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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schlauchpumpe zum Fördern von Fördergut, insbesondere zum Fördern von Feststoffteilchen enthaltendem Fördergut.
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Gattungsgemäße Schlauchpumpen oder auch Verdrängerpumpen werden zum schonenden Fördern von Fördergut verwendet, in dem eventuell vorhandene Teilchen, insbesondere Feststoffteilchen, wie beispielsweise Kristalle, enthalten sind. Derartiges Fördergut soll unter weitestgehender Schonung der vorhandenen Teilchen gefördert werden. Eine derartige Förderung, bei der die zu fördernden Teilchen keinerlei mechanischer Beanspruchung unterworfen werden, die ihre Formgebung beeinträchtigen würde, ist unter Verwendung von Schlauchpumpen oder Verdrängerpumpen möglich.
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Das Grundprinzip von einfachen, bekannten Schlauchpumpen ist eine Förderung des Fördergutes durch kontinuierliches und periodisches Zusammendrücken des Förderschlauches. Gattungsgemäße Schlauch-oder Verdrängerpumpen bestehen im wesentlichen aus einem Pumpengehäuse, welches von einem Förderschlauch durchlaufen wird. Dieser Förderschlauch wird kontinuierlich durch das Einwirken von Druckwalzen oder Quetschrollen, die innerhalb des Pumpengehäuses antreibbar und drehbar angeordnet, sind zusammengedrückt. Diese Druckwalzen oder Quetschrollen bewegen sich dabei über die Schlauchoberfläche des Förderschlauches, drücken diese kontinuierlich zunehmend zusammen, wobei das Pumpengehäuse als Widerlager dient, so daß das förderseitig anstehende Fördergut ganz allmählich und schonend durch den Förderschlauch von der Anströmseite zur Abströmseite bewegt wird. Die Druckwalzen oder Quetschrollen sind innerhalb des Pumpengehäuses auf einer antreibbaren Halterung, drehbar gelagert. Diese Halterung bewegt die Druckwalzen oder Quetschrollen kontinuierlich, unter sich verringerndem radialem Abstand zwischen Druchwalzen- oder Halterungsmittelpunkt und Förderschlauch, auf diesem Förderschlauch entlang. Bei Abrollen der Druckwalzen auf dem Förderschlauch, wird durch den Kraftschluß, bzw. die Reibung zwischen Förderschlauch und drehbaren Druckwalzen eine zwangsweise Drehbewegung der Druckwalzen um deren eigene Achse bewirkt.
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Bei Schläuchen mit kleineren Durchmessern kann man feststellen, daß die Quetschrollen bzw. Druckwalzen durch diesen Kraftschluß im wesentlichen auf dem Förderschlauch abrollen. Bei Schläuchen mit größeren Durchmessern muß man dagegen feststellen, daß die Drehbewegung der Rollen bzw. Walzen um ihre eigene Achse stark eingeschränkt wird, was auf den größeren Gegendruck des Fördermediums, aufgrund des größeren Förderschlauchdurchmessers zurückzuführen ist. Eine derart große und bis hin zur engsten Quetschstelle zunehmende Gegenkraft kann von den üblichen Druckwalzen oder Quetschrollen durch einfachen Kraftschluß, nicht überwunden werden, so daß spätestens an diesem kritischen Punkt ein teilweises Zusammenschieben bzw. Zusammenquetschen des Förderschlauches in seiner Längsrichtung, durch ein Rutschen oder Schieben der Druckwalze, ausgelöst wird.
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Dieses Zusammenschieben bzw. Zusammenquetschen des Förderschlauches wirkt sich sehr negativ, insbesondere auf die Lebensdauer der verwendeten Förderschläuche aus. Das verwendete Schlauchmaterial verschleißt bei häufigem Zusammenschieben wesentlich schneller als bei einem Abrollen bzw. Mitlaufen der Quetschrollen oder Druckwalzen auf dem Förderschlauch.
