßen Pumpe sind deshalb hohe Förderdrücke möglich. Gleichzeitig wird erreicht, daß die Verschleißbeanspruchung durch das unvermeidliche Walken mitteis der auf die Membran einwirkenden Rollen verringert wird, weil die Membran durch die Rollen nicht auf Zug, sondern nur auf Druck beansprucht wird. Die Membran ist deshalb langlebiger als beim Stand der Technik. Gleichzeitig hat man den Vorteil, daß die Membran kein kompliziertesIn the pump according to the invention, the ring surface covered by the membrane is a flat surface which is arched over by the membrane. The membrane itself is a flat structure in the relaxed state - before it is installed. The arched shape it takes on in the pump is achieved by being clamped between clamping surfaces which are inclined to the plane of the ring surface. This means that the membrane, as far as it delimits the pump channel formed between it and the stator, is under bending stress at all points and under all operating conditions. This means that when the membrane moves back to its starting position by relaxing after a roller has run over it, it does not return to the stress state "0", near which the restoring force is low, but rather the restoring force remains high until the starting position is reached. High delivery pressures are therefore possible with the pump according to the invention. At the same time, the wear stress caused by the inevitable rolling by the rollers acting on the membrane is reduced because the membrane is not subjected to tension by the rollers, but only to pressure. The membrane is therefore more durable than with the state of the art. At the same time, there is the advantage that the membrane does not require a complicated
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Formteil sein muß, sondern daß eine ebene Membran genügt. Das vereinfacht den Aufbau der Pumpe ausserordentlich und senkt die Betriebs- und Wartungskosten. Der gelegentlich erforderliche Austausch der Membran bereitet keine Probleme, da die Einbaustelle dank der scheibenförmigen Ausbildung des Stators gut zugänglich ist.It is not necessary to have a molded part, but rather a flat membrane is sufficient. This greatly simplifies the construction of the pump and reduces operating and maintenance costs. The occasional need to replace the membrane does not cause any problems, as the installation location is easily accessible thanks to the disk-shaped design of the stator.
Um den Verschleiß gering zu halten, werden zwischen der Membran und den Rollen vorzugsweise zusätzlich Druckübertragungsglieder vorgesehen, die im vorliegenden Fall ebenfalls sehr einfach sein können: Da die unter der Membran liegende Ringfläche eben ist, können auch die Druckübertragungsglieder eine ebene Vorderseite haben, mit welcher sie auf der Membran liegen.In order to keep wear to a minimum, additional pressure transmission elements are preferably provided between the membrane and the rollers, which in this case can also be very simple: Since the ring surface beneath the membrane is flat, the pressure transmission elements can also have a flat front side with which they rest on the membrane.
Ais Membran eignet sich eine solche aus elastomerem Material, z.B. aus Gummi, insbesondere aus Polyurethan, welches einerseits hochfest, andererseits auch sehr beständig gegen Chemikalien ist. Auch bei der erfindungsgemäßen Pumpe wird die Membran natürlich gewalkt, und das Walken führt zu einem Verschleiß, der aber vergleichsweise gering ist, weil die Membran durch die Rollen nur auf Druck beansprucht wird. Die Walkarbeit hält sich in Grenzen und den von Zeit zu Zeit erforderlichen Austausch der Membran muß man nicht fürchten, da die Membran bei der gewählten Bauweise leicht zugänglich ist und deshalb leicht gewechselt werden kann. Außerdem kann die Membran aus einer ebenen Bahn ausgeschnitten sein; der Ersatz ist deshalb preiswert zu befriedigen. Um die Membran gegen Walken beständiger zu machen, könnte man daran denken, sie durch Fasern oder Drähte zu armieren. Das macht die Membran jedoch teurer und steifer, was beides nicht erwünscht ist. Günstiger ist es, die Membran durch besondere Druckübertragungsglieder zu schützen, welche einzeln beweglich, aber durch die Spannmittel für die Membran unverlierbar