EP0129066A2

EP0129066A2 - Stufenscheibenpumpe

Info

Publication number: EP0129066A2
Application number: EP84105616A
Authority: EP
Inventors: Dietrich Dipl.-Ing. Densch
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1983-05-25
Filing date: 1984-05-17
Publication date: 1984-12-27
Also published as: AU2852584A; EP0129066A3; US4543048A; DE3323327C1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Stufenscheibenpumpe mit mindestens zwei miteinander in Eingriff stehenden gegenläufig gleich schnell drehenden Rotoren, die augebaut sind aus auf einer Welle aufgereihten Stufenscheiben mit jeweils nur einem Eingriffssegment, wobei jeweils benachbarte Stufenscheiben um einen bestimmten Winkel gegeneinander verdreht sind und die so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie zusammen mit dem Gehäuse abgeschlossene Förderkammern bilden. Kennzeichen der Erfindung ist, daß der Verdrehwinkel α gleich dem Winkel β ist, der sich aus der Verbindung der Hüllkreisschnittpunkte (51, 52) der Rotoren (2, 3) mit deren Mittelpunkten (M1, M2) ergibt und daß der Verdrehwinkel α gleich 360°/n is mit n als ganzzahliger Zahl größer 3.

Description

Die Erfindung betrifft eine Stufenscheibenpumpe mit mindestens zwei miteinander in Eingriff stehenden gegenläufig gleich schnell drehenden Rotoren, die aufgebaut sind aus auf einer Welle aufgereihten Stufenscheiben mit jeweils nur einem Eingriffssegment, wobei jeweils benachbarte Stufenscheiben um einen bestimmten Winkel gegeneinander verdreht sind und die so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie zusammen mit dem Gehäuse abgeschlossene Förderkammern bilden.
Derartige Stufenscheibenpumpen sind bekannt, z. B. FR-PS 694 484, OE-PS 261 792 und DE-PS 917 230.
Beim Betrieb derartiger Stufenscheibenpumpen können periodisch Druckschwankungen dadurch entstehen, daß das Fördermedium eine wechselnde Anzahl von Engstellen auf dem Förderweg passieren muß. Außerdem können bei Betrieb derartiger Stufenscheibenpumpen abhängig vom Verdrehwinkel der Scheiben gegeneinander Kammerverläufe über den Förderweg entstehen, die eine Kompression des Fördermediums zur Folge haben.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Stufenscheibenpumpe dahingehend zu verbessern, daß beim Drehen der Rotoren periodische Druckschwankungen bzw. Kompression innerhalb der Kammern, bedingt durch wechselnde Anzahl der Engstellen und ungeeignete Verdrehwinkel, weitgehend vermieden werden um somit einen ruhigeren Lauf der Rotoren zu erreichen. Es muß also versucht werden Maßnahmen zu ergreifen, daß die Anzahl der Engstellen beim Eingriff der Stufenscheiben konstant bleibt und daß der Verdrehwinkel der Stufenscheiben gegeneinander so gewählt wird, daß Kammerverläufe über den Förderweg entstehen, die eine Kompression des Fördermediums vermeiden. Letzteres ist insbesondere bei flüssigen Medien von großer Wichtigkeit.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Stufenscheibenpumpe der eingangs genannten Gattung gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß der Verdrehwinkel α gleich dem Winkel ß ist, der sich aus der Verbindung der Hüllkreisschnittpunkte der Rotoren mit deren Mittelpunkten ergibt und daß der Verdrehwinkei α gleich 360° ist und n eine n ganze Zahl größer drei ist.
Durch das Aneinanderreihen der Stufenscheiben auf einer Welle werden Kammern gebildet, die vom Pumpengehäuse nach außen begrenzt werden. Die Kammern sind im großen und ganzen im Verlauf einer Schraubenwendel miteinander verbunden. Der Querschnitt der Kammern kann dabei unverändert bleiben, er kann sich aber innerhalb einer durch den Verdrehwinkel vorgegebenen Teilung auch ändern.
Der erste Fall tritt ein, wenn der Verdrehwinkel α ganzzahlig gerade in 360° enthalten ist, z. B. wenn α = 60" ist. Wenn der Verdrehwinkel α ganzzahlig ungerade in 360° enthalten ist, z.B. α = 72°, so kann der zweite Fall auftreten, nämlich ein Kammerverlauf mit sich änderndem Querschnitt.
In beiden erwähnten Fällen kann es zu einem unruhigen Lauf kommen, denn im ersten Fall sind eine wechselnde Anzahl von Engstellen im Kammerverlauf möglich und im letzteren Fall auch Querschnittsänderungen, die zu Kompression bzw. Druckschwankungen führen können.
In beiden Fällen führt die Einhaltung der erfindungsgemäßen Vorschrift, α = β und α =
mit n als ganzzahliger Zahl größer drei zu einer weitgehenden Vermeidung von Druckschwankungen bzw. Kompression. Um darüber hinaus eine noch bessere Abdichtung zu erreichen, soll gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Stufenscheibenpumpe der Verdrehwinkel α =
mit n als ganzzahliger ungerader Zahl von 5 bis 15 sein.
Wenn die Stufenscheiben beider Rotoren gleiche Querschnitte besitzen, ergibt sich ein fertigungstechnischer Vorteil.
Wenn das Eingriffssegment in bekannter Weise begrenzt ist von konkaven Epizykloidenabschnitten, so ergibt sich beim Zusammenwirken gegenüberliegender Stufenscheiben auf den beiden Rotoren ein ständiger Kontakt an den Stufenübergängen mit der Folge einer guten Abdichtung und Verhindern des Rückströmens von Material.
Um den Verschleiß an den äußeren Ecken des Eingriffssegments zu vermeiden, können diese gerundet sein. Zwischen den auf einem Rotor aufgereihten Stufenscheiben können sich dünne Distanzscheiben befinden. Die Rotoren können dann leichtgängiger gedreht werden.
Die Stufenscheiben können an sich aus beliebigem Material bestehen, insbesondere Stahl, Hartmetall oder Keramik.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert.
Es zeigen:

