EP1797327A1 - Drehkolbenpumpe mit einem pumpengehäuse und zwei zweiflügeligen drehkolben - Google Patents

Drehkolbenpumpe mit einem pumpengehäuse und zwei zweiflügeligen drehkolben

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EP1797327A1
EP1797327A1 EP05783062A EP05783062A EP1797327A1 EP 1797327 A1 EP1797327 A1 EP 1797327A1 EP 05783062 A EP05783062 A EP 05783062A EP 05783062 A EP05783062 A EP 05783062A EP 1797327 A1 EP1797327 A1 EP 1797327A1
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EP
European Patent Office
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rotary
rotary piston
piston
pump
pistons
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EP05783062A
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EP1797327B1 (de
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Alois Börger
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Borger GmbH
Original Assignee
Borger GmbH
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Publication date
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Publication of EP1797327B1 publication Critical patent/EP1797327B1/de
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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
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/126—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
    • 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
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/08—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C18/12—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C18/14—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C18/16—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with helical teeth, e.g. chevron-shaped, screw type

Definitions

  • Rotary piston pump with a pump housing and two double-lobed rotary pistons
  • the present invention relates to a rotary piston pump with a pump housing and with two double-leaf rotary pistons, wherein the pump housing on the one hand a Medium ⁇ inlet and opposite a medium outlet and ei ⁇ NEN interior has, in cross section in wesentli chen the contour of an oval with two each other suddenly ⁇ lying semicircles having the radius R whose centers have the distance A, wherein the rotary pistons are rotatably supported in opposite directions on two parallel axes, wherein the one axis through the one Halb Vietnamesemit ⁇ teltician and the other axis through the other Haib circle center , Wherein each rotary piston in its rotation on the one hand in the field of semicircles dich ⁇ tend along the housing along and sealingly abuts against the other piston, each rotary piston in two diametrically opposite circumferential regions each over a circumferential angular range ⁇ an outer contour with the constant radius R has about its axis, each rotary piston in its other peripheral areas each have a steady, einriffswinkel
  • a rotary lobe pump of the type mentioned is known from US 1 361 423 A.
  • This rotary lobe pump which is intended as a fire-extinguishing pump in the first place, has a housing which has a water reservoir below the interior in which the rotary pistons rotate.
  • This water reservoir communicates with the interior via a relatively large inlet in fluid communication.
  • the edges of the inlet are seen in the direction of rotation of the rotary pistons, with curves and transition slopes, in order to ensure that a volume of water within the inner space does not abruptly upon rotation of the pistons, but rather steadily and with a certain transitional phase is separated from the volume of water in the reservoir. This is intended to reduce vibrations during operation of the rotary piston pump.
  • the outlet Since the inlet is moderately large, the outlet must be correspondingly narrower aus ⁇ out to ensure in each position of the rotary piston still a seal between the inlet side and outlet side.
  • the disadvantage here is due to the relatively narrow outlet here to a high flow resistance for the pumped by the pump water, which reduces the pumping efficiency.
  • the rotary pistons used in this rotary piston pump are designed to be straight in their axial direction.
  • EP 0 283 755 A1 discloses an apparatus for distributing inhomogeneous liquids, in particular manure.
  • This device has a distributor which comprises a supply container for supplied liquid having a plurality of outlet openings for connectable discharge lines.
  • the distribution half ter a partitioned by intermediate walls in a plurality of ge, each containing a rotary piston pair on the type of Roots rotors containing delivery chambers housing. All pumping rooms are in open communication with each other on their liquid feed side and are each provided with a separate outlet on their liquid outlet side. It is essential in this Vor ⁇ direction that each separate outlet of the delivery chambers is divided into two individual outlet channels, which are each associated with one of the two cooperating rotary piston of Dreh ⁇ piston pair of the associated pumping chamber.
  • the two outlet channels are alternately separated and connectable to the delivery chamber by their respective rotating rotary pistons.
