EP0826883A2 - Rotationskolbenpumpe - Google Patents

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EP0826883A2
EP0826883A2 EP97114889A EP97114889A EP0826883A2 EP 0826883 A2 EP0826883 A2 EP 0826883A2 EP 97114889 A EP97114889 A EP 97114889A EP 97114889 A EP97114889 A EP 97114889A EP 0826883 A2 EP0826883 A2 EP 0826883A2
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EP
European Patent Office
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rotary piston
rotary
cylinder
pump according
piston pump
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EP0826883B1 (de
EP0826883A3 (de
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Werner E. Friedrich
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C2/352—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the vanes being pivoted on the axis of the outer member

Definitions

  • the invention relates to a rotary piston pump with the features of the preamble of Claim 1.
  • a rotary piston compression technique is known from EP 0 613 516 B1 and US 5,636,610 known.
  • An eccentrically mounted rotating double piston in a rotating cylinder bridges constantly varying distances and angular positions during one revolution between the rotating double piston and the rotating cylinder by scissors moving parts of the rotary double piston.
  • Disadvantages of this prior art are the many parts and high shear and friction forces.
  • the object of the invention is to provide a versatile rotary piston pump with few moving parts, low friction losses and low efficiency.
  • a rotary piston pump preferably has a housing cylindrical chamber with a first diameter in the housing.
  • Intake and outlet channels for the medium to be pumped lead through the housing into the cylindrical chamber.
  • On the side boundary walls in the cylindrical Chamber is rotatably mounted a rotary cylinder with a second diameter, the smaller is than the first diameter, with the rotary cylinder having a portion of the cylindrical chamber between the suction and outlet channels forms a seal.
  • a Rotary piston which is rotatably mounted coaxially to the cylindrical chamber and on his Has a part-circular segment, forms a with the part-circular segment Seal with the cylindrical chamber.
  • the rotary piston of driven outside the housing, the rotary piston in turn the Rotating cylinder drives.
  • the part-circular segment extends so far in the circumferential direction of the cylindrical Chamber that the intake and outlet channels in a closing angle position simultaneously from cantilevered rotary piston can be closed.
  • the rotary piston pump according to the invention is a positive displacement pump. You can on valves dispense and is particularly compact, versatile and can be used as a feed, dosing or vacuum pump or compression technology for internal combustion engines.
  • the rotary piston pump according to the invention achieves high pressures, precise dosing and advantageously promotes liquid and gaseous media with an expected better efficiency than comparable conventional pumps.
  • the pump according to the invention is composed of a few parts, between which comparatively low frictional forces act. Also enables this pump non-contact rotations of the rotating functional parts with each other.
  • the rotary cylinder is circular Grooves of the side boundary walls or in bushings of the side boundary walls guided.
  • the rotary cylinder Equipped with tangentially displaceable sealing elements that rest against the rotary piston.
  • the Rotary piston between storage in the side boundary walls and the part-circular Segment shaped in such a way that rotary cylinders and Place the rotary pistons against each other and form a seal to the working chamber.
  • the Rotary pistons are provided with a sliding sleeve, which is located between the side bearings Boundary walls and the part-circular segment and the rotating cylinder movable is guided and the ration cylinder and the Rotating pistons to each other and to the working chamber seals.
  • cooling or heating chambers are in the housing intended.
  • FIG. 1 shows the interior of the cylindrical chamber 10 for better clarification Rotary piston 1 and rotary cylinder 2.
  • a rotary piston pump of a first type has a housing 17 with a cylindrical chamber 10 with a first diameter on the chamber 10 is through the inner lateral surface 5 and delimited by two flat side walls 6.
  • the inner surface 5 of the chamber 10 could also be spherical, but preferably it has a surface shape, which is technically easy to manufacture.
  • An intake duct 8 through housing 17 and an outlet duct 9 through housing 17 each lead into the chamber 10.
  • Eccentric but parallel to the axis of the cylindrical chamber 10 is in the two flat lateral boundary walls 6 a rotary cylinder 2 with a second Diameter that is smaller than the first diameter, stored in circular grooves 15, wherein the rotary cylinder 2 is arranged in the chamber 10 that between the intake duct 8 and outlet duct 9 from the rotary cylinder 2 have a seal 18 on the inner lateral surface 5 is formed with the chamber 10.
