DE4218385C2 - Verdrängerpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere von Feststoffpartikel enthaltenden Flüssigkeiten - Google Patents
Verdrängerpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere von Feststoffpartikel enthaltenden FlüssigkeitenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verdrängerpumpe zum
Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere von Feststoffpartikel
enthaltenden Flüssigkeiten mit wenigstens einem im
Pumpengehäuse drehbeweglich gelagerten und motorisch
antreibbaren Förderorgan, welches bei seiner Drehung in
Umfangsrichtung wandernde Hohlräume als Saug- und Druckräume
ausbildet, sowie mit wenigstens einer Saug- und Drucköffnung
im Arbeitsraum des Förderorgans.
Bekannte Verdrängerpumpen, beispielsweise sog.
Flügelzellenpumpen sind teileaufwendig und verschleißanfällig,
insbesondere wenn es sich bei der zu fördernden Flüssigkeit
um eine Dickflüssigkeit handelt, welche noch
Feststoffteilchen mit sich führt.
Aus der DE-PS 6 25 879 ist eine Taumelkolbenmaschine bekannt,
bei der in einem Arbeitsraum mit einer im wesentlichen kugelig
ausgeformten Wandung ein angetriebener Taumelkolben eine
schwingende, hin- und herdrehende Bewegung ausführt. Dabei
wälzt sich der Taumelkolben an den Seitenwandungen des Arbeitsraumes
ab. Der Arbeitsraum ist durch eine Trennwand in
einen Saug- und einen Druckraum unterteilt, wobei an dieser
ortsfesten Trennwand der Taumelkolben gleichzeitig über Zapfen
in entsprechende Schlitze der Trennwand geführt wird. Diese
bekannte Taumelkolbenmaschine erfordert zum einen aufgrund der
komplexen geometrischen Gestalt einen hohen baulichen und herstellungsbedingten
Aufwand und unterliegt zum anderen einem
relativ hohen Verschleiß.
In der DE-PS 6 50 278 ist ein Drahkolbenverdichter mit einen
schräg gelagerten Scheibenkörper durchdringenden umlaufenden
Schaufeln beschrieben. Der Druck- oder Arbeitsraum weist eine
teilsphärische Gestalt auf. Beim Betrieb dieses bekannten Verdichters
werden über eine Antriebswelle kegelige Scheiben und
mit diesen Scheiben verbundene Schaufeln angetrieben, wobei
diese Schaufeln den Scheibenkörper mitnehmen. Dabei wälzen
sich die kegeligen Scheiben und der Scheibenkörper aufeinander
ab. Auch bei diesem bekannten Drehkolbenverdichter erfordert
die komplexe Geometrie des Arbeitsraumes einen hohen baulichen
Aufwand, wobei gleichzeitig wiederum eine erhöhte Verschleißanfälligkeit
besteht.
Aus der DE-AS 10 90 966 ist eine Taumelscheibenpumpe bekannt,
bei der eine Scheibe in einer Pumpenkammer mit zwei kegelförmigen
Wänden und einer kugelförmigen Außenwand eine Taumelbewegung
ausführt. Auch diese bekannte Taumelscheibenpumpe weist
eine komplexe Geometrie und, damit verbunden, einen hohen baulichen
Aufwand auf.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, eine verschleißarme Verdrängerpumpe zu
schaffen, die zum einen einen einfachen aus relativ wenigen
Teilen bestehenden Aufbau aufweist und zum anderen im Vergleich
zum Stand der Technik längere Laufzeiten erreicht.
Diese Aufgabe wird durch eine Verdrängerpumpe gemäß der Lehre
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Eine solche Pumpe ist teilesparend aufgebaut, verschleißarm
und gleichwohl sehr leistungsfähig, insbesondere bei der
Förderung von Feststoffpartikel enthaltenden Flüssigkeiten.
Der Trennschieber kann, je nach dem zu fördernden Medium
aus Metall, einschließlich Hartmetall oder Kunststoff
bestehen und er kann im Bedarfsfall schnell und einfach
ausgewechselt werden. In der Regel wird die Kurvenscheibe
an ihrer Stirnseite nur einen ansteigenden und abfallenden
Kurvenabschnitt aufweisen, bei Kurvenscheiben mit größerem
Durchmesser für entsprechend leistungsstarke Pumpen kann
jedoch die Kurvenfläche auch nacheinander mehrere ansteigende
und abfallende Kurvenabschnitte umfassen. Die Kurvenscheibe
besteht vorzugsweise aus einem gehärteten Stahlteil,
welches eine relativ lange Lebensdauer hat.
Ausgestaltungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen
hervor. So sind zweckmäßig die Kurvenscheibe und die Saug-
und Drucköffnung im Pumpengehäuse so angeordnet, daß der
Umfangsrand der Kurvenscheibe bei Drehung die Saug- und/oder
Drucköffnung überquert. Der scharfkantige Rand am Umfang
der Kurvenscheibe zerkleinert dabei vorteilhaft von der zu
fördernden Flüssigkeit mitgeführte Feststoffteilchen, die
zwischen dem Umfangsrand der Kurvenscheibe und dem Rand der
Saug- und/oder Drucköffnung Scherkräften unterworfen sind.
Wenn nach noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung
die Kurvenscheibe an beiden Stirnseiten mit Kurvenflächen
versehen und gegen beide Kurvenflächen je ein Trennschieber
gehalten ist, wird die Leistungsfähigkeit der Pumpe
entsprechend verbessert.
Noch eine weitere Ausbildung der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Kurvenflächen
gegenseitig um 180° versetzt angeordnet sind, so daß die
Kurvenscheibe bei Drehung eine Art Taumelscheibe bildet.
Der Vorteil dieser Version besteht darin, daß eine
konstante Förderleistung bei hoher Laufruhe der Pumpe
erzielt wird.
Der erforderliche Druckausgleich zwischen den Einbauräumen
der zwei Trennschieber kann nach noch einer weiteren
Ausgestaltung der Erfindung einfach dadurch hergestellt
werden, daß zwischen den Einbauräumen für die zwei
Trennschieber ein Druckausgleichskanal vorgesehen ist.
Zweckmäßig ist der Druckausgleichskanal in einem die
Einbauräume für die Trennschieber nach außen abschließenden
Deckel ausgearbeitet. Nach Abnahme des Deckels vom
Pumpengehäuse können die Trennschieber einfach ausgewechselt
werden.
Vorteilhaft ist der bzw. sind die Trennschieber durch
Federkraft und/oder hydraulischen Druck gegen die
Kurvenfläche(n) der Kurvenscheibe gehalten. Diese
Federkraft kann von Schraubenfedern oder Gummielementen
erzeugt werden, wobei letztere vorzugsweise dann zum Einsatz
kommen, wenn für Schraubendruckfedern zu wenig Einbauraum
vorhanden ist oder das zu fördernde Medium gegenüber Stahl
sehr aggressiv ist.
Nach noch einer Weiterbildung der Erfindung sind die
Trennschieber in einem von der Kurvenscheibe zwangsgesteuerten
Führungselement eingebaut. Diese Version wird bevorzugt,
wenn die Trennschieber beispielsweise aus relativ teurem
Material z. B. Hartmetall bestehen und daher ein möglichst
kleines Volumen aufweisen sollen.
Zweckmäßig ist nach noch einer Weiterbildung der Erfindung
das Führungselement für die Trennschieber mittels
Wälzlager im Pumpengehäuse gelagert, wodurch die
Leichtgängigkeit des Führungselements gewährleistet ist.
Nach noch einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist
das Führungselement für die Trennschieber ein
Brückenschieber, der wenigstens einen Druckausgleichskanal
enthält oder zusammen mit dem Pumpengehäuse und/oder
Teilen desselben wenigstens einen Druckausgleichskanal
begrenzt. Dieser Brückenschieber ist im Pumpengehäuse
linearbeweglich gelagert und übergreift mit einer mittigen
Aussparung die Kurvenscheibe, wobei die zwei Trennschieber
sich seitlich in diese Aussparung erstrecken und
vorzugsweise durch die Federkraft von Gummielementen
gegen die Kurvenflächen der Kurvenscheibe gehalten werden.
Der Druckausgleichskanal ist bei dieser Variante zweckmäßig
unmittelbar im Brückenschieber beispielsweise als Längsnut
ausgebildet. Der erforderliche lichte Querschnitt für den
Druckausgleichskanal kann aber auch einfach durch Abfasen
einer oder mehrerer Längskanten des Brückenschiebers
gebildet werden.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist dadurch
gekennzeichnet, daß das Führungselement für die
Trennschieber ein Ringkörper ist, der senkrecht und
seitlich versetzt zur Drehachse der Kurvenscheibe im
Pumpengehäuse drehbeweglich gelagert ist und mit einem
Schlitz die Kurvenscheibe übergreift, und daß zu beiden
Seiten des Schlitzes bogenförmige Einbauräume im
Ringkörper für die entsprechend bogensegmentförmig
ausgebildeten Trennschieber vorgesehen sind.
Wenn nach noch einer weiteren Außbildung der Erfindung der
Ringkörper stirnseitig mehrere in Umfangsrichtung in
Abstand voneinander angeordnete Schneidzähne aufweist,
deren Bewegungsbahn an einer Saug- oder Drucköffnung
vorbeiläuft, wird der Zerkleinerungseffekt in Bezug auf von
der zu fördernden Flüssigkeit mitgeführten Feststoffteilchen
weiter verbessert, denn die Schneidwirkung dieser Zähne
addiert sich zur Scherwirkung der rotierenden Kurvenscheibe.
