DE9115838U1 - Rotationskolbenpumpe - Google Patents

Description

6226/+II/bu

Hans Richard Rappehöner
Lindenallee 6, 5253 Lindlar

Rotationskolbenpumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rotationskolbenpumpe zum Fördern von fließfähigen, insbesondere flüssigen, pastösen oder körnigen Medien, bestehend aus einem Pumpengehäuse mit einem eine zylindrische Innenumfangsflache aufweisenden Zylinderraum, in den mindestens ein Einlaß und mindestens ein Auslaß münden, sowie aus einem innerhalb des Zylinderraumes um eine zu diesem koaxiale Rotationsachse rotationsantreibbar gelagerten Rotationskolben mit einer Außenumfangsflache, deren radialer Abstand zur Rotationsachse sich über den Umfang derart ändert, daß der Rotationskolben mit mindestens einem Bereich der Außenumfangsfläche dichtend mit der Innenumfangsfläche des Zylinderraumes zusammenwirkt und bereichsweise von der Innenumfangsfläche um einen zur Rotationsachse radialen Hubabstand beabstandet ist, so daß bei Rotation des Rotationskolbens jeweils im Bereich des Einlasses zum Ansaugen des zu fördernden Mediums eine sich im Volumen vergrößernde Arbeitskammer gebildet wird, die sich dann nach fortgesetzter Rotation im Bereich des Auslasses zum Verdrängen des Mediums im Volumen wieder verkleinert, wobei die jeweilige

Arbeitskammer zumindest während ihrer Volumenvergrößerung bzw. -verkleinerung von mindestens einem in Rotationsrichtung gesehen vor dem Einlaß bzw. hinter dem Auslaß angeordneten Trennschieber begrenzt wird, der in dem Pumpengehäuse bei Rotation des Rotationskolbens in im wesentlichen radialer Richtung zur Rotationsachse derart hin- und herverschoben wird, daß er mit seiner dem Rotationskolben zugekehrten Oberfläche stets dichtend mit der Außenumfangsflache des Rotationskolbens zusammenwirkt.

Derartige Rotationskolbenpumpen sind bekannt; es sei beispielsweise auf "Lueger, Lexikon der Technik", DVA-Stuttgart, Band 7 1965, Seite 218, Bild 7 bzw. Band 16 1970, Seiten 243, 244, Bild 6, verwiesen. Jede dieser bekannten Pumpen besitzt einen Einlaß und einen diesem entgegen der Rotationsrichtung direkt benachbarten und in Rotationsrichtung um einen umfänglichen "Förderweg" beabstandeten Auslaß. Der Rotationskolben besitzt einen zylindrischen Außenumfang und ist derart exzentrisch mit einer zum Zylinderraum koaxialen Welle verbunden, daß er an einer Stelle seines Außenumfanges die Innenumfangsflache des Zylinderraumes linienförmig tangiert, wodurch bei seiner Rotation volumenveränderliche Arbeitskammern gebildet werden. Zwischen Einlaß und Auslaß ist zur Trennung zwischen Saugseite und Druckseite ein Trennschieber angeordnet, der jeweils die sich bei Drehung des Rotationskolbens im Bereich des Einlasses vergrößernde Arbeitskammer von der sich im Bereich des Auslasses verkleinernden Arbeitskammer trennt. Dies bedeutet, daß der Trennschieber jeweils die Arbeitskammern vor dem Einlaß und hinter dem Auslaß begrenzt. Der Trennschieber wird dabei durch eine Feder an den Außenumfang des Rotationskolbens angepreßt und daher bei Drehung des Kolbens unmittelbar von diesem hin- und herbewegt. Dies ist