  • the are the inner surface 5 and the lateral boundary walls 6, forms the Rotary cylinder 2 of the rotary piston pump according to the invention a sickle-shaped Section of chamber 10.
  • Rotary cylinder 2 is a cylinder jacket that is open on one side.
  • the one facing chamber 10 Surface of the races 4 is flat with the side boundary walls 6 of the cylindrical chamber 10.
  • the rotary piston 1 has a part-circular segment on the circumference, which in its Angle position (Fig. 3) both the intake duct 8 and the outlet duct 9 and intermediate seal 18 covers, so that both the Connection of the intake duct 8 and that of the outlet duct 9 to the chamber 10 is interrupted is.
  • cooling or heating chambers can 13 can be created.
  • Rotary piston 1 drives the rotary cylinder 2.
  • Figure 3 shows the housing and functional parts of the first type of rotary piston pump the rotary piston 1 in its closing angle position. Both the intake duct 8 and the outlet channel 9 are through the part-circular segment of the protruding rotary piston 1 closed. In this position, the maximum achievable, precisely metered suction volume is in the chamber 10 included.
  • Fig. 4 The rotating piston 1 rotating in the direction of the arrow on the piston shaft 7 begins Promote or compress medium in the chamber 10.
  • the outlet channel 9 is open.
  • Rotary piston 1 closes the inlet channel 8.
  • the liquid or gaseous medium of the chamber 10 can be unhindered by the rotating rotary piston 1 through a pressure valve, i.e. without corresponding throttling losses, from the chamber 10 in the outlet channel 9 are conveyed on. Pressure builds up in chamber 10.
  • the pressure continues to increase as the rotary piston 1 continues to rotate on the pressure side.
  • the suction-side inner rotor shaft 20 has the apex on the sealing line 18 almost reached, so that the entire rotary cylinder jacket 2 after this rotational position can withstand high pressures.
  • Fig. 5 In this position, the rotary piston pump according to the invention both sucks and expresses too.
  • the medium to be pumped flows through a suction valve without throttling losses through the suction channel 8 into the chamber 10.
  • the pump medium Flows out without valve throttling.
  • the slide valve 3 has reached its widest deflection.
  • Fig. 6 The pumping process per revolution is completed on the pressure side.
  • the rotary piston pump according to the invention can be cooled at high powers to be transmitted, or in heating chambers 13 tough pumping media can be kept at the required pump viscosity by certain temperature settings, which enables better pumping.
  • the rotary piston 1, which according to the invention with its part-circular segment Forms seal with the cylindrical chamber 10 has a in the embodiment Cross-sectional profile comparable to a mushroom with a flat cap and a strong stem.
  • the sweeping Piston cover 24, 25 as a part-circular segment fulfills the sealing function to chamber 10 and has closing and opening functions for the intake duct 8 and the outlet duct 9, respectively.
  • the rotary cylinder 2 which is formed from two symmetrical halves, engages around the legs 20, 21 the rotary piston 1 on both sides below the piston covers 24, 25.
  • the Rotary cylinder 2 has cutouts 23 on its legs 20, 21 Profiles suitable for the pressure and suction side piston covers 24, 25, which recesses the overlapping parts of the piston ceilings on the pressure and suction sides 24, 25 offer precisely fitting piston bed 23.
  • this second design can be dispensed with additional movable sealing elements.
  • the symmetrical specific designs of the rotating parts ensure a tight fit both rotating bodies against each other in every turning phase.
  • Another alternative rotary piston pump of a third type is one other storage of the rotary cylinder 2 and a specific sealing and guiding device designed between the rotary piston 1 and rotary cylinder 2 (Fig. 12 and 13).
  • the bearing function for the rotary piston 2 is performed by flat cylinder liners 16 in the two Sidewalls 6.
  • Figures 14 to 17 show the operation of the third type of the invention Rotary piston pump in different working positions of one revolution. To the previous ones Explanations to Figures 1 to 6 and 7 to 11 are also referred to again.
  • the sliding sleeve 11 is always at the same distance between the Rotational cylinder legs 20, 21 held.
