DE4218855A1 - Rotary piston pump for fluids containing abrasive solids - uses rotary pistons with peripheral profiled layers in form of waves or teeth - Google Patents

Rotary piston pump for fluids containing abrasive solids - uses rotary pistons with peripheral profiled layers in form of waves or teeth

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084—Toothed wheels

Abstract

The rotary piston pump is for fluids containing abrasive solids and fibrous constituents. The circumferences of the rotary pistons (4, 5) are provided with a profiled layer. The shape of the profile can be wavy, grooved, trapezoidal or in the form of teeth. The face sides of the rotary pistons carrying wiping and sealing lips (9) arranged under tension between the drive-side and end-side housing covers (18, 19). The rotary pistons can be removed from housing after the removal of the end-side cover (19). USE/ADVANTAGE - Rotary piston pump for abrasive fluids has a higher operating life for the pistons and minimal downtime when repairs are called for.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe zur Förderung von flüssigen Medien mit hohem Feststoffanteil, insbesondere auch zur Förderung von Schlämmen unterschiedlicher Art mit abrasi­ ven und fasrigen Bestandteilen. Derartige Pumpen finden vor allem in der Abwassertechnik, bei der Aufbereitung von Depo­ nien und in der Landwirtschaft Anwendung.The invention relates to a rotary pump for pumping liquid media with a high solids content, in particular also for conveying different types of sludge with abrasi venous and fibrous components. Such pumps are found especially in wastewater technology, in the treatment of depo nien and in agriculture application.

Drehkolbenpumpen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.Rotary lobe pumps are known in various designs.

So arbeitet eine bekannte Pumpe dieser Art mit einem Dreh­ kolben mit elliptischem Querschnitt in einem zylindrischen Pumpengehäuse, wobei ein Sperrschieber auf einer Seite des Zylinders dafür sorgt, daß Saug- und Druckraum auch in den Phasen voneinander abgedichtet sind, wenn die Außenfläche des elliptischen Kolbens mit der Zylinderwand nicht in Kontakt steht. A known pump of this type works with one turn pistons with elliptical cross-section in a cylindrical Pump housing, with a gate valve on one side of the Cylinder ensures that the suction and pressure chamber also in the Phases are sealed from each other when the outer surface of the elliptical piston not in contact with the cylinder wall stands.  

Da die mit Federkraft arbeitende Sperrschiebersteuerung Rei­ bungsverluste erzeugt und auch hinsichtlich des Verschleißes, vor allem bei der Förderung abrasiver Dickstoffe, grobe Pro­ bleme verursacht, sind heute meist Drehkolbenpumpen im Ein­ satz, die mit zwei zentrisch rotierenden, zwei- oder dreiflügligen Drehkolben arbeiten, die, durch ein Gleich­ laufgetriebe gesteuert, sich synchron und gegenläufig in einem aus Zylindersegmenten bestehenden Pumpengehäuse drehen und dabei das zu fördernde Medium in den Kolbenkammern von der Saug- zur Druckseite der Pumpe bewegen. Durch das syn­ chrone Abwälzen der Kolbenumfänge aufeinander und durch das meist berührungslose Vorbeigleiten der hervorstehenden Teile der Kolbenumfänge an den Zylindersegmenten des Pumpengehäuses wird eine gute Abdichtung von Saug- und Druckseite der Pumpe gewährleistet bei, verglichen mit den Pumpen mit Sperrschie­ ber, reduziertem Verschleiß. Trotzdem bleiben auch bei diesen Pumpen, bei ihrer Anwendung zur Förderung von Dickstoffen, der Verschleiß und die damit einhergehenden Störfälle das Hauptproblem. Dabei betrifft der Verschleiß nicht nur die Kolbenumfänge sondern auch die seitlichen Lager- und Füh­ rungsebenen der Drehkolben und des Gehäuses.Since the locking slide control Rei loss of exercise generated and also in terms of wear, especially when conveying abrasive thick matter, rough pro caused by bleme, today mostly rotary lobe pumps are in operation set with two centrically rotating, two or three-bladed rotary lobes that work, through an equal running gear controlled, synchronous and counter in turn a pump housing consisting of cylinder segments and the medium to be pumped in the piston chambers of the suction to the pressure side of the pump. Through the syn Rolling the piston circumferences on each other and through the mostly contactless gliding past the protruding parts the piston circumferences on the cylinder segments of the pump housing is a good seal on the suction and pressure side of the pump guaranteed when compared to the pumps with locking slide reduced wear. Still stick with them Pumps, when used to pump thick matter, the wear and the associated accidents that Main problem. The wear does not only affect the Piston circumference but also the lateral bearing and guide levels of the rotary lobes and the housing.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Ver­ schleißproblematik bei Drehkolbenpumpen zur Förderung von Dickstoffen mit abrasiven Anteilen, wesentlich zu reduzieren und bei Störfällen die Stillstandszeiten auf ein Minimum zu beschränken.The invention is therefore based on the object, the Ver Wear problems with rotary lobe pumps to promote Reduce thick matter with abrasive components significantly and downtimes to a minimum in the event of accidents restrict.

