EP1282777A1 - Rotating piston pump - Google Patents

Rotating piston pump

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EP1282777A1
EP1282777A1 EP00941960A EP00941960A EP1282777A1 EP 1282777 A1 EP1282777 A1 EP 1282777A1 EP 00941960 A EP00941960 A EP 00941960A EP 00941960 A EP00941960 A EP 00941960A EP 1282777 A1 EP1282777 A1 EP 1282777A1
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EP
European Patent Office
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piston
pump
recess
support body
polymer layer
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EP00941960A
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Harald Vogelsang
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Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH
Original Assignee
Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH
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Publication of EP1282777B1 publication Critical patent/EP1282777B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/102—Adjustment of the interstices between moving and fixed parts of the machine by means other than fluid pressure
    • 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
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084—Toothed wheels
    • 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
    • F04C5/00—Rotary-piston machines or pumps with the working-chamber walls at least partly resiliently deformable
    • 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
    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/60—Assembly methods
    • F04C2230/602—Gap; Clearance
    • 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
    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/80—Repairing methods

Definitions

  • the invention relates to a pump with one or more rotatable pistons according to the preamble of claim 1 and a method for compensating wear-related wear of an outer polymer layer of a pump piston according to the preamble of claim 12.
  • DE 20 02 518 C3 shows an elastomer coating for rotary lobes of pumps which are used for the conveyance of solids-laden suspensions.
  • Such a coating can yield elastically, provided that solid particles penetrate into the gap between the piston and the wall or into the gap between the rotating pistons, which are as closely spaced as possible from one another. This prevents the rotational movement from being blocked by solids.
  • EP 0 599 333 B1 therefore shows piston parts which can be replaced individually without having to replace the entire piston.
  • the wing tips are designed as push-on sealing strips which are fastened in a dovetail-shaped guide and can be replaced if necessary.
  • the manufacturing effort of such a configuration is very high.
  • all the piston tips must be replaced simultaneously, so that the overall maintenance effort for such a replacement is increased, since the number of parts to be replaced has increased considerably compared to an exchange of a piston.
  • the formation of such a dovetail guide is very complex in terms of production technology.
  • the invention is based on the problem of counteracting the wear-related wear of an outer polymer layer of a pump piston with as little effort as possible.
  • an adjustment of an outer wear layer of the piston is made possible.
  • a support body into the recess provided, one can Material thinning of the polymer layer are taken into account in such a way that the recess is widened by introducing the support body and the polymer layer is thereby stretched to approximately its original thickness.
  • Such a recess can extend both essentially along an abutment line of the piston against a wall of the pump chamber, i.e.
  • FIG. 1 is a schematic top view of a two-bladed rotary piston pump, each with a polymer layer surrounding the piston and axially parallel supporting bodies,
  • FIG. 2 shows a piston according to FIG. 1 in a perspective, partially broken-open representation
  • Fig. 3 shows a twisted piston with its maximum radial
  • Fig. 4 shows the schematic sequence of the original state, the outside worn polymer layer and expanded polymer layer by introducing an enlarged support body in a schematic, broken plan view, therein
  • Fig. 4c enlarged the piston with the support body inserted
  • FIG. 5 shows a rotary piston pump with a multi-winged and flexible rotary piston
  • FIG. 6 shows a piston in a view similar to that in FIG. 1, the outer circumference of the piston and the polymer layer being matched to one another and held against one another in a rotationally secured manner 7 shows a view similar to FIG. 2 of a piston which has recesses for support bodies at axially spaced edge regions, the support bodies introduced extending transversely to the axial extent,
  • FIG. 8 is a plan view along the line VIII-VIII in FIG. 7.
  • the pump 1 according to the embodiment shown in FIG. 1 has a pump chamber 2 in which two pistons 3, 4 of the same design roll on one another and convey a liquid from an inlet gap 5 to an outlet opening 6.
  • the pistons 3 and 4 are each formed with two leaves, but this is not mandatory.
  • the pistons run in the direction of the arrows 7, 8 about the axes of rotation 9, 10 and are detachably held on the shafts 13, 14 by keys 11, 12.
  • the wing tips 3a, 3b and 4a, 4b are guided past the walls 15, 16 of the pump chamber 2 and the respective other pistons 3 and 4 during the rotation at a close distance.
  • the pistons 3, 4 are circumferentially surrounded by an elastic polymer layer, in particular an elastomer layer, at least on the highly loaded wing tips 3a, 3b or 4a, 4b. This seals the pistons 3, 4 against one another and against the walls 15, 16 of the pump chamber 2.
  • an elastic polymer layer in particular an elastomer layer
  • a recess is arranged in the wing tips 3a, 3b, 4a, 4b within the elastomer layer 17, 18, which extends parallel to the axis of rotation 9 and 10 and for receiving a support body 20 is provided.