  • the changing distances and angular positions between the piston rod 19 and the rotary cylinder legs 20, 21 during a Revolution can thus be bridged, i.e. an even seal between Rotary piston 1 and rotary cylinder 2 is also in this in every rotational angle position Design ensured.
  • the cylinder liners 16 in the side walls 24 of the housing 17 result in a simpler one Construction.
  • the on the piston rod 19 forcibly guided sleeve 11 as a sealing element between the rotating parts creates a reliable for specific applications and working conditions and beneficial seal.
  • the rotary piston pump according to the invention offers in its various designs as Displacement pump depending on the version compared to most traditional pump technologies a number of advantages, such as compact design, function without valves, can be used for liquid and gaseous pump media; it achieves high pump pressures with high ones Stability, enables precise dosing, is low in pulsation and self-priming, can promote gently.
  • this pump principle is versatile and a. as Feed pump with low to high pressure output, as a metering pump, as a vacuum pump, as Compressor or as a compression part e.g. in internal combustion engines.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit zwei ineinandergreifend gelagerten Rotationskörpern in einem Hohlzylinder. Die sehr kompakt bauende Pumpe mit günstigen mechanischen Voraussetzungen und vorteilhaften Eigenschaften ist geeignet für flüssige und gasförmige Pumpmedien, erreicht auch einstufig eine hohe Druckleistung bei hoher Standfestigkeit, ermöglicht genaue Dosierungen ist pulsationsarm und selbstansaugend, kann schonend fördern. Das breite Spektrum an vorteilhaften Eigenschaften macht das Pumpenprinzip vielseitig einsetzbar. <IMAGE> <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Dabei handelt es sich um eine Verdrängerpumpe mit manchen generellen Merkmalen, die bei anderen Rotationskolbenpumpen bereits bekannt sind, nämlich daß ein zylindrischer Rotationskörper in einem Hohlzylinder eine sichelförmige Arbeitskammer bildet durch seine exzentrische Lagerung in dem Hohlzylinder. Koaxial im Hohlzylinder drehende Flügel oder Kolben leisten im Zusammenwirken mit dem zylindrischen Rotationskörper im Hohlzylinder die Pumparbeit. Solche vielfältig gelösten Techniken von Flügelzellen- oder Flügelkolben- bzw. Drehkolbenpumpen sind bekannt durch die DE 31 28 432 A1, DE 31 35 254 A1, DE 34 12 971 A1, G 8 434 465.2, DE 38 26 326 A1 sowie US 2,814,255 und US 5,636,610.
Durch die mehreren Flügel oder Kolben, die bei diesen Lösungen den zylindrischen Rotationskörper durchgreifen oder daran angelenkt sind, ergeben sich zwangsläufig Teilevielfalt, Schlitzabdichtungen mit Dichtleistenproblemen verbunden mit Wirkungsgradverlusten.
Aus der EP 0 613 516 B1 und US 5,636,610 ist eine Rotationskolbenkompressionstechnik bekannt. Ein exzentrisch gelagerter Rotationsdoppelkolben in einem rotierenden Zylinder überbrückt während einer Umdrehung ständig variierende Abstände und Winkelstellungen zwischen dem Rotationsdoppelkolben und dem rotierenden Zylinder durch sich scherenartig bewegende Teile des Rotationsdoppelkolbens. Nachteilig bei diesem Stand der Technik sind die vielen Teile und hohe Scher- und Reibungskräfte.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine vielseitig einsetzbare Rotationskolbenpumpe zu schaffen mit wenig beweglichen Teilen, geringen Reibungsverlusten und günstigem Wirkungsgrad.
