EP0363420B2

EP0363420B2 - Pumpe

Info

Publication number: EP0363420B2
Application number: EP88905368A
Authority: EP
Inventors: Paul G. Langer
Original assignee: Herold and Co GmbH
Current assignee: Herold and Co GmbH
Priority date: 1987-06-05
Filing date: 1988-06-04
Publication date: 1996-02-07
Anticipated expiration: 2008-06-04
Also published as: DE3718866A1; EP0363420B1; EP0363420A1; DE3861857D1; WO1988009877A1

Description

Technisches Gebiet:

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einem aus zwei sich schneidenden Zylinderabschnitten gebildeten Gehäuse, wobei an einander gegenüberliegenden Seiten Einlaß- und Auslaßöffnungen vorgesehen sind und in jedem Zylinderabschnitt ein um dessen Mittellängsachse drehbarer Läufer angeordnet ist, wobei die größeren Querachsen der Läufer in wenigstens einer Bewegungsphase jeweils etwa senkrecht zueinander stehen und die Läufer sich dichtend aneinander und gegen die Gehäuseinnenwand abwälzen, und wobei die von dem Schnittpunkt der großen Querachsen ausgehenden Mantellinien jedes Läufers in einander entgegengesetzter Richtung schräg zur jeweiligen Mittellängsachse verlaufen und jeder Läufer zwei etwa keulenförmige Abschnitte umfaßt, welche an ihrem schmäleren Ende über eine Einschnürung miteinander verbunden sind, wobei die Läufer eine derartige Konfiguration aufweisen und relativ zueinander angeordnet sind, daß wenn die großen Querachsen der beiden Läufer senkrecht zueinander stehen, der keulenförmige Abschnitt des einen Läufers in die Einschnürung des anderen Läufers eingreift und die beiden Läufer sich dichtend aneinander abwälzen, wobei in jeder Phase der Drehbewegung die beiden Läufer ein sich gleichmäßig vergrößerndes Ansaugvolumen vor der Einlaßöffnung und ein sich gleichmäßig verkleinderndes Ansaugvolumen vor der Auslaßöffnung ausbilden.

Stand der Technik:

Derartige gattungsgemäß als bekannt vorausgesetzte Pumpen werden als Roots-Pumpen bzw. Roots-Gehäuse bezeichnet und sind im praktischen Einsatz seit langem bewährt.
Die Läufer herkömmlicher derartiger Roots-Pumpen weisen Mantelflächen auf, welche zur Mittellängsachse des Läufers parallel verlaufen und damit senkrecht zur durch die Ein- und Auslaßöffnungen definierten Durchströmungsrichtung. Aufgrund dieses Aufbaus herkömmlicher derartiger Pumpen pulsiert das gepumpte Medium relativ stark in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehwinkelstellung der Läufer.
Aus der GB-A-382 953 ist eine gattungsgemäße Pumpe bekannt, bei welcher aufgrund der dort vorgeschlagenen Läuferkonfigurationen jedoch ein erhöhter Laufwiderstand aufgrund von Flüssigkeitskompressionen in Toträumen in Kauf genommen werden muß.
Aus der DE-A-35 02 839 ist eine Pumpe mit zwei Läufern bekannt, welche zwei zueinander parallele Drehachsen aufweisen, wobei die Dichtflächen jeweils schräg zu den Drehachsen verlaufen. Bei dieser vorbekannten Pumpe ist die Auslaß- und Einlaßöffnung in der axialen Verlängerung der Drehachsen angeordnet. Die Konfiguration der Läufer ist relativ kompliziert.
Die US-A-1 142 734 beschreibt eine Pumpe mit zwei Läufern, welche im Querschnitt eine keulenförmig ineinandergreifende Konfiguration aufweisen. Die Ausund Einlaßöffnung bei dieser Konstruktion liegen einerseits im Bereich der stirnseitigen Enden und andererseits auf der gegenüberliegenden Seite etwa in der Mitte des Gehäuses. Die gewendelten Läufer setzen sich in Längsrichtung gesehen aus zwei Teilrotoren zusammen, wobei sich im Bereich der Mittelsenkrechten die Krümmung der beiden Teilrotoren ändert. Dementsprechend wird das zu pumpende Medium im wesentlichen in Axialrichtung von den Außenseiten zur Mitte gepumpt.

