DE3502862A1 - Pumpe - Google Patents

Pumpe

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Publication number
DE3502862A1
DE3502862A1 DE19853502862 DE3502862A DE3502862A1 DE 3502862 A1 DE3502862 A1 DE 3502862A1 DE 19853502862 DE19853502862 DE 19853502862 DE 3502862 A DE3502862 A DE 3502862A DE 3502862 A1 DE3502862 A1 DE 3502862A1
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DE
Germany
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inlet
pump
sealing
housing
outlet openings
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Withdrawn
Application number
DE19853502862
Other languages
English (en)
Inventor
Paul G. 8580 Bayreuth Langer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bsa Maschinenfabrik Paul Glanger GmbH
LANGER BSA MASCHF
BSA GmbH
Original Assignee
Bsa Maschinenfabrik Paul Glanger GmbH
LANGER BSA MASCHF
BSA Maschinenfabrik Paul G Langer GmbH
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Publication date
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Publication of DE3502862A1 publication Critical patent/DE3502862A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C1/00Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/12Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F01C1/123Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with tooth-like elements, extending generally radially from the rotor body cooperating with recesses in the other rotor, e.g. one tooth

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Description

  • "Pumpe n
  • "Pumpe" Die Erfindung richtet sich auf eine Pumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1. Eine derartige Pumpe ist aus der GB-PS 800 211 bekannt. Bei dieser vorbekannten Pumpe ist ein Läufer an beiden Seiten mit Scheiben von größerem Radius versehen, welche Durchlaßöffnungen aufweisen, die periodisch mit Durchlaßöffnungen in der Stirnwand des Pumpengehäuses zur Deckung kommen. Durch diese Scheiben wird also eine Art Ventilwirkung erzielt. Jeder Läufer weist einen Dichtansatz auf, wobei Einlaßöffnung und Ausfaßöffnung etwa um 900 versetzt zueinander an verschiedenen Gehäuseteilen angeordnet sind. Einlaß-und Auslaßöffnung sind jeweils mit Einlaß- und Auslaßkanälen verbunden, welche radial in das bzw.
  • aus dem Pumpengehäuse münden.
  • Eine derartige Pumpe weist grundsätzlich zahlreiche vorteilhafte Eigenschaften auf. Jedoch ist sie in dieser Ausführungsform nicht geeignet, wenn ein in Abhängigkeit vom Drehwinkel möglichst konstanter Ausgangsdruck erzielt werden soll, wie dies z.B.
  • bei Verdichtern für Verbrennungs-Motoren erforderlich ist.
  • Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß ein zeitlich konstanter, hinreichend hoher Druck aufgebaut wird, wobei insbesondere ein optimales Verhältnis von Pumpenvolumen und Pumpenleistung erzielt werden soll.
  • Diese Aufgabe wird gelöst entsprechend dem kennzeichnenden Teil von Anspruch 1. Durch die erfindungsgemäße Anordnung von Ein- und Auslaßöffnung einerseits und die Ausgestaltung der Dichtansätze andererseits ist es möglich, ein sehr kleines Läufervolumen zu verwenden, wodurch andererseits die bei jeder Umdrehung bewegte Fördermenge im Verhältnis hierzu sehr groß ist. Durch die Verwendung von wenigstens zwei Dichtansätzen an jedem Läufer wird ein sehr homogener Druckverlauf erzielt. Eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pumpe als Motorkompressor erreicht bei einem Durchmesser von 200 mm, einer Länge von 140 mm und einem Achsabstand von 120 mm eine Ansaugleistung von 15 ooo dm3/min bei einer polytropen Verdichtung von ca. 1,5 bar absolut. Durch die Dimensionierung der Auslaßöffnung kann eine gewünschte Verdichtung eingestellt werden.
  • Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich aus den Ansprüchen 2 und 3. Durch die dementsprechende Formgebung der Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen wird jeweils ein sofortiges Öffnen und Schließen derselben beim Passieren der Ausnehmungen in den Läufern erzielt.
  • Die Führung der Auslaßkanäle nach Anspruch 4 ermöglicht es, mehrere erfindungsgemäße Pumpen unter Ausbildung mehrstufiger Pumpen unmittelbar nebeneinander anzuordnen. Hierdurch wird einerseits ein sehr kompakter Aufbau und aufgrund der kurzen Verbindungswege ein hoher Wirkungsgrad erzielt. Die Ausführungsform nach Anspruch 5 wird insbesondere dann bevorzugt, wenn die Läufer eine große axiale Erstrekkung aufweisen. Es kann dann trotzdem mit einer akzeptablen Strömungsgeschwindigkeit gearbeitet werden.
  • In besonders einfacher Weise kann die Erfindung gemäß Anspruch 6 realisiert werden, wobei diese Ausführungsform für den Einsatz als Kompressor, also zum Pumpen gasförmiger Medien bevorzugt wird.
  • Anspruch 7 gibt eine alternative Gestaltungsmöglichkeit mit insgesamt drei Läufern und drei sich durchdringenden Gehäuseabschnitten an. Bei dieser Ausgestaltung wird ein besonders gleichmäßiger Druckverlauf und eine wesentliche Durchsatzsteigerung gegenüber einer Ausführungsform mit zwei Läufern erzielt.
  • Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Pumpe bei einer Ausbildung gemäß Anspruch 8 auch als Verbrennungsmotor betrieben werden, welcher durch den Verzicht auf Ventile naturgemäß außerordentlich wartungsarm sein kann.
  • Anspruch 9 gibt eine vorteilhafte Kombination einer erfindungsgemäßen Anordnung in ihrer Ausgestaltung als Kompressor mit einer solchen Ausgestaltung als Motor wieder.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform anhand der Zeichnung. Dabei zeigen: Die Figuren 1 bis 3 einen schematischen Querschnitt durch eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Pumpe, wobei sich die Läufer in verschiedenen, aufeinanderfolgenden Bewegungsphasen befinden, und Fig. 4 und 5 eine entsprechende Darstellung einer zweiten Ausführungsform.
  • Bei einer in der Zeichnung in Fig. 1 bis 3 dargestellten erfindungsgemäßen Pumpe sind zwei Läufer 1, 2, deren Grundkörper im Querschnitt im wesentlichen kreisscheibenförmig ausgebildet ist, in einem Gehäuse 3 untergebracht, welches durch zwei im Querschnitt kreisförmige, sich durchdringende Gehäuseteile 4, 5 gebildet wird.
  • Jeder Läufer 1, 2 ist mit zwei Dichtansätzen 6, 7 bzw. 8, 9 versehen. Diese Dichtansätze erstrecken sich zwischen dem Außenmantel lo, 11 jedes Läufers und der Innenseite 12, 13 jedes Gehäuseteils 4, 5, so daß zwischen den Dichtansätzen 6 bis 9 und den Gehäuseinnenseiten 12, 13 Volumina des zu pumpenden Fluids, insbesondere Luft, eingeschlossen werden.
  • Jeder Dichtansatz weist eine konvexe Begrenzungsfläche 14 auf, welche als Kardioide ausgebildet ist. Darüber hinaus weist jeder Dichtansatz 6 bis 9 eine konkave Begrenzungsfläche 15 auf, welche sich bis in das Innere der Läufer 1, 2 unter Ausbildung einer Ausnehmung 16 erstreckt. Diese Begrenzungsfläche 15 wird gebildet durch zwei sich schneidende Zykloidenabschnitte 17, 18, wobei deren am Boden der Ausnehmung 16 liegender Ubergangsbereich durch einen umgekehrt gekrümmten Kreisabschnitt 18 eines Kreises um den Drehmittelpunkt M1 bzw. M2 gebildet wird.
  • Eine im Gehäuseteil 4, und zwar in dessen Stirnwand ausgebildete, in der Zeichnung gestrichelt eingezeichnete Einlaßöffnung 20 wird begrenzt durch einen äußeren Kreisabschnitt 21 und einen inneren Kreisabschnitt 22 um den Drehmittelpunkt M2. Der Radius R1 des inneren Kreisabschnitts 22 entspricht in etwa dem Radius des Kreisabschnitts 19 zwischen den beiden Zykloidenabschnitten 17 und 18. Der Radius R2 des äußeren Kreisabschnitts 21 ist etwas kleiner als der Radius des Grundkörpers der Läufer 1, 2.