Die Lösung erfolgt mit einer Rotationskolbenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
Gemäß der Erfindung hat eine Rotationskolbenpumpe ein Gehäuse mit einer vorzugsweise zylindrischen Kammer mit einem ersten Durchmesser in dem Gehäuse. Die innere Mantelfläche der zylindrischen Kammer und seitliche Begrenzungswände begrenzen die zylindrische Kammer. Ansaug- und Auslaßkanäle für das zu fördernde Medium führen durch das Gehäuse in die zylindrische Kammer. An den seitlichen Begrenzungswänden in der zylindrischen Kammer ist drehbar gelagert ein Rotationszylinder mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner ist als der erste Durchmesser, wobei der Rotationszylinder mit einem Abschnitt der zylindrischen Kammer zwischen den Ansaug- und Auslaßkanälen eine Dichtung bildet. Ein Rotationskolben, der koaxial zur zylindrischen Kammer drehbar gelagert ist und an seinem Umfang ein teilkreisförmiges Segment aufweist, bildet mit dem teilkreisförmigen Segment eine Dichtung mit der zylindrischen Kammer. Erfindungsgemäß wird der Rotationskolben von außerhalb des Gehäuses angetrieben, wobei der Rotationskolben wiederum den Rotationszylinder antreibt.
Das teilkreisförmige Segment erstreckt sich so weit in Umfangsrichtung der zylindrischen Kammer, daß die Ansaug- und Auslaßkanäle in einer Schließwinkelstellung gleichzeitig vom ausladenden Rotationskolben geschlossen werden können.
Die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe ist eine Verdrängerpumpe. Sie kann auf Ventile verzichten und ist besonders kompakt, vielseitig einsetzbar wie als Förder-, Dosier-, Vakuumpumpe oder Kompressionstechnik für Brennkraftmaschinen. Die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe erzielt hohe Drücke, genaue Dosierung und fördert vorteilhaft flüssige und gasförmige Medien mit einem zu erwartenden besseren Wirkungsgrad als vergleichbare herkömmliche Pumpen. Die erfindungsgemäße Pumpe ist aus wenigen Teilen zusammengesetzt, zwischen denen vergleichsweise geringe Reibungskräfte wirken. Auch ermöglicht diese Pumpe berührungsfreie Drehungen der rotierenden Funktionsteile untereinander.
Gemäß weiteren Ausgestaltungen der Erfindung ist der Rotationszylinder in kreisförmigen Nuten der seitlichen Begrenzungswände oder in Laufbuchsen der seitlichen Begrenzungswände geführt.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung einer ersten Bauart der Erfindung ist der Rotationszylinder mit tangential verschieblichen Dichtelementen versehen, die am Rotationskolben anliegen.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer zweiten Bauart der Erfindung ist der Rotationskolben zwischen Lagerung in den seitlichen Begrenzungswänden und dem teilkreisförmigen Segment so geformt, daß während einer gesamten Umdrehung Rotationszylinder und Rotationskolben aneinander anliegen und zur Arbeitskammer eine Dichtung bilden.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung einer dritten Bauart der Erfindung ist der Rotationskolben mit einer Gleitmanschette versehen, die zwischen Lagerung in den seitlichen Begrenzungswänden und dem teilkreisförmigen Segment sowie dem Rotationszylinder beweglich geführt ist und während einer gesamten Umdrehung den Rationszylinder und den Rotationskolben zueinander und zur Arbeitskammer abdichtet.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind im Gehäuse Kühl- oder Heizkammern vorgesehen.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen zeichnerisch dargestellt und beschrieben.
Es zeigen:
  • Fig. 1: einen Querschnitt entlang der Drehachse durch das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe der ersten Bauart,
  • Fig. 2: einen Querschnitt senkrecht zur Drehachse durch die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe der ersten Bauart,
  • Fig. 3 - 6: Querschnitte senkrecht zur Drehachse durch die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe der ersten Bauart in verschiedenen Arbeitsstellungen,
  • Fig. 7: einen Querschnitt senkrecht zur Drehachse durch die alternative erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe der zweiten Bauart,
  • Fig. 8 - 11: Querschnitte senkrecht zur Drehachse durch die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe der zweiten Bauart in verschiedenen Arbeitsstellungen,
  • Fig. 12: einen Querschnitt entlang der Drehachse durch die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe der dritten Bauart,
  • Fig. 13: einen Querschnitt senkrecht zur Drehachse durch die weitere erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe der dritten Bauart,
  • Fig. 14 - 17: Querschnitte senkrecht zur Drehachse durch die weitere erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe der dritten Bauart in verschiedenen Arbeitsstellungen.