Darstellung der Erfindung:

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der gattungsgemäßen Art unter Wahrung ihrer prinzipiellen Vorteile so zu verbessern, daß eine pulsationsfreie, gleichmäßige Strömung des geförderten Mediums bei hoher Förderkapazität unter Vermeidung von Toträumen erzielt wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mantellinien stetig entlang der axialen Erstreckung der Läufer verlaufen, daß die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung im Bereich der Mitte der Läufer gesehen in deren Längsrichtung einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind, und daß die Einlaßöffnung und die Auslaßöffnung jeweils einen trapezförmigen Querschnitt mit aufweisen.
Im Vergleich zu den zu der Mittellängsachse parallel verlaufenden Mantellinien herkömmlicher Läufer sind also bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung die beiden Hälften jedes Läufers um die Mittellängsachse gegeneinander verwunden, so daß diese schräg verlaufenden Mantellinien entstehen. Die beiden Läufer sind ihrerseits auf den beiden Drehachsen so angeordnet, daß die Mantellinien im Dichtbereich der beiden Läuder jeweils parallel zueinander verlaufen. Dies bedeutet, daß sich die Mantelflächen der Läufer ebenso dichtend aneinander abwälzen können, wie dies bei herkömmlicherweise bekannten Läufern vorgesehen ist. Demgegenüber wird aber durch die erfindungsgemäße Verwindung erreicht, daß in Längsrichtung der Einlaßöffnung gesehen in jeder Phase der Drehbewegung mit praktisch gleichbleibender Saugkraft angesaugt und ausgestoßen wird, so daß eine äußerst gleichmäßige Durchströmung und Förderung erzielt wird, wie sie für manche Anwendungszwecke gefordert wird.
Die erfindungsgemäße Konfiguration der Läufer läßt sich mit zeitgemäßen CNC-gesteuerten Maschinen mit im Vergleich zu den erheblichen erzielbaren Vorteilen vertretbarem Aufwand herstellen.
Die erfindungsgemäße Läuferkonfiguration vermeidet den Antriebswiderstand erhöhende Hohlräume in der Abwälzbewegung der Läufer zueinander und relativ zu dem Gehäuse und ermöglicht die Erzielung ganz erheblicher Fördermengen bezogen auf das Pumpenvolumen und die erforderliche Antriebsleistung.
Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht einen berührungsfreien Vor- und Rücklauf sowie das Pumpen sowohl gasförmiger als auch flüssiger Medien.
Durch das Vorsehen von einander diametral gegenüberliegend angeordneten Einlaß- und Auslaßöffnungen mit jeweils trapezförmigem Querschnitt wird eine sehr hohe pulsationsfreie Durchströmung des Pumpeninnenraums erreicht.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:

Weitere Merkmale, Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsfonn anhand der Zeichnung. Dabei zeigen

Fig. 1a und 1c Seitenansichten des Pumpengehäuses mit der Auslaß- bzw. Einlaßöffnung.
Fig. 1 b eine Aufsicht auf das Pumpengehäuse mit den darin angeordneten Läufern (schematisch) bei abgenommenem Gehäusedeckel, und Fig. 2 eine perspektivische Darstellung der beiden Läufer.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung:

