DE3542454A1 - Membranrotationspumpe - Google Patents
MembranrotationspumpeInfo
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
- F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
- F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Membranrotationspumpe
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Diese Pumpen sind
geeignet, gasförmige oder auch flüssige Mittel zu för
dern und weisen entsprechend einen weiten Anwendungs
bereich auf. So werden derartige Membranrotationspum
pen in der Medizintechnik, der Kraftfahrzeugtechnik und
dem Bauwesen verwendet. Die Konstruktionen sind eben
falls entsprechend unterschiedlich und weisen vor allem
bei der Umsetzung der Drehbewegung des Rotors in die
Quetschbewegung der Membran Nachteile auf.
Bei einer bekannten Membranrotationspumpe dieser Art
(DAS 10 11 730) ist die Membran als Ring ausgebildet,
der seitlich des nahezu einen vollen Kreis beschreiben
den Pumpenarbeitsraums durch Ringe an das Pumpengehäuse
in radialer Richtung nach außen festgespannt ist und wo
bei zur Erzeugung des Förderhubes zu Beginn der Quetsch
bewegung radial nach innen dieses Membranrings eine ent
sprechend elastische Auflage vorgesehen ist mit einer An
lauf- und einer Auslauframpe. Außerdem ist dieser Mem
branring durch eine quer zur Drehrichtung verlaufende
Leiste am Gehäuse festgespannt, um dadurch in Drehrich
tung eine Art Zugentlastung zu erhalten. Ein wesentli
cher Nachteil dieser bekannten Membranrotationspumpe be
steht darin, daß die elastische Auflage, durch die der
tatsächliche Quetschhub bestimmt wird, beim Pumpvorgang
mit verformt werden muß und dadurch eine zusätzliche An
triebsenergie verbraucht. Außerdem muß diese Auflage
rutschsicher an der Membran befestigt sein. Nicht zu
letzt bewirken die Rampen einen zusätzlichen Walkwider
stand für die Quetschrollen, was sich in Pumpstößen
äußert, jeweils wenn eine Quetschrolle in Aktion tritt.
Das zu fördernde Medium muß über nahezu 320 Grad des
ringförmigen Pumpenarbeitsraums gefördert werden, ohne
daß deshalb ein fördertechnischer Vorteil erkennbar ist.
Auch das Anbringen der Leiste zur drehfesten Befestigung
der Membran ist mit einem erheblichen Aufwand verbunden,
da die Leiste im Innenraum des Pumpengehäuses angeordnet
ist. Als wesentlicher Nachteil dieser Pumpe ist zu er
kennen, daß die Membran in Ruhelage und quer zur Dreh
richtung gestreckt ist, um dann für den Pumpvorgang
unter Ausdehnung in Querrichtung in eine den Pumpenar
beitsraum einfassende Gehäusenut (Strömungsweg) ge
quetscht zu werden. Um eine solche Querdehnung zu ermög
lichen, muß die Membran entsprechend querdehnbar sein,
sie kann also nicht armiert werden. Dies wiederum führt
dazu, daß eine solche Pumpe nur niedere Drücke erzeugen
kann und nur entsprechend eingeschränkt einsetzbar ist.
Es ist zwar bekannt (DAS 11 40 820), den Pumpenarbeits
raum nur über einen verhältnismäßig kleinen Teil des den
Rotor umgebenden Grundkreises zu führen, wobei jedoch
der Pumpenarbeitsraum durch den Innenraum eines Schlau
ches gebildet wird und die am Rotor angeordneten Quetsch
rollen diesen Schlauch für die Förderung auf diesem Teil
kreis ablaufend zusammenquetschen. Diese Schlauchpumpen
haben allerdings den Nachteil, daß der den Pumpenarbeits
raum begrenzende Schlauch aufgrund der Quetschung sehr
elastisch sein muß, was dazu führt, daß er ebenfalls nur
verhältnismäßig geringen Förderdrücken aussetzbar ist.
Sobald ein derartiger Schlauch gewebeverstärkt wird,
nimmt die Bruchgefahr stark zu und seine Lebensdauer
entsprechend ab. Derartige Schlauchpumpen werden deshalb
meist nur für einen Arbeitsdruck von maximal 2 bar ein
gesetzt. Um besonders bei dünnen Medien einen ausrei
chenden Druck erzeugen zu können, muß der Schlauch so
zusammengequetscht werden, daß auch in den seitlichen
Begrenzungen des Pumpenarbeitsraums die Schlauchinnen
flächen aufeinanderliegen, was eine Materialfaltung mit
ca. 180 Grad bewirkt, die von gewebeverstärkten Schläu
chen nicht mehr aufnehmbar ist, ohne daß das Gewebe
reißt. Außerdem muß bei dieser bekannten Pumpe der
Schlauch am Gehäuse befestigt werden, um nicht von den
Quetschrollen mitgezogen zu werden, was besonders bei
elastischem und nicht armiertem Material problematisch
ist. Grundsätzlich haben allerdings derartige Schlauch
pumpen einen ähnlichen Anwendungsbereich wie die gattungs
gemäße Membranrotationspumpe, beispielsweise in Herz-Lun
gen-Maschinen oder beim Einsatz von künstlichen Nieren,
da derartige Pumpen das Fördermedium schonend und stoß
frei fördern.