    • Im Einzelnen zeigen die dargestellten Figuren folgende Merkmale und Arbeitsweisen der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe:
    Entsprechende Merkmale und Teile sind in allen folgenden Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
    Figur 1 zeigt zur besseren Verdeutlichung des Inneren der zylindrischen Kammer 10 diese ohne Rotationskolben 1 und Rotationszylinder 2.
    Fig. 1, 2: Eine Rotationskolbenpumpe einer ersten Bauart weist ein Gehäuse 17 mit einer zylindrischen Kammer 10 mit einem ersten Durchmesser auf Die Kammer 10 ist durch die innere Mantelfläche 5 und durch zwei ebene Seitenwände 6 begrenzt. Die innere Mantelfläche 5 der Kammer 10 könnte auch sphärisch sein, vorzugsweise hat sie jedoch eine Flächenform, die fertigungstechnisch einfach herzustellen ist.
    Ein Ansaugkanal 8 durch Gehäuse 17 und ein Auslaßkanal 9 durch Gehäuse 17 führen jeweils in die Kammer 10. Exzentrisch aber parallel zur Achse der zylindrischen Kammer 10 ist in den zwei ebenen seitlichen Begrenzungswänden 6 ein Rotationszylinder 2 mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner ist als der erste Durchmesser, in kreisförmigen Nuten 15 gelagert, wobei der Rotationszylinder 2 so in der Kammer 10 angeordnet ist, daß zwischen Ansaugkanal 8 und Auslaßkanal 9 vom Rotationszylinder 2 eine Dichtung 18 an der inneren Mantelfläche 5 mit der Kammer 10 gebildet wird. Mit den gegenüber liegenden Flächen der Kammer 10, das sind die innere Mantelfläche 5 und die seitlichen Begrenzungswände 6, bildet der Rotationszylinder 2 der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe einen sichelförmigen Ausschnitt der Kammer 10.
    Rotationszylinder 2 ist ein einseitig offener Zylindermantel. Die zur Kammer 10 zeigende Oberfläche der Laufringe 4 ist ebenwandig mit den seitlichen Begrenzungswänden 6 der zylindrischen Kammer 10.
    Koaxial zur Kammer 10 auf einer Kolbenwelle 7 im Gehäuse 17 und exzentrisch zum Rotationszylinder 2 ist der Rotationskolben 1 gelagert, der den Rotationszylinder 2 durchgreift durch dessen einseitig offenen Zylindermantel. Kolbenwelle 7 ist mit Rotationskolben 1 drehfest verbunden.
    Der Rotationskolben 1 weist am Umfang ein teilkreisförmiges Segment auf, das in seiner Schließwinkelstellung (Fig. 3) sowohl den Ansaugkanal 8 als auch den Auslaßkanal 9 und die dazwischen liegende Dichtung 18 überdeckt, so daß in dieser Schließwinkelstellung sowohl die Verbindung des Ansaugkanals 8 als auch die des Auslaßkanals 9 zur Kammer 10 unterbrochen ist.
    Mit dem Rotationszylinder 2 einer ersten Bauart der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe ist mindestens ein tangential verschieblicher Gleitschieber 3 verbunden. Durch die erfindungsgemäße Spannfeder 12 oder auch durch eine rotationsabhängige Steuerung des Gleitschiebers 3 zwangsgeführt liegen der Gleitschieber 3 und der Rotationszylinder 2 in jeder Drehwinkelstellung am Rotationskolben 1 an.
    Im Gehäuse 17 der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe können Kühl- oder Heizkammern 13 angelegt werden.
    Funktionsweise der Rotationskolbenpumpe einer ersten Bauart.
    Über ein Zahnrad 14 (Fig. 1) auf der Kolbenwelle 7 wird der Rotationskolben 1 angetrieben. Rotationskolben 1 treibt den Rotationszylinder 2 an.
    Zwangsgeführt in den Laufnuten 15 und durch die erfindungsgemäße Federspannung 12 des Gleitschiebers 3 oder durch eine rotationsabhängige Steuerung des Gleitschiebers 3 liegen der Rotationszylinder 2 und der Gleitschieber 3 in jeder Umdrehungsphase am Rotationskolben 1 an.