Außerdem, bei Drehung der Kurvenscheibe dreht sich der
Ringkörper, zwangsgesteuert, um einen bestimmten
Bogenwinkel hin und her.
Zur Erhöhung der Pumpenleistung können nach noch einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung mehrere gemeinsam
antreibbare Kurvenscheiben in axialem Abstand und getrennt
voneinander im Pumpengehäuse angeordnet werden, denen
Trennschieber und je eine Saug- und Drucköffnung zugeordnet
sind. Die einzelnen Saug- und Drucköffnungen können an
einer gemeinsamen Saugleitung und Druckleitung angeschlossen
werden.
Die Erfindung wird anschließend anhand der Zeichnungen
von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine axonometrische Explosionsdarstellung
einer ersten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Pumpe;
Fig. 2 einen Querschnitt der Pumpe nach Fig. 1
gemäß der Linie II-II in Fig. 3;
Fig. 3 einen Längsschnitt der Pumpe nach Fig. 1
gemäß der Linie III-III in Fig. 2;
Fig. 4 eine axonometrische Explosionsdarstellung
einer zweiten Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Pumpe mit einem
Brückenschieber als Führungselement für die
zwei Trennschieber;
Fig. 5 eine Schrägansicht eines gegenüber der
Fig. 4 abgewandelten Brückenschiebers;
Fig. 6 einen Querschnitt der Pumpe nach Fig. 4
gemäß der Linie VI-VI in Fig. 7;
Fig. 7 einen Längsschnitt der Pumpe nach Fig. 4
gemäß der Linie VII-VII in Fig. 6;
Fig. 8 eine axonometrische Explosionsdarstellung
einer weiteren Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Pumpe mit einem hin-
und herdrehenden Ringkörper als
Führungselement für die zwei Trennschieber;
Fig. 9 einen Querschnitt der Pumpe nach Fig. 8
gemäß der Linie IX-IX in Fig. 10;
Fig. 10 eine Draufsicht auf die Pumpe nach Fig. 8
gemäß der Linie X-X in Fig. 9, jedoch
bei abgenommenem Deckel;
Fig. 11 eine Ansicht eines modifizierten
Brückenschiebers, teilweise geschnitten,
bei dem die Trennschieber sowohl durch
Federdruck, als auch hydraulischen Druck
gegen die Kurvenscheibe gehalten sind;
Fig. 12 einen Schnitt entlang der Linie XII-XII
in Fig. 11;
Fig. 13 eine axonometrische Explosionsdarstellung
eines Brückenschiebers mit Laufrollen;
Fig. 14 einen Querschnitt gemäß der Linie XIV-XIV
in Fig. 13 und
Fig. 15 eine vergrößerte Teil-Schnittansicht gemäß
der Linie XV-XV in Fig. 14.
Die in den Fig. 1-3 als erstes Ausführungsbeispiel
gezeigte Verdrängerpumpe 10 weist ein Gehäuse 11 mit einem
zylindrischen Arbeitsraum 12 für eine Kurvenscheibe 13
auf, die das Förderorgan dieser Pumpe 10 bildet. Die
Kurvenscheibe 13 ist ringförmig und koaxial auf einem
Hohlzylinder 14 angeordnet, von dem sich, gemäß Fig. 1
und 3 eine Hohlwelle 15 mit reduziertem Durchmesser nach
links durch eine zentrische Bohrung 16 im Gehäuse 11
erstreckt. Die Bohrung 16 und der zylindrische Arbeitsraum
12 sind demzufolge koaxial zueinander angeordnet. Die
Verdrängerpumpe 10 ist zum unmittelbaren Anbau bzw.
Anflanschen an einem Antriebsmotor, vorzugsweise einem
elektrischen Antriebsmotor (nicht gezeigt) konzipiert.
Dessen Antriebswelle erstreckt sich durch die nach außen
offene Bohrung 16 in die Hohlwelle 15 und ist mit dieser
drehfest verkeilt. Zwei Dichtungsringe 17 dichten die
Hohlwelle 15 gegenüber dem Gehäuse 11 ab und ein weiterer
in einer Ringnut im Gehäuse 11 sitzender Dichtungsring 18
arbeitet mit der einen Stirnseite des Hohlzylinders 14
zusammen. Für den Fall, daß diese Dichtungsringe 17, 18
teilweise oder ganz ausfallen und eine Leckage auftritt,
kann das aus dem Arbeitsraum 12 in die Bohrung 16
austretende Medium über eine Sicherheitsbohrung 19, welche
in die Bohrung 16 mündet, nach außen abfließen, wodurch
eine mögliche Beschädigung des Antriebsmotors vermieden
wird.