deshalb nachteilig, weil eine hohe Reibung zwischen dem Trennschieber und dem Rotationskolben verbunden mit entsprechend hohem Verschleiß auftritt. Dieser Nachteil läßt sich nur durch eine Schmierung reduzieren, was aber nur dann unproblematisch ist, wenn eine Schmierung durch das zu fördernde Medium selbst erfolgen kann, d.h. wenn es sich bei dem Medium beispielsweise um Öl handelt. Soll jedoch ein anderes Medium gefördert werden, kommt eine Schmierung allenfalls bedingt in Frage, um nämlich das Medium nicht mit dem Schmiermittel zu "verunreinigen", d.h. chemisch zu verändern. Insbesondere zum Fördern von Lebensmitteln, wie z.B. Molkereiprodukten, sind daher die bekannten Pumpen nicht oder nur bedingt geeignet. Die beschriebene Federbelastung des Trennschiebers ist ferner auch insofern nachteilig, als es unter bestimmten Betriebsbedingungen zu Resonanzerscheinungen kommen könnte, die ein "Flattern" des Trennschiebers und damit ungewollte Undichtigkeiten zwischen Saug- und Druckseite zur Folge haben könnten. Deshalb muß stets eine Feder-Abstimmung derart erfolgen, daß die Eigenschwingung des "Feder/Trennschieber-Systems" gegenüber der Rotationsfrequenz hoch ist. Dies kann in der Regel nur zufriedenstellend erreicht werden, wenn eine starke Feder (hohe Federkraft) verwendet wird, was aber nachteiligerweise wiederum die Reibung zwischen dem Trennschieber und dem Rotationskolben vergrößert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von diesem Stand der Technik eine Rotationskolbenpumpe der genannten Art zu schaffen, die verschleiß- und geräuscharm sowie mit geringem Antriebsleistungsbedarf unter allen Betriebszuständen sicher arbeitet und sich dabei zum Fördern von nahezu allen beliebigen Medien, insbesondere auch von mechanisch und chemisch empfindlichen Medien, wie Molkereiprodukten, eignet.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Verschiebung des Trennschiebers zwangsweise mittels einer mit dem Rotationskolben synchronisierten Antriebseinrichtung erfolgt. Hierdurch ist es vorteilhafterweise möglich, den bzw. jeden Trennschieber so zu führen, daß er stets, d.h. in jeder Rotationsstellung des Kolbens, über einen schmalen, definierten Dichtspalt von der Außenumfangsflache des Rotationskolbens beabstandet ist, so daß in diesem Bereich eine Reibung mit allen nachteiligen Folgen vorteilhafterweise gänzlich vermieden werden kann. Es kann sich daher in diesem Bereich auch eine Schmierung erübrigen, so daß auch eine Verunreinigung des jeweils geförderten Mediums mit Schmiermittel gänzlich ausgeschlossen ist. Die erfindungsgemäße Pumpe eignet sich daher vor allem auch für Lebensmittel, wie insbesondere Molkereiprodukte, zumal aufgrund des prinzipiellen Aufbaus das Medium auch nahezu druckfrei gefördert wird ("Mitnahme" über die Arbeitskammern), so daß mechanisch empfindliche Medien, wie Emulsionen, sehr schonend gefördert werden; ein mechanisches "Zerschlagen" der Emulsion (z.B. Milch, Sahne und dergleichen), wie es z.B. bei nicht gattungsgemäßen Flügel- oder Kreiselpumpen auftreten könnte, wird vorteilhafterweise vermieden.

Es ist besonders vorteilhaft, wenn die Antriebseinrichtung als Nockenantrieb ausgebildet ist, der in einer bevorzugten Ausgestaltung mindestens eine synchron und koaxial mit dem Rotationskolben rotierende, als in Richtung der Rotationsachse offene Nut ausgebildete Nockenbahn (Steuerkurvenbahn) aufweist, in der jeweils ein mit dem Trennschieber über ein Bewegungsübertragungsglied verbundener Nocken geführt ist. Dabei ist die Nockenbahn bezüglich ihres umfänglichen Verlaufs genau an den Verlauf der Außenumfangsfläche des Rotationskolbens angepaßt, so daß der Trennschieber während der Drehung des Rotationskolbens durch radiale Hin- und Herbewegung mit seiner dem Kolben zugekehrten Oberfläche exakt

dem Verlauf des Kolben-Außenumfanges folgt. Vorteilhafterweise werden dabei durch die erfindungsgemäße "Zwangsführung" auch die oben geschilderten Resonanzerscheinungen vermieden, so daß unter allen Betriebsbedingungen (z.B. bei jeder beliebigen Drehzahl) stets eine optimale Dichtwirkung im Bereich des jeweiligen Trennschiebers erhalten bleibt.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind innerhalb des Pumpengehäuses mehrere, insbesondere drei, gleichmäßig über den Umfang des Zylinderraumes verteilt angeordnete Teilpumpen mit jeweils einem Einlaß und einem Auslaß gebildet. Dabei ist jeweils ein Einlaß einer der Teilpumpen einem Auslaß der entgegen der Rotationsrichtung benachbarten (in Rotationsrichtung vorgeordneten) Teilpumpe mit geringem Abstand benachbart angeordnet, und jeweils zwischen dem Auslaß der einen Teilpumpe und dem Einlaß der anderen Teilpumpe ist ein Trennschieber angeordnet. Alle vorhandenen Trennschieber werden dann von derselben Antriebseinrichtung angetrieben, indem in jeweils derselben Nockenbahn für jeden Trennschieber ein entsprechender Nocken geführt ist.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen sowie der folgenden Beschreibung enthalten.