Die Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Patentansprüche 2 bis 13.The task is characterized by the characteristics of the Claim 1 solved. Advantageous embodiments of the Invention are the subject of claims 2 to 13.

Die Erfindung gewährleistet durch die profilierte Beschich­ tung der Drehkolben und die besondere Gestaltung ihrer Stirn­ flächenkonturen sowie durch deren Zusammenwirken unter Vor­ spannung mit den Seitenwänden des Pumpengehäuses eine wesent­ lich höhere Standzeit gegenüber den bekannten Pumpen. Die be­ sondere Gestaltung des Pumpengehäuses ermöglicht es, ver­ schlissene Drehkolben in der Pumpe auszutauschen, ohne diese von den Rohrleitungen oder vom Antrieb trennen zu müssen, so daß die Wartungs- und Reparaturzeiten auf ein Minimum ver­ kürzt werden.The invention ensures through the profiled coating the rotary lobes and the special design of their forehead surface contours and by their interaction under Vor  tension with the side walls of the pump housing an essential Lich longer service life compared to the known pumps. The be special design of the pump housing allows ver replaced rotary lobes in the pump without this from the pipes or from the drive, so that maintenance and repair times are kept to a minimum be shortened.

Die Erfindung soll nachfolgend anhand von bevorzugten Aus­ führungsbeispielen in Verbindung mit den Fig. 1 bis 5 näher erläutert werden.The invention will be explained in more detail below with reference to preferred exemplary embodiments in connection with FIGS. 1 to 5.

Fig. 1 zeigt die aufgeschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe. Fig. 1 shows the cut side view of a pump according to the invention.

In Fig. 2 ist die Pumpe in Vorderansicht mit Blick auf den Ansaugflansch dargestellt.In Fig. 2 the pump is shown in front view with a view of the intake flange.

Fig. 3 zeigt Einzelheiten des beschichteten Dreh­ kolbens in Seitenansicht, Fig. 3 shows details of the coated rotary piston in side view,

Fig. 4 ist die Schnittansicht A-A des in Fig. 3 dargestellten Drehkolbens. Fig. 4 is the sectional view AA of the rotary piston shown in Fig. 3.

In Fig. 5 werden einige weitere Beispiele für Formen der Profilierung der Kolbenoberfläche dar­ gestellt.In Fig. 5 some other examples of shapes of the profile of the piston surface are presented.

