DE60223388T2 - Verdrängerpumpe mit gegendruckverhinderung - Google Patents

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsverdrängungspumpe, die ein mit einer eine Wand, die von zwei sich gegenseitig überschneidenden zylindrischen, jeweilige Zylinderachsen definierenden Öffnungen definiert wird, aufweisenden Kammer ausgebildetes Gehäuse und zwei Achswellen, die jeweils bei und drehbar um jeweilige, mit den genannten Zylinderachsen koaxiale Achsen angeordnet und befestigt sind, umfasst, wobei die genannten Achswellen jeweils ein schraubenförmig aufsteigendes Schaufelblatt tragen, das an der genannten Wand des genannten Gehäuses dicht abschließt und die ineinander greifen zum Pumpen von flüssigem und/oder gasförmigem Material.
  • Die Flüssigkeitspumpe ist nützlich, wie in meinen früheren Anmeldungen beschrieben, im Zusammenhang eines Ausgabesystems eines Verbrennungsmotors oder eines Turbinenmotors und eines Eingabesystems zum Einspritzen von Flüssigkeit in den Verbrennungsprozess. In diesem Fall umfasst das Eingabesystem eine Verdrängungspumpe, im Besonderen für die Verwendung mit Luft und Wasser, die als Gasverdichtungspumpe im Verbrennungsmotor und in der Turbine Verwendung finden kann.
  • Flüssigkeitsverdrängungspumpen sind Gegenstand einer Vielzahl von Anmeldungen im Bereich des Maschinenbaus. Zum Beispiel werden derartige Pumpen bei Verdichtungssystemen wie Luftkompressoren und Flüssigkeitspumpen verwendet. Die britische Patentschrift 265,659 von Bernhard offenbart zum Beispiel einen Verbrennungsmotor mit Treibstoffdruckregelung getrennt von der Brennkammer. Dort wird Treibstoff in einem Kompressor unter Druck gesetzt und der komprimierte Treibstoff wird von der Pumpe durch eine Anschluss-Anordnung in den Motor gespeist.
  • Das US-Patent Nr. 1,287,268 von Edwards offenbart eine Antriebsanordnung für ein Kraftfahrzeug. Dort pumpt ein Kompressor, der mit gegenseitig ineinandergreifenden schraubenförmigen Flügelrädern ausgeführt ist, zu einem Verbrennungsmotor, der ebenfalls mit gegenseitig ineinandergreifenden schraubenförmigen Flügelrädern ausgeführt ist. Der Verbrennungsmotor treibt einen Generator an, der Hydraulikflüssigkeit zu einzelnen Hydraulikmotoren pumpt, die an jedem Rad angeordnet sind. Die Flügelräder von Edwards sind mit „flachen" Schaufelblättern ausgeführt, die eine gleichbleibende Stärke von der Achswelle radial nach außen bis zu ihren äußersten Spitzen aufweisen.
  • Der Wirkungsgrad von Flüssigkeitspumpen mit ineinandergreifenden Schaufelblättern ist von der Abdichtung, die tatsächlich zwischen den Blättern gebildet ist, abhängig. Während die äußere Abdichtung verhältnismäßig leicht mit einer entsprechenden Gehäusewand erreicht werden kann, ist die innere Abdichtung zwischen den Schaufelblättern, d. h. an der Stelle, wo die Blätter überlappen, eher schwierig zu erreichen. Beim Stand der Technik von Edwards zum Beispiel dichten die flachen Blätter nicht ausreichend gegeneinander ab und der entsprechende Wirkungsgrad der Doppelflügelpumpe ist daher verhältnismäßig niedrig. Bestimmte Anwendungen der Flüssigkeitspumpe erfordern eine bessere Abdichtung und eine bessere Rückflussvermeidung.
  • Die US 1,698,802 beschreibt eine Flüssigkeitsverdrängungspumpe mit einem Schaufelblatt auf einem linken Rotor mit einer konvex gerundeten Oberfläche und einem Schaufelblatt auf einem rechten Rotor mit einer konkav gerundeten Oberfläche. Daher ist ein Eingriff der Schaufelblätter der beiden Rotoren nur an der unteren Fläche in den Rillen der Schrauben beziehungsweise an dem äußeren Parameter der Schrauben möglich.