  • Vorrich ⁇ device is achieved that particularly strong pulsations arise during the rotation of the rotary piston, which are here ge ⁇ desired to promote the inhomogeneous liquids through the plurality of outlet openings and the anschaul ⁇ ble discharge lines, without causing Blockages occur due to solids entrained in the liquids or foreign bodies.
  • the Dreh ⁇ pistons seen in their axial direction are formed geradlinig duri ⁇ fend.
  • Another rotary lobe pump is known from EP 0 599 333 A1.
  • the rotary pistons each have a radius at their radially outer ends which is smaller than the radius of the semicircles forming the housing contour.
  • the center point of the radius of the outer ends of the rotary pistons is offset outwards at a radial distance from the axis about which the relevant rotary piston is rotatable. From this it follows that each radially outer end of the rotary pistons only along a line-shaped sealing contour on the housing long strokes when the rotary pistons are rotated.
  • circular piston pumps are known in the prior art, for example from DE 100 22 097 C1.
  • Characteristic of rotary piston pumps are rotary pistons which have an outer contour over a relatively large peripheral area whose radius coincides with the semicircular radius of the housing and in which the center of the radius coincides with the axis about which the rotary piston is rotatable.
  • it is characteristic of the circular piston of a rotary piston pump that the radially outer end region of each rotary piston merges at its leading and trailing ends in each case via an acute-angled edge into a concave contour region running in the direction of the associated axis of rotation.
  • the acute-angled edges are subject to particularly high levels of wear during the operation of a centrifugal piston pump.
  • a sufficiently large gap space between the two rotary pistons must be kept free in order to allow the medium to drain off and to flow in the area of the cavitation, in particular if the medium is a non-compressible medium, such as a liquid.
  • the acute-angled edges of the rotary piston are chamfered, so that the piston wing circumference is reduced and a flow of the medium from the cavitation or an inflow of the medium into the cavitation is more easily possible. In this case, however, a reduction in the delivery rate of the pump must be accepted.
  • DE 198 02 264 C1 shows a rotor pump with a pump housing, with a pair of rotors which can be rotatably driven in opposite directions, which each have a helix extending obliquely to the associated shaft, which seals the rotors during the rotation of the rotors circulate adjacent to the inside of the wall of the pump housing and on the other rotor.
  • the oblique displacement vanes reduce the pulsations in the pumped medium, but are only applied to the pump housing along a dense line.
  • the object is to provide a rotary piston pump of the type mentioned, which avoids the disadvantages set forth and in which a good seal of the rotary piston to Pumpenge ⁇ housing and a low-pulsation promotion be achieved and cavitation and associated gap currents avoided ⁇ become the.
  • the rotary lobe pump is a good Have efficiency and low wear and be inexpensive to manufacture and in operation.
  • both the medium inlet and the medium outlet of the pump housing has a substantially rectangular cross section, each having two paraxial and two mutually perpendicular thereto edges, and
  • the new Drehkol ⁇ benpumpe invention combines several advantages in itself. Due to the circumferential area with the constant radius R, a planar seal is achieved between the rotary pistons and the pump housing, which is wear-sensitive to a much lesser extent than a line-shaped seal and at the same time effects an improved seal. This ensures a longer maintenance-free operation with increased efficiency. Wear-prone acute-angled edges are completely avoided in rotary lobe pumps according to the invention. At the same time, no cavitations occur in the rotary piston pump according to the invention, because due to the absence of acute-angled edges no Ein ⁇ grip angle occur and thus no volume of the pump to be funded by the rotary pump medium between the two rotary pistons can be included.
  • the angle ⁇ and] 3 ensures a steady seal between the suction side and pressure side of the pump in each position of the rotary piston ge by their surface sealing contact with the pump housing and unwanted medium back flows zwi ⁇ rule rotary piston and housing through despite the large Inlet and outlet sections and avoided despite the turning of the rotary piston.
  • the seal between the two rotary pistons is at least linear, so that there are no worse sealing properties than in known rotary piston or Kreiskolben ⁇ pumps.