Anhand von in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispielen soll im folgenden die Erfindung näher erläutert werden. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine axiale Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe in einer ersten Ausführungsform,

Fig. 2 einen Halb-Axialschnitt längs der Linie II-II in

Fig. 1,

Fig. 3 eine axiale Vorderansicht in Pfeilrichtung III gemäß Fig. 2 unter Weglassung eines Gehäusedeckels,

Fig. 4 eine axiale Rückansicht in Pfeilrichtung IV gemäß Fig. 2 unter teilweiser Weglassung eines Gehäusedeckels,

Fig. 5 einen Teil-Querschnitt längs der Linie V-V in Fig. 2,

Fig. 6 eine Draufsicht einer Einzelheit in Pfeilrichtung VI gemäß Fig. 2,

Fig. 7 einen Teilschnitt längs der Linie VII-VII in Fig. 3,

Fig. 8 einen Teil-Axialschnitt einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe,

Fig. 9 eine Stirnansicht in Pfeilrichtung IX gemäß Fig. 8 unter Weglassung eines Gehäusedeckels,

Fig. 10 einen Halb-Querschnitt längs der Linie X-X in Fig. 8 und

Fig. 11 einen Teilschnitt längs der Linie XI-XI in Fig. 9.

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung sind gleiche

bzw. sich entsprechende Teile und Komponenten stets mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet, so daß jede eventuell nur einmal unter Bezugnahme auf eine bestimmte Figur vorhandene Beschreibung eines Teils analog auch für die anderen Figuren gilt.

Eine erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe 1 besitzt ein Pumpengehäuse 2 mit einem Zylinderraum 4, der eine zylindrische Innenumfangsflache 6 aufweist (s. insbesonsere Fig. 3 und 5 bzw. Fig. 9 und 10). Das Pumpengehäuse 2 besitzt mindestens einen Einlaß 8 und mindestens einen Auslaß 10, die jeweils im Bereich der Innenumfangsflache 6 in den Zylinderraum 4 münden. In den dargestellten, bevorzugten Ausführungen sind aber innerhalb des Pumpengehäuses 2 mehrere, insbesondere drei, gleichmäßig über den Umfang des Zylinderraumes 4 verteilt angeordnete Teilpumpen 12, 14 und 16 gebildet, die jeweils einen Einlaß 8 und einen Auslaß 10 aufweisen (siehe hierzu insbesondere Fig. 1; in den übrigen Figuren sind die Ein- und Auslässe zumeist nur durch Strichpunktlinien angedeutet). Die Teilpumpen 12, 14, 16 sind jeweils um 120° umfänglich versetzt angeordnet. An den Einlassen 8 und Auslässen 10 sind nicht dargestellte Verbindungsleitungen anschließbar. Innerhalb des Zylinderraumes 4 ist über eine zu dem Zylinderraum 4 bzw. der Innenumfangsfläche 6 koaxiale Antriebswelle 18 ein Rotationskolben 20 rotationsantreibbar gelagert. Dieser Rotationskolben 20 besitzt eine derart ausgebildete Außenumfangsflache 22, daß er bei seiner Rotation bereichsweise mit der Innenumfangsfläche 6 dichtend zusammenwirkt und bereichsweise zwischen seiner Außenumfangsflache 22 und der Innenumfangsflache 6 des Zylinderraumes 4 aufgrund eines radialen "Hubabstandes" jeweils Arbeitskammern 24 gebildet werden, deren Volumen sich zum Ansaugen eines zu fördernden Mediums ausgehend von

dem jeweiligen Einlaß 8 vergrößert und bei fortgesetzter Rotation zum Verdrängen des Mediums in Richtung des jeweiligen Auslasses 10 wieder verkleinert.

Zur Trennung der einzelnen Teilpumpen 12, 14, 16 ist jeweils zwischen dem Auslaß 10 der einen Teilpumpe 12/14/16 und dem benachbarten Einlaß 8 der in Rotationsrichtung nächstliegenden Teilpumpe 14/16/12 ein Trennschieber 26 angeordnet, der eine axiale Länge aufweist, die der axialen Länge ("lichten Innenweite") des Zylinderraums 4 im wesentlichen - bis auf ein geringes Spiel - entspricht. Jeder Trennschieber 26 ist in dem Pumpengehäuse 2 in im wesentlichen radialer Richtung verschiebbar gelagert und wirkt zur Trennung jeweils einer "ansaugenden" Arbeitskammer 24 von einer "verdrängenden" Arbeitskammer 24 dichtend mit der Außenumfangsflache 22 des Rotationskolbens 20 zusammen. Dies bedeutet, daß jeder Trennschieber 26 während der Rotation des Rotationskolbens 20 sich in radialer Richtung derart hin- und herbewegt, daß seine dem Rotationskolben 20 zugekehrte Oberfläche 28 die Außenumfangsflache 22 des Rotationskolbens 20 tangiert, vorzugsweise jedoch über einen geringfügigen, schmalen Dichtspalt (in den Zeichnungen nicht erkennbar) von der Außenumfangsflache 22 beabstandet ist.