  • the recess 19 is complete according to the embodiment arranged within the elastomer layer 17 or 18. It is also possible to arrange such a recess 19 between the elastomer layer and the, in particular metallic, piston located underneath.
  • FIG. 3 shows a twisted piston 103, which is likewise fixed on a shaft 113 by means of a feather key 111 and is rotatable about an axis of rotation 109.
  • the recesses 119 are made spirally in the wing tips 103a, 103b, 103c, which also extend spirally with respect to the shaft 113.
  • the introduced support bodies 120 shown here can be bendable or can be manufactured with a corresponding curvature.
  • the piston 103 has three wings. Again, this is not mandatory.
  • a plurality of pistons 103 can slide on one another in a pump 1.
  • a multi-winged piston (eight-winged) 203 of a cell pump is shown, which is held on a shaft 213 and rotates in the direction 207 around an axis of rotation 209.
  • the piston 203 shows a surface layer which consists entirely of a polymer and essentially completely surrounds the piston 203.
  • recesses 219 are each formed axially parallel, which can serve to receive support bodies 220.
  • FIG. 6 * shows a further piston 303, which overall corresponds essentially to the piston 3 in FIG. 1, but has indentations 321 and 322 on the wing tips 303a and 303b, in order thereby to provide a secure hold against the polymer layer 317 and to also ensure that the polymer layer 317 is secured against rotation.
  • a recess 319 which is designed as an axially parallel channel, is shown before the introduction of a support body.
  • a flattening of the outer polymer layer 317 due to wear is visible here.
  • the situation after inserting a support body 320 is shown on the upper wing tip 303b, as a result of which the recess 319 is widened and thus causes the surrounding elastomer layer to expand in the direction of the arrow 323.
  • a piston 403 is shown, the recesses 419 extending perpendicular to the axis of rotation 409, so that by introducing support bodies 420 an expansion of the upper and lower boundary plane, which is perpendicular to the axis of rotation 409, is effected, which then in place or in In addition to widening the wing tips, it is also possible to widen the transverse surfaces.
  • FIG. 4 shows the sequence of the method according to the invention for compensating for wear of the outer polymer layer: in FIG. 4a the polymer layer 17 is also intact in the area of the wing tip 3a and has its full original width.
  • the polymer layer 17 is thinned, a gap is formed between the wall 15 and the outer boundary of the piston 3.
  • the support body 20 is removed and a support body 20a which is widened in circumference is inserted, which due to its larger diameter Expansion of the recess 19 and thus also the surrounding polymer layer 17 causes so that it closes the gap formed again (Fig. 4c).
  • Either an existing support body 20 can be exchanged for an expanded support body 20a, or it is also possible that no support body 20 has originally been vulcanized into the recess 19. Then either an existing bore can be widened by introducing a support body 20a with an oversize, or a bore of, for example, 2 mm to 3 mm diameter is first made and an oversize support body 20a of, for example, 10 mm to 12 mm is inserted into the recess , Because in this method there is no need to push out the earlier supporting body 20, which has a smaller diameter, such a widening of the polymer layer 17 can take place without removing the respective piston 3,103,203,303,403.
  • Supporting bodies with threads can also consist of different materials and can be curved if necessary.
  • the support body does not have to have the circular cross-sectional shape shown in FIG. 4c, but can also have an oval, elliptical or other shaped peripheral shape, for example, in adaptation to the thinned area. It is also possible to provide several recesses 19 next to one another, as a result of which the expanded area is enlarged overall.

Abstract

A pump (1) with one or more pistons (3; 103; 203; 303; 403), which can be rotated, especially for conveying essentially liquid media, the piston (3; 103; 203; 303; 403), having at least regionally a surface layer (17; 117; 217; 317; 417) of a polymer, especially of an elastomer, is constructed so that at least one recess (19; 119; 219; 319; 419), into which a supporting body (20; 120; 220; 320; 420) can be introduced for expanding the polymer layer (17; 117; 217; 317; 417), is assigned to the polymer layer.

Description

Drehkolbenpumpe Rotary pump
Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einem oder mehreren rotierbaren Kolben nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum Ausgleich von verschleißbedingten Abnutzungen einer äußeren Polymerschicht eines Pumpenkolbens nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.The invention relates to a pump with one or more rotatable pistons according to the preamble of claim 1 and a method for compensating wear-related wear of an outer polymer layer of a pump piston according to the preamble of claim 12.
Bei Drehkolbenpumpen, insbesondere zur Förderung von feststoffbeladene Flüssigkeiten, ist eine Abdichtung des oder der Rotationskolben gegenüber der Wandung des Pumpraums sowie bei mehreren Kolben auch gegeneinander erforderlich. Je besser die Abdichtung gegenüber der Wandung bzw. der Kolben untereinander ist, desto höher ist der erreichte Wirkungsgrad.In the case of rotary lobe pumps, in particular for conveying liquids laden with solids, it is necessary to seal the rotary piston or pistons against the wall of the pump chamber and, in the case of several pistons, against one another. The better the seal against the wall or the pistons with each other, the higher the efficiency achieved.