  • a first axis-parallel edge of the medium inlet sses and of the medium outlet in each case essentially at the level of one axis and a second axis-parallel edge of the medium inlet. lasses and the medium outlet in each case substantially in
  • a further measure for achieving the largest possible inlet and outlet cross-section is that, viewed in the axial direction of the rotary piston, a width of the medium inlet and the medium outlet respectively extends over 80 to 100% of the axial length of each rotary piston.
  • the degree of coiling of the rotary pistons may be different for different pumps, depending on the particular requirements of the application.
  • the angle of rotation ⁇ is up to 60 °.
  • the largest possible circumferential area with the constant radius R is desirable.
  • the circumferential area with the constant radius R can not exceed a certain circumferential angle range ⁇ of theoretically 90 °.
  • a circumferential angle range ⁇ between 10 ° and 60 ° is preferred for the rotary piston pump according to the invention.
  • the circumferential angular range ⁇ of the circumferential region with the constant radius R is at least as great as the angle of rotation of the turned rotary pistons. In this way, it is ensured that you can put an imaginary axis-parallel linear sealing line over the entire axial length of each rotary piston and that while this imaginary sealing line runs over its entire length in the peripheral region with the constant radius R.
  • the inlet and outlet can advantageously have a width which corresponds to the full axial length of the rotary piston, without the desired continuous sealing between the inlet side and the outlet side of the pump being lost.
  • the distance A be 1.3 to 1.7 times, preferably 1 , 5 times, is as large as the radius R.
  • a further development of the rotary piston pump according to the invention provides that the rotary pistons, viewed in cross-section, each form a sequence of three convex contour regions in each of its two remaining peripheral regions, which are between the two peripheral regions with the constant radius R, with two each convex contour areas depending on a concave contour area.
  • This contouring provides a geometrically favorable opportunity for educa- Development of the desired continuous shape of the rotary piston, whereby the desired good seal between the two rotary piston is reliably achieved without it can lead to an inclusion of a medium volume between the rotary piston, so a cavitation.
  • the invention proposes that the rotary pistons have a transition in the form of an obtuse-angled edge, as viewed in cross-section, at the beginning and at the end of their two circumferential regions with the constant radius to the respective subsequent peripheral region.
  • the obtuse-angled edge forms a scraping edge, with the forward side of the rotary piston, with its surface region directly adjoining the scraping edge, enclosing the inner circumference of the housing at a significantly less acute angle.
  • the scraping edges in their interaction with the inner circumferential surface of the housing ensure that solid particles in the medium to be conveyed in the direction of piston rotation largely remain in front of the rotary pistons and are transported further by them, without becoming trapped between the housing inner circumference and the rotary pistons and causing damage there.
  • the obtuse-angled edge encloses an angle between 140 and 160 °, preferably of about 150 °. On the one hand, this achieves the desired scraping function of the edge and, on the other hand, avoids too sharp an edge subject to increased wear.
  • the invention proposes that the rotary pistons are provided with a coating or support which is resistant to the medium at their surfaces coming into contact with a medium to be conveyed by the rotary pump.
  • a coating or support can be easily applied to the rotary piston in the rotary piston pump according to the invention, because they do not have any acute-angled edges which hinder a coating or support.
  • a material can be used per se for the rotary pistons which is not resistant to the medium to be conveyed, because it is protected by the coating or support against attack by the medium. This is the use of schengünsti ⁇ gerem material, eg. As of cast steel or tool steel an ⁇ point of stainless steel, possible.
  • the coating or overlay is preferably formed by a rubber coating.
  • a rubber coating offers - in terms of protecting the turntable against attacks, the medium to be för ⁇ medium good properties.
  • a rubber coating improves the seal on the one hand, the rotary piston against the pump housing and on the other hand, the rotary piston up to today. This unwanted backflow against the desired conveying direction of the rotary piston pump are further reduced, which improves the efficiency of the pump.