    Figur 3 zeigt Gehäuse und Funktionsteile der ersten Bauart der Rotationskolbenpumpe mit dem Rotationskolben 1 in seiner Schließwinkelstellung. Sowohl der Ansaugkanal 8 als auch der Auslaßkanal 9 sind durch das teilkreisförmige Segment des ausladenden Rotationskolbens 1 verschlossen. In dieser Stellung ist das maximal erzielbare genau dosierte Saugvolumen in der Kammer 10 eingeschlossen.
    Fig. 4: Der in Pfeilrichtung auf der Kolbenwelle 7 rotierende Rotationskolben 1 beginnt das Medium in der Kammer 10 zu fördern bzw. zu verdichten.
    Der Auslaßkanal 9 ist geöffnet. Rotationskolben 1 verschließt den Einlaßkanal 8. Das flüssige oder gasförmige Medium der Kammer 10 kann von dem rotierenden Rotationskolben 1 ungehindert durch ein Druckventil, d.h. ohne entsprechende Drosselverluste, aus der Kammer 10 in den Auslaßkanal 9 weiterbefördert werden. Druckaufbau erfolgt in der Kammer 10.
    Der Druck steigt bei weiterdrehendem Rotationskolben 1 auf der Druckseite weiter an. Der saugseitige Innenläuferschenkei 20 hat in dieser Drehposition den Scheitelpunkt an der Dichtlinie 18 fast erreicht, so daß der gesamte Rotationszylindermantel 2 nach dieser Drehposition auch hohen Drücken standhalten kann.
    Fig. 5: In dieser Position saugt die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe sowohl an und drückt auch aus. Ohne Drosselverluste durch ein Saugventil strömt das zu fördernde Medium durch den Ansaugkanal 8 in die Kammer 10. Durch den Auslaßkanal 9 kann das Pumpmedium ohne Ventildrosselung ausströmen. Der Gleitschieber 3 hat seine weiteste Auslenkung erreicht.
    Fig. 6: Der Pumpvorgang pro Umdrehung ist druckseitig abgeschlossen.
    Durch Erweiterungen im Bereich des Einlaßkanals 8 und des Auslaßkanals 9 können auch Quetschmengen durchgeleitet werden.
    In Kühlkammern 13 im Gehäuse 17 kann die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe bei hohen zu übertragenden Leistungen gekühlt werden oder in Heizkammern 13 können zähe Pumpmedien durch bestimmte Temperatureinstellungen bei der nötigen Pumpviskosität gehalten werden, die eine bessere Förderung ermöglicht.
    Bei einer alternativen zweiten Bauform der Rotationskolbenpumpe werden Rotationskolben 1 und Rotationszylinder 2 so geformt, daß diese beiden rotierenden Teile für die Funktion der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe ausreichen. Symmetrische Bauformen sind dafür eine Voraussetzung.
    Der Rotationskolben 1, der erfindungsgemäß mit seinem teilkreisförmigen Segment eine Dichtung mit der zylindrischen Kammer 10 bildet, hat in dem Ausführungsbeispiel ein Querschnittprofil vergleichbar einem Pilz mit flacher Kappe und starkem Stiel. Die ausladende Kolbendecke 24, 25 als teilkreisförmiges Segment erfüllt die Dichtfunktion zur Kammer 10 und hat jeweils Schließ- und Öffnungsfunktion für den Ansaugkanal 8 und den Auslaßkanal 9.
    Der aus zwei symmetrischen Hälften geformte Rotationszylinder 2 umgreift mit den Schenkeln 20, 21 den Rotationskolben 1 auf beiden Seiten unterhalb der Kolbendecken 24, 25. Der Rotationszylinder 2 weist an seinen Schenkeln 20, 21 oberseitige Aussparungen 23 auf mit Profilen passend zu den druck- und saugseitigen Kolbendecken 24, 25, welche Aussparungen jeweils den überlappenden Teilen der Kolbendecken druck- und saugseitig 24, 25 ein paßgenaues Kolbenbett 23 bieten.
    Die schematische Funktionsweise der alternativen zweiten Bauform dieser Pumpe ist in den Figuren 7 bis 11 dargestellt. Bezüglich dieser Funktionsweise dieser zweiten Bauform wird auch auf die Beschreibung zu den Figuren 3 - 6 verwiesen.