Eine in der Zeichnung dargestellte Pumpe weist ein Pumpengehäuse 1 auf, welches aus zwei sich schneidenden Zylinderabschnitten 2, 3 besteht.
Im Schnittbereich der Zylinderabschnitte 2,3 sind an der Zylindermantelfläche eine Einlaßöffnung 4 und eine Auslaßöffnung 5 vorgesehen. Die Einlaßöffnung 4 und die Auslaßöffnung 5 liegen sich - wie aus Fig. 1b ersichtlich - diametral gegenüber und weisen einen etwa trapezförmigen Querschnitt auf. Hiervon abweichend kann für diese Öffnungen 4, 5 jedoch auch ein rechteckiger Querschnitt vorgesehen sein.
Im Inneren jedes Zylinderabschnitts 2, 3 ist ein Läufer 6, 7 angeordnet, dessen Mittellängsachse 8 bzw. 9 parallel zur Mittellängsachse des jeweiligen Zylinderabschnitts 2 bzw. 3 verläuft.
Die Läufer 6 bzw. 7 sind um ihre Mittellängsachsen 8 bzw. 9 in entgegengesetzter Richtung (Pfeile 10,11) drehangetrieben. Der koordinierte Antrieb beider Läufer 6, 7 kann in an sich bekannter Weise z.B. durch auf den Achsen 8, 9 sitzende, ineinandergreifende Zahnräder, welche in dem Gehäuseteil 12 untergebracht sind, bewerkstelligt werden.
Jeder Läufer 6 bzw. 7 umfaßt in an sich bekannter Weise zwei etwa keulenförmige Abschnitte 13, welche über eine Einschnürung 14 verbunden sind, d.h. die Läufer weisen eine solche Konfiguration auf, daß wenn die großen Querachsen 15 bzw. 16 der beiden Läufer 6 bzw. 7 senkrecht zueinander stehen, der keulenförmige Abschnitt 13 des einen Läufers in die Einschnürung 14 des anderen Läufers eingreift und die beiden Läufer sich dichtend aneinander abwälzen können. In Fig. 1b ist eine Bewegungsphase dargestellt, wo die Querachsen 15, 16 gerade aufeinander senkrecht stehen und der keulenartige Abschnitt 13 des Läufers 7 in die Einschnürung 14 des Läufers 6 eingreift. Ausgehend von dieser in Fig. 1 b dargestellten Situation ist es vorstellbar, wie sich die beiden Läufer 6, 7 bei einer Drehbewegung in Richtung der Pfeile 10, 11 aneinander abwälzen.
Die äußeren Mantellinien 17 der Läufer 6, 7 ausgehend vom Schnittpunkt 18 der großen Querachsen 15 bzw. 16 mit der Mantelfläche 19 der Läufer 6, 7 läuft längs der Innenwand 20 der Zylinderabschnitte 2, 3 dichtend ab.
Soweit wie vorstehend beschrieben entspricht die erfindungsgemäße Pumpe im wesentlichen einer herkömmlichen Roots-Pumpe.
Demgegenüber ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß - wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlichdie äußeren Mantellinien 17 schräg gegen die Mittellängsachse 8 bzw. 9 verlaufen, wobei die äußeren Mantellinien 17 an den einander gegenübergesetzten Seiten eines Läufers 6 bzw. 7 in entgegengesetzte Richtung gegen die Mittellängslinie 8 bzw. 9 versetzt sind.
Die Mantellinien 17 verlaufen, was in der Zeichnung im einzelnen nicht erkennbar ist, schraubenförmig.
Durch diese Konfiguration wird, wie die Aufsicht gemäß Fig. 1b veranschaulicht, erreicht, daß in jeder Phase der Drehbewegung der beiden Läufer 6 bzw. 7 ein sich gleichmäßig vergrößerndes Ansaugvolumen vor der Einlaßöffnung 4 und ein sich gleichförmig verkleinerndes Ansaugvolumen vor der Auslaßöffnung 5 aufgebaut wird, wodurch eine völlig gleichmäßige Durchströmung bei großem Durchsatz bezogen auf das Volumen und die Antriebsleistung der Pumpe erzielt wird.

Claims

Pumpe mit einem aus zwei sich schneidenden Zylinderabschnitten (2, 3) gebildeten Gehäuse (1), wobei an einander gegenüberliegenden Seiten Einlaß- und Auslaßöffnungen (4 bzw. 5) vorgesehen sind und in jedem Zylinderabschnitt (2, 3) ein um dessen Mittelängsachse (8 bzw. 9) drehbarer Läufer (6 bzw. 7) angeordnet ist, wobei die größeren Querachsen (15 bzw. 16) der Läufer (6 bzw. 7) in wenigstens einer Bewegungsphase jeweils etwa senkrecht zueinander stehen und die Läufer (6 bzw. 7) sich dichtend aneinander und gegen die Gehäuseinnenwand (20) abwälzen, und wobei die von dem Schnittpunkt (18) der großen Querachsen (15 bzw. 16) ausgehenden Mantellinien (17) jedes Läufers (6 bzw. 7) in einander entgegengesetzter Richtung schräg zur jeweiligen Mittellängsachse (8 bzw. 9) verlaufen und jeder Läufer (6 bzw. 7) zwei etwa keulenförmige Abschnitte (13) umfaßt, welche an ihrem schmäleren Ende über eine Einschnürung (14) miteinander verbunden sind, wobei die Läufer (6 bzw. 7) eine derartige Konfiguratin aufweisen und relativ zueinander angeordnet sind, daß wenn die großen Querachsen (15 bzw. 16) der beiden Läufer (6 bzw. 7) senkrecht zueinander stehen, der keulenförmige Abschnitt (13) des einen Läufers (6 bzw. 7) in die Einschnürung (14) des anderen Läufers (7 bzw. 6) eingreift und die beiden Läufer (6 bzw. 7) sich dichtend aneinander abwälzen, wobei in jeder Phase der Drehbewegung die beiden Läufer (6 bzw. 7) ein sich gleichmäßig vergrößerndes Ansaugvolumen vor der Einlaßöffnung (4) und ein sich gleichmäßig verkleinerndes Ansaugvolumen vor der Auslaßöffnung (5) ausbilden,
dadurch gekennzeichnet.
daß die Mantellinien (17) stetig entlang der axialen Erstreckung der Läufer (6 bzw. 7) verlaufen,

daß die Einlaßöffnung (4) und die Auslaßöffnung (5) im Bereich der Mitte der Läufer (6 bzw. 7) gesehen in deren Längsrichtung einander diametral gegenüberliegend angeordnet sind,

und daß die Einlaßöffnung (4) und die Auslaßöffnung (5) jeweils einen trapezförmigen Querschnitt mit aufweisen.