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Weiterhin nachteilig an diesen Schlauchpumpen bzw. Verdrängerpumpen ist der relativ schlechte Gesamtwirkungsgrad, im Gegensatz zu Kreiselpumpen oder propellerpumpen, die mit einem Gesamtwirkungsgrad von 60 bis 70 % veranschlagt werden können. Der Gesamtwirkungsgrad von Schlauchpumpen bzw. Verdrängerpumpen beträgt dagegen 20 bis 30 %. Dieser relativ schlechte Gesamtwirkungsgrad ist unter anderem von dem für die Schlauchpumpe verwendeten Schlauchmaterial abhängig. Bei der Verwendung von Gummischläuchen kann man im Gegensatz zu der Verwendung von Kunststoffschläuchen einen etwas besseren Wirkungsgrad erzielen. In Schlauchpumpen verwendete Gummischläuche haben jedoch den Nachteil, daß nur Fördermittel mit relativ niedrigen Temperaturen gefördert werden können. Im Gegensatz dazu sind in Schlauchpumpen verwendete Kunststoffschläuche wesentlich temperaturunabhängiger.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schlauchpumpe zu schaffen, die eine wesentlich höheren Lebensdauer besitzt und gleichzeitig einen verbesserten, vom verwendeten Förderschlauchmaterial relativ unabhängigen Gesamtwirkungsgrad, aufweist.
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Diese Aufgabe wird durch eine Schlauchpumpe gemäß der Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die erfindungsgemäße Schlauchpumpe zum Fördern von Fördergut mit eventuell vorhandenen Teilchen weist einen Förderschlauch auf, der ein Pumpengehäuse durchläuft, in dem auf einer Halterung, die mit einer Antriebswelle verbunden ist, Druckwalzen drehbar angeordnet sind. Erfindungsgemäß werden diese Druckwalzen durch mindestens ein, vom Förderschlauch unabhängiges, separates Antriebsmittel, während ihrer, durch ihre antreibbare Halterung ausgelöste Bewegung entlang der Oberfläche des Förderschlauches, um ihre Längsachse gedreht.
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Mit der erfindungsgemäßen Schlauchpumpe wird ein sicheres Abrollen der Druckwalzen auf dem Förderschlauch, beginnend vom Andrückpunkt an den Förderschlauch, bis hin zur engsten Quetschstelle und darüber hinaus, erzielt.
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Selbst bei großen Förderschlauchdurchmessern und damit großen und zur engsten Quetschstelle hin zunehmenden Fördergutgegenkräften, wird eine kontinuierliche Drehbewegung der Druckwalzen um deren eigene Achse und damit ein kontinuierliches Abrollen der Druckwalzen auf der Förderschlauchoberfläche gewährleistet.
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Das unabhängige separate Antriebsmittel kann dabei die verschiedensten Ausführungsformen aufweisen. Das Antreiben der Druckwalzen kann dabei auch zwangsweise über einen Reibtrieb oder Zahntrieb erfolgen; es kann ein für jede Druckwalze separates Antriebsmittel oder auch ein alle Druckwalzen gleichzeitig antreibendes Antriebsmittel sein. Vorzugweise jedoch erfolgt der Antrieb der einzelnen Druckwalzen zwangsweise über Form- oder Kraftschluß, beispielsweise nach Art einer Schleppwalze.
Bei einem Reibtrieb können die Druckwalzen vorzugsweise mit einem schlupfmindernden, reibungserhöhenden Belag ausgerüstet sein. Bei einem Arbeiten in öliger Atmosphäre könnte auch dieser reibungserhöhende Belag nicht ausreichend sein, um den auftretenden Schlupf zu vermindern und eine optimale Kraftübertragung und damit eine kontinuierliche Drehbewegung zu sichern. Deshalb erfolgt bevorzugterweise eine Kraftübertragung durch einen formschlüssigen Antrieb, beispielsweise durch einen Zahntrieb.