    Anders als bei der ersten Bauform der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe kann bei dieser zweiten Bauform auf zusätzliche bewegliche Dichtelemente verzichtet werden. Die symmetrischen spezifischen Bauformen der rotierende Teile gewährleisten ein dichtes Anliegen beider Drehkörper aneinander in jeder Drehphase.
    Eine weitere alternative Rotationskolbenpumpe einer dritten Bauart ist unter anderem mit einer anderen Lagerung des Rotationszylinders 2 und einer spezifischen Dicht- und Führungsvorrichtung zwischen Rotationskolben 1 und Rotationszylinder 2 ausgestaltet (Fig. 12 und 13).
    Die Lagerfunktion für den Rotationskolben 2 erfüllen flache Zylinderbuchsen 16 in den beiden Seitenwänden 6.
    Zwischen der Kolbenwelle 7 und den Kolbendecken 24, 25 entlang dem Kolbenstiel 19 ist eine Gleitmanschette 11 als Dichtelement zwischen dem Rotationskolben 1 und dem Rotationszylinder 2 beweglich zwangsgeführt. Die Zwangsführung der Gleitmanschette 11 wird in der hier gezeigten Lösung durch deren Lagerung in den verbreiterten Laufringen 4 des Rotationszylinders 2 und Führung in einer Führungsnut 22 entlang den beiden Seiten des Kolbenstiels 19 erreicht.
    Die Figuren 14 bis 17 zeigen die Funktionsweise der dritten Bauart der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe in verschiedenen Arbeitsstellungen einer Umdrehung. Auf die bisherigen Erläuterungen zu den Figuren 1 bis 6 und 7 bis 11 wird ebenfalls nochmals verwiesen.
    Die Gleitmanschette 11 wird während der Rotation immer im gleichen Abstand zwischen den Rotationszylinderschenkeln 20, 21 gehalten. Die wechselnden Abstände und Winkelstellungen zwischen dem Kolbenstiel 19 und den Rotationszylinderschenkeln 20, 21 während einer Umdrehung können so überbrückt werden, d.h. eine gleichmäßige Abdichtung zwischen Rotationskolben 1 und Rotationszylinder 2 ist in jeder Drehwinkelstellung auch bei dieser Bauart sichergestellt.
    Die Veränderungen an der dritten Bauart der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe führen zu einigen weiteren Verbesserungen:
    Die Zylinderlaufbuchsen 16 in den Seitenwänden 24 des Gehäuses 17 ergeben eine einfachere Bauweise.
    Die am Kolbenstiel 19 zwangsgeführte Gleitmanschette 11 als Dichtelement zwischen den rotierenden Teilen schafft für spezifische Anwendungen und Arbeitsbedingungen eine zuverlässige und vorteilhafte Dichtung.
    Erzielbare Vorteile der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe
    Die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe bietet in ihren verschiedenen Bauformen als Verdrängerpumpe je nach Ausführung im Vergleich mit den meisten traditionellen Pumpentechniken eine Reihe von Vorteilen, wie z.B. kompakte Bauweise, Funktion ohne Ventile, einsetzbar für flüssige und gasförmige Pumpmedien; sie erzielt hohe Pumpdrücke bei hoher Standfestigkeit, ermöglicht genaue Dosierungen, ist pulsationsarm und selbstansaugend, kann schonend fördern.
    Durch dieses Spektrum an Eigenschaften ist dieses Pumpenprinzip vielseitig einsetzbar u. a. als Förderpumpe mit niedriger bis hoher Druckleistung, als Dosierpumpe, als Vakuumpumpe, als Kompressor oder als Kompressionsteil z.B. in Brennkraftmaschinen.