Der Arbeitsraum 12 für die Kurvenscheibe 13 ist an seiner
gemäß Fig. 1 und 3 rechten Seite durch einen Deckel 20
verschlossen, welcher mit einem zylindrischen Vorsprung 21
passend geringfügig in den Arbeitsraum 12 eingreift. Der
Deckel 20 ist unter Zwischenschaltung eines Dichtungsringes
23 mittels mehrerer Schrauben 22 am Gehäuse 11 befestigt,
die in entsprechende Gewindebohrungen 24 im Gehäuse 11
eingedreht sind. Ein weiterer Dichtungsring 25 dichtet den
Deckel 20 gegenüber der anderen Stirnseite des
Hohlzylinders 14 ab.
Der Deckel 20 ist mit einem kastenförmigen Vorsprung 26
versehen, der einen Einbauraum 27 für einen der zwei
Trennschieber 28 enthält. Der andere Trennschieber 28 ist
in einem Einbauraum 29 angeordnet, der sich in einem
Abschnitt 30 des Gehäuses 11 links (Fig. 1 und 3) vom
Arbeitsraum 12 befindet. Die Einbauräume 27 und 29 sind
nach außen durch einen Deckel 31 verschlossen, der am
Gehäuse 11 bzw. am Vorsprung 26 des Gehäuse-Deckels 20
angeschraubt ist. Eine an der Innenseite des Deckels 31
angeschraubte Leiste 32 ragt passend in die Einbauräume 27
und 29 für die Trennschieber 28, wobei die Leiste 32
jedoch einen Abstand zu den Enden der Einbauräume 27, 29
einhält. Die Einbauräume 27, 29 kommunizieren über einen
Druckausgleichskanal 33 miteinander, der sich axial durch
die Leiste 32 erstreckt. Bohrungen 34 in der Leiste 32
ermöglichen den Eintritt des zu fördernden Mediums in die
Einbauräume 27, 29, wo dieses als Schmiermittel für die
Trennschieber 28 wirkt. Eine durch eine Schraube 35
verschlossene Gewindebohrung 36 im Deckel 31 ist zum Anbau
eines Druckmessers vorgesehen. Die Gewindebohrung 36
steht über eine Bohrung 36a mit dem Druckausgleichskanal
33 in Verbindung.
Die Trennschieber 28 enthalten ein Sackloch 37, in welches
sich eine Druckfeder 38 erstreckt, die von einem Bolzen 39
geführt wird. Die Bolzen 39 stützen sich mit ihrem
Kopfteil an den abgerundeten Enden der Einbauräume 27, 29
für die Trennschieber 28 ab. Die Druckfedern 38 halten die
Trennschieber 28 mit ihren abgerundeten inneren Enden gegen
Kurvenflächen 40 an beiden Stirnseiten der Kurvenscheibe 13.
Die Trennschieber 28 bewirken die erforderliche Trennung im
Arbeitsraum 12 zwischen der Saug- und Druckseite der Pumpe
10. Zu diesem Zweck sind die Trennschieber 28 zwischen
einer Saugöffnung 41 und einer Drucköffnung 42 im Arbeitsraum
12 angeordnet und diese Öffnungen 41 und 42 münden in einen
entsprechenden Saugstutzen 43 bzw. Druckstutzen 44, die am
Gehäuse 11 befestigt, z. B. angeschweißt sind. Die
Verdrängerpumpe 10 kann in beiden Drehrichtungen betrieben
werden, was bedeutet, daß sich Saug- und Drucköffnung und
damit auch die entsprechenden Stutzen in ihrer Funktion
umkehren können.
Die Kurvenscheibe 13 weist, wie schon erwähnt, an beiden
Stirnseiten je eine Kurvenfläche 40 auf, die, in
Achsrichtung betrachtet, beispielsweise jeweils einen
ansteigenden und abfallenden Kurvenabschnitt umfassen. Ferner
sind beim Ausführungsbeispiel die Kurvenflächen 40 bzw.
ihre ansteigenden und abfallenden Kurvenabschnitte
gegenseitig um 180° versetzt angeordnet. Bei Drehung der
Kurvenscheibe 13 bildet diese eine Art Taumelscheibe und
wird dabei mit ihrem Umfangsrand 45 an der zylindrischen
Wand des Arbeitsraumes 12 geführt. Diese zylindrische Wand
des Arbeitsraumes 12 wird im Bereich der Einbauräume 27
und 29 für die Trennschieber 28 durch die an ihrer
Innenseite entsprechend konkav ausgebildete Leiste 32
(Fig. 2) ergänzt. Der Arbeitsraum 12 wird folglich durch die
Kurvenscheibe 13 axial in zwei Hohlräume geteilt, die
bei Drehung der Kurvenscheibe 13 in Umfangsrichtung
wandern und aufgrund der Trennung durch die Trennschieber
28 abwechselnd als Saug- und Druckräume für die zu
fördernde Flüssigkeit wirken, welche durch den Saugstutzen
43 angesaugt und durch den Druckstutzen 44 von der Pumpe 10
abgegeben wird. Bei Drehung der Kurvenscheibe 13 bewegen
sich die Trennschieber 28 gemeinsam in ihren Einbauräumen
27 und 29 hin und her, wobei, wie schon erwähnt, die
Druckfedern 38 die Trennschieber 28 stets in Anlage mit
den Kurvenflächen 40 halten. Der bei dieser linearen Hin-
und Herbewegung der Trennschieber 28 erforderliche
Druckausgleich findet über den Druckausgleichskanal 33 in
der Leiste 32 statt. Dieser Druckausgleichskanal kann jedoch
auch auf andere Art und Weise erfolgen, beispielsweise
über entsprechende Ventile zur Außenatmosphäre hin oder
zum Saug- und Druckraum innerhalb der Pumpe.