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Mit der erfindungsgemäßen Schlauchpumpe kann eine gleichmäßige Fördergutbewegung durch kontinuierliches Drehen der einzelnen Druckwalzen um ihre eigenen Achsen erzielt werden und dadurch ein kontinuierliches Abrollen der einzelnen Druckwalzen auf dem Förderschlauch, unter allmählichem Zusammendrücken desselben gewährleistet werden. Diese kontinuierliche Drehbewegung um die eigene Achse und das dadurch gleichmäßige Abrollen der Druckwalzen wird durch ein unabhängiges, separates Antriebsmittel, das die Druckwalzen zwangsweise um ihre Längsachsen dreht, bewirkt. Die Bewegung der Druckwalzen von der Anströmseite zur Druckseite der Schlauchpumpe, die vorzugsweise eine Kreisbewegung ist, wird durch die mit der Antriebswelle verbundene Halterung realisiert.
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Vorteilhaft an diesem erfindungsgemäßen unabhängigen und separaten Antriebsmittel der Druckwalzen ist, daß selbst bei ansteigender Gegenkraft bzw. bei der der Bewegungsrichtung der Druckwalzen entgegenwirkendem Fördergutdruck, ein kontinuierliches Abrollen der Druckwalzen gewährleistet wird. Die Druckwalzen überwinden diesen kritischen Punkt der engsten Quetschstelle des Förderschlauches, welche die Stelle mit der größten Gegenkraft darstellt, durch die Drehung um ihre eigene Achse und werden nicht auf dem Förderschlauch entlanggeschoben, wodurch verhindert wird, daß dieser dabei in seiner Längsrichtung zusammengeschoben oder zusammengequetscht wird und in erheblichem Maße verschleißt.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schlauchpumpe ist jede der Druckwalzen mit einem Zahnrad versehen, wobei alle Zahnräder in einen gemeinsamen Führungsring eingreifen. Die Zahnräder sind vorzugsweise starr bzw.drehfest mit den Druckwalzen verbunden und weisen einen größeren Durchmesser als die Druckwalzen auf, so daß die Zahnräder über die Peripherie der Druckwalzen hinausragen.
Die drehfeste Verbindung der Zahnräder mit den Druckwalzen kann derart erfolgen, daß eine Zwangsführung derselben über dem Förderschlauch oder zwischen Förderschlauch und Halteplatte erfolgt. Bei einer Zwangsführung über den Förderschlauch sind die Zahnräder an den der Halterung gegenüberliegenden Enden der Druckwalzen angeordnet. Eine Anordnung derselben antreibsseitig wäre auch denkbar. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Zahnräder insbesondere an der der Halteplatte der Druckwalzen gegenüberliegenden Seite der Druckwalzen befestigt.
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Der Führungsring kann in Abhängigkeit von der Art der Kraftübertragung ebenfalls mit einem Reibbelag ausgestattet sein. Vorzugsweise und an die insbesondere formschlüssige Kraftübertragung angepaßt, ist er als Zahnkranz mit Innenverzahnung ausgebildet.
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Die Bewegung der Zahnräder auf einer Kreisbahn wird durch die Anordnung der Druckwalzen auf einer angetriebenen Haltevorrichtung bewirkt. Um ein problemloses Eingreifen dieser sich kreisförmig bewegenden Zahnräder im Führungsring zu gewährleisten, ist die innere Peripherie des Führungsringes so bemessen, daß sie paßgenau, komplementär zu dem durch die Zahnräder definierten Kreis ist. Der Führungsring ist dabei vorzugsweise fest mit dem Pumpengehäuse verbunden. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Führungsring an dem der Halterung gegenüberliegenden inneren Gehäusedeckel fest angeordnet. Die Zahnräder der Druckwalzen und der Führungsring weisen dabei komplementäre Verzahnungen auf.
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Der Führungsring oder Zahnkranz kann in Abhängigkeit von der Anordnung der Zahnräder ebenfalls der Halterung gegenüberliegend fest mit dem Pumpengehäuse verbunden sein. Nach einer bevorzugten Ausführungsform ist der Zahnkranz insbesondere an der der Halterung gegenüberliegenden Pumpengehäuseinnenseite, am Gehäusedeckel fest angeordnet.