  • An den Schmalseiten ist die Einlaßöffnung 20 begrenzt durch eine Endkante 23, welche die Verlängerung der Gehäuseinnenseite 12 bildet, während die andere Endkante 24 der Einlaßöffnung 20 entsprechend dem Zykloidenabschnitt 18 ausgebildet ist.
  • Im Gehäuseteil 5 ist eine Auslaßöffnung 25 ausgebildet, welche entsprechend der Einlaßöffnung durch Kreisabschnitte 26 und 27 und durch Endkanten 28 und 29 begrenzt ist. Die Bogenlänge der Auslaßöffnung 25 wird entsprechend den gewünschten Dru-ckverhältnissen dimensioniert.
  • Die Arbeitsweise einer solchen Pumpe ergibt sich unmittelbar aus der Zusammenschau der Figuren 1 bis 3.
  • Fig. 1 zeigt eine Bewegungsphase, in welcher die Auslaßöffnung 25 gerade geschlossen ist und durch die Aufeinanderzu-Bewegung der Dicht ansätze 6 und 9 das dazwischen eingeschlossene, komprimierte Volumen -nun ausgestoßen wird, während das jeweils gegen die durch die Pfeile 30 und 31 angegebene Drehrichtung gesehen liegende Volumen expandiert. In Fig. 2 ist dargestellt, wie die Ausnehmung 16 des Läufers 1 mit der Auslaßöffnung 25 zur Deckung kommt, so daß bei fortschreitender Verkleinerung des eingeschlossenen Volumens das zu pumpende Fluid durch die Auslaßöffnung 25 gedrückt wird. Fig. 3 zeigt, daß die Ausnehmung 16 vor dem Dichtansatz 8 zur Deckung mit der Einlaßöffnung 20 kommt, wobei das Volumen zwischen dem Dichtansatz 8 und dem Dichtansatz 7 ständig expandiert, d.h. durch die Einlaßöffnung 20 wird angesaugt.
  • Gleichzeitig verringert sich das Volumen zwischen dem Dichtansatz 6 und dem Dichtansatz 9, so daß Fluid durch die Auslaßöffnung 25 ausgepreßt wird.
  • In der Zeichnung nicht dargestellt ist der Antrieb der beiden Läufer 1, 2 über ineinandergreifende Zahnritzel, welcher in an sich bekannter Weise erfolgt.
  • Bei der in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungsform sind insgesamt drei Läufer 1', 2', 31 vorgesehen, wovon jeder vier Dichtansätze 32 aufweist. Im übrigen sind die Läufer 1', 2', 31 und die Dichtansätze 32 praktisch identisch ausgebildet wie die vorstehend im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 beschriebenen Läufer 1, 2 und die Dichtansätze 6 bis 9.
  • Die Läufer 1', 2', 31 sind um ihren jeweiligen Drehmittelpunkt M1', M, M2' drehbar in drei einander durchdringenden, im Querschnitt kreisförmigen Gehäuseabschnitten 5', 33, 4' angeordnet.
  • Die beiden äußeren Läufer 1' und 2' drehen sich, wie durch die Pfeile 34 und 35 angedeutet, in die gleiche Richtung, während, wie durch den Pfeil 36 dargestellt, sich der mittlere Läufer 31 in entgegengesetzter Richtung bewegt. Aufgrund dieser Drehbewegung erfolgt eine Ansaugung des zu pumpenden Mediums durch die Einlaßöffnungen 20' in den beiden äußeren Gehäuseabschnitten 4' und 5', während das zu pumpende Medium durch die Auslaßöffnungen 25' im mittleren Gehäuseabschnitt 33 ausgestoßen wird. Die Einlaß-und Auslaßöffnungen 20' bzw. 25' sind in den Gehäusestirnwänden angeordnet und ausgestaltet entsprechend dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 3. Die im mittleren Gehäuseabschnitt 31 vorgesehenen beiden Auslaßöffnungen 25' sind punktsymmetrisch zum Drehmittelpunkt M des mittleren Läufers 31 angeordnet, liegen aber jeweils bezüglich der benachbarten Einlaßöffnungen 20' wie die Ein- bzw. Auslaßöffnungen 20 bzw. 25 entsprechend dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 bis 3.
  • Wie insbesondere aus der Gegenüberstellung der Figuren 4 und 5 deutlich wird, wobei die Fig. 5 eine um 900 spätere Bewegungsphase gegenüber der in Fig. 4 dargestellten Bewegungsphase veranschaulicht, macht deutlich, daß das zu pumpende Medium unter Wahrung der grundsätzlichen Vorteile der Ausführungsform nach den Fig. 1 bis 3 aufgrund der beiden Auslaßöffnungen und der beiden äußeren Läufer 1', 2' mit ihren jeweils vier Dichtansätzen 32, sehr gleichmäßig und homogen gepumpt wird.