gehalten sind. Diese Druckübertragungsglieder sind kranzförmig über der Membran angeordnet und die Rollen rollen nicht mehr unmittelbar über die Membran hinweg, sondern über die Druckübertragungsglieder und drücken mit ihnen die Membran gegen die Ringfläche, Die Druckübertragungsgiäeder kann man einfach dadurch festhalten,A suitable membrane is one made of elastomeric material, e.g. rubber, especially polyurethane, which is both very strong and very resistant to chemicals. In the pump according to the invention, the membrane is naturally flexed, and flexing leads to wear, but this is comparatively low because the membrane is only subjected to pressure by the rollers. The flexing work is limited and there is no need to worry about having to replace the membrane from time to time, since the membrane is easily accessible in the chosen design and can therefore be easily replaced. In addition, the membrane can be cut out of a flat sheet; replacement is therefore inexpensive. In order to make the membrane more resistant to flexing, one could think of reinforcing it with fibers or wires. However, this makes the membrane more expensive and stiffer, both of which are undesirable. It is more economical to protect the membrane with special pressure transmission elements which are individually movable but cannot be lost by the tensioning devices for the membrane. These pressure transmission elements are arranged in a ring shape over the membrane and the rollers no longer roll directly over the membrane, but over the pressure transmission elements and press the membrane against the ring surface with them. The pressure transmission elements can be held in place simply by
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daß man die Spannmittel, mit denen man die Membran auf der Mantelfläche bzw. der Ringfiäche festspannt, mit überstehenden Randstreifen versieht, welche einander zugewandt sind. Diese Randstreifen können die losen Druckübertragungsglieder übergreifen und zurückhalten, bei denen es sich um Platten handein kann, die aber bevorzugt Stößel sind, die in ihrer Bewegungsrichtung durch die Spannmittel geführt sind. Beim Austauschen einer Membran kann man die losen Druckübertragungsglieder bis zum Festziehen der Spannmittel z.B. vorläufig durch ein Klebeband fixieren, so daß die Verwendung loser Druckübertragungsglieder den Austausch nicht kompliziertr macht. Man könnte aber auch daran denken, die Druckübertragungsglieder auf die Membran aufzukleben, aufzuschweißen oder aufzuvulkanisieren, was verhältnismäßig einfach geht, da die Membran (bei der Radialpumpe in abgewinkeltem Zustand) ein ebenes Gebilde ist. Bei der axialen Bauweise der Pumpe hat man gegenüber einer radialen Bauweise noch den Vorteil, daß die Druckübertragungsglieder enger angeordnet werden können, weil ihr Spielraum beim Niederdrücken nicht enger wird. Anders als bei der aus der DE-OS 24 33 145 bekannten Pumpe muß man bei der erfindungsgemäßen Pumpe keine Kegelrollen verwenden, um unterschiedliche Roliradien auszugleichen.that the clamping devices used to clamp the membrane onto the jacket surface or the ring surface are provided with protruding edge strips that face each other. These edge strips can overlap and hold back the loose pressure transmission elements, which can be plates, but are preferably tappets that are guided in their direction of movement by the clamping devices. When replacing a membrane, the loose pressure transmission elements can be temporarily fixed with adhesive tape, for example, until the clamping devices are tightened, so that the use of loose pressure transmission elements does not make the replacement more complicated. However, one could also consider gluing, welding or vulcanizing the pressure transmission elements onto the membrane, which is relatively easy since the membrane (in the radial pump in the angled state) is a flat structure. The axial design of the pump has the advantage over a radial design that the pressure transmission elements can be arranged closer together because their clearance does not become narrower when pressed down. Unlike the pump known from DE-OS 24 33 145, the pump according to the invention does not need to use tapered rollers to compensate for different roller radii.