    Bezugszeichenliste
    1
    - Rotationskolben
    2
    - Rotationszylinder
    3
    - Gleitschieber
    4
    - Laufring
    5
    - Innere Mantelfläche der zylindrischen Kammer 10
    6
    - Seitliche Begrenzungswand/Seitenwand der Kammer 10
    7
    - Kolbenwelle
    8
    - Ansaugkanal
    9
    - Auslaßkanal
    10
    - Zylindrische Kammer
    11
    - Gleitmanschette
    12
    - Spannfeder
    13
    - Kühl-/Heizkammer
    14
    - Zahnrad
    15
    - Kreisförmige Nuten/Laufnuten
    16
    - Laufbuchse
    17
    - Gehäuse
    18
    - Dichtung
    19
    - Kolbenstiel
    20
    - Saugseitiger Innenläuferschenkel
    21
    - Druckseitiger Innenläuferschenkel
    22
    - Führungsnut in Kolbenstiel
    23
    - Kolbenbett auf Innenläuferschenkel
    24
    - Saugseitige Kolbendecke
    25
    - Druckseitige Kolbendecke
    SL
    - Schnittlinie

    Claims (9)

    1. Rotationskolbenpumpe mit
      einem Gehäuse (17),
      einer vorzugsweise zylindrischen Kammer (10) in dem Gehäuse (17) mit einem ersten Durchmesser,
      seitlichen Begrenzungswänden (6) der vorzugsweise zylindrischen Kammer (10), Ansaug- und Auslaßkanälen (8, 9) durch das Gehäuse (17) in die vorzugsweise zylindrische Kammer (10) für das zu fördernde Medium,
      einem an den seitlichen Begrenzungswänden (6) drehbar gelagerten Rotationszylinder (2) mit einem zweiten Durchmesser, der kleiner ist als der erste Durchmesser, welcher Rotationszylinder (2) ein einseitig offener Zylindermantel ist, der mit einem Abschnitt der vorzugsweise zylindrischen Kammer (10) in dem Gehäuse (17) zwischen den Ansaug- und Auslaßkanälen (8, 9) eine Dichtung (18) bildet, und
      einem Rotationskolben (1), der koaxial zur vorzugsweise zylindrischen Kammer (10) drehbar gelagert ist und den Rotationszylinder (2) durchgreift und an seinem Umfang ein teilkreisförmiges Segment aufweist, das in jeder Drehposition eine Dichtung mit der zylindrischen Kammer (10) bildet,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      der Rotationskolben (1) oder der Rotationszylinder (2) von außerhalb des Gehäuses (17) angetrieben wird und
      der Rotationskolben (1) den Rotationszylinder (2) antreibt oder umgekehrt und
      das teilkreisförmige Segment sich so weit in der Umfangsrichtung der zylindrischen Kammer (10) erstreckt, daß die Ansaug- und Auslaßkanäle (8, 9) gleichzeitig vom Rotationskolben (1) geschlossen werden können.
    2. Rotationskolbenpumpe gemäß Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      der Rotationszylinder (2) in kreisförmigen Nuten (15) oder auf erhabenen Formteilen wie Zapfen, Kugeln, Kegel oder Schienen der seitlichen Begrenzungswände (6) geführt ist.
    3. Rotationskolbenpumpe gemäß Anspruch 1,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      der Rotationszylinder (2) in Laufbuchsen (16) der seitlichen Begrenzungswände (6) geführt ist.
    4. Rotationskolbenpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      der Rotationskolben (1) im Rotationszylinder (2) gelagert ist oder umgekehrt.
    5. Rotationskolbenpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      der Rotationskolben (1) und der Rotationszylinder (2) ineinander gelagert sind.
    6. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      der Rotationszylinder (2) mit mindestens einem tangential verschieblichen Dichtelement (3) versehen ist, mit welchem der Rotationszylinder (2) am Rotationskolben (1) anliegt.
    7. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      der Rotationskolben (1) zwischen Lagerung in den seitlichen Begrenzungswänden (6) und dem teilkreisförmigen Segment so geformt ist, daß während einer gesamten Umdrehung des Rotationskolbens (1) der Rotationszylinder (2) an dem Rotationskolben (1) anliegt.
    8. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      der Rotationskolben (1) mit mindestens einer Gleitmanschette (11) versehen ist, die zwischen Lagerung des Rotationskolbens (1) in den seitlichen Begrenzungswänden (6) und dem teilkreisförmigen Segment sowie dem Rotationszylinder (2) beweglich geführt ist.
    9. Rotationskolbenpumpe gemäß einem der Ansprüch 1 bis 8,
      dadurch gekennzeichnet, daß
      im Gehäuse (17) Kühl- oder Heizkammern (13) vorgesehen sind.
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