Claims (9)

  1. Ansprüche Pumpe mit wenigstens zwei einander schneidenden, im Querschnitt jeweils kreisförmigen Gehäuseteilen, in deren Kreismittelpunkten jeweils ein Läufer mit den anderen korreliert drehangetrieben gelagert ist, wobei jeder Läufer Dichtansätze aufweist, welche zwischen dem Läuferkörper und der zugehörigen Gehäusewand zumindest abschnittsweise ein Volumen des zu pumpenden Mediums zwischen wenigstens einer in einer Stirnwand je eines Gehäuseteils angeordneten Ein-und Auslaßöffnung dichtend einschließen, und die Läuferkörper bzw. deren Dichtansätze dichtend aneinander abrollen, wobei die Läufer im Querschnitt jeweils eine im wesentlichen kreisscheibenförmige Grundform und die Dichtansätze jeweils eine konkav und eine konvex gekrümmte Begrenzungsfläche aufweisen, wobei die konvex gekrümmte Begrenzungsfläche durch eine Kardioide gebildet ist, und wobei die konkav gekrümmte Begrenzungsfläche sich unter Ausbildung einer Ausnehmung in das Innere der kreisscheibenförmigen Läufer erstreckt und durch zwei sich unter Ausbildung eines Vorsprungs schneidende Zykloiden gebildet ist, wobei der Vorsprung stetig differenzierbar als Kreisabschnitt um den Drehmittelpunkt ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß an jedem Läufer (1, 2) vorzugsweise zwei Dichtansätze (6 bis 9, 32) angeordnet sind, daß die Ein- und Auslaßöffnungen (20 bzw.
    25) etwa punktsymmetrisch zum Mittelpunkt (M) der Verbindungsgeraden der Drehmittelpunkte (M1, M2; M1', M2') der beiden äußeren Läufer (1, 2; 1', 2') angeordnet sind, und daß die Stirnseiten der kreisscheibenförmigen Läufer (1, 2; 1', 2', 31) die Ein-bzw. Auslaßöffnungen (20 bzw. 25; 20' bzw. 25') überdecken, während die Ausnehmungen (16) in den Läufern (1, 2; 1', 2', 31) diese freigeben.
  2. 2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schnittbereich der Gehäusehälften (4, 5) weisenden Endkanten (23, 29) von Einlaß- und Auslaßöffnung (20 bzw. 25) die Kreiskontur der jeweils anderen Gehäusehälfte (4 bzw. 5) fortsetzen.
  3. 3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Schnittbereich der Gehäusehälften (4, 5) entgegengesetzt liegenden Endkanten (24, 28) der Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen (20 bzw. 25) als nach innen gekrümmte Zykloide ausgebildet sind.
  4. 4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Ein- bzw. Auslaßöffnungen (20 bzw. 25) mündenden Ein- bzw. Auslaßkanäle aus dem Pumpengehäuse (1) stirnseitig austreten.
  5. 5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an beiden Stirnseiten jedes Gehäuseteils (4, 5) Ein- bzw. Auslaßöffnungen (20 bzw. 25) angeordnet sind.
  6. 6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt zwei Läufer (1, 2) mit jeweils zwei Dichtansätzen (6 bis 9) vorgesehen sind.
  7. 7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei Läufer (1', 2', 31) vorgesehen sind, wovon jeder vier Dichtansätze aufweist, und wobei dem mittleren Läufer (31) zwei Auslaßöffnungen (25') zugeordnet sind, welche punktsymmetrisch zum Drehmittelpunkt (M) des mittleren Läufers (31) liegen.
  8. 8. Aggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verwendung als Verbrennungsmotor in dem einen Gehäuseteil Kraftstoffeinspritz- und Zündeinrichtungen angeordnet sind.
  9. 9. Aggregat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine derartige Pumpe über eine Stirnwand mit einem entsprechend aufgebauten Verbrennungsmotor verbunden ist, wobei die Auslaßöffnung der als Verdichter wirkenden Pumpe mit der Verbrennungsluft-Einlaßöffnung des Motors verbunden ist, wobei die Dichtansätze der Pumpe gegenüber denjenigen des Motors winkelversetzt angeordnet sind.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016139230A1 (de) * 2015-03-02 2016-09-09 Jan Körbelin Rotationskolbenpumpe

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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