Dies wird nun erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß jeder Trennschieber 26 von einer mit dem Rotationskolben 20 synchronisierten Antriebseinrichtung 30 derart in beiden radialen Richtungen hin und her angetrieben wird, daß er mit der dem Rotationskolben 20 zugekehrten Oberfläche 28 zwangsweise dem "radialen Hubabstands-Verlauf" der sich bei Drehung des Rotationskolbens 20 am Trennschieber 26 vorbeibewegenden Außenumfangsflache 22 folgt. Die Bewegung der

Trennschieber 26 ist in den Zeichnungsfiguren durch Doppelpfeile 32 veranschaulicht.

In beiden einerseits in den Fig. 1 bis 7 und andererseits in den Fig. 8 bis 11 veranschaulichten Ausführungsformen der Erfindung ist die Antriebseinrichtung 30 als Nockenantrieb ausgebildet und weist hierzu mindestens eine synchron und koaxial mit dem Rotationskolben 20 rotierende, als in Richtung der Rotationsachse 34 offene Nut ausgebildete Nockenbahn (Steuerkurve) 36 auf, in der für jeden Trennschieber 26 ein mit diesem über ein Bewegungsübertragungsglied 38 verbundener Nocken 40 geführt ist. Um hierbei auch im Bereich jedes in der Nockenbahn 36 geführten Nockens 40 eine möglichst geringe Reibung zu erzeugen, ist jeder Nocken 40 vorteilhafterweise als mit dem Bewegungsübertragungsglied 38 drehbar verbundene, in der Nockenbahn 36 abrollende Nockenrolle (Kurvenrolle) 42 ausgebildet. Die Nockenrolle 42 kann mit Vorteil von einem Wälzlager gebildet sein.

Die beiden Ausführungsbeispiele unterscheiden sich vor allem durch den konstruktiven Aufbau des Bewegungsübertragungsgliedes 38. Diese Unterschiede sollen nun im folgenden erläutert werden.

Gemäß Fig. 1 bis 7 ist die Antriebseinrichtung 30 in einer separaten, von dem Zylinderraum 4 über eine Trennwand 44 getrennten Gehäusekammer 46 angeordnet. Diese Gehäusekammer 46 bildet praktisch ein "Getriebegehäuse". Die Antriebswelle 18 des Rotationskolbens 20 erstreckt sich durch eine Öffnung der Trennwand 44 und durch die Gehäusekammer 46 hindurch und ist in einem die Gehäusekammer 46 auf ihrer der Trennwand 44 abgekehrten Seite verschließenden Gehäuse-

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deckel 48 gelagert. Auf der der Trennwand 44 gegenüberliegenden Seite des Zylinderraums 4 ist dieser durch einen weiteren Gehäusedeckel 50 verschlossen. Die Antriebswelle 18 erstreckt sich durch eine Öffnung des Gehäusedeckels 50 und eine hier angeordnete Lagerung nach außen und ist hier mit einem nicht dargestellten Antriebselement verbindbar. Beidseitig des Zylinderraums 4 ist dieser gegen die Antriebswelle 18 über jeweils einen Wellendichtung 52 abgedichtet. In der separaten Gehäusekammer 46 ist nun eine Kurvenscheibe 54 angeordnet und drehmomentschlüssig mit der Antriebswelle 18 verbunden, so daß sie synchron mit dem Rotationskolben 20 rotiert. Die Kurvenscheibe 54 weist auf ihrer der Trennwand 44 zugekehrten Seite die Nockenbahn 36 auf. Jeder der in die Nockenbahn 36 eingreifenden Nocken 40 ist - wie bereits erwähnt - über das Bewegungsübertragungsglied 38 mit dem zugehörigen Trennschieber 26 verbunden. Hierzu besteht bei dieser Ausführungsform (siehe insbesondere Fig. 2) das Bewegungsübertragungsglied 38 aus einem mit dem Nocken 40 verbundenen und aus dem Pumpengehäuse 2 bzw. der Gehäusekammer 46 nach außen geführten Führungsstößel 56, einem mit dem Trennschieber 26 verbundenen und über eine Dichtung 58 abgedichtet aus dem Pumpengehäuse 2 bzw. dem Zylinderraum 4 nach außen geführten Steuerstößel 60 sowie aus einem den Führungsstößel 56 außerhalb des Pumpengehäuses 2 mit dem Steuerstößel 60 verbindenden Verbindungsteil 62. Dieses Verbindungsteil 62 ist - wie am besten in Fig. 2 und 6 erkennbar ist - als brückenartige Mitnehmerlasche ausgebildet und jeweils starr mit den Stößeln 56 und 60 verbunden, insbesondere verschraubt. Die den Steuerstößel 60 abdichtende Dichtung 58 ist vorzugsweise als Dichtpaket aus mehreren Einzel-Dichtringen gebildet. Der Führungsstößel 56 und der Steuerstößel 60 sind in jeweils einem Lager 64 in zur Rotationsachse 34 senkrechter,