Beim Ausführungsbeispiel sind ferner die Saugöffnung 41
und Drucköffnung 42 im Arbeitsraum 12 angeordnet, was
bedeutet, daß die rotierende Kurvenscheibe 13 laufend die
Öffnungen 41 und 42 überquert, wobei die zwei scharfen
Kanten am Umfangsrand 45 der Kurvenscheibe 13 mit den
gleichfalls scharfen Kanten der Saug- und Drucköffnung 41
bzw. 42 gleich Messerelementen zusammenwirken, die von der
zu fördernden Flüssigkeit mitgeführte Feststoffpartikel
abscheren und damit zerkleinern. Die als Ausführungsbeispiel
gewählte Verdrängerpumpe 10 ist daher speziell zur
Förderung von Dickflüssigkeiten bzw. Flüssigkeiten geeignet,
die solche Feststoffpartikel enthalten. Hierbei kann es
sich beispielsweise um Maischen, Teig, Gülle und Farben
handeln, wobei die Pumpe 10 auch zum Mischen mehrerer
flüssiger Medien verwendet werden kann. Erwähnt sei noch,
daß die Verdrängerpumpe 10 in beiden Drehrichtungen die
gleiche Leistung bringt.
Zur Erhöhung der Förderleistung können mehrere
Verdrängerpumpen 10 hintereinander angeordnet werden, derart,
daß sie gemeinsam motorisch angetrieben werden können. Eine
einfachere Ausführung der Verdrängerpumpe 10 kann man dadurch
erreichen, daß man die Kurvenscheibe 13 nur an einer
Stirnseite mit einer Kurvenfläche 40 versieht, während die
gegenüberliegende Stirnseite als plane, rechtwinklig zur
Scheibenachse verlaufende Stirnfläche ausgebildet ist. Ferner
ist es auch möglich, die ansteigenden und abfallenden
Kurvenabschnitte beider Kurvenflächen 40 um einen gegenüber
180° verschiedenen Winkel versetzt anzuordnen. Schließlich
können die Kurvenflächen jeweils auch mehrere in
Achsrichtung ansteigende und abfallende Kurvenabschnitte
aufweisen.
Die Kurvenscheibe 13 besteht vorzugsweise aus einem gehärteten
Stahlteil, während die Trennschieber 28, je nach
Beschaffenheit der zu fördernden Flüssigkeit aus Metall,
einschließlich Hartmetall oder Kunststoff hergestellt
werden können. Beim Ausführungsbeispiel bestehen sie aus
einem hochfesten selbstschmierenden Kunststoff.
Die in den Fig. 4, 6 und 7 gezeigte weitere
Ausführungsform einer Verdrängerpumpe 10′ entspricht in
ihrem Aufbau und Funktion im wesentlichen dem
Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1-3 und gleiche
Teile sind daher auch mit den selben Bezugszahlen
gekennzeichnet. Die gegen die Kurvenflächen 40 der
Kurvenscheibe 13 durch Federdruck gehaltenen Trennschieber
28′, beispielsweise aus Hartmetall, sind hier in einem
Brückenschieber 46 eingebaut, welcher in den
Einbauräumen 27 und 29 axial verschieblich gelagert ist.
Der Brückenschieber 46 bildet ein durch die Kurvenscheibe
13 zwangsgesteuertes Führungselement für die zwei
Trennschieber 28′. Letztere sind linear verschieblich in
Einbauräumen 47 des Brückenschiebers 46 angeordnet, wobei
zwischen den Trennschiebern 28′ und den äußeren Enden
der Einbauräume 47 beispielsweise zylinderförmige
Gummielemente 48 angeordnet sind, welche die Trennschieber
28′ gegen die Kurvenflächen 40 halten bzw. vorspannen.