Eine weitere geeignete Möglichkeit, die Membran mechanisch zu schützen und dadurch ihre Lebensdauer zu verlängern, besteht darin, als Druckübertragungsglieder einen Kranz von federnden Lamellen vorzusehen, die durch die Spannmittel für die Membran einseitig eingespannt sind. Diese federnden Lamellen können aus Federstahl geformt und ausgestanzt sein, wobei sie an ihrem einen Ende, wo sie unter dem Spannmittel für die Membran zu liegen kommen, unverändert durch einen Steg miteinander verbunden sein können.Another suitable way of protecting the membrane mechanically and thus extending its service life is to provide a ring of spring-loaded lamellae as pressure-transmitting elements, which are clamped on one side by the clamping device for the membrane. These spring-loaded lamellae can be formed and punched out of spring steel, and at one end, where they lie under the clamping device for the membrane, they can be connected to one another by a web.
Druckübertragungsglieder, insbesondere Stößel, die beidseitig durch die Spannmittel für die Membran gehalten sind, haben noch einen weiteren Vorteil: Sie dienen gleichzeitig als Überlastsicherung für die Membran, so daß diese bei unzulässig hohem Förderdruck nicht platzen kann. Außerdem kann man diePressure transmission elements, in particular tappets, which are held on both sides by the clamping devices for the membrane, have another advantage: They also serve as overload protection for the membrane, so that it cannot burst if the delivery pressure is too high. In addition, the
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Druckübertragungsgüeder verwenden, um die Förderleistung einzustellen: Dazu kann man parallel zur Ringfläche in Abstand von dieser einen Stellring vorsehen, welcher einerseits auf die Druckübertragungsglieder einwirkt, andererseits z.B. durch Schrauben in seinem Abstand von der Ringfläche veränderbar ist. Mit einem solchen Stellring kann der maximale lichte Querschnitt des zwischen der Membran und der Ringfläche bestehenden Pumpkanals verkleinert werden.Use pressure transfer elements to adjust the delivery rate: To do this, an adjusting ring can be provided parallel to the ring surface at a distance from it, which on the one hand acts on the pressure transfer elements, and on the other hand its distance from the ring surface can be changed, e.g. by screwing. With such an adjusting ring, the maximum clear cross-section of the pump channel between the membrane and the ring surface can be reduced.
Versuche haben gezeigt, daß sich die neue Pumpe für das Fördern zäher, auch abrasiver Substanzen eignet. Sie wurde getestet für das Pumpen von zähflüssigen Klebstoffen und auch für Mörtel. Mit zähflüssigem Klebstoff wurden Saugleistungen von nahezu 1 bar und Förderdrücke von 70 bar erreicht.Tests have shown that the new pump is suitable for pumping viscous and abrasive substances. It was tested for pumping viscous adhesives and also mortar. With viscous adhesive, suction capacities of almost 1 bar and delivery pressures of 70 bar were achieved.
Die Pumpe eignet sich besonders für die Bautechnik und die Beschichtungstechnik. Sogar Beton läßt sich mit einer solchen Pumpe pumpen.The pump is particularly suitable for construction and coating technology. Even concrete can be pumped with such a pump.
Ein weiterer Vorteil der Erfindung liegt darin, daß die Vorspannung der Membran verändert werden kann, indem man die Membran und ihre Haltemittel unterschiedlich stark gegeneinander verspannt, vorzugsweise unter Zwischenfügen einer Feder, deren Spannkraft den Einspanndruck der Membran bestimmt. Durch unterschiedlich starke Vorspannung der Membran kann der Förderdruck der Pumpe reguliert werden.A further advantage of the invention is that the pre-tension of the membrane can be changed by clamping the membrane and its holding means against each other to different degrees, preferably by inserting a spring whose tension determines the clamping pressure of the membrane. The delivery pressure of the pump can be regulated by pre-tensioning the membrane to different degrees.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schematisch in der beigefügten Zeichnung dargestellt, welche eine erfindungsgemäße Pumpe in einem Längsschnitt zeigt.An embodiment of the invention is shown schematically in the accompanying drawing, which shows a pump according to the invention in a longitudinal section.