d.h. radialer Richtung im wesentlichen kippfrei geführt. Jedes Lager 64 ist vorzugsweise als Umlauf-Kugelbuchse ausgebildet. Zudem sind hierbei natürlich die Stößel 56 und 60 jeweils im gleichen, in axialer Richtung fluchtenden Umfangsbereich der Pumpe angeordnet. Diese Ausfuhrungsform eignet sich - aufgrund der "mediendichten" Trennung von Zylinderraum 4 und "Getriebegehäuse" (Gehäusekammer 46) praktisch für jedes beliebige Medium. Dabei kann vorteilhafterweise im Bereich der Antriebseinrichtung 30 sogar eine reibungsmindernde Schmierung erfolgen, ohne daß es zu Verunreinigungen des zu fördernden Mediums kommen könnte.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 bis 11 ist demgegenüber die Antriebseinrichtung 30 zusammen mit dem Rotationskolben 20 in dem Zylinderraum 4 angeordnet. Wie sich insbesondere der Fig. 8 entnehmen läßt, ist bei dieser Ausführung der Zylinderraum 4 beidseitig unmittelbar von den Gehäusedekkeln 48 und 50 verschlossen; die Abdichtung nach außen erfolgt wiederum über die Wellendichtringe 52. Hier besitzt der Rotationskolben 20 vorzugsweise in seinen beiden Stirnflächen jeweils eine Nockenbahn 36, wobei für jeden Trennschieber 26 zwei Nocken 40 vorgesehen sind, die in jeweils einer der beiden Nockenbahnen 36 geführt sind. Das Bewegungsübertragungsglied 38 besteht hierbei zweckmäßigerweise aus zwei Führungsschiebern 66, die auf den gegenüberliegenden Stirnseiten des Rotationskolbens 20 angeordnet sind und jeweils einen der Nocken 40 mit einer Stirnseite des Trennschiebers 26 verbinden. Auch dies ist am besten in Fig. 8 zu erkennen. Die Führungsschieber 66 sind jeweils in Führungsausnehmungen des Pumpengehäuses, insbesondere in Führungsvertiefungen 68 der Gehäusedeckel 48 und 50, in radialer Richtung im wesentlichen kippfrei geführt. Diese Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe 1

eignet sich insbesondere zum Fördern von "körnigen" und dickflüssigen (hochviskosen) Medien. Bei derartigen Medien kann nämlich gewährleistet werden, daß kein Medium in den Bereich der Antriebseinrichtung 30 gelangt, obwohl diese innerhalb des Zylinderraumes 4 angeordnet ist.

Im folgenden sollen nun noch vorteilhafte Ausgestaltungen erläutert werden, die für beide Ausführungsformen gleichermaßen gelten.

Erfindungsgemäß sind die Ein- und Auslässe 8, 10 derart angeordnet sowie der Rotationskolben 20 bezüglich der dichtend mit der Innenumfangsflache 6 des Zylinderraumes 4 zusammenwirkenden Bereiche seiner Außenumfangsflache 22 derart ausgebildet, daß in allen Stellungen des Rotationskolbens 20 innerhalb jedes Teilventils 12, 14, 16 der Einlaß 8 von dem zugehörigen Auslaß 10 getrennt ist. Dies bedeutet, daß in keiner Kolbenstellung eine direkte "Durchgangsverbindung" vom Einlaß 8 zum Auslaß 10 besteht. Dies wird bei der bevorzugten Ausführungsform mit den drei jeweils um 120° zueinander versetzten Teilventilen 12, 14, 16 erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß der Rotationskolben 20 einen Querschnitt aufweist, der zumindest annähernd einem regelmäßigen Polygon, und zwar mindestens einem Fünfeck, entspricht. Vorteilhafterweise ist hierbei der Rotationskolben 20 im Bereich der Ecken seines Querschnittes in Umfangsrichtung gesehen - konvex gewölbt abgerundet ausgebildet. In diesen Bereichen wirkt der Rotationskolben 20 dichtend mit der Innenumfangsflache 6 des Zylinderraumes 4 zusammen. Die Dichtwirkung kann - in Abhängigkeit vom jeweils zu fördernden Medium - durch eine axial ausgerichtete, linienförmige Anlage oder aber auch durch einen geringfügigen, definierten Dichtspalt erreicht werden. Zudem kann