Das zu befördernde Medium 1 (siehe Fig. 1), z. B. mit ab­ rasiven Dickstoffen und Faserstoffen belastete Schlämme, ge­ langen über den Ansaugflansch 2 in das Pumpengehäuse 3. Dort bewegen sich, aneinander abwälzend und gegenläufig, durch ein Gleichlaufgetriebe gesteuert, die Drehkolben 4 und 5, wobei zwischen den Kolben und den zylindersegmentförmigen Gehäuse wandteilen als auch zwischen den Kolbenumfangsflächen selbst ein geringfügiges Spiel besteht, so daß zwischen diesen Bau­ teilen keine direkte Reibung entsteht. Die Kolben 4 und 5, deren Grundkörper 6 aus Grauguß besteht (siehe Fig. 3 und 4), sind mit einer mehrere Millimeter dicken Gummi- oder Kunst­ stoffschicht 7 beschichtet und tragen an ihren Abwälzflächen eine rillenförmige Profilierung 8, wobei die Rillen entweder geradlinig, parallel zur Richtung der Drehachse verlaufen oder unter einem Winkel oder spiralförmig zur Drehachse und im Querschnitt betrachtet, entsprechend der Darstellung in Fig. 5, ein Profil in Sinusform 10, Rechteckform 11, Säge­ zahnform 12, Trapezform 13, Spitzform 14 oder einer Kombina­ tion von zwei oder mehreren der vorgenannten Formen 15, tra­ gen. Aber auch jede andere Rillenform, wie z. B. halbkreis­ förmig, und jede andere Kombination von verschiedenen Rillen­ formen sind denkbar. Diese Profilierung der Beschichtung führt zu dem überraschenden Effekt, daß beim Transport von Medien mit abrasivem Dickstoff- bzw. Faseranteil Verschleiß und Störungen infolge Verklemmen der Drehkolben an der Ge­ häusewand oder aneinander wesentlich reduziert werden.The medium 1 to be transported (see Fig. 1), for. B. from abrasive thick matter and fibrous sludge, ge long over the intake flange 2 in the pump housing 3rd There, rotating and counter-rotating, controlled by a synchronous gear, the rotary pistons 4 and 5 , wall parts between the pistons and the cylindrical segment-shaped housing as well as between the circumferential surfaces of the pistons themselves, so that there is no direct friction between these parts . The pistons 4 and 5 , the base body 6 of which is made of gray cast iron (see FIGS. 3 and 4), are coated with a rubber or plastic layer 7 which is several millimeters thick and have a groove-shaped profile 8 on their rolling surfaces, the grooves being either rectilinear, run parallel to the direction of the axis of rotation or viewed at an angle or spirally to the axis of rotation and in cross section, as shown in Fig. 5, a profile in sinus shape 10 , rectangular shape 11 , saw tooth shape 12 , trapezoidal shape 13 , pointed shape 14 or a combination of two or more of the aforementioned shapes 15 , tra gene. But also any other groove shape, such as. B. semicircular, and any other combination of different grooves are conceivable. This profiling of the coating leads to the surprising effect that wear and malfunctions due to jamming of the rotary lobes on the housing wall or against each other are significantly reduced when transporting media with abrasive thick matter or fiber content.

Ferner werden durch Gestaltung von Abstreif- und Dichtlippen 9 (siehe Fig. 3 und 4) an den Stirnseiten der Kolben mit geradem, konisch zulaufendem oder einem Querschnitt in Schau­ felform unter Ausbildung von Übergangsradien auch hier Stö­ rungen wesentlich reduziert. Auch Kombinationen der vorge­ schlagenen Querschnittsformen sowie teilweise Unterbrechungen und Fortführung entlang der Außenkonturlinie des Kolbens sind möglich.Furthermore, the design of stripping and sealing lips 9 (see FIGS. 3 and 4) on the end faces of the pistons with a straight, conically tapering or a cross section in the shape of a blade with the formation of transition radii also significantly reduces disturbances here. Combinations of the proposed cross-sectional shapes as well as partial interruptions and continuation along the outer contour line of the piston are possible.

Als sehr vorteilhaft hat sich erwiesen, wenn die Abstreif- und Dichtlippen unter Vorspannung zwischen den antriebs- und endseitigen Gehäusedeckeln des Pumpengehäuses angeordnet sind. It has proven to be very advantageous if the stripping and Sealing lips under tension between the drive and End-side housing covers of the pump housing arranged are.  