Fig. 1 den Querschnitt durch das Pumpengehäuse und die darin angeordneten beiden gegenläufigen Rotoren,
Fig. 2 eine Stufenscheibe in Ansicht,
Fig. 3 die Abwicklung eines Rotorabschnitts mit α = 60° und
Fig. 4 die Abwicklung eines Abschnitts des Rotors mit n = 5.

In dem Pumpengehäuse 1 sind zwei Rotoren 2, 3 übereinander angeordnet, die unter dem Winkel β miteinander in Eingriff stehen. Jeder Rotor 2, 3 besitzt eine Welle 4, auf die in axialer Richtung Stufenscheiben 5 aufgereiht sind. Benachbarte Stufenscheiben 5 eines Rotors 2 bzw. 3 sind um den Verdrehwinkel α gegeneinander verdreht. Gemäß der Erfindung ist der Verdrehwinkel α gleich dem Winkel β, der sich aus der Verbindung der Hüllkreisschnittpunke 5₁, 5₂ der Rotoren 2, 3 mit deren Mittelpunkten M₁, M₂ ergibt.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, besitzt jede Stufenscheibe 5 einen kreisringförmigen Mittelabschnitt 5a und ein Eingriffssegment 5b, das sich im Ausführungsbeispiel über einen Umfangswinkel von 180° erstreckt. In Umfangsrichtung wird das Eingriffssegment 5b begrenzt durch konkave Epizykloidenabschnitte 5c.
Fig. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit abschnittsweiser Abwicklung des Rotorumfangs für den Verdrehwinkel α = 60°. Die Rücken der Eingriffssegmente 5b der Stufenscheiben 5 sind schraffiert.
Eine größere Abdichtung wird bei der in Fig. 4 gezeigten Überlappung um
möglich. Durch die Geometrien dieser Anordnung kann der Lückenwinkel γ auch durch
ausgedrückt werden, also
= halber Verdrehwinkel. Bei der Anordnung nach Fig. 4 sind also auch abdichtende Stufenscheiben 5 möglich mit einem Eingriffssegment 5b, das über einen Umfangswinkel von mindestens 180° - γ verfügt.

Claims

1. Stufenscheibenpumpe mit mindestens zwei miteinander in Eingriff stehenden gegenläufig gleich schnell drehenden Rotoren, die aufgebaut sind aus auf einer Welle aufgereihten Stufenscheiben mit jeweils nur einem Eingriffssegment, wobei jeweils benachbarte Stufenscheiben um einen bestimmten Winkel gegeneinander verdreht sind und die so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie zusammen mit dem Gehäuse abgeschlossene Förderkammern bilden, dadurch gekennzeichnet , daß der Verdrehwinkel α gleich dem Winkel β ist, der sich aus der Verbindung der Hüllkreisschnittpunkte (5₁, 5₂) der Rotoren (2, 3) mit deren Mittelpunkten (M₁, M₂) ergibt und daß der Verdrehwinkel α gleich ³60" ist n und n eine ganze Zahl größer drei ist.

2. Stufenscheibenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Verdrehwinkel α gleich

mit n als ganzzahliger ungerader Zahl von 5 bis 15 ist.