der Rotationskolben 20 in diesen Bereichen mit Vorteil auch nicht dargestellte, sich in axialer Richtung erstreckende, leistenartige Radialdichtungselemente aufweisen, die dann dichtend auf der Innenumfangsflache 6 aufliegen. Des weiteren ist der Rotationskolben 20 in den Bereichen der Seitenflächen seines fünfeckigen Querschnittes vorzugsweise - in Umfangsrichtung gesehen - konkav gewölbt ausgebildet. Dies trägt zu einer Bildung bzw. Vergrößerung der Arbeitskammern 24 und damit auch zu einer Vergrößerung des Fördervolumens der Pumpe bei. Die konvexen und konkaven Wölbungen des Rotationskolbens 20 gehen natürlich zweckmäßigerweise stetig ineinander über. Hierzu wird insbesondere auf die Fig. 3 und 5 bzw. die Fig. 9 und 10 verwiesen. Es ist in diesem Zusammenhang ferner zweckmäßig, wenn auch die dem Rotationskolben 20 zugekehrte Oberfläche 28 jedes Trennschiebers 26 - wiederum in Rotationsrichtung gesehen - konvex gewölbt ausgebildet ist. Die Krümmung dieser Wölbung ist dabei derart an die Umfangskontur des Rotationskolbens 20 angepaßt, daß die Dichtwirkung stets im Bereich einer Radialmittenebene des jeweiligen Trennschiebers 26 erzielt wird.

Wie bereits erwähnt, ist aufgrund dieser speziellen Ausgestaltung gewährleistet, daß in keiner Stellung des Rotationskolbens 20 ein Einlaß 8 mit dem zugehörigen Auslaß 10 verbunden ist. Vielmehr wird stets der Einlaß von dem Auslaß über mindestens einen "Dichtbereich" des Rotationskolbens 20 getrennt. Jeweils in einer Stellung des Rotationskolbens 20 befinden sich sogar zwei "Dichtbereiche" mit einer von diesen abgeschlossenen Arbeitskammer 24 zwischen dem Einlaß 8 und dem Auslaß 10 (siehe hierzu in Fig. 3 und 9 jeweils die "untere" Arbeitskammer 24).

Der Vollständigkeit halber sei nun noch erwähnt, daß das

Pumpengehäuse 2 vorzugsweise aus rostfreiem Stahl (z.B. V2A) besteht, oder aber aus Nickel-Bronze oder aus Kunststoff. Der Rotationskolben 20 besteht aus Nickel-Bronze oder Kunststoff. Je nach Anwendungsfall kann aber für Gehäuse und/oder Kolben z.B. auch ein Keramikmaterial verwendet werden.

Die Funktion der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe 1 dürfte bereits durch die obige Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen hinreichend klar geworden sein. Bei Rotation des Rotationskolbens 20 in Richtung der eingezeichneten Pfeile 70 wird das jeweilige Medium durch die Einlasse 8 in Richtung der Pfeile 72 angesaugt und nachfolgend in Richtung der Pfeile 74 über die Auslässe 10 verdrängt. Es ist an dieser Stelle jedoch darauf hinzuweisen, daß sich die erfindungsgemäße Rotationspumpe 1 grundsätzlich für beide Drehrichtungen eignet (Rechts/Linkslauf); bei einer zur Pfeilrichtung 70 umgekehrten Drehrichtung würden sich lediglich die Funktionen der Ein- und Auslässe 8, 10 "vertauschen", d.h. jeder Einlaß 8 würde zum Auslaß und jeder Auslaß 10 würde zum Einlaß, so daß sich auch die Pfeile 72 und 74 entsprechend umkehren würden.