Die DE 20 02 518 C3 zeigt eine Elastomerbeschichtung für Drehkolben von Pumpen, die für die Förderung feststoffbeladener Suspensionen eingesetzt werden. Eine derartige Beschichtung kann elastisch nachgeben, sofern Feststoffpartikel in den Spalt zwischen dem Kolben und der Wandung bzw. in den Spalt zwischen den möglichst dicht zueinander beabstandeten Rotationskolben eindringen. Dadurch wird ein Blockieren der Rotationsbewegung durch Feststoffe vermieden.DE 20 02 518 C3 shows an elastomer coating for rotary lobes of pumps which are used for the conveyance of solids-laden suspensions. Such a coating can yield elastically, provided that solid particles penetrate into the gap between the piston and the wall or into the gap between the rotating pistons, which are as closely spaced as possible from one another. This prevents the rotational movement from being blocked by solids.
Insbesondere durch derartig in den jeweiligen Spalt eindringende Feststoffe ist allerdings ein erhöhter Verschleiß der äußeren elastischen Schicht des oder der Kolben bewirkt. Mit zunehmendem Verschleiß wird die Dicke der Kunststoffschicht geringer, der Spalt zwischen den Kolben bzw. zwischen Kolben und Wandung damit vergrößert, wodurch der Wirkungsgrad der Pumpe sinkt. Ein dann notwendiger Austausch der Kolben ist jedoch sehr aufwendig.In particular, solids penetrating into the respective gap in this way result in increased wear of the outer elastic layer of the piston or pistons. With increasing wear, the thickness of the plastic layer decreases, the gap between the pistons or between pistons and wall thus increased, which reduces the efficiency of the pump. A necessary replacement of the pistons is very complex.
Die EP 0 599 333 B1 zeigt daher Kolbenteile, die einzeln auswechselbar sind, ohne den gesamten Kolben auswechseln zu müssen. Hierfür sind beispielsweise die Flügelspitzen als aufschiebbare Dichtleisten ausgebildet, die in einer schwalbenschwanzförmigen Führung befestigt sind und bei Bedarf ausgetauscht werden können. Der Fertigungsaufwand einer derartigen Ausgestaltung ist jedoch sehr hoch. Bei mehrflügligen Kolben müssen zudem in der Regel alle Kolbenspitzen gleichzeitig ausgewechselt werden, so daß insgesamt der Wartungsaufwand für ein solches Aufwechseln erhöht ist, da die Anzahl der auszuwechselnden Teile gegenüber einem Austausch eines Kolbens erheblich angewachsen ist. Zudem ist die Ausbildung einer solchen Schwalbenschwanzführung fertigungstechnisch sehr aufwendig.EP 0 599 333 B1 therefore shows piston parts which can be replaced individually without having to replace the entire piston. For this purpose, for example, the wing tips are designed as push-on sealing strips which are fastened in a dovetail-shaped guide and can be replaced if necessary. However, the manufacturing effort of such a configuration is very high. In the case of multi-bladed pistons, as a rule, all the piston tips must be replaced simultaneously, so that the overall maintenance effort for such a replacement is increased, since the number of parts to be replaced has increased considerably compared to an exchange of a piston. In addition, the formation of such a dovetail guide is very complex in terms of production technology.
Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, dem verschleißbedingten Abnutzen einer äußeren Polymerschicht eines Pumpenkolbens mit möglichst wenig Aufwand entgegenzuwirken.The invention is based on the problem of counteracting the wear-related wear of an outer polymer layer of a pump piston with as little effort as possible.
Die Erfindung löst dieses Problem durch eine Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2 bis 11 und 13 bis 14 angegeben.The invention solves this problem by a pump having the features of claim 1 and by a method having the features of claim 12. Advantageous embodiments of the invention are given in claims 2 to 11 and 13 to 14.
