EP0363420B2 - Pump - Google Patents

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EP0363420B2 EP88905368A EP88905368A EP0363420B2 EP 0363420 B2 EP0363420 B2 EP 0363420B2 EP 88905368 A EP88905368 A EP 88905368A EP 88905368 A EP88905368 A EP 88905368A EP 0363420 B2 EP0363420 B2 EP 0363420B2
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    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
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    • F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
    • F01C1/12—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F01C1/126—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with elements extending radially from the rotor body not necessarily cooperating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type

Definitions

  • Roots pumps of this type, which are generally known, are known as Roots pumps or Roots housings and have long been proven in practical use.
  • the pump according to the invention essentially corresponds to a conventional Roots pump.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Abstract

In order to achieve uniform throughput and high performance in a Roots-type pump, the surface-generating lines (17) of each runner (6 resp. 7) originating from the point of intersection (18) of the major transverse axis (15 resp. 6) are inclined in opposite directions to the corresponding median longitudinal axis (8 resp. 9).

Description

Technisches Gebiet:Technical field:

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.The invention relates to a pump with a housing formed from two intersecting cylinder sections, inlet and outlet openings being provided on opposite sides and a rotor rotatable about its central longitudinal axis being arranged in each cylinder section, the larger transverse axes of the rotor in each case in at least one movement phase are approximately perpendicular to each other and the runners roll tightly against each other and against the inner wall of the housing, and wherein the surface lines of each runner starting from the intersection of the large transverse axes run obliquely in the opposite direction to the respective central longitudinal axis and each runner comprises two approximately club-shaped sections, which on their narrower end are connected by a constriction, the runners having such a configuration and being arranged relative to one another that when the large transverse axes of the two runners are perpendicular stand to each other, the club-shaped section of one runner engages in the constriction of the other runner and the two runners roll against each other in a sealing manner, with the two runners in each phase of the rotational movement a uniformly increasing suction volume in front of the inlet opening and a uniformly decreasing suction volume in front of the Form the outlet opening.

Stand der Technik:State of the art:

Derartige gattungsgemäß als bekannt vorausgesetzte Pumpen werden als Roots-Pumpen bzw. Roots-Gehäuse bezeichnet und sind im praktischen Einsatz seit langem bewährt.Pumps of this type, which are generally known, are known as Roots pumps or Roots housings and have long been proven in practical use.

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.The rotors of conventional Roots pumps of this type have lateral surfaces which run parallel to the central longitudinal axis of the rotor and thus perpendicular to the flow direction defined by the inlet and outlet openings. Due to this construction of conventional pumps of this type, the pumped medium pulsates relatively strongly as a function of the respective rotational angle position of the rotor.

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.From GB-A-382 953 a generic pump is known, in which due to the rotor configurations proposed there an increased running resistance due to liquid compression in dead spaces has to be accepted.

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.From DE-A-35 02 839 a pump with two rotors is known, which have two mutually parallel axes of rotation, the sealing surfaces each running obliquely to the axes of rotation. In this known pump, the outlet and inlet opening is arranged in the axial extension of the axes of rotation. The configuration of the runners is relatively complicated.

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.US-A-1 142 734 describes a pump with two rotors which have a club-like interlocking configuration in cross section. The outlet and inlet opening in this construction are on the one hand in the area of the front ends and on the other hand on the opposite side approximately in the middle of the housing. In the longitudinal direction, the coiled rotors are composed of two part rotors, the curvature of the two part rotors changing in the area of the perpendicular to the center. Accordingly, the medium to be pumped is pumped essentially in the axial direction from the outer sides to the center.

Darstellung der Erfindung:Presentation of the invention:

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.Proceeding from this, the object of the invention is to improve a pump of the generic type while preserving its basic advantages in such a way that a pulsation-free, uniform flow of the pumped medium is achieved with a high delivery capacity while avoiding dead spaces.