  • FIG. 1 shows a rotary piston pump in cross-section, partly in front view, with two rotatably extending in its axial direction rotary pistons
  • Figure 4 left a conventional rotary piston pump and right a rotary piston pump according to the invention in comparison, each in a partial cross-section, and
  • FIG. 1 shows a rotary-piston pump 1 which has a housing 10 and two double-lobed rotary pistons 2 arranged therein.
  • the pump housing 10 delimits an inner space 10 'which, in the example shown in FIG. 1, has an oval-shaped inner contour 12 in cross section.
  • the inner contour 12. Is formed by a respective semicircular contour section 12 mutually facing ends by two straight Kon ⁇ turabête 12.2 are interconnected.
  • an inlet 11 through which a medium to be conveyed in the flow direction 28 enters the housing 10 of the rotary piston pump 1.
  • an outlet 11 ' is provided through which the pumped by the rotary lobe pump 1 medium leaves the pump housing 10.
  • Both the inlet 11 and the outlet 11 ' has a respective rectangular cross-section.
  • the inlet 11 is delimited by a respective upper edge 11.1 and lower edge 11.2 running perpendicular to the plane of the drawing and by two side edges 11.3 extending at right angles thereto and parallel to the plane of the drawing.
  • the outlet 11 ' is correspondingly delimited by a respective upper edge 11.1' and lower edge 11.2 'extending perpendicularly to the plane of the drawing, and by two side edges 11.3' extending at right angles thereto and parallel to the plane of the drawing.
  • Seen in the direction of flow 28 of the medium 'in front of and behind the rotary lobe pump 1 usually lines for the guidance of the medium are arranged, which are not darge here are.
  • the two rotary pistons 2 in the interior 10 'of the housing 10 are rotatably supported around two axes 20 parallel to one another and perpendicular to the plane of drawing of FIG.
  • the two axes 20 have a distance A from each other.
  • the two axes 20 coincide here in each case with the semicircular center of the semicircular Konturab ⁇ sections 12.1 of the inner contour 12 together.
  • each rotary piston 2 has two diametrically opposite circumferential regions 21 whose radius R measured from the axis 20 coincides with the radius R of the semicircular sections 12. 1 of the inner contour 12.
  • these peripheral regions 21 with the constant radius R extend over a respective peripheral angle range ⁇ of the associated rotary piston 2, the circumferential angle range ⁇ in each case being approximately 40 °.
  • each rotary piston 2 rests against the semi-circular section 12.1 of the inner contour 12 of the housing 10, forming a planar seal, when the rotary piston 2 moves along the section 12.1 during operation of the pump 1.
  • a better sealing effect and a reduced wear of the regions 21 of the rotary pistons 2 are achieved in comparison to an only line-shaped sealing.
  • the contour of the rotary pistons 2 is continuous both in the peripheral regions 21 with the constant radius R and in the two other peripheral regions 22 lying between them, and in particular without acute-angled edges, whereby volume inclusions or cavitations between the two rotary pistons 2 in each Verwindungs ⁇ position are avoided relative to each other.
  • the at least line-shaped seal 27 between the two rotary pistons 2 is ensured in each rotational position of the two rotary pistons 2 relative to each other.
  • the two rotary pistons 2 are designed as coiled pistons. This means that the two rotary pistons 2 seen in their Axialrich ⁇ direction, that are perpendicular to the plane of the Fi ⁇ gur 2, opposite to each other in rotation.
  • Figure 1 is the
  • FIG. 2 shows an enlarged view of only the front side of a single coiled rotary piston 2 for a rotary piston pump according to FIG. 1.
  • the rotary piston 2 shown in FIG. 2 it has a peripheral region 21 with a constant radius at the very top and at the very bottom R, measured from the axis 20 about which the rotary piston 2 is rotatable.
  • each circumferential region 21 extends with the constant radius R over a circumferential angular range ⁇ of approximately 24 °.
  • the transition from a peripheral region 21 to an adjacent circumferential region 22 forms in each case an obtuse-angled edge 26.
  • the four obtuse-angled edges 26 present on the rotary piston 2 in each case enclose an angle J3 on. In the example shown in FIG. 2, the angle J3 is about 150 °.