Der Brückenschieber 46 weist eine mittige, rechteckförmige
Ausnehmung 49 auf, in welche die Einbauräume 47 ausmünden,
und mit dieser Ausnehmung 49 übergreift der Brückenschieber
46 die Kurvenscheibe 13. Bei Drehung der Kurvenscheibe 13
wandert der Brückenschieber 46 linear hin und her, wobei
die Trennschieber 28′ durch die Gummielemente 48 stetig in
Berührung mit den Kurvenflächen 40 der Kurvenscheibe 13
gehalten werden. Der erforderliche Druckausgleichskanal ist
bei dieser Version durch eine Längsnut 50 im
Brückenschieber 46 gebildet. Ein am Gehäuse 11 und am
kastenförmigen Vorsprung 26 des Gehäuse-Deckels 20
angeschraubter Deckel 31′ mit planer Innenseite schließt
die Einbauräume 27 und 29 nach oben ab. Dabei ist zwischen
dem Deckel 31′ und dem Gehäuse 11 bzw. kastenförmigen
Vorsprung 26 eine umlaufende Dichtung 51 vorgesehen.
In Fig. 5 ist ein modifizierter Brückenschieber 46′
gezeigt, der anstelle einer Längsnut 50 für den
Druckausgleich beispielsweise zwei Abschrägungen 52
aufweist. Bei in die Einbauräume 27 und 29 eingesetztem
Brückenschieber 46′ entsteht dadurch gegenüber jeder
Längsseite des Brückenschiebers 46′ ein
Druckausgleichskanal.
Die in den Fig. 11 und 12 gezeigte weitere Variante
eines Brückenschiebers 46′′ kann beispielsweise in die
Verdrängerpumpe 10 der Fig. 1-3 eingebaut werden,
wobei die Leiste 32 des Deckels 31 in eine Längsnut 53 des
Brückenschiebers 46′′ eingreift. Der Brückenschieber 46′′
ist so konzipiert, daß die zwei Trennschieber 28 durch
Federdruck und hydraulischen Druck gegen die
Kurvenflächen 40 der Kurvenscheibe 13 gehalten werden. Zu
diesem Zweck sind in dem Brückenschieber 46′′ in Bohrungen
54 Druckfedern 38 angeordnet, die sich an Verschlußelementen
55 für die Bohrungen 54 abstützen und an den
Trennschiebern 28 eingreifen. Außerdem enthält der
Trennschieber 46′′ eine Längsbohrung 56, die an ihren äußeren
Enden durch Stopfen 57 verschlossen ist. In der Mitte der
Längsbohrung 56 ist ein Ventilsitz 58 für eine Ventilkugel
59 ausgebildet und in diesem Bereich münden in die
Längsbohrung 56 zwei nach außen offene Querbohrungen 60. Die
Einbauräume 47 für die Trennschieber 28 kommunizieren mit
der Längsbohrung 56 über Bohrungen 61. Über die
Querbohrungen 60 kann jeweils im Bereich der Druckseite der
Pumpe 10 Flüssigkeit in die Längsbohrung 56 und über eine
der Bohrungen 61 in den Einbauraum 47 eines Trennschiebers
28 gelangen und diesen mit Druck beaufschlagen, welcher
den Federdruck ergänzt. Dabei schließt die Ventilkugel 59
immer zur Saugseite der Pumpe 10 hin die Längsbohrung 56
ab.
Der in den Fig. 13-15 gezeigte Brückenschieber 46′′′
ist speziell für Pumpen mit großer Leistung konzipiert und
er ist zu diesem Zweck in den Einbauräumen 27 und 29 auf
Rollen gelagert linear verschieblich. Der Brückenschieber
46′′′ enthält zu diesem Zweck an seiner Oberseite in
Aussparungen 62 gelagerte Laufrollen 63, die z. B. mit der
Unterseite des Deckels 31′ (Fig. 4, 6 und 7) zusammenarbeiten.
An beiden Seitenwänden des Brückenschiebers 46′′′ sind
außerdem je vier Laufrollen 64 in Aussparungen 65 gelagert,
welche mit den Seitenwänden der Einbauräume 27 und 29 im
Gehäuse 11 bzw. im kastenförmigen Vorsprung 26 am
Gehäuse-Deckel 20 zusammenwirken. Der Brückenschieber 46′′′
ist dadurch besonders leichtgängig. Es wird betont, daß die
in den Fig. 13-15 gezeigte Anordnung von Laufrollen
63, 64 am Brückenschieber 46′′′ nur beispielhaft ist und in
Abhängigkeit von den jeweiligen Verhältnissen geändert
werden kann.