Die Pumpe hat einen Stator 1 und einen Rotor 2. Zum Stator 1 gehören ein Ring 3 mit einer rechtwinklig zur Achse 4 des Rotors 2 verlaufenden, ebenen Ringfläche 5 und ein diesem Ring 3 gegenüberliegender Spannring 6. Die Ringfiäche 5 wird begrenzt durch zwei konische Klemmflächen 7 und 8, welche vom Rotor 2 aus gesehen hinter der Ringfläche 5 liegen; ihnen liegen zwei weitere Klemmflächen 9 und 10 gegenüber, die am Spannring 6 ausgebildet sind und mitThe pump has a stator 1 and a rotor 2. The stator 1 includes a ring 3 with a flat ring surface 5 running at right angles to the axis 4 of the rotor 2 and a clamping ring 6 opposite this ring 3. The ring surface 5 is limited by two conical clamping surfaces 7 and 8, which, viewed from the rotor 2, are located behind the ring surface 5; they are opposite two further clamping surfaces 9 and 10, which are formed on the clamping ring 6 and are provided with
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den Klemmflächen 7 und 8 zusammenwirken, um dazwischen eine Membran einzuklemmen, welche aus einem elastomeren Werkstoff besteht, in entspanntem, nicht eingebauten Zustand ein ringförmiges, ebenes Gebilde ist und durch das Einspannen zwischen den konischen Klemmflächen 7 bis 10 gebogen wird, so daß sie die ebene Ringfläche 5 überwölbt, wie auf der rechten Seite der Zeichnung dargestellt. Zwischen der gewölbten und dadurch elastisch vorgespannten Membran 11 und der Ringfläche 5 ist auf diese Weise ein Pumpkanal 12 gebildet, in weichen ein Zulauf 13 und ein nicht dargestellter Ablauf münden, welcher dicht neben dem Zulauf 13 liegt, wobei der Pumpkanal 12 zwischen dem Zulauf 13 und dem Ablauf durch eine Erhebung auf dem Ring 3 blockiert ist.the clamping surfaces 7 and 8 work together to clamp a membrane between them, which consists of an elastomer material, is a ring-shaped, flat structure in the relaxed, non-installed state and is bent by clamping between the conical clamping surfaces 7 to 10 so that it arches over the flat ring surface 5, as shown on the right-hand side of the drawing. In this way, a pump channel 12 is formed between the arched and thus elastically pre-stressed membrane 11 and the ring surface 5, into which an inlet 13 and an outlet (not shown) open, which lies close to the inlet 13, the pump channel 12 being blocked between the inlet 13 and the outlet by a protrusion on the ring 3.
Auf der Außenseite der Membran 11 ist ein Kranz von Stößeln 14 angeordnet, welche als Druckübertragungsglieder dienen. Die Stößel sind im Längsschnitt T-förmig, erstrecken sich parallel zur Achse 4 und sind längs des gesamten Pumpkanals 12 angeordnet, der den Zulauf 13 mit dem Ablauf verbindet, nicht aber über jenem Abschnitt der Membran, welcher in Drehrichtung des Rotors 2 vom Abiauf zum Zulauf führt, weil dort die Membran 11 nicht verlagerbar und der Pumpkanal unterbrochen ist.On the outside of the membrane 11, a ring of tappets 14 is arranged, which serve as pressure transmission elements. The tappets are T-shaped in longitudinal section, extend parallel to the axis 4 and are arranged along the entire pump channel 12, which connects the inlet 13 with the outlet, but not over that section of the membrane which leads from the outlet to the inlet in the direction of rotation of the rotor 2, because there the membrane 11 cannot be moved and the pump channel is interrupted.
Die Stößel 14 sind im Spannring 6 parallel zur Achse 4 verschieblich und durch vorspringende Kragen 15 und 16 gesichert, von denen der zuletzt genannte an einem gesonderten Stellring 17 angebracht ist, weicher gegen die Wirkung einer Feder 18 in Richtung der Achse 4 mittels Stellschrauben 19 verlagerbar ist, so daß die Stöße! 14 einen veränderlichen Endanschlag haben, der es gestattet, den maximalen Querschnitt des Pumpkanals 12 zu verringern.The tappets 14 are movable in the clamping ring 6 parallel to the axis 4 and secured by projecting collars 15 and 16, the last-mentioned of which is attached to a separate adjusting ring 17 which can be displaced against the action of a spring 18 in the direction of the axis 4 by means of adjusting screws 19, so that the tappets 14 have a variable end stop which allows the maximum cross-section of the pump channel 12 to be reduced.