Mit der erfindungsgemäßen Ausbildung einer Pumpe ist ein Nachstellen einer äußeren Verschleißschicht des Kolbens ermöglicht. Durch bedarfsgerechtes Einbringen eines Stützkörpers in die vorgesehene Ausnehmung kann einer Materialverdünnung der Polymerschicht dahingehend Rechnung getragen werden, daß die Ausnehmung durch Einbringen des Stützkörpers aufgeweitet wird und dadurch die Polymerschicht auf in etwa ihre ursprüngliche Dicke gedehnt wird. Eine derartige Ausnehmung kann sich sowohl im wesentlichen entlang einer Anlagelinie des Kolbens an eine Wandung des Pumpraums erstrecken, also einer radialen Verdünnung der äußeren Polymerschicht durch Einbringen eines Stützkörpers entgegenwirken, als auch im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse angeordnet sein, so daß das Einbringen des Stützkörpers die quer zum axialen Verlauf gegen die Wandung des Pumpraums abdichtenden Kolbenbereiche, die ebenfalls einem Verschleiß ausgesetzt sind, aufweitet.With the design of a pump according to the invention, an adjustment of an outer wear layer of the piston is made possible. By inserting a support body into the recess provided, one can Material thinning of the polymer layer are taken into account in such a way that the recess is widened by introducing the support body and the polymer layer is thereby stretched to approximately its original thickness. Such a recess can extend both essentially along an abutment line of the piston against a wall of the pump chamber, i.e. counteract a radial thinning of the outer polymer layer by introducing a support body, and can also be arranged essentially perpendicular to the axis of rotation, so that the introduction of the support body Piston areas sealing against the wall of the pump chamber, which are also exposed to wear, are widened transversely to the axial course.
Wenn besonders vorteilhaft ein Sortiment verschiedener Stützkörper unterschiedlicher Ausmaße zur Verfügung steht, kann einer verschleißbedingten Materialverdünnung verschiedenen Ausmaßes Rechnung getragen werden.If an assortment of different support bodies of different dimensions is particularly advantageously available, a wear-related material thinning of different dimensions can be taken into account.
Weitere Vorteile und Einzelheiten ergeben sich aus einem nachfolgend beschriebenen und in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels des Gegenstandes der Erfindung. In der Zeichnung zeigt:Further advantages and details emerge from an exemplary embodiment of the subject matter of the invention described below and shown in the drawing. The drawing shows:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine zweiflüglige Rotationskolbenpumpe mit jeweils einer die Kolben umgebenden Polymerschicht und achsparallel eingebrachten Stützkörpern,1 is a schematic top view of a two-bladed rotary piston pump, each with a polymer layer surrounding the piston and axially parallel supporting bodies,
Fig. 2 einen Kolben nach Fig. 1 in perspektivischer, teilweise aufgebrochener Darstellung, Fig. 3 einen verwundenen Kolben mit seiner maximalen radialen2 shows a piston according to FIG. 1 in a perspective, partially broken-open representation, Fig. 3 shows a twisted piston with its maximum radial
Erstreckung folgenden Ausnehmungen und eingebrachten Stützkörpern in perspektivischer, teilweise aufgebrochener Darstellung,Extension following recesses and inserted support bodies in a perspective, partially broken view,
Fig. 4 den schematischen Ablauf von ursprünglichem Zustand, außenseitig verschlissener Polymerlage und aufgeweiteter Polymerlage durch Einbringen eines vergrößerten Stützkörpers in schematischer, abgebrochener Draufsicht, darinFig. 4 shows the schematic sequence of the original state, the outside worn polymer layer and expanded polymer layer by introducing an enlarged support body in a schematic, broken plan view, therein
Fig. 4a den ursprünglichen Zustand,4a the original state,
Fig. 4b den Kolben bei teilweise verschlissener Polymerschicht,4b the piston with partially worn polymer layer,
Fig. 4c den Kolben bei eingebrachtem Stützkörper vergrößertenFig. 4c enlarged the piston with the support body inserted
Durchmessers und dadurch aufgeweiteter Verschleißschicht,Diameter and thus widened wear layer,
Fig. 5 eine Rotationskolbenpumpe mit einem vielflügligen und flexiblen Rotationskolben,5 shows a rotary piston pump with a multi-winged and flexible rotary piston,
Fig. 6 einen Kolben in ähnlicher Ansicht wie in Fig. 1 , wobei Kol- benaußenumfang und Polymerschicht aufeinander abgestimmt und verdrehgesichert gegeneinander gehalten sind, Fig. 7 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 eines Kolbens, der an axial zueinander beabstandeten Randbereichen Ausnehmungen für Stützkörper aufweist, wobei sich die eingebrachten Stützkörper quer zur axialen Ausdehnung erstrecken,6 shows a piston in a view similar to that in FIG. 1, the outer circumference of the piston and the polymer layer being matched to one another and held against one another in a rotationally secured manner 7 shows a view similar to FIG. 2 of a piston which has recesses for support bodies at axially spaced edge regions, the support bodies introduced extending transversely to the axial extent,
Fig. 8 eine Draufsicht entlang der Linie Vlll-Vlll in Fig. 7.FIG. 8 is a plan view along the line VIII-VIII in FIG. 7.