  • the obtuse-angled edges 26, which form the leading edges during operation, ie during rotation of the rotary piston 2, have a function as scraper edges in cooperation with the pump housing (not shown in FIG. 2). In this way, trapping of solid particles which are contained in the medium to be conveyed is largely avoided between the outer circumference of the rotary pistons 2 and the inner periphery of the pump housing which is not shown in FIG.
  • a convex region 22.1 initially follows, in which the radius of the rotary piston 2, starting from the radius R, decreases steadily in the circumferential direction as viewed from the circumferential region 21.
  • FIG. 2 also shows a technical possibility of mounting the rotary piston 2 on a shaft 23, which is rotatable about the axis 20.
  • a piston carrier body 24 with a cylindri ⁇ basic shape is mounted rotationally fixed on the shaft 23.
  • At its outer circumference carries the piston support body 24 an outwardly vor ⁇ spring jumping spring 24 '.
  • a piston core 25 is arranged rotationally fixed, which has a bore whose inner diameter with a clearance fit corresponds to the outer diameter of the piston carrier body 24.
  • the piston core 25 has, on its inner circumference, a groove 25 ', which extends radially outwards and runs in the axial direction, which, in the assembled state, as represented by FIG. 2, receives the spring 24'.
  • FIG. 3 shows the rotary-piston pump 1 from FIG. 1 in a perspective view, wherein a housing cover is omitted and the viewer's right half of the housing 10 of the rotary-piston pump 1 is only indicated in dashed lines in order to separate the two in the FIG housing 10 arranged rotary piston 2 to make completely visible.
  • the coiled design of the rotary piston 2 is particularly clear.
  • the circumferential regions 21 of the rotary pistons 2, which cooperate sealingly with the semicircular sections 12.1 of the inner contour 12 of the housing 10, are highlighted in FIG. 3 by a hatching. Between the peripheral regions 21 are the remaining peripheral regions 22, the contour of which has already been explained with reference to FIG.
  • Each transition from one circumferential region 21 to an adjacent peripheral region 22 is formed by an obtuse-angled edge 26 in each case.
  • the two rotary pistons 2 are mutually rotatable about their mutually parallel axes 20 in the sense of the rotary arrows 29, for which purpose a drive, which is not shown here, is used.
  • the pump housing 10 has here right in the foreground in dashed lines its inlet 11, which has a rectangular outline.
  • the inlet 11 is delimited by an upper edge 11.1 and at the bottom by a lower edge 11.2.
  • the upper edge 11.1 extends substantially at the level of the upper axis 20 and the lower edge 11.2 extends substantially at the level of the lower axis 20.
  • the inlet 11 is bounded by two lateral edges 11.3 parallel to each other and perpendicular to the upper edge 11.1 and lower ⁇ edge 11.2 run.
  • the pump housing 10 On the opposite side, here facing away from the observer, the pump housing 10 has its outlet 11 ', which likewise has a rectangular outline.
  • An upper edge delimiting the outlet 11 ' is concealed here by the upper rotary piston 2; down the outlet 11 'is limited by a lower edge 11.2'.
  • the rotary pistons 2 can, as shown in FIG. 3, be provided with a coating or support 3, in particular a rubber coating, on their outer surfaces which come into contact with the medium to be conveyed by the rotary piston pump 1, in order to directly attack the conveyed medium To prevent the supporting material of the rotary piston 2. Due to their elasticity, a rubber coating also offers improved sealing of both the rotary pistons 2 relative to the housing 10 and the two rotary pistons 2 against each other. In the event of wear or damage, the coating or support 3 can be renewed, wherein the remaining rotary piston 2 can continue to be used.
  • FIG. 3 In the event of wear or damage, the coating or support 3 can be renewed, wherein the remaining rotary piston 2 can continue to be used.
  • FIG. 4 shows, for the purpose of a direct comparison with each other on the left, a conventional rotary lobe pump and, on the right, a rotary lobe pump according to the invention, each in