Bei einer anderen bekannten, mit einem Rotor arbeitenden
Membranrotationspumpe (DE-PS 28 53 916) wird die ring
förmige Membran durch einen Ring für die Quetschförde
rung angetrieben, der über einen exzentrisch gelagerten
Innenläufer betätigt wird, der einer den Pumpenarbeits
raum begrenzenden Kreisbahn im Pumpengehäuse folgt. Ein
derartiger Exzenterantrieb hat den Nachteil, besonders
bei niederen Geschwindigkeiten unruhig zu laufen, wo
bei außer der Membranbetätigung eine an sich ungünstige
Massenbeschleunigung des Antriebsringes erfolgen muß.
Die erfindungsgemäße Membranrotationspumpe mit den kenn
zeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegen
über den Vorteil, daß die Membran beim Quetschvorgang
nicht in Querrichtung gedehnt wird und somit armiert
werden kann, um auch unter hohem Druck fördern zu
können. Die Membran wird beim Pumpvorgang in Querrich
tung gesteuert und dabei auf den Boden des Pumpenarbeits
raums gedrückt.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Ringseg
ment des Pumpenarbeitsraums halbkreisförmig, so daß der
Pumpenarbeitsraum von dem den Rotor umgebenden Kreis
nur den Teil in Anspruch nimmt, der tatsächlich erfor
derlich ist. Hierdurch werden die Förderwiderstände in
einer solchen Pumpe minimiert, so daß auch die Antriebs
energie entsprechend reduziert wird. Ein weiterer Vor
teil besteht darin, daß aufgrund der geringeren Verlust
wärme auch das zu fördernde Medium eine geringe Tempe
raturerhöhung beim Fördern erfährt. Dies kann besonders
dann entscheidend sein, wenn es sich um Medien des leben
digen Körpers, wie beispielsweise Blut, handelt, oder
wenn es sich um leicht verdampfbare Medien, wie beispiels
weise in Farbstoffen, handelt.
Ein weiterer genereller Vorteil der Erfindung besteht
darin, daß die erfindungsgemäße Pumpe sehr geringe Walk
verluste aufweist, obwohl die Membran armiert ausgebil
det ist. So können mit einer solchen Pumpe Förderdrücke
von mehr als 10 bar erzielt werden, so daß sie auch zur
Förderung von beispielsweise Dispersionsfarben oder Har
zen verwendet werden kann, um unter Ausnutzung des Druckes
diese Stoffe im Spritzverfahren zu verarbeiten.
Je nach Bedarf kann diese erfindungsgemäße Membranrota
tionspumpe vorteilhafterweise so viel Quetschrollen auf
weisen, wie erforderlich sind. So kann es beispielsweise
von Vorteil sein, daß die in Drehrichtung nachfolgende
Quetschrolle bereits den Saugbereich des Pumpenarbeits
raums überfahren hat, bevor die vorlaufende Quetschrolle
den Ausgangsbereich des Pumpenarbeitsraums überrollt hat.
Hierdurch sind in abdichtender Wirkung mindestens immer
zwei Rollen im Eingriff.
Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen Mem
bran und Pumpengehäuse eine den Pumpenarbeitsraum zum
Pumpengehäuse hin abgrenzende elastische Einlage, bei
spielsweise auf Gummi, vorhanden. Der Vorteil einer sol
chen Einlage besteht einerseits darin, daß eine beson
ders günstige Dichtung zwischen zwei elastischen Mate
rialien, wie der Membran und dieser Einlage erzielbar
ist, besonders wenn im Fördermedium körniges Material
ist und andererseits, daß aufgrund der höheren Elasti
zität eine längere Lebensdauer bei größerem Leiselauf
erzielbar ist.