Die Pumpe 1 gemäß der in Fig. 1 dargestellten Ausführung weist einen Pumpraum 2 auf, in dem zwei gleichartig ausgebildete Kolben 3,4 aufeinander abrollen und eine Flüssigkeit von einem Eintrittsspalt 5 zu einer Austrittsöffnung 6 befördern. Die Kolben 3 und 4 sind dabei jeweils zweiflüglig ausgebildet, was allerdings nicht zwingend ist. Die Kolben laufen in Richtung der Pfeile 7,8 um die Drehachsen 9,10 um und sind lösbar über Paßfedern 11 ,12 auf den Wellen 13,14 gehalten.The pump 1 according to the embodiment shown in FIG. 1 has a pump chamber 2 in which two pistons 3, 4 of the same design roll on one another and convey a liquid from an inlet gap 5 to an outlet opening 6. The pistons 3 and 4 are each formed with two leaves, but this is not mandatory. The pistons run in the direction of the arrows 7, 8 about the axes of rotation 9, 10 and are detachably held on the shafts 13, 14 by keys 11, 12.
Die Flügelspitzen 3a,3b bzw. 4a,4b werden während der Rotation in dichtem Abstand an den Wandungen 15,16 des Pumpraums 2 sowie an dem jeweils anderem Kolben 3 bzw. 4 vorbeigeführt. Außenseitig sind die Kolben 3,4 umlaufend - zumindest jedoch an den hoch belasteten Flügelspitzen 3a,3b bzw. 4a,4b - von einer elastischen Polymerschicht, insbesondere einer Elastomerschicht, umgeben. Diese dichtet die Kolben 3,4 gegeneinander sowie gegen die Wandungen 15,16 des Pumpraums 2 ab. In dem Kolben nach Fig. 1 (sh. auch Fig. 2) ist in den Flügelspitzen 3a,3b,4a,4b jeweils eine Ausnehmung innerhalb der Elastomerschicht 17,18 angeordnet, die sich parallel zur Drehachse 9 bzw. 10 erstreckt und zur Aufnahme eines Stützkörpers 20 vorgesehen ist. Die Ausnehmung 19 ist gemäß dem Ausführungsbeispiel vollständig innerhalb der Elastomerlage 17. bzw. 18 angeordnet. Auch eine Anordnung einer derartigen Ausnehmung 19 zwischen der Elastomerlage und dem darunter befindlichen, insbesondere metallischen, Kolben ist möglich.The wing tips 3a, 3b and 4a, 4b are guided past the walls 15, 16 of the pump chamber 2 and the respective other pistons 3 and 4 during the rotation at a close distance. On the outside, the pistons 3, 4 are circumferentially surrounded by an elastic polymer layer, in particular an elastomer layer, at least on the highly loaded wing tips 3a, 3b or 4a, 4b. This seals the pistons 3, 4 against one another and against the walls 15, 16 of the pump chamber 2. In the piston according to FIG. 1 (see also FIG. 2), a recess is arranged in the wing tips 3a, 3b, 4a, 4b within the elastomer layer 17, 18, which extends parallel to the axis of rotation 9 and 10 and for receiving a support body 20 is provided. The recess 19 is complete according to the embodiment arranged within the elastomer layer 17 or 18. It is also possible to arrange such a recess 19 between the elastomer layer and the, in particular metallic, piston located underneath.
In Fig. 3 ist ein verwundener Kolben 103 dargestellt, der ebenfalls mittels einer Paßfeder 111 auf einer Welle 113 festgelegt ist und um eine Drehachse 109 drehbar ist. Die Ausnehmungen 119 sind dabei spiralförmig in die Flügelspitzen 103a, 103b, 103c, die sich ebenfalls spiralförmig bezüglich der Welle 113 erstrecken, eingebracht. Die hier gezeigten eingebrachten Stützkörper 120 können biegbar sein oder mit einer entsprechenden Krümmung gefertigt sein. Im Ausführungsbeispiel ist der Kolben 103 dreiflüglig. Dieses ist wiederum nicht zwingend. In einer Pumpe 1 können mehrere Kolben 103 aufeinander abgleiten.3 shows a twisted piston 103, which is likewise fixed on a shaft 113 by means of a feather key 111 and is rotatable about an axis of rotation 109. The recesses 119 are made spirally in the wing tips 103a, 103b, 103c, which also extend spirally with respect to the shaft 113. The introduced support bodies 120 shown here can be bendable or can be manufactured with a corresponding curvature. In the exemplary embodiment, the piston 103 has three wings. Again, this is not mandatory. A plurality of pistons 103 can slide on one another in a pump 1.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel (Fig. 5) ist ein vielflügliger Kolben (acht- flüglig) 203 einer Zellenpumpe dargestellt, der auf einer Welle 213 gehalten ist und in Richtung 207 um eine Drehachse 209 umläuft. Der Kolben 203 zeigt dabei eine Oberflächenlage, die vollständig aus einem Polymer besteht und den Kolben 203 im wesentlichen vollständig umfaßt. In die Kolbenspitzen 203a bis 203h sind Ausnehmungen 219 jeweils achsparallel eingeformt, die zur Aufnahme von Stützkörpern 220 dienen können.In a further exemplary embodiment (FIG. 5), a multi-winged piston (eight-winged) 203 of a cell pump is shown, which is held on a shaft 213 and rotates in the direction 207 around an axis of rotation 209. The piston 203 shows a surface layer which consists entirely of a polymer and essentially completely surrounds the piston 203. In the piston tips 203a to 203h, recesses 219 are each formed axially parallel, which can serve to receive support bodies 220.