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Das Pumpengehäuse kann in bekannter Weise in den verschiedensten Formen ausgestaltet sein, weist aber vorzugsweise insbesondere in dem den Antrieb aufweisenden Quetschbereich des Förderschlauches einen halbkreisförmigen Bereich auf. Die Anordnung der Antriebsmittel in diesem Bereich, insbesondere der Antriebswelle erfolgt dabei nicht mittig, sondern insbesondere zum durch die Halbkreisform definierten Kreismittelpunkt, in Richtung Halbkreis, versetzt. Der radiale Abstand zwischen Antriebswelle und an- oder abströmseitigem Pumpengehäuse ist dabei insbesondere größer, als der radiale Abstand zwischen Antriebswelle und der der engsten Quetschstelle des Fördeschlauches gegenüberliegenden Stelle des Pumpengehäuses. Zwischen Förderschlauch und Seitenwand des Pumpengehäuses kann eine Art Zwischenwand eingezogen sein, die als der Gehäuseseitenwand vorgeschaltetes Widerlager fungiert, so daß die Druckkraft auf das Pumpengehäuse minimiert wird.
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Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung der Schlauchpumpe mit im Pumpengehäuse liegendem Förderschlauch;
- Fig. 2
- eine schematische Darstellung der antreibbaren Halterung der Druckwalzen.
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Die Schlauchpumpe der vorliegenden Erfindung gemäß dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 weist ein Pumpengehäuse 7 mit einem in etwa halbkreisförmigem Wandbereich auf und wird von einem Förderschlauch 6 durchlaufen. Das Pumpengehäuse 7 weist einen hinteren Gehäusedeckel 10 und einen vorderen Gehäusedeckel 8 auf, die in ihrem unteren Bereich in etwa halbkreisförmig ausgebildet sind. Diese Gehäusedeckel 8.10 sind durch eine Seitenwand 9 miteinander verbunden. Diese Seitenwand 9 verläuft im unteren Bereich ebenfalls halbkreisförmig und dient als Widerlager beim Zusammendrücken des Förderschlauches. Im Pumpengehäuse 7 ist auf einer Antriebswelle 1 eine antreibbare Halterung 2 angeordnet. Auf der Peripherie dieser Halterung 2 sind drehbare Druckwalzen 3 befestigt, die alle den gleichen radialen Abstand zur Antriebswelle 1 aufweisen. An dem der Halterung 2 gegenüberliegenden Ende weisen die Druckwalzen 3 drehfest mit diesen verbundene Zahnräder 4 auf. Diese Zahnräder 4 greifen in einen fest mit dem vorderen Gehäusedeckel 8 verbundenen Führungsring 5 ein.
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Die Anordnung der Antriebswelle 1 im Pumpengehäuse 7 erfolgt dabei, bezogen auf den Mittelpunkt des Kreises, der bei "Vollendung" des genannten Halbkreises gebildet wird nicht mittig, sondern derart, daß der radiale Abstand der Antriebswelle 1 von den einander parallel gegenüberliegenden Abschnitten der Seitenwand 9 gleich ist. Der radiale Abstand zum stirnseitig gekrümmten oder halbkreisförmigen Bereich ( d.h. dem unteren Bereich in der Fig. 1 ) des Pumpengehäuses 7 ist dagegen kleiner bemessen, als der Abstand der Antriebswelle 1 zu den parallel einander gegenüberliegenden Abschnitten der Seitenwände 9 . Den radial kleinsten Abstand zur Antriebswelle 1 weist die der engsten Qetschstelle 11 des Förderschlauches 6 diametral gegenüberliegende Pumpengehäuseseite auf. Diese Anordnung der Antriebswelle 1 und der auf ihr angeordneten Haltevorrichtung 2, auf der wiederum drehbare Druckwalzen 3 angeordnet sind, bewirkt beim Umlaufen bzw. bei einer Drehbewegung der Haltevorrichtung 2 eine Kreisbewegung der Druckwalzen 3 im Pumpengehäuse derart, daß diese den Förderschlauch 6 unter ganz allmählichem Zusammendrücken umlaufen. Der Druck der Druckwalzen 3 auf den Förderschlauch 6 ist dabei an den einander parallel gegenüberliegenden Förderschlauchteilen am geringsten. Mit Annäherung an die Förderschlauchkrümmung und demzufolge an die Pumpengehäusekrümmung erfolgt ein zunehmendes Zusammendrücken des Druckschlauches, durch zunehmende Annäherung der Druckwalzen 3 an den Förderschlauch 6 und Andrücken desselben an die Seitenwand 9 des Pumpengehäuses 7. Die Druckwalzen 3 üben dabei an der Stelle 11 , die den kleinsten radialen Abstand zur Antriebswelle 1 hat, den größten Druck auf den Förderschlauch 6 aus, bzw. drücken ihn an dieser Stelle am meisten zusammen.