Ein drittes Ausführungsbeispiel einer Verdrängerpumpe
10′′ ist in den Fig. 8-10 gezeigt. Auch bei dieser
Version wird eine Kurvenscheibe 13 entsprechend den beiden
vorstehend beschriebenen Ausführungsformen verwendet, die
auch zentrisch in einem Pumpengehäuse 110 gelagert ist. Der
Arbeitsraum 12 für die Kurvenscheibe 13 ist hier jedoch in
der Mitte des Gehäuses 110 angeordnet. Von dem Arbeitsraum
12 erstreckt sich gleichfalls eine Bohrung 15 durch das
Gehäuse 110, welche nach außen offen ist. Denn auch das
Gehäuse 110 ist zum unmittelbaren Anbau bzw. Anflanschen an
einem nicht gezeigten Antriebsmotor bestimmt, dessen
Antriebswelle über eine Keilverbindung drehfest mit der
Hohlwelle 15 der Kurvenscheibe 13 verbunden werden kann. Die
andere Seite des Arbeitsraumes 12 wird durch einen
Zylinder 67 abgeschlossen, der an einem Deckel 66 vorgesehen
ist, welcher an dem Gehäuse 110 angeschraubt wird. Das
Gehäuse 110 ist auch mit einem Saugstutzen 43 und
Druckstutzen 44 versehen, deren Bohrungen bei 41 bzw. 42
in den Arbeitsraum 12 münden. Die Saug- und Drucköffnungen
sind also mit 41 und 42 bezeichnet.
Das Gehäuse 110 ist ferner mit einem exzentrisch angeordneten
zylinderförmigen Fortsatz 69 versehen, der einen Einbauraum
68 für einen Ringkörper 70 begrenzt, welcher bei diesem
Ausführungsbeispiel das Führungselement für die zwei
Trennschieber 28′′ bildet. Der Ringkörper 70 ist demzufolge
senkrecht und seitlich versetzt zur Drehachse der
Kurvenscheibe 13 im Gehäuse 110 drehbeweglich gelagert. Ein
an dem zylindrischen Fortsatz 69 anschraubbarer Deckel 71
hat einen zentralen zylindrischen Vorsprung 72, an dem der
Innenring eines Kugellagers 73 befestigt ist, dessen
Außenring in einer zylindrischen Vertiefung 74 des
Ringkörpers 70 angeordnet ist. Der Ringkörper 70 ist dadurch
am Deckel 71 drehbar im Einbauraum 68 gelagert.
Der Ringkörper 70 weist an seiner inneren Stirnseite zwei
bogensegmentförmige Vorsprünge 75 auf, welche einen Schlitz
76 begrenzen, mittels dessen der Ringkörper 70 die
Kurvenscheibe 13 übergreift. Die bogensegmentförmigen
Vorsprünge 75 enthalten entsprechend bogenförmige
Einbauräume 47′′ für die entsprechend bogensegmentförmig
ausgebildeten Trennschieber 28′′ und zylindrischen
Gummielemente 48. Die Einbauräume 47′′ sind gegenüber dem
Schlitz 76 offen und die Gummielemente 48 drücken die
Trennschieber 28′′ gegen die beiden Kurvenflächen 40 der
Kurvenscheibe 13, um auch bei dieser Version die Saug- und
Druckseite der Pumpe 10′′ voneinander zu trennen. Die
bogensegmentförmigen Vorsprünge 75 ragen in entsprechende
Einbauräume 79 im Gehäuse 110 und die vom Saugstutzen 43
nach innen in das Gehäuse 110 führende Bohrung ist durch
einen im Gehäuse 110 ausgearbeiteten bogenförmigen Schlitz
77 unterbrochen. In diesen Schlitz 77 erstrecken sich
passend mehrere stirnseitig in Umfangsrichtung in Abstand
voneinander am Ringkörper 70 angeordnete Schneidzähne 78.
Bei Drehung der Kurvenscheibe 13 wird der Ringkörper 70 um
einen bestimmten Bogenwinkel hin- und hergedreht, wobei die
sich im Schlitz 77 synchron hin- und herdrehenden
Schneidzähne 78 von der angesaugten Flüssigkeit mitgeführte
Feststoffpartikel zerkleinern. Dieser Zerkleinerungseffekt
kommt zu demjenigen hinzu, der durch die Kurvenscheibe 13
beim überqueren der Saugöffnung 41 und Drucköffnung 42
erzeugt wird. Die Verdrängerpumpe 10′′ ist daher speziell
für den o.g. Zweck, also zur Förderung von Feststoffteilchen
führenden Flüssigkeiten geeignet. Der bogenförmige Schlitz
77 verbindet außerdem die Einbauräume 79 für die Vorsprünge
75 des Ringkörpers 70, welche die Trennschieber 28′′
enthalten. Der Schlitz 77 wirkt daher gleichzeitig als
Druckausgleichsraum bei der Hin- und Herdrehung des
Ringkörpers 70 während der Rotation der Kurvenscheibe 13.
Im übrigen ist auch die Pumpe 10′′ in beiden Drehrichtungen
bei gleicher Leistungsausbeute antreibbar, wobei sich, wie
bei den vorstehend beschriebenen zwei Ausführungsbeispielen
die Funktion der Stutzen 43, 44 und Öffnungen 41, 42
entsprechend umkehrt.