In Fig. 6*ist ein weiterer Kolben 303 dargestellt, der insgesamt dem Kolben 3 in Fig. 1 im wesentlichen entspricht, jedoch Einformungen 321 und 322 an den Flügelspitzen 303a und 303b aufweist, um dadurch einen sicheren Halt gegen ein Abheben der Polymerlage 317 und auch eine Verdrehsicherung der Polymerlage 317 zu gewährleisten. Am unteren Ende in Fig. 6 (Flügelspitze 303a) ist eine Ausnehmung 319, die als achsparalleler Kanal ausgebildet ist, vor Einbringen eines Stützkörpers gezeigt. Eine Abflachung der äußeren Polymerlage 317, begründet durch Verschleiß, ist hierbei sichtbar. An der oberen Flügelspitze 303b ist die Situation nach Einbringen eines Stützkörpers 320 dargestellt, wodurch die Ausnehmung 319 aufgeweitet ist und somit eine Dehnung der umliegenden Elastomerschicht in Richtung des Pfeils 323 bewirkt ist.6 * shows a further piston 303, which overall corresponds essentially to the piston 3 in FIG. 1, but has indentations 321 and 322 on the wing tips 303a and 303b, in order thereby to provide a secure hold against the polymer layer 317 and to also ensure that the polymer layer 317 is secured against rotation. At the lower end in Fig. 6 (wing tip 303a) a recess 319, which is designed as an axially parallel channel, is shown before the introduction of a support body. A flattening of the outer polymer layer 317 due to wear is visible here. The situation after inserting a support body 320 is shown on the upper wing tip 303b, as a result of which the recess 319 is widened and thus causes the surrounding elastomer layer to expand in the direction of the arrow 323.
In Fig. 7 ist ein Kolben 403 dargestellt, dessen Ausnehmungen 419 senkrecht zur Drehachse 409 verlaufen, so daß durch Einbringen von Stützkörpern 420 eine Aufweitung der oberen und unteren Begrenzungsebene, die senkrecht zur Drehachse 409 liegt, bewirkt wird, wodurch dann an Stelle oder in Ergänzung zur Aufweitung der Flügelspitzen auch eine Aufweitung der quer verlaufenden Flächen möglich ist.In Fig. 7, a piston 403 is shown, the recesses 419 extending perpendicular to the axis of rotation 409, so that by introducing support bodies 420 an expansion of the upper and lower boundary plane, which is perpendicular to the axis of rotation 409, is effected, which then in place or in In addition to widening the wing tips, it is also possible to widen the transverse surfaces.
In Fig. 4 ist der Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Ausgleich von Abnutzungen der äußeren Polymerschicht dargestellt: In Fig. 4a ist die Polymerschicht 17 auch im Bereich der Flügelspitze 3a intakt und weist ihre volle ursprüngliche Breite auf. In die Ausnehmung 19 ist ein dem Durchmesser des durch die Ausnehmung 19 gebildeten Kanals entsprechender Stützkörper, beispielsweise ein Stahlstift oder auch ein Stift aus Kunststoff, eingebracht.4 shows the sequence of the method according to the invention for compensating for wear of the outer polymer layer: in FIG. 4a the polymer layer 17 is also intact in the area of the wing tip 3a and has its full original width. A support body corresponding to the diameter of the channel formed by the recess 19, for example a steel pin or a pin made of plastic, is introduced into the recess 19.
In der Darstellung nach Fig. 4b ist die Polymerlage 17 verdünnt, es bildet sich ein Spalt zwischen der Wandung 15 und der äußeren Begrenzung des Kolbens 3 aus.In the illustration according to FIG. 4b, the polymer layer 17 is thinned, a gap is formed between the wall 15 and the outer boundary of the piston 3.
Deswegen wird der Stützkörper 20 entfernt und ein im Umfang erweiterter Stützkörper 20a eingesetzt, der durch seinen größeren Durchmesser eine Auf- dehnung der Ausnehmung 19 und somit auch der sie umgebenden Polymerschicht 17 bewirkt, so daß diese den entstandenen Spalt wieder schließt (Fig. 4c).For this reason, the support body 20 is removed and a support body 20a which is widened in circumference is inserted, which due to its larger diameter Expansion of the recess 19 and thus also the surrounding polymer layer 17 causes so that it closes the gap formed again (Fig. 4c).