Zur Gewährleistung einer kontinuierlichen Abrollbewegung der Druckwalzen 3 auf dem Förderschlauch 6 greifen diese mit an ihren Enden drehfest angebrachten Zahnrädern 4 in einen Führungsring 5 ein, der als Zahnkranz ausgebildet ist und fest mit dem vorderen Gehäusedeckel 8 verbunden ist. Die Zahnräder 4 weisen dabei einen größeren Durchmesser als die mit ihnen fest verbundenen Druckwalzen 3 auf, so daß die Zähne der Zahnräder 4 über den peripheren Umfang der Druckwalzen 3 hinausragen .
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Der am vorderen Gehäusedeckel 8 fest angeordnete Führungsring 5 bzw. Zahnkranz weist eine Verzahnung auf, die zu der Verzahnung der auf den Druckwalzen 3 angeordneten Zahnrädern 4 komplementär ist. Der Führungsring 5 ist am vorderen Gehäusedeckel derart angebracht und in seiner inneren Peripherie so bemessen, daß die auf den Druckwalzen 3 befestigten Zahnräder 4 in diesen eingreifen und in seiner inneren Peripherie umlaufen. Durch dieses Eingreifen der Zahnräder 4 in den Führungsring 5 an der dem Antrieb gegenüberliegenden Seite und durch die kontinuierliche Kreisbewegung der Druckwalzen 3 und damit der Zahnräder 4 , ausgelöst durch den Antrieb der Haltevorrichtung, erfolgt ein zwangsweises Drehen der Druckwalzen 3 um deren Längsachse und dadurch ein kontinuierliches Abrollen auf der mit den Druckwalzen 3 in Berührung kommenden Oberfläche des Förderschlauches .
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Vorteilhaft an der erfindungsgemäßen Ausgestaltung dieser Schlauchpumpe ist insbesondere, daß zum einen ein starker Förderschlauchverschleiß, bewirkt durch ein häufiges Zusammenschieben und Quetschen des Förderschlauches 6 in Längsrichtung vermieden wird, zum anderen durch die Zwangsdrehung der Druckwalzen 3 ein Rutschen und Scheuern derselben auf dem Förderschlauch 6 vollständig ausgeschlossen wird. Andererseits wird durch ein kontinuierliches Abrollen der Druckwalzen 3 über den Förderschlauch 6 eine kontinuierliche Fördergutbewegung von der Anströmseite zur Abströmseite der Schlauchpumpe ermöglicht. Fördergutstaus, die durch ein Zusammenquetschen des Förderschlauches 6 aufgrund von nicht drehenden Druckwalzen zustandekommen, werden ausgeschlossen. Des weiteren kann eine kontinuierliche Förderung des Fördergutes unabhängig vom Förderschlauchdurchmesser gewährleistet werden.
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Diese kontinuierliche Förderung von Beginn der Andrückphase bis hin zur engsten Quetschstelle 11 des Förderschlauches 6 und darüber hinaus kontinuierlich bis hin zur Abströmseite, vermag natürlich den Gesamtwirkungsgrad dieser Schlauchpumpen wesentlich zu erhöhen und ihn an Gesamtwirkungsgrade, wie ihn Kreiselpumpen oder Propellerpumpen aufweisen, annähern.