Claims (13)
1. Verdrängerpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten, insbesondere
von Feststoffpartikel enthaltenden Flüssigkeiten, mit
wenigstens einem im Pumpengehäuse drehbeweglich gelagerten
und motorisch antreibbaren Förderorgan, welches bei seiner
Drehung in Umfangsrichtung wandernde Hohlräume als
Saug- und Druckräume ausbildet, sowie mit wenigstens einer
Saug- und Drucköffnung im Arbeitsraum des Förderorgans,
das aus einer im Pumpengehäuse zentrisch gelagerten
Kurvenscheibe mit mindestens einer stirnseitigen
Kurvenfläche besteht, welche, in Achsrichtung betrachtet,
wenigstens einen ansteigenden und abfallenden
Kurvenabschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß
- a) die Kurvenscheibe (13) mit einem einem Zylinder folgenden Umfangsrand (45) in einem zylindrischen Arbeitsraum (12) des Pumpengehäuses (11, 110) zentrisch gelagert und von einem Antriebsmotor umlaufend antreibbar ist,
- b) gegen die Kurvenfläche (40) ein zwischen der Saug- und Drucköffnung (41, 42) im Pumpengehäuse (11, 110) gelagerter Trennschieber (28) gehalten ist, der die Trennung zwischen der Saug- und Druckseite der Pumpe (10) bewirkt und
- c) der Einbauraum (27, 29; 68, 79) für den Trennschieber (28) oder für das den Trennschieber (28) enthaltende Führungselement (46; 70) mit einer Einrichtung (33, 50, 56-61; 77) zum Druckausgleich verbunden ist.
2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kurvenscheibe (13) und die Saug- und Drucköffnung
(41, 42) im Pumpengehäuse (11, 110) so angeordnet sind, daß
der Umfangsrand (45) der Kurvenscheibe (13) bei Drehung die
Saug- und/oder Drucköffnung (41, 42) überquert.
3. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kurvenscheibe (13) an beiden
Stirnseiten mit Kurvenflächen (40) versehen und gegen beide
Kurvenflächen (40) je ein Trennschieber (28) gehalten ist.
4. Verdrängerpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die stirnseitigen Kurvenflächen (40) gegenseitig um
180° versetzt angeordnet sind, so daß die Kurvenscheibe (13)
bei Drehung eine Art Taumelscheibe bildet.
5. Verdrängerpumpe nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtung zum Druckausgleich aus einem Druckausgleichskanal
(33) zwischen den Einbauräumen (27, 29)
für die Trennschieber (28) besteht.
6. Verdrängerpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Druckausgleichskanal (33) in einem die Einbauräume
(27, 29) für die Trennschieber (28) nach außen abschließenden
Deckel (31, 32) ausgearbeitet ist.
7. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch
gekennzeichnet, daß der bzw. die Trennschieber (28) durch
Federkraft und/oder hydraulischen Druck gegen die
Kurvenfläche(n) (40) der Kurvenscheibe (13) gehalten ist
bzw. sind.
8. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Trennschieber (28) in einem von
der Kurvenscheibe (13) zwangsgesteuerten Führungselement
(46, 70) eingebaut sind.
9. Verdrängerpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß das Führungselement (46; 70) für die Trennschieber (28)
mittels Wälzlager (63, 64; 73) im Pumpengehäuse (11; 110)
gelagert ist.
10. Verdrängerpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Führungselement für die Trennschieber
(28) ein Brückenschieber (46) ist, der wenigstens einen
Druckausgleichskanal (50) enthält oder zusammen mit dem
Pumpengehäuse (11) und/oder Teilen (31′) desselben wenigstens
einen Druckausgleichskanal begrenzt.
11. Verdrängerpumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Führungselement für die Trennschieber
(28′′) ein Ringkörper (70) ist, der senkrecht und seitlich
versetzt zur Drehachse der Kurvenscheibe (13) im Pumpengehäuse
(110) drehbeweglich gelagert ist und mit einem Schlitz
(76) die Kurvenscheibe (13) übergreift, und daß zu beiden
Seiten des Schlitzes (76) bogenförmige Einbauräume (47′′) im
Ringkörper (70) für die entsprechend bogensegmentförmig
ausgebildeten Trennschieber (28′′) vorgesehen sind.
12. Verdrängerpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ringkörper (70) stirnseitig mehrere in
Umfangsrichtung in Abstand voneinander angeordnete
Schneidzähne (78) aufweist, deren Bewegungsbahn an einer
Saug- oder Drucköffnung vorbeiläuft.
13. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1-12, dadurch
gekennzeichnet, daß mehrere gemeinsam antreibbare
Kurvenscheiben in axialem Abstand und getrennt voneinander
im Pumpengehäuse angeordnet sind, denen Trennschieber und
je eine Saug- und Drucköffnung zugeordnet sind.
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