Von erheblichem Vorteil gegenüber den bekannten Pumpen ist auch die Anordnung der Drehkolben im Pumpengehäuse in der Weise, daß ein Austausch der Kolben 4 und 5 möglich ist, ohne daß die Pumpe von der Antriebseinheit 16; 17 und von den Rohrleitungen demontiert werden muß. Dies wird erreicht, indem die Kolben 4 und 5 im Gehäuse so angeordnet sind, daß sie nach Abnehmen des endseitigen Gehäusedeckels 19 ohne wei­ teres herausgenommen und ausgetauscht werden können.The arrangement of the rotary pistons in the pump housing in such a way that an exchange of the pistons 4 and 5 is possible without the pump being removed from the drive unit 16 ; 17 and must be dismantled from the pipes. This is achieved in that the pistons 4 and 5 are arranged in the housing in such a way that they can be removed and replaced without removing teres after removing the end housing cover 19 .

Die verschlissenen Kolben sind regenerierbar, d. h. die abge­ nutzte Beschichtung kann entfernt und der Kern des Kolbens kann mit einer neuen Beschichtung versehen werden.The worn pistons can be regenerated, i. H. the abge used coating can be removed and the core of the piston can be given a new coating.

Aufstellung der verwendeten BezugszeichenList of the reference numerals used

 1 zu beförderndes Medium
 2 Ansaugflansch
 3 Pumpengehäuse
 4 Drehkolben
 5 Drehkolben
 6 Grundkörper der Drehkolben
 7 Beschichtung
 8 Profilierung der Kolbenumfangsflächen
 9 Abstreif- und Dichtlippen
10 sinusförmige Rillenprofilierung
11 rechteckförmige Rillenprofilierung
12 sägezahnförmige Rillenprofilierung
13 trapezförmige Rillenprofilierung
14 spitzförmige Rillenprofilierung
15 kombinierte Rillenprofilierung
16 Antriebswelle
17 Getriebekasten
18 antriebsseitiger Gehäusedeckel
19 endseitiger Gehäusedeckel 1 medium to be transported
2 suction flange
3 pump housings
4 rotary pistons
5 rotary pistons
6 basic body of the rotary lobes
7 coating
8 Profiling of the piston peripheral surfaces
9 wiper and sealing lips
10 sinusoidal groove profiles
11 rectangular groove profiling
12 sawtooth-shaped groove profiles
13 trapezoidal groove profiles
14 pointed groove profiles
15 combined groove profiling
16 drive shaft
17 gearbox
18 drive-side housing cover
19 end cover

Claims (13)