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.This object is achieved in that the surface lines run continuously along the axial extent of the rotor, that the inlet opening and the outlet opening in the region of the center of the rotor are arranged diametrically opposite one another in the longitudinal direction thereof, and that the inlet opening and the outlet opening each have one have a trapezoidal cross-section.

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.In comparison with the surface lines of conventional runners running parallel to the central longitudinal axis, the two halves of each runner are twisted around the central longitudinal axis in the embodiment according to the invention, so that these oblique surface lines are created. The two runners are in turn arranged on the two axes of rotation in such a way that the surface lines in the sealing area of the two lauders each run parallel to one another. This means that the lateral surfaces of the runners can roll against each other in a sealing manner, as is provided in conventionally known runners. In contrast, however, is achieved by the twisting according to the invention that seen in the longitudinal direction of the inlet opening in each phase of the rotary movement is sucked in and expelled with a practically constant suction force, so that an extremely uniform flow and delivery is achieved, as is required for some applications.

Die erfindungsgemäße Konfiguration der Läufer läßt sich mit zeitgemäßen CNC-gesteuerten Maschinen mit im Vergleich zu den erheblichen erzielbaren Vorteilen vertretbarem Aufwand herstellen.The configuration of the runners according to the invention can be done with contemporary CNC-controlled machines with in Compared to the considerable achievable advantages produce reasonable effort.

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.The rotor configuration according to the invention avoids cavities which increase the drive resistance in the rolling motion of the rotors to one another and relative to the housing and enables very substantial delivery rates to be achieved in relation to the pump volume and the required drive power.

Die erfindungsgemäße Konstruktion ermöglicht einen berührungsfreien Vor- und Rücklauf sowie das Pumpen sowohl gasförmiger als auch flüssiger Medien.The construction according to the invention enables a contact-free flow and return as well as the pumping of both gaseous and liquid media.

Durch das Vorsehen von einander diametral gegenüberliegend angeordneten Einlaß- und Auslaßöffnungen mit jeweils trapezförmigem Querschnitt wird eine sehr hohe pulsationsfreie Durchströmung des Pumpeninnenraums erreicht.The provision of diametrically opposed inlet and outlet openings, each with a trapezoidal cross section, results in a very high pulsation-free flow through the pump interior.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen:Brief description of the drawings:

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.
Further features, advantages and details of the invention result from the following description of a preferred embodiment with reference to the drawing. Show
  • 1a and 1c side views of the pump housing with the outlet or inlet opening.
  • 1 b shows a top view of the pump housing with the rotors arranged therein (schematically) with the housing cover removed, and FIG. 2 shows a perspective view of the two rotors.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung:Best way to carry out the invention:

Eine in der Zeichnung dargestellte Pumpe weist ein Pumpengehäuse 1 auf, welches aus zwei sich schneidenden Zylinderabschnitten 2, 3 besteht.A pump shown in the drawing has a pump housing 1, which consists of two intersecting cylinder sections 2, 3.

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.In the sectional area of the cylinder sections 2, 3, an inlet opening 4 and an outlet opening 5 are provided on the cylinder jacket surface. The inlet opening 4 and the outlet opening 5 lie - as can be seen from FIG. 1b - diametrically opposite and have an approximately trapezoidal cross section. Deviating from this, however, a rectangular cross section can also be provided for these openings 4, 5.

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.Arranged inside each cylinder section 2, 3 is a rotor 6, 7, the central longitudinal axis 8 and 9 of which runs parallel to the central longitudinal axis of the respective cylinder section 2 and 3.

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.The rotors 6 and 7 are driven in rotation in the opposite direction (arrows 10, 11) about their central longitudinal axes 8 and 9. The coordinated drive of both runners 6, 7 can e.g. by meshing gears on the axles 8, 9, which are accommodated in the housing part 12, are accomplished.