Der Rotor dreht sich um eine körperliche Achse 20 und hat wenigstens zwei freilaufende Rollen 21, welche über die Stößel 14 hinwegrollen und sie niederdrücken (im linken Abschnitt der Figur dargestellt), wodurch die Membran lokal an die Ringfläche 5 gedrückt wird. Diese lokale Andruckstelle wandert mit derThe rotor rotates about a physical axis 20 and has at least two free-running rollers 21, which roll over the tappets 14 and press them down (shown in the left section of the figure), whereby the membrane is pressed locally against the ring surface 5. This local pressure point moves with the
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Rotorbewegung längs des Pumpkanals, schiebt die davor stehende Flüssigkeitsmenge durch den Ablauf aus und saugt gleichzeitig durch den Zulauf 13 weitere Flüssigkeit nach.Rotor movement along the pump channel pushes the liquid quantity in front of it out through the outlet and simultaneously sucks in further liquid through the inlet 13.
Der Förderdruck der Pumpe hängt von der Vorspannung der Membran 11 ab. Diese Vorspannung hängt vom Material und der Dicke der Membran ab, aber auch vom Ausmaß ihrer Biegung. Darüberhinaus hängt der Förderdruck von der Kraft ab, mit welcher die Stößel 14 auf die Membran 11 einwirken. Sie kann mittels einer Mutter 22 verändert werden, welche auf die Achse 20 gedreht ist und über eine die Achse 20 umgebende Druckfeder 23 auf ein Radiallager 26 einwirkt, welches im Spannring 6 angeordnet ist und die Achse 20, um welche die Rollen 21 umlaufen. Je weiter die Mutter 22 auf die Achse 20 gedreht wird, desto weiter wird die Achse 20 in das Radiallager 26 entgegen der zunehmenden Rückstellkraft der Feder 23 hineingezogen, wodurch die Kraft steigt, mit welcher die Rollen 21 auf die Membran 11 einwirken. Bei exzessivem Druckaufbau unter der Membran 11 können die Stößel 14 dem Druck ausweichen, soweit die Druckkraft die durch Verdrehen der Schraube 22 veränderliche Rückstellkraft der Feder 23 übersteigt.The delivery pressure of the pump depends on the pre-tension of the membrane 11. This pre-tension depends on the material and the thickness of the membrane, but also on the extent of its bending. In addition, the delivery pressure depends on the force with which the tappets 14 act on the membrane 11. It can be changed by means of a nut 22, which is rotated on the axis 20 and acts via a compression spring 23 surrounding the axis 20 on a radial bearing 26, which is arranged in the clamping ring 6 and the axis 20, around which the rollers 21 rotate. The further the nut 22 is rotated on the axis 20, the further the axis 20 is pulled into the radial bearing 26 against the increasing restoring force of the spring 23, whereby the force with which the rollers 21 act on the membrane 11 increases. If excessive pressure builds up under the diaphragm 11, the tappets 14 can give way to the pressure as long as the pressure force exceeds the restoring force of the spring 23, which can be changed by turning the screw 22.
Soll die Membran 11 ausgetauscht werden, muß lediglich die Mutter 22 gelöst, und die Spannplatte 24 abgenommen werden. Dann kann man den Ring 3 und die Membran 11 entnehmen, eine neue Membran einsetzen und die Pumpe wieder zusammenbauen.If the membrane 11 is to be replaced, the nut 22 must simply be loosened and the clamping plate 24 removed. Then the ring 3 and the membrane 11 can be removed, a new membrane inserted and the pump reassembled.
Claims (5)
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