1. Drehkolbenpumpe zur Förderung von flüssigen Medien mit hohem Feststoffanteil, inbesondere zur Förderung von Medien mit abrasiven Dickstoffen und fasrigen Bestand­ teilen, bestehend aus einem aus Zylindersegmenten be­ stehenden Pumpengehäuse mit oder ohne Beschichtung und zwei zentrisch rotierenden, mehrflügligen Drehkolben mit einem Kern aus einem harten Material hoher Festig­ keit und einer, die Stirn- und Seitenflächen bedecken­ den Beschichtung aus elastischem Material, die sich, von einem Gleichlaufgetriebe gesteuert, synchron und gegenläufig mit ihren Kolbenumfängen aufeinander abwäl­ zen und deren am weitesten vorstehende Flächen der Kol­ benumfänge an den Zylindersegmenten des Pumpengehäuses entlanggleiten, dadurch gekennzeichnet, daß die Be­ schichtung an den Kolbenumfängen eine Profilierung auf­ weist.1. Rotary lobe pump for the conveyance of liquid media with a high solid content, especially for the conveyance of media with abrasive thick matter and fibrous components, consisting of a pump housing consisting of cylinder segments with or without coating and two centrically rotating, multi-vane rotary lobes with a core made of a hard Material of high strength and one, the front and side surfaces cover the coating of elastic material, which, controlled by a synchronous gear, roll synchronously and in opposite directions with their piston circumferences and whose most protruding surfaces of the piston circumferences on the cylinder segments of the pump housing slide along, characterized in that the coating on the piston circumferences has a profile. 2. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Profilierung der Beschichtung des Kolbens rillenartig ausgebildet ist.2. Rotary lobe pump according to claim 1, characterized net that the profiling of the coating of the piston is formed like a groove. 3. Drehkolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen der Profilierung paral­ lel zur Drehachse verlaufen.3. Rotary lobe pump according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the grooves of the profiling paral run to the axis of rotation. 4. Drehkolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen der Profilierung spiral­ förmig zur Drehachse verlaufen.4. Rotary lobe pump according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the grooves of the profiling spiral run in the shape of the axis of rotation. 5. Drehkolbenpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rillen der Profilierung unter einem Winkel zur Drehachse angeordnet sind. 5. Rotary lobe pump according to claims 1 and 2, characterized characterized in that the grooves of the profiling under are arranged at an angle to the axis of rotation.   6. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rillenförmige Profilierung einen sinus-, nut-, säge­ zahn-, trapez- oder spitzförmigen Querschnitt besitzt.6. Rotary lobe pump according to one or more of the previously outgoing claims, characterized in that the Grooved profiling a sine, groove, saw tooth-shaped, trapezoidal or pointed cross-section. 7. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die rillenförmige Profilierung aus der Kombi­ nation von 2 oder mehreren Profilformen besteht.7. Rotary lobe pump according to claim 6, characterized net that the groove-shaped profile from the station wagon nation consists of 2 or more profile shapes. 8. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Profilierung der Beschichtung an den Kolbenumfängen im Wechsel mit andersartig gestalteten Flächenteilen ange­ ordnet ist.8. Rotary lobe pump according to one or more of the above outgoing claims, characterized in that the Profiling of the coating on the piston circumferences in the Change with differently designed surface parts is arranged. 9. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß aus der Beschichtung der Stirnseiten der Drehkolben Abstreif- und Dichtlippen (9) ausgeformt sind.9. Rotary lobe pump according to one or more of the preceding claims, characterized in that stripping and sealing lips ( 9 ) are formed from the coating of the end faces of the rotary lobes. 10. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abstreif- und Dichtlippen (9) im wesent­ lichen einen rechteckförmigen, konischen oder schaufel­ artigen Querschnitt besitzen und daß deren Kanten mit Übergangsradien versehen sind.10. Rotary lobe pump according to claim 9, characterized in that the stripping and sealing lips ( 9 ) have in wesent union a rectangular, conical or vane-like cross-section and that the edges are provided with transition radii. 11. Drehkolbenpumpe nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Kolben mehrere Abstreif- und Dichtlippen (9) gleicher Form oder in Kombination unterschiedlicher Formen angeformt sind.11. Rotary lobe pump according to claims 9 and 10, characterized in that a plurality of stripping and sealing lips ( 9 ) of the same shape or in a combination of different shapes are formed on a piston. 12. Drehkolbenpumpe nach den Ansprüchen 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstreif- und Dichtlippen unter Vorspannung zwischen den antriebs- und endseitigen Ge­ häusedeckeln (18, 19) des Pumpengehäuses angeordnet sind. 12. Rotary lobe pump according to claims 9 to 11, characterized in that the stripping and sealing lips under tension between the drive and end-side Ge housing covers ( 18 , 19 ) of the pump housing are arranged. 13. Drehkolbenpumpe nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß nach Abnehmen des endseitigen Gehäusedeckels (19) die Dreh­ kolben (4, 5) aus dem Gehäuse entnehmbar sind.13. Rotary lobe pump according to one or more of the preceding claims, characterized in that after removing the end housing cover ( 19 ), the rotary pistons ( 4 , 5 ) can be removed from the housing.
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