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.Each runner 6 or 7 comprises, in a manner known per se, two approximately club-shaped sections 13 which are connected by a constriction 14, i.e. the runners have such a configuration that when the large transverse axes 15 and 16 of the two runners 6 and 7 are perpendicular to one another, the club-shaped section 13 of one runner engages in the constriction 14 of the other runner and the two runners seal against one another can pass on. 1b shows a movement phase where the transverse axes 15, 16 are just perpendicular to one another and the lobe-like section 13 of the rotor 7 engages in the constriction 14 of the rotor 6. Based on this situation shown in FIG. 1 b, it is conceivable how the two runners 6, 7 roll against one another during a rotary movement in the direction of the arrows 10, 11.

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.The outer surface lines 17 of the runners 6, 7, starting from the intersection 18 of the large transverse axes 15 and 16 with the outer surface 19 of the runners 6, 7, run sealingly along the inner wall 20 of the cylinder sections 2, 3.

Soweit wie vorstehend beschrieben entspricht die erfindungsgemäße Pumpe im wesentlichen einer herkömmlichen Roots-Pumpe.As far as described above, the pump according to the invention essentially corresponds to a conventional Roots pump.

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.In contrast, it is provided according to the invention that - as can be seen in particular from FIG. 2, the outer surface lines 17 run obliquely against the central longitudinal axis 8 or 9, the outer surface lines 17 on the opposite sides of a rotor 6 or 7 in the opposite direction against the central longitudinal line 8 or 9 are offset.

Die Mantellinien 17 verlaufen, was in der Zeichnung im einzelnen nicht erkennbar ist, schraubenförmig.The generatrices 17 run helically, which cannot be seen in detail in the drawing.

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.This configuration, as the top view according to FIG. 1b illustrates, ensures that a uniformly increasing suction volume in front of the inlet opening 4 and a uniformly decreasing suction volume in front of the outlet opening 5 is built up in each phase of the rotary movement of the two rotors 6 and 7, respectively , which ensures a completely even flow with a high throughput in relation to the volume and drive power of the pump.

Claims (1)

  1. A pump with a housing (1) consisting of two intersecting cylinder portions (2, 3), inlet and outlet apertures (4 and 5, respectively) being provided on oppositely disposed sides and in that there is in each cylinder portion (2, 3) and rotatable about its median longitudinal axis (8 and 9, respectively) a rotor (6 and 7, respectively), the greater transverse axes (15 and 16, respectively) of the rotors (6 and 7, respectively) being substantially at right-angles to each other at least in one movement phase, the rotors (6 and 7, respectively) rolling on each other and in respect of the interior wall (20) of the housing in sealing-tight fashion, the generatrices (17) of each rotor (6 and 7, respectively) emanating from the point of intersection (18) of the major transverse axes (15 and 16, respectively) extending in mutually opposite directions and obliquely to the relevant median longitudinal axis (8 or 9, respectively), and each rotor (6 or 7, respectively) comprising two substantially lobar portions (13) which at their narrower end are connected to each other by a restricted portion (14), the rotors (6 and 7, respectively) having such a configuration and being disposed relatively to each other that when the major transverse axes (15 and 16, respectively) of the two rotors (6 and 7, respectively) are at right-angles to each other, the lobar portion (13) of one rotor (6 or 7, respectively) engages with the restriction portion (14) of the other rotor (6 or 7, respectively), while the two rotors (6 and 7, respectively) roll on each other in a sealing-tight fashion, and in each phase of the rotary movement the two rotors (6 and 7, respectively) forming an evenly increasing induction volume upstream of the inlet aperture (4) and an evenly diminishing induction volume upstream of the outlet orifice (5),
    characterized in that
    the generatrices (17) extend continuously along the axial length of the rotors (6 or 7, respectively),
    in that the inlet aperture (4) and the outlet orifice (5) are diametrally opposed to each other in the middle between the rotors (6 and 7, respectively) seen in the latter's longitudinal direction,
    and in that the inlet aperture (4) and the outlet orifice (5) each have a trapezoidal cross-section.
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EP0363420A1 EP0363420A1 (en) 1990-04-18
EP0363420B1 EP0363420B1 (en) 1991-02-27
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