Dabei kann entweder ein vorhandener Stützkörper 20 gegen einen erweiterten Stützkörper 20a ausgetauscht werden, oder es ist auch möglich, daß ursprünglich noch kein Stützkörper 20 in die Ausnehmung 19 einvulkanisiert worden ist. Dann kann entweder eine bestehende Bohrung durch Einbringen eines dieser gegenüber ein Übermaß aufweisenden Stützkörpers 20a aufgeweitet werden, oder es wird dann erst eine Bohrung von beispielsweise 2 mm bis 3 mm Durchmesser eingebracht und ein Übermaßstützkörper 20a von beispielsweise 10 mm bis 12 mm in die Ausnehmung eingeschoben. Dadurch, daß bei diesem Verfahren das Ausschieben des im Durchmesser geringer bemaßten früheren Stützkörpers 20 entfällt, kann ein derartiges Aufweiten der Polymerschicht 17 ohne Ausbau des jeweiligen Kolbens 3,103,203,303,403 erfolgen.Either an existing support body 20 can be exchanged for an expanded support body 20a, or it is also possible that no support body 20 has originally been vulcanized into the recess 19. Then either an existing bore can be widened by introducing a support body 20a with an oversize, or a bore of, for example, 2 mm to 3 mm diameter is first made and an oversize support body 20a of, for example, 10 mm to 12 mm is inserted into the recess , Because in this method there is no need to push out the earlier supporting body 20, which has a smaller diameter, such a widening of the polymer layer 17 can take place without removing the respective piston 3,103,203,303,403.
Besonders vorteilhaft werden als Stützkörper 20,20a mit einem selbstschneidenden Gewinde versehene Gewindestifte verwendet. Diese können auch bei eingesetztem Kolben 3 aus den Ausnehmungen 19 wieder herausgedreht werden, so daß auch auf diese Weise ein Ausschieben eines Stützkörpers 20, der einen Ausbau des Kolbens 3 erfordern würde, entbehrlich ist beim Austausch von Stützkörpern 20,20a. Auch Stützkörper mit Gewinde können aus verschiedenen Materialien bestehen und gegebenenfalls gekrümmt sein.Set screws provided with a self-tapping thread are particularly advantageously used as support bodies 20, 20a. These can be unscrewed from the recesses 19 even when the piston 3 is inserted, so that in this way it is not necessary to slide out a support body 20, which would require the piston 3 to be removed, when replacing the support bodies 20, 20a. Supporting bodies with threads can also consist of different materials and can be curved if necessary.
Es kann ein Sortiment von Stützkörpern 20,20a, 120,220,320,420 unterschiedlicher Durchmesser - mit oder ohne Gewinde - bereitgehalten werden. Zur Entscheidung, welcher eingepaßt werden soll, wird zunächst der Spalt zwischen der Wandung 15 und. der Elastomerlage 17 ausgemessen und dann der entsprechend passende Stützkörper 20 bzw. 20a,120,220,320,420 gewählt.An assortment of support bodies 20, 20a, 120, 220, 320, 420 different diameters - with or without thread - can be kept ready. To decide which should be fitted, the gap is first between the wall 15 and. the elastomer layer 17 is measured and then the correspondingly suitable support body 20 or 20a, 120, 220, 320, 420 is selected.
Der Stützkörper muß nicht die in Fig. 4c gezeigte kreisrunde Querschnittsgestalt haben, sondern kann auch in Anpassung an den verdünnten Bereich beispielsweise eine ovale, elliptische oder anders geformte Umfangsgestalt haben. Auch ist es möglich, nebeneinander mehrere Ausnehmungen 19 vorzusehen, wodurch der aufgedehnte Bereich insgesamt vergrößert wird.The support body does not have to have the circular cross-sectional shape shown in FIG. 4c, but can also have an oval, elliptical or other shaped peripheral shape, for example, in adaptation to the thinned area. It is also possible to provide several recesses 19 next to one another, as a result of which the expanded area is enlarged overall.
Insgesamt ist eine elastische Verformung der Lage 17 erreicht, die damit eine Ausdehnung nach außen erfährt und somit verschleißbedingte Materialverdünnungen ausgleicht. Overall, an elastic deformation of the layer 17 is achieved, which thus expands outward and thus compensates for material thinning due to wear.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Pumpe (1) mit einem oder mehreren rotierbaren Kolben (3;103;203;303;403), insbesondere zur Förderung von im wesentlichen flüssigen Medien, wobei der Kolben (3;103;203;303;403) zumindest bereichsweise eine Oberflächenlage (17;117;217;317;417) aus einem Polymer, insbesondere einem Elastomer, aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerlage zumindest eine Ausnehmung (19;119;219;319;419) zugeordnet ist, in die ein Stützkörper (20;120;220;320;420) zur Dehnung der Polymerlage1. Pump (1) with one or more rotatable pistons (3; 103; 203; 303; 403), in particular for conveying essentially liquid media, the piston (3; 103; 203; 303; 403) at least in some areas Surface layer (17; 117; 217; 317; 417) made of a polymer, in particular an elastomer, characterized in that the polymer layer is assigned at least one recess (19; 119; 219; 319; 419) into which a support body ( 20; 120; 220; 320; 420) to stretch the polymer layer
(17;117;217;317;417) einbringbar ist.(17; 117; 217; 317; 417) can be introduced.
2. Pumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet daß die Ausnehmung (19;119;219;319;419) innerhalb der Polymerlage (17;117;217;317;417) angeordnet ist.2. Pump according to claim 1, characterized in that the recess (19; 119; 219; 319; 419) is arranged within the polymer layer (17; 117; 217; 317; 417).
3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (19;219;319;419) als Kanal zur Aufnahme eines im wesentlichen stabförmigen Stützkörpers (20;220;320;420) ausgebildet ist.3. Pump according to one of claims 1 or 2, characterized in that the recess (19; 219; 319; 419) is designed as a channel for receiving a substantially rod-shaped support body (20; 220; 320; 420).
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal im Bereich einer Anlagelinie des Kolbens (3;103;203;303;403) an eine Wandung (15; 16) des Pumpraums (2) gelegen ist.4. Pump according to claim 3, characterized in that the channel is located in the region of a contact line of the piston (3; 103; 203; 303; 403) on a wall (15; 16) of the pump chamber (2).
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (19;219;319) eine im wesentlichen achsparallele Ausrichtung hat. 5. Pump according to one of claims 3 or 4, characterized in that the channel (19; 219; 319) has a substantially axially parallel orientation.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Ausnehmung (419) sich im wesentlichen senkrecht zur Rotationsachse (9) des oder der Kolben (403) erstreckt und im Bereich von senkrecht zur Achse (9) stehenden Kolbenrändern (403c;403d) gelegen ist.6. Pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the recess (419) extends substantially perpendicular to the axis of rotation (9) of the piston or pistons (403) and in the region of piston edges perpendicular to the axis (9) (403c ; 403d) is located.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß diese einen mehrflügligen Kolben (3;103;203;303) aufweist und jeder Flügel im Bereich seiner Anlage an eine umgebende Wandung (15; 16) des Pumpraums (2) mit zumindest einer Ausnehmung (19;119;219;319) versehen ist.7. Pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that it has a multi-winged piston (3; 103; 203; 303) and each wing in the region of its contact with a surrounding wall (15; 16) of the pump chamber (2) at least one recess (19; 119; 219; 319) is provided.
8. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Pumpe (1) zwei Rotationskolben (3;103;303;403) umfaßt, die aufeinander abgleiten.8. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump (1) comprises two rotary pistons (3; 103; 303; 403) which slide on one another.
9. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Pumpe (1) zumindest einen über ihren axialen Verlauf verwundenen Drehkolben (203) aufweist und die Ausnehmung (219) einer Linie maximaler radialer Erstreckung dieses Kolbens (203) folgt.9. Pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump (1) has at least one rotary piston (203) twisted over its axial course and the recess (219) follows a line of maximum radial extension of this piston (203).
10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmung (19;119;219;319;419) durch Einbringen von Stützkörpern (20;20a;120;220;320;420) unterschiedlicher Durchmesser bedarfsgerecht erweiterbar ist.10. Pump according to one of claims 1 to 9, characterized in that the recess (19; 119; 219; 319; 419) by introducing support bodies (20; 20a; 120; 220; 320; 420) of different diameters can be expanded as required ,
11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet daß der Stützkörper (20;20a;120;220;320;420) durch einen Metallstift gebildet ist. 11. Pump according to one of claims 1 to 10, characterized in that the support body (20; 20a; 120; 220; 320; 420) is formed by a metal pin.
12. Verfahren zum Ausgleich von verschleißbedingten Abnutzungen einer äußeren Polymerschicht eines Pumpenkolbens, insbesondere eines Drehkolbens einer flüssigkeitsfördemden Pumpe, dadurch gekennzeichnet daß in die Polymerlage ein Stützkörper eingebracht und dadurch eine Breitendehnung der Polymerlage bewirkt wird.12. A method for compensating wear-related wear of an outer polymer layer of a pump piston, in particular a rotary piston of a liquid-conveying pump, characterized in that a support body is introduced into the polymer layer and this causes expansion of the polymer layer.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Polymeriage bei Bedarf mit einer Bohrung versehen und in diese ein die Bohrung aufweitender Stützkörper eingeschoben wird.13. The method according to claim 12, characterized in that the polymeriage is provided with a bore if necessary and a support body which widens the bore is inserted into the bore.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützkörper ohne Ausbau des Kolbens eingebracht wird. 14. The method according to any one of claims 12 or 13, characterized in that the support body is introduced without removing the piston.
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