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der
Pumpenarbeitsraum seitlich durch in der elastischen Ein
lage in Drehrichtung verlaufende Wülste begrenzt, über
die die Membran zur Bildung des Pumpenarbeitsraums ge
spannt ist und die beim Quetschvorgang mindestens auf
die Einlagendicke zusammenpreßbar sind, so daß dann die
Membran auf dem zwischen den Wülsten gelegenen Boden
des Pumpenarbeitsraums aufzuliegen kommt. Aufgrund der
Elastizität dieser Wülste wird beim Pumpvorgang die ar
mierte Membran in sich gestaucht, ohne daß dadurch die
Armierung bruchgefährdet wird. Während bei dem weiter
oben ausgeführten Ausführungsbeispiel die armierte Mem
bran tunnelförmig vorgeformt sein muß, kann bei der zu
letzt genannten Ausgestaltung der Erfindung die Membran
durch die Wülste wieder in ihre den tunnelförmigen Pum
penarbeitsraum einfassende Stellung gebracht werden.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der
Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeich
nung und den Ansprüchen entnehmbar.
Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden
näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße,
nur teilweise dargestellte Membranpumpe;
Fig. 2 einen Schnitt entlang Linie A-B in Fig. 1 und
Fig. 3-Fig. 6 vier verschiedene Varianten der Pumpen
arbeitsraumbegrenzung im Querschnitt entspre
chend Fig. 2.
Wie in Fig. 1 dargestellt, ist auf einer Welle 1 ein Ro
tor 2 drehschlüssig angeordnet, auf welchem über Achsen
3 Quetschrollen 4 gelagert sind. Mit 5 ist ein Teil des
Pumpengehäuses dargestellt, auf dessen innerer Laufbahn
eine Gummieinlage 6 aufliegt, über der radial zum Rotor
2 hin eine Membran 7 angeordnet ist. Diese Membran ist
einschließlich der Gummieinlage 6 durch Leisten 8 an das
Gehäuse 5 gespannt.
Im Gehäuse 5 sowie auch in der Gummieinlage 6 ist eine
Einlaßöffnung 9 und eine Auslaßöffnung 10 eines zwischen
Gummieinlage 6 und Membran 7 angeordneten Pumpenarbeits
raums 11 vorgesehen. Sobald die Welle in Pfeilrichtung
verdreht wird, überrollen die Quetschrollen 4 die Mem
bram 7 und treffen sie auf der Gummieinlage 6, so daß
jeweils vor der im Eingriff stehenden Quetschrolle 4
innerhalb des Pumpenarbeitsraums 11 ein Fördervorgang
von der Einlaßöffnung 9 in Richtung Auslaßöffnung 10 er
folgt. In üblicher Weise wird zuerst im Pumpenarbeits
raum 11 befindliche Luft oder Gase herausgeschoben, wo
bei aufgrund der elastischen Rückstellung der Membran 7
in die dargestellte Lage das Medium über die Einlaß
öffnung 9 nachgesogen wird.
Wie aus dem Schnitt in Fig. 2 ersichtlich ist, wird der
Pumpenarbeitsraum 11 durch die Wölbung der Membran 7
gebildet, wobei diese Membran 7 auch hier seitlich durch
die Leisten 8 festgespannt ist. Der eingeschlossene Win
kel zwischen der Wölbungstangente der Membran 7 und der
Gummieinlage 6 beträgt hier etwa 25 Grad, so daß die Ma
terialverformung der Membran 7 beim Pumpen verhältnis
mäßig gering ist. Hierdurch ist es möglich, diese Mem
bran zu armieren, beispielsweise durch eine Gewebeein
lage, so daß ein verhältnismäßig hoher Pumpendruck er
zeugt werden kann, ohne daß die Membran gefährdet ist.
Um eine ausreichende Schmierung zu erhalten, und damit
einen günstigen Wirkungsgrad der Pumpe, kann das Ge
häuse mit Öl gefüllt sein, so daß der Rotor 2 und die
Quetschrollen 3 in diesem Öl laufen.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Variante ist die Gummi
einlage 6 mit in Längsrichtung des Pumpenarbeitsraums 11
verlaufenden Wülsten 12 versehen, wobei unter diesen Wül
sten 12 zum Gehäuse 5 hin Kanäle 13 entstehen. Auch hier
ist die Membran 7 und die Gummieinlage 6 durch Leisten 8
am Gehäuse 5 festgespannt. Natürlich kann statt einer
derartigen mechanischen Festspannung die Gummieinlage 6
auch auf das Gehäuse aufvulkanisiert sein, was grund
sätzlich auch für die Seitenstreifen der Membran 7 und
in Bezug zur Gummieinlage 6 hin gilt. Beim Pumpvorgang
werden die Wülste 12 mit zusammengepreßt.
Eine andere Art der Befestigung der Membran 11 am Ge
häuse 5 ist in Fig. 4 dargestellt. Bei dem ebenfalls
ringförmigen und im Schnitt gezeigten Gehäuseabschnitt
5 ist die Membran 7 über dessen Stirnseiten gezogen.
Die Gummieinlage 6 wird dadurch völlig eingeschlossen.