Die erfindungsgemäße Pumpe arbeitet außerordentlich reibungs- und verschleißarm, so daß auch nur eine geringe Antriebsleistung erforderlich ist. Vorzugsweise wird der Rotationskolben 20 mit einer Drehzahl von 16 bis 230 l/min (Umdrehungen pro Minute) angetrieben. Pro Umdrehung wird dabei ein Volumen von etwa 0,25 1 gefördert. Die konkrete Ausführungsform mit drei Teilventilen und "fünfeckigem" Rotationskolben 20 ist dabei zudem auch deshalb besonders vorteilhaft, weil hierdurch - bei Zusammenschaltung aller Einlasse 8 einerseits und aller Auslässe 10 andererseits -

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ein sehr gleichmäßiger Förderstrom erreicht wird, weil sich die Pumpenzyklen der einzelnen Teilpumpen zeitlich voneinander unterscheiden bzw. überlappen. Zudem führt diese spezielle Ausführungsform auch zu einer "Verkürzung" der Transportwege (in Umfangsrichtung) innerhalb der erfindungsgemäßen Pumpe 1, d.h. das Medium wird nur noch über einen Teil des Umfangs, hier speziell weniger als 120° (Winkelabstand zwischen Ein- und Auslaß 8,19), von dem Kolben 20 gefördert. Im Vergleich zum Stand der Technik, wo eine Förderung über nahezu 360° erfolgte, "behandelt" daher die erfindungsgemäße Pumpe das Medium sehr viel "schonender".

Die Erfindung ist nicht auf die konkret dargestellten und beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern umfaßt auch alle im Sinne der Erfindung gleichwirkenden Ausführungen .

Claims (21)

6226/+II/bu Hans Richard Rappehöner Lindenallee 6, 5253 Lindlar Ansprüche

1. Rotationskolbenpumpe zum Fördern von fließfähigen, insbesondere flüssigen, pastösen oder körnigen Medien, bestehend aus einem Pumpengehäuse (2) mit einem eine zylindrische Innenumfangsflache (6) aufweisenden Zylinderraum (4), in den mindestens ein Einlaß (8) und mindestens ein Auslaß (10) münden, sowie aus einem innerhalb des Zylinderraumes (4) um eine zu diesem koaxiale Rotationsachse (34) rotationsantreibbar gelagerten Rotationskolben (20) mit einer Außenumfangsflache (22), deren radialer Abstand zur Rotationsachse (34) sich über den Umfang derart ändert, daß der Rotationskolben (20) mit mindestens einem Bereich der Außenumfangsfläche (22) dichtend mit der Innenumfangsflache (6) des Zylinderraumes (4) zusammenwirkt und bereichsweise von der Innenumfangsflache (6) um einen zur Rotationsachse (34) radialen Hubabstand beabstandet ist, so daß bei Rotation des Rotationskolbens (20) jeweils im Bereich des Einlasses (8) zum Ansaugen des

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zu fördernden Mediums eine sich im Volumen vergrößernde Arbeitskammer (24) gebildet wird, die sich dann nach fortgesetzter Rotation im Bereich des Auslasses (10) zum Verdrängen des Mediums im Volumen wieder verkleinert, wobei die jeweilige Arbeitskammer (24) zumindest während ihrer Volumenvergrößerung bzw. -verkleinerung von mindestens einem in Rotationsrichtung gesehen vor dem Einlaß (8) bzw. hinter dem Auslaß (10) angeordneten Trennschieber (26) begrenzt wird, der in dem Pumpengehäuse (2) bei Rotation des Rotationskolbens (20) in im wesentlichen radialer Richtung zur Rotationsachse (34) derart hin- und herverschoben wird, daß er mit seiner dem Rotationskolben (20) zugekehrten Oberfläche (28) stets dichtend mit der Außenumfangsflache (22) des Rotationskolbens (20) zusammenwirkt, wobei die Verschiebung des Trennschiebers (26) zwangsweise mittels einer mit dem Rotationskolben (20) synchronisierten Antriebseinrichtung (30) erfolgt.

2. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der Trennschieber (26) stets über einen definierten Dichtspalt von der Außenumfangsflache (22) des Rotationskolbens (20) beabstandet ist.

3. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (30) als Nockenantrieb ausgebildet ist.

4. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die

Antriebseinrichtung (30) mindestens eine synchron und koaxial mit dem Rotationskolben (20) rotierende, als in Richtung der Rotationsachse (34) offene Nut ausgebildete Nockenbahn (36) aufweist, in der jeweils ein mit dem Trennschieber (26) über ein Bewegungsübertragungsglied (38) verbundener Nocken (40) geführt ist.

5. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß der Nocken (40) als mit dem Bewegungsübertragungsglied (38) drehbar verbundene, in der Nockenbahn (36) abrollende Nockenrolle (42) ausgebildet ist.

6. Rotationskolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (30) in einer separaten, von dem Zylinderraum (4) über eine Trennwand (44) getrennten Gehäusekammer (46) angeordnet ist.

7. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß in der separaten Gehäusekammer (46) eine die Nockenbahn (36) aufweisende, vorzugsweise unmittelbar mit einer Antriebswelle (18) des Rotationskolbens (20) verbundene Kurvenscheibe (54) angeordnet ist, wobei das den in die Nockenbahn (36) eingreifenden Nocken (40) mit dem Trennschieber (26) verbindende Bewegungsübertragungsglied (38) aus einem mit dem Nocken (40) verbundenen und aus dem Pumpengehäuse (2) nach außen geführten Führungsstößel (56), einem mit dem Trennschieber (26) verbundenen und abgedichtet aus dem Pumpengehäuse (2) nach außen geführten Steuerstößel (60) sowie einem den

Führungsstößel (56) mit dem Steuerstößel (60) verbindenden Verbindungsteil (62) besteht.

8. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Führungsstößel (56) und der Steuerstößel (60) in jeweils einem Lager (64), insbesondere einer Kugelbuchse, in zur Rotationsachse (34) radialer Richtung geführt sind.

9. Rotationskolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 5,

dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (30) zusammen mit dem Rotationskolben (20) in dem Zylinderraum (4) angeordnet ist.

10. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskolben (20) vorzugsweise in seinen beiden Stirnflächen jeweils eine Nockenbahn (36) aufweist, wobei für den/jeden Trennschieber (26) zwei Nocken (40) vorgesehen sind, die in jeweils einer der beiden Nockenbahnen (36) geführt sind, wobei das Bewegungsübertragungsglied (38) aus zwei Führungsschiebern (66) besteht, die auf den gegenüberliegenden Stirnseiten des Rotationskolbens (20) jeweils einen der Nocken (40) mit einer Stirnseite des Trennschiebers (26) verbinden.

11. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsschieber (66) in Führungsvertiefungen (68) von Gehäuse-Stirnwandungen (48, 50) in radialer Richtung geführt sind.

12. Rotationskolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 11,

dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Pumpengehäuses (2) mehrere, insbesondere drei, gleichmäßig über den Umfang des Zylinderraumes (4) verteilt angeordnete Teilpumpen (12, 14, 16) jeweils mit einem Einlaß (8) und einem Auslaß (10) gebildet sind.

13. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Einlaß (8) einer der Teilpumpen (12, 14, 16) einem Auslaß (10) der entgegen der Rotationsrichtung benachbarten Teilpumpe (16, 12, 14) mit geringem Abstand benachbart ist, und daß jeweils zwischen dem Einlaß (8) der einen Teilpumpe und dem Auslaß (10) der anderen Teilpumpen einer der Trennschieber (26) angeordnet ist.

14. Rotationskolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 13,

dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslässe (8, 10) derart angeordnet sind sowie der Rotationskolben (20) bezüglich der dichtend mit der Innenumfangsflache (6) des Zylinderraumes (4) zusammenwirkenden Bereiche seiners Außenumfangsfläche (22) derart ausgebildet ist, daß in allen Stellungen des Rotationskolbens (20) der Einlaß (8) von dem zugehörigen Auslaß (10) getrennt ist.

15. Rotationskolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 14,

dadurch gekennzeichnet, daß der

Rotationskolben (20) einen im wesentlichen regelmäßig polygonalen, insbesondere regelmäßig fünfeckigen Querschnitt aufweist.

16. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskolben (20) im Bereich der Polygon-Ecken - in Umfangsrichtung gesehen - konvex gewölbt abgerundet ausgebildet ist und in diesen Bereichen dichtend mit der Innenumfangsflache (6) des Zylinderraumes (4) zusammenwirkt .

17. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskolben (20) im Bereich der Polygon-Seiten in Umfangsrichtung gesehen - konkav gewölbt ausgebildet ist.

18. Rotationskolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 17,

dadurch gekennzeichnet, daß die dem Rotationskolben (20) zugekehrte Oberfläche (28) des/jedes Trennschiebers (26) - in Rotationsrichtung gesehen - konvex gewölbt ausgebildet ist.

19. Rotationskolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 18,

dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskolben (20) in dem/den dichtend mit der Innenumfangsflache (6) des Zylinderraumes (4) zusammenwirkenden Bereich/en jeweils ein sich in axialer Richtung erstreckendes, leistenartiges, dichtend auf der Innenumfangsflache (6) aufliegendes Radialdich-

tungselement aufweist.

20. Rotationskolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 19,

dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (2) aus insbesondere rostfreiem Stahl, Nickel-Bronze oder Kunststoff besteht.

21. Rotationskolbenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 20,

dadurch gekennzeichnet, daß der Rotationskolben (20) aus Nickel-Bronze oder Kunststoff besteht.