  • Die GB 2 182 393 A beschreibt eine verzahnte Schraubenpumpe, wobei die Gewindebreite einer Schraube an ihrem Ursprung größer ist als die Weite auf den Teilkreisen. Die Oberfläche des Schaufelblattes hat eine konkav gerundete Oberfläche, die sich von der Außenwand der Tragachse radial nach außen erstreckt und in eine konvex gerundete Oberfläche am äußeren Rand des Blattes übergeht.
  • Die DE 297 20 541 U1 zeigt im Prinzip ein Schaufelblatt mit derselben Form wie die in der GB 2 182 393 A beschriebene Form, während in der DE 199 41 787 A1 die Oberfläche des Blattes mit einer geraden Linie beginnt, die sich von der Außenwand der Achswelle radial nach außen erstreckt.
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flüssigkeitsverdrängungspumpe bereitzustellen, die die Nachteile der bisher bekannten Vorrichtungen und Methoden dieser allgemeinen Art überwindet und die weiters hinsichtlich Wirkungsgrad und Rückflussvermeidung verbessert ist und die eine im Wesentlichen kontinuierliche Pumpleistung mit unwesentlichem Rückfluss erlaubt.
  • In Anbetracht der vorgenannten und anderer Aufgaben ist erfindungsgemäß eine Flüssigkeitsverdrängungspumpe vorgesehen, bei der die genannten Schaufelblätter eine von den genannten Achswellen bis zu einem äußeren Randbereich abnehmende Stärke und eine konvex gerundete, sich von der genannten Achswelle nach außen erstreckende Oberfläche aufweisen.
  • In einem alternativen Ausführungsbeispiel der Erfindung nimmt die Stärke der Schaufelblätter von der Achswelle nach außen hin zu. Einzelheiten des alternativen Ausführungsbeispiels werden sich aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung ergeben.
  • Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist die genannte gerundete Oberfläche von einem Krümmungsradius im radialen Schnitt durch die genannten Schaufelblätter definiert, wobei der genannte Radius größer als der Durchmesser der genannten Schaufelblätter ist. Vorzugsweise ist der Krümmungsradius etwa dreimal so groß wie der Durchmesser der genannten Schaufelblätter.
  • In Anbetracht oben genannten und anderer Aufgaben ist erfindungsgemäß ebenfalls eine Pumpe vorgesehen, bei der die genannten Schaufelblätter (9a, 9b) eine Stärke (H2) aufweisen und schraubenförmig entlang der genannten Achswelle (31) mit einem Abstand (L), der größer ist als die Stärke der genannten Schaufelblätter, ansteigen und wobei die genannten Schaufelblätter (9a, 9b) eine konvex gerundete, sich von der genannten Achswelle (31) nach außen erstreckende Oberfläche aufweisen.
  • In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel liegt das Verhältnis vom Abstand zwischen den Schaufelblättern (die Führung minus der Schaufelblatt-Stärke) zur Stärke der Schaufelblätter zwischen 5/4 und 2.
  • Die Achswellen sind vorzugsweise zylindrisch, d. h. ihre Außenwand wird durch zueinander parallele Linien definiert.
  • Gemäß einem zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist die gerundete Oberfläche von einem Krümmungsradius im radialen Schnitt durch die genannten Schaufelblätter definiert, wobei der genannte Radius größer als der Durchmesser der genannten Schaufelblätter ist. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Krümmungsradius etwa dreimal so groß wie der Durchmesser der genannten Schaufelblätter.
  • Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung weist das Schaufelblatt auf jeder der genannten Achswellen eine schraubenförmige Steigung von etwa 7° auf und sind die Schaufelblätter im radialen Schnitt von der Achswelle bis zu einem äußeren Randbereich im Wesentlichen trapezförmig.
  • Gemäß einem wiederum zusätzlichen Merkmal der Erfindung ist das Schaufelblatt einer Schraube der Doppelschraube um einen Abstand, der von den Schaufelblättern der anderen Schraube der Doppelschraube definiert wird, beabstandet.
  • Gemäß einem begleitenden Merkmal der Erfindung schließen die Schaufelblätter mit den Zylinderachsen einen Winkel zwischen etwa 45° und 90° ein.
  • Weitere für die Erfindung als charakteristisch angesehene Merkmale werden in den angefügen Ansprüchen bekannt gegeben.
  • Wenngleich die Erfindung hier als in eine Flüssigkeitsverdrängungspumpe mit Rückflussstopp aufgenommen erläutert und dargestellt ist, ist es dennoch nicht beabsichtigt, sie auf die gezeigten Einzelheiten zu beschränken, da hierbei innerhalb des Schutzbereiches und Gebietes von Äquivalenten der Ansprüche verschiedene Modifikationen und bauliche Änderungen gemacht werden können.
  • Der Aufbau und die Arbeitsweise der Erfindung werden, wie auch immer, am besten zusammen mit zusätzlichen Merkmalen und Vorteilen derselben am besten aus der nachfolgenden Beschreibung der speziellen Ausführungsbeispiele verstanden, wenn sie im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
  • 1 ist ein Teilschnitt und eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitsverdrängungspumpe;
  • 2 ist eine Draufsicht auf die Schaufelblätter und das Gehäuse aus 1;
  • 3 ist eine Draufsicht auf das Gehäuse;
  • 4 ist eine Draufsicht auf die Schaufelblätter;
  • 5 ist eine Seitenansicht von zwei miteinander in Eingriff stehenden Schaufelanordnungen;
  • 6 ist eine vergrößerte Ansicht des in 5 angegebenen Details;
  • 7 ist ein axialer Schnitt durch die Achswelle und ein Schaufelblatt eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung;
  • 8 ist eine schematische Schnittdarstellung eines alternativen Ausführungsbeispiels der Schaufelblattanordnung;
  • 9 ist eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der Schaufelblattanordnung;
  • 10 ist eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der Schaufelblattanordnung;
  • 11 ist eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der Schaufelblattanordnung;
  • 12 ist eine schematische Schnittdarstellung eines weiteren alternativen Ausführungsbeispiels der Schaufelblattanordnung;
  • 13 ist eine schematische Schnittdarstellung eines alternativen Aufbaus der Schaufelblattanordnung;
  • 14 ist eine Ansicht von zwei gleich ausgerichteten Schaufelblättern, bevor sie ineinandergreifen; und
  • 15 eine Ansicht darauf, nachdem die zwei Schaufelblätter ineinandergeführt wurden.
  • Bezugnehmend auf die Figuren der Zeichnungen im Detail und im Besonderen auf 1, ist eine Ansicht von zwei ineinandergreifenden Förderelementen mit einer Schnittdarstellung der Seitenwände eines Gehäuses und einer schematischen Darstellung eines Antriebssystems zu sehen. Die Flüssigkeitspumpe ist ein Doppelförderelementsystem mit einem ersten Förderelement 9A, das von einem ersten Getriebe 14A angetrieben wird, und einem zweiten Förderelement 9B, das von einem zweiten Getriebe 14B angetrieben wird. Das Ausführungsbeispiel des Förderelementes ist ein positives Verdrängungssystem und gleichzeitig eine Rückdruck-Membran. Wenn die gerillten Förderelemente rotieren, wird der Flüssigkeitsstrom 11 (z. B. Luft, Flüssigkeit, Hydraulikflüssigkeit) in die Kammer 30, die zwischen einer zylindrischen Förderelementachswelle 31, einer Gehäusewand 20 und einem Schaufelblatt 9B gebildet wird, „gepackt". Jedes Förderelement hat jeweils ein Schaufelblatt 9A und 9B.
  • Dem schraubenförmigen Pfad an der Kammer 30 folgend, wird jede zwischen den Windungen des Schaufelblattes 9B gebildete Kammer durch das Schaufelblatt 9A der angrenzenden Förderelementanordnung dicht abgeschlossen. Abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der Förderelementanordnung und von der Größe der Kammern 30 bilden die Förderelemente 9A und 9B eine Druckpumpe mit positiver Verdrängung in eine Hockdruckkammer. Der Flüssigkeitsstrom 11 hat einen geringeren Druck als in der Hochdruckkammer, die über dem Gehäuse in 1 angeordnet ist. Wenn die Schaufelblätter 9A und 9B der Förderelemente rotieren, werden verschiedene vertikal übereinanderliegende Kammern geöffnet und geschlossen, sodass ein positiver Durchfluss von unten zur Hochdruckseite nach oben stattfindet. Gleichzeitig wird verhindert, dass jegliche Pulsationen und Explosionen, die zum Beispiel aufgrund von Treibstoffverbrennung in einer Kammer auf der Hochdruckseite auftreten, oder jeglicher anderer Rückdruck hinter die Schaufelblätter 9A und 9B zurückfließt. In anderen Worten ist die Förderelementpumpe im Hinblick auf einen direkten Rückfluss der Flüssigkeit aus der Hochdruckseite heraus immer geschlossen.
  • Die Schaufelblätter 9A und 9B können mit verschiedenen Geschwindigkeiten angetrieben werden. Um die Schaufelblätter 9A und 9B gleichzuschalten, sind sie jeweils über Getrieberäder 14A und 14B mit ihren Achswellen 31 verbunden. Ein Antrieb 26 ist schematisch auf der linken Seite des Getriebes 14A dargestellt. Der Antrieb 26 kann zum Beispiel ein Getriebe mit einer Zahnstange, ein elektrischer Motor, ein Feedback-System, das durch den Abtrieb der Achswellen 31 angetrieben ist, oder ein ähnlicher gesteuerter Antrieb sein. Jegliche Art von Geschwindigkeitskontrolle kann für das Förderelementsystem eingesetzt werden. Es ist selbstverständlich ebenfalls möglich, die Achswellen 31 ummittelbar mit direkten Antriebsmotoren anzutreiben. Die beiden Spindeln greifen in die verzahnten Getrieberäder 14A und 14B ein.
  • 2 ist eine axiale Draufsicht auf das Förderelementsystem und zeigt das Eingreifen bzw. die Verzahnung der beiden Schaufelblätter 9A und 9B und die kompakte Anordnung der Schaufelblätter innerhalb der Wände 20. Die positive Verdrängungskraft des Förderelementsystems ist daher nur unerheblich durch Rückfluss und Leckage zwischen den Schaufelblättern 9A, 9B und den Wänden 20 und, geringfügig, zwischen der Achswelle 31 und dem angrenzenden Schaufelblatt 9A oder 9B vermindert. Die Schaufelblätter 9A und 9B schließen dicht an der Gehäusewand 20 ab. In einem exemplarischen Ausführungsbeispiel der neuartigen Flüssigkeitspumpe liegt der Abstand zwischen dem äußeren Randbereich der Schaufelblätter und der inneren Oberfläche der Wand im Bereich von einigen wenigen 0,0254 Millimetern (mils), zum Beispiel 0,1–0,4 mm. Abhängig von ihrem Gebrauch kann die Flüssigkeitspumpe zusätzlich mit einer Silikonabdichtungsschicht abgedichtet werden, die an der Innenseite der Gehäusewand und/oder im Randbereich der Schaufelblätter 9A und 9B vorgesehen ist.
  • In Bezug auf die 2 und 3 wird das Gehäuse des positiven Verdrängungssystems durch Wände 20 mit rotationssymmetrischen Bereichen bestimmt. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel mit den zwei ineinandergreifenden Förderelementen weist das Gehäuse zwei sich schneidende kreisförmige Bögen auf, die im Wesentlichen mit den Randbereichen der Schaufelblätter 9A und 9B in ihrer Eingriffstellung korrespondieren. Eine Weite D der Gehäuseöffnung, in der die Förderelementspindeln rotierend angeordnet sind entspricht der Summe der Durchmesser der Förderelement 9A, 9B minus der Überlappung O. Die Überlappung O wiederum entspricht im Wesentlichen der Riefentiefe der Förderelemente, d. h. dem Unterschied im Radius der Schaufelblätter 9A, 9B und dem Radius der Achswelle 31. Die Weite D kann auch ausgedrückt werden als die Summe des doppelten Durchmessers d der Achswelle 31 plus der doppelten Riefentiefe der Förderelemente.
  • Wie in den 4 und 5 erkennbar, sind die Schaufelblätter oder die schraubenförmige Riefe der Schaufelblätter im Wesentlichen um 180° gegeneinander versetzt, um den Pumpausstoß jeder der Kammern 30 in die Hochdruckseite zu verteilen. In anderen Worten ist es für die Kammern 30 vorteilhaft, die oberste Position zu erreichen, bei der sie sich abwechselnd in die Hochdruckseite entleeren. Im Fall von zwei Schaufelblättern sollte der Versatz dabei in der Nähe von 180° liegen.
  • Wenn drei oder mehr Förderelementspindeln verwendet werden, erfordert das Gehäuse 20 eine entsprechende Modifikation, wobei der rotarische Versatz der Förderelementriefe entsprechend um 360°/n verteilt wird, wobei n die Anzahl der Förderelementspindeln ist.
  • Das Volumen der Kammern 30 und die Rotationsgeschwindigkeit der Förderelemente bestimmt den Pumpendruck und die Volumenverdrängung pro Zeit der Förderelementeinspritzung. In Bezug auf 6 entspricht das Volumen jeder Kammer 30 etwa dem doppelten Integral vom differenziellen Rotationswinkel dθ genommen durch 360° und dem differenziellen Radius dr genommen vom Radius r des Schaftes 30 zum Radius R der Schaufelblätter 9A, 9B, multipliziert mit dem Schaufelblattabstand z, minus dem Volumsbereich des benachbarten Schaufelblattes, das in den Zwischenraum in der Mitte zwischen den zwei Spindeln eingreift.
  • Um die Abdichtung zwischen den Schaufelblättern und in Folge die Abdichtung der Wand, die den Rückfluss verhindert, zu maximieren, sind die Schaufelblätter 9A und 9B im Hinblick auf ihre Krümmung modifiziert. In dieser Hinsicht ist die Darstellung in den 1, 5 und 6 vereinfacht, um die Schaufelblätter mit einer gleichbleibenden Stärke von der Achswelle 31 zu ihren Randbereichen zu zeigen. In Bezug auf 7, die einen Schnitt diagonal durch die Mitte der Achswelle 31 eines der Förderelemente darstellt, sind die Schaufelblätter von der Achse nach außen in Bezug auf ihre Stärke gekrümmt. Die Abmessungen und Größenverhältnisse werden am besten mit Bezug auf ein spezifisches Beispiel erläutert.
  • Im Ausführungsbeispiel haben die Schaufelblätter 9 einen Durchmesser D = 125 mm (5 in). Die Achswelle 31 hat einen Durchmesser von d = 25 mm (1 in). Der Radius r der Schaufelblätter beträgt daher r = 50 mm (2 in), gemessen von der Umfangsfläche der Achswelle 31 bis zu ihrem äußeren Randbereich. Der Steigungswinkel der schraubenförmig aufsteigenden Schaufelblätter 9 beträgt etwa 7°. Als Zwischenschritt in der Herstellung können die Schaufelblätter auch konisch in einem Winkel von φ = 3° ausgebildet sein. Das heißt, dass der Winkel α, der zwischen der Außenwand der Achswelle 31 und dem Schaufelblatt 9 gebildet wird, oben und unten α = 90° + φ = 93° beträgt. Darüber hinaus sind die Schaufelblätter 9 von innen nach außen mit einem Krümmungsradius von R = 400 mm (16 in) gekrümmt. Die Position des Ursprungs des Radius R (d. h. das Zentrum des Kreisbogens) wird vom Winkel φ bestimmt. Wenn zum Beispiel φ = 0, dann sind die Schaufelblätter nicht konisch und der Ursprung von R liegt auf der Außenwand der Achswelle 31. Wenn die Schaufelblätter konisch sind mit φ > 0, dann bewegt sich der Ursprung von R um den entsprechenden Betrag, der vom Winkel φ bestimmt wird, in die Achswelle 31. Durch die Modellierung der neuartigen Form der Schaufelblätter konnte der Erfinder bestätigen, dass eine geeignete und bessere Abdichtung der ineinandergreifenden Förderelemente erreicht wird.
  • 8 zeigt eine Alternative, bei der die Schaufelblätter 9 um den Winkel φ konisch sind. Die Oberflächen sind nicht gerundet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Alternative beträgt der Winkel φ = 3°.
  • 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hier sind die Schaufelblätter nicht konisch sondern nur gekrümmt ausgeführt. Wiederum beträgt der Radius R = 400 mm (16 in) und der Ursprung des Kreisbogens liegt auf der Außenwand der Achswelle 31. Entsprechend beträgt der Schnittwinkel α zwischen dem Schaufelblatt 9 und der Achswelle 31 α = 90°.
  • 10 zeigt eine weitere Abwandlung. Hierbei hat der Erfinder festgestellt, dass gewisse Flüssigkeiten (üblicherweise dünnflüssigere Flüssigkeiten) eine weniger dichte Abdichtung zwischen den Schaufelblättern erfordern. Dementsprechend ist hier ein Abstand L zwischen den Schaufelblätterwindungen, die die Ganghöhe des Förderelementes bestimmen, größer als die Stärke H des Schaufelblattes 9 (zu beachten ist, dass der Abstand L nicht die Ganghöhe des schraubenförmigen Gewindes ist, die Ganghöhe wird durch den Abstand L plus die Höhe des Schaufelblattes bestimmt, d. h. L + H). Der Unterschied beträgt hier ΔD = (L – H)/2. Die Reduktion vom Abstand L zur Stärke H kann von 80% bis 50% variieren. In anderen Worten kann das Verhältnis L/H von 5/4 bis 2 variieren. In den Ausführungsbeispielen mit konischen Schaufelblättern und/oder der durch den Radius R bestimmten Krümmung müssen die Größen L und H in Abhängigkeit von dem Abstand r von der Achswelle 31 bestimmt werden. Das heißt, in diesem Fall ist ΔD = L(r) – H(r) und der Abstand L und die Höhe H des Schaufelblattes 9 ist vorzugsweise so gewählt, dass ΔD konstant ist.
  • 11 und 12 zeigen eine weitere Abwandlung des erfindungsgemäßen Konzeptes. In 11 weisen die Schaufelblätter 9 im Schnitt eine Wölbung auf. Das heißt, dass die Höhe H des Schaufelblattes von H1 an der Achswelle 31 bis H2 etwa in der Mitte seiner radialen Ausdehnung variiert und dann wieder zur Höhe H1 an seinem äußeren Randbereich zurückkehrt. Das Ausführungsbeispiel in 12 ist ähnlich, außer dass das Schaufelblatt 9 an seinem äußeren Randbereich beträchtlich dünner wird, bis zu einer Höhe H3 < H1 < H2.
  • Das in 13 dargestellte Ausführungsbeispiel sieht einen Anstellwinkel θ zwischen dem Schaufelblatt 9 und der Achswelle vor, der sich von 90° unterscheidet. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt der Winkel θ = 70°. Es sollte selbstverständlich sein, dass das Ausführungsbeispiel mit der nicht-rechtwinkligen Ausrichtung der Schaufelblätter, d. h. der Winkel θ ≠ 90°, bezieht sich nicht ausschließlich auf die gerundeten und/oder konischen Varianten, die in den 8, 9, 11 und 12 dargestellt sind. Weiters kann der vergrößerte Abstand ΔD, der in 10 dargestellt ist, auch in diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden.
  • Es ist selbstverständlich, dass von einem Schaufelblattpaar eines rechtsgewunden und das andere linksgewunden sein kann. In diesem Fall folgt aus dem Gegenlauf der zwei Schaufelblätter eine Vergrößerung von beiden Zwischenräumen 30. Wenn die zwei Schaufelblätter in dieselbe Richtung gewunden sind, dann werden die Schaufelblätter in dieselbe Richtung rotiert werden. Im ersteren Fall wird eine wesentlich reduzierte Reibung zwischen den zwei Sets von Schaufelblättern die Folge sein. Weiters, wenn die nebeneinanderliegenden Schaufelblätter in dieselbe Richtung ansteigen, müssen die Achswellen um ihren doppelten Steigungswinkel außerparallel versetzt angeordnet sein. Dies ist in den 14 und 15 schematisch dargestellt.

Claims (17)

  1. Eine Flüssigkeitsverdrängungspumpe, die ein mit einer eine Wand (22), die von zwei sich gegenseitig überschneidenden zylindrischen, jeweilige Zylinderachsen definierenden Öffnungen definiert wird, aufweisenden Kammer (30) ausgebildetes Gehäuse und zwei Achswellen (31), die jeweils bei und drehbar um jeweilige, mit den genannten Zylinderachsen koaxiale Achsen angeordnet und befestigt sind, umfasst, wobei die genannten Achswellen (31) jeweils ein schraubenförmig aufsteigendes Schaufelblatt (9a, 9b) tragen, das an der genannten Wand (20) des genannten Gehäuses dicht abschließt und die ineinander greifen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schaufelblätter (9a, 9b) eine von den genannten Achswellen (31) bis zu einem äußeren Randbereich abnehmende Stärke und eine konvex gerundete, sich von der genannten Achswelle (31) nach außen erstreckende Oberfläche aufweisen.
  2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte konvex gerundete Oberfläche von einem Krümmungsradius (R) im radialen Schnitt durch die genannten Schaufelblätter (9a, 9b) definiert wird, wobei der genannte Krümmungsradius (R) größer als der Durchmesser (D) der genannten Schaufelblätter (9a, 9b) ist.
  3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Krümmungsradius (R) etwa dreimal so groß wie der Durchmesser (D) der genannten Schaufelblätter (9a, 9b) ist.
  4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Schaufelblatt (9a, 9b) auf jeder der genannten Achswellen (31) eine schraubenförmige Steigung von etwa 7° aufweist und die genannten Schaufelblätter (9a, 9b) im radialen Schnitt von der genannten Achswelle (31) bis zu einem äußeren Randbereich im Wesentlichen trapezförmig ausgebildet sind.
  5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schaufelblätter (9a, 9b) derart ausgebildet sind, dass ein Gegenlauf von zwei ineinander greifenden Schaufelblättern (9a, 9b) eine aufsteigende Verdrängungswirkung der genannten Schaufelblätter (9a, 9b) zur Folge hat.
  6. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Achswellen (31) zylindrische Achsen sind.
  7. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das genannte Schaufelblatt (9a, 9b) einer Schraube der genannten Doppelschraube um einen Abstand (z), der von den genannten Schaufelblättern (9a, 9b) der anderen Schraube der genannten Doppelschraube definiert wird, beabstandet ist.
  8. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Zylinderachsen und die genannten Achswellen (31) parallel zueinander sind.
  9. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Achswellen (31) einen Winkel zueinander einschließen, und wobei der genannte Winkel dem Zweifachen eines Steigungswinkels der genannten Schaufelblätter (9a, 9b) entspricht.
  10. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schaufelblätter (9a, 9b) mit den genannten Zylinderachsen einen Winkel zwischen etwa 45° und beinahe 90° einschließen.
  11. Eine Flüssigkeitsverdrängungspumpe, die ein mit einer eine Wand (22), die von zwei sich gegenseitig überschneidenden zylindrischen, jeweilige Zylinderachsen definierenden Öffnungen definiert wird, aufweisenden Kammer (30) ausgebildetes Gehäuse und zwei Achswellen (31), die jeweils bei und drehbar um jeweilige, mit den genannten Zylinderachsen koaxiale Achsen angeordnet und befestigt sind, umfasst, wobei die genannten Achswellen (31) jeweils ein schraubenförmig aufsteigendes Schaufelblatt (9a, 9b) tragen, das an der genannten Wand (20) des genannten Gehäuses dicht abschließt und die ineinander greifen, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schaufelblätter (9a, 9b) eine Stärke (H2) aufweisen und schraubenförmig entlang der genannten Achswelle (31) mit einem Abstand (L), der größer ist als die Stärke der genannten Schaufelblätter (9a, 9b), ansteigen und wobei die genannten Schaufelblätter (9a, 9b) eine konvex gerundete, sich von der genannten Achswelle (31) nach außen erstreckende Oberfläche aufweisen.
  12. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis von Abstand (L) zur Stärke (H2) der Schaufelblätter (9a, 9b) zwischen 5/4 und 2 liegt.
  13. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die genannte gerundete Oberfläche von einem Krümmungsradius (R) im radialen Schnitt durch die genannten Schaufelblätter (9a, 9b) bestimmt wird, wobei der genannte Krümmungsradius (R) größer als der Durchmesser (D) der genannten Schaufelblätter (9a, 9b) ist.
  14. Pumpe nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Krümmungsradius (R) etwa dreimal so groß wie der Durchmesser (D) der genannten Schaufelblätter (9a, 9b) ist.
  15. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Schaufelblätter (9a, 9b) eine von den genannten Achswellen (31) radial nach außen zunehmende Stärke aufweisen.
  16. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke (H1) der genannten Schaufelblätter (9a, 9b) an der genannten Achswelle (31) im Wesentlichen gleich groß wie die Stärke (H1) am äußeren Randbereich ist.
  17. Pumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Stärke (H3) der genannten Schaufelblätter (9a, 9b) am äußeren Randbereich kleiner als die Stärke (H1) bei der genannten Achswelle (31) ist.
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