Ohne die Nachteile der scharfen Faltung, wie bei Schlauch
pumpen, wird durch die Art der Befestigung der Membran 7
nur ein verhältnismäßig kleiner Arbeitswinkel beansprucht,
der in jedem Fall jedoch kleiner als 90 Grad ist.
Bei der in Fig. 5 dargestellten Variante wird der Pum
penarbeitsraum 11 außer durch die Wölbung der Membran 7
auch durch eine Ausnehmung in der Gummieinlage 6 gebil
det. Hierdurch wird bei nur geringfügig größerer Membran
belastung ein wesentlich größerer Pumpenarbeitsraum er
zielt.
Bei der in Fig. 6 dargestellten Variante sind durch die
Membran 7 zwei Pumpenarbeitsräume 11 parallel nebenein
ander gebildet, die vorzugsweise durch eine, entspre
chend breit ausgebildete, Quetschrolle erfaßt werden.
Ohne die Erfindung zu verlassen ist es auch möglich, die
Pumpe ohne eine derartige Gummieinlage zu betreiben und
beispielsweise den Pumpenarbeitsraum mit Membrane auf der
konvexen Seite des Pumpengehäuses 5 anzuordnen, wobei
dann als Quetschrollenträger beispielsweise ein außen
umlaufender und das Gehäuse 5 einschließender Ring die
nen könnte.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen
und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl
einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander
erfindungswesentlich sein.
Claims (11)
1. Membranrotationspumpe mit
- a) einem in radialer Richtung wirkende Quetschrollen zur Betätigung einer radial nachgiebigen Membran aufweisenden Rotor;
- b) einem ringsegmentförmigen zwischen Membran und ei nem Pumpengehäuse vorhandenen einen Ein- und einen Ausgang aufweisenden Pumpenarbeitsraum und
- c) einem die Membran seitlich des Pumpenarbeitsraums am Pumpengehäuse festspannenden und entgegen der in Drehrichtung vorhandenen Walkkraft wirkenden Befestigungsmittel gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
- d) die Membran (7) weist eine mindestens quer zur Dreh richtung verlaufende Armierung auf und
- e) die Membran (7) ist in ungequetschter Lage als den Pumpenarbeitsraum (11) begrenzender Tunnel aus bildet.
2. Membranrotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Pumpenarbeitsraum (11) mindestens
eine Tiefe von der Tunnelinnenhöhe der Membran (7)
aufweist.
3. Membranrotationspumpe, dadurch gekennzeichnet, daß
das Befestigungsmittel (8) der Membran (7) gegen quer
zur Drehrichtung verlaufende Schubkräfte fixiert ist.
4. Membranrotationspumpe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ringseg
ment des Pumpenarbeitsraums (11) etwa halbkreisförmig
ist.
5. Membranrotationspumpe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2)
mindestens drei Quetschrollen (4) aufweist.
6. Membranrotationspumpe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Befesti
gungsmittel (8) der Membran (7) seitlich des Pumpen
arbeitsraums (11) angeordnete Leisten (8) insbeson
dere eines Innengehäuses dienen.
7. Membranrotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (5)
ringförmig ausgebildet ist und die Membran (7) an den
axialen Stirnseiten dieses Ringes befestigt ist.
8. Membranrotationspumpe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der
Membran (7) und dem Pumpengehäuse (5) eine den Pum
penarbeitsraum (11) zum Pumpengehäuse (5) hin abgren
zende elastische Einlage (6), insbesondere aus Gummi,
vorhanden ist.
9. Membranrotationspumpe nach Anspruch 8, dadurch gekenn
zeichnet, daß die elastische Einlage (6) und die Mem
bran (7) einen Arbeitswinkel von kleiner als 90 Grad
einschließen.
10. Membranrotationspumpe nach Anspruch 8 oder 9, da
durch gekennzeichnet, daß der Pumpenarbeitsraum (11)
seitlich durch in der elastischen Einlage (6) in Dreh
richtung verlaufende Wülste (12) begrenzt ist, über
die die Membran (7) zur Bildung des Pumpenarbeitsraums
(11) gespannt ist und die beim Quetschvorgang minde
stens auf die Einlagendicke zusammenpreßbar sind.
11. Membranrotationspumpe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Pum
penarbeitsräume (11) parallel nebeneinander vorhanden
sind, die gemeinsam von jeweils einer Quetschrolle
betätigbar sind (Fig. 6).
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19853542454 DE3542454A1 (de) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | Membranrotationspumpe |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19853542454 DE3542454A1 (de) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | Membranrotationspumpe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3542454A1 true DE3542454A1 (de) | 1987-06-04 |
Family
ID=6287324
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19853542454 Pending DE3542454A1 (de) | 1985-11-30 | 1985-11-30 | Membranrotationspumpe |
Country Status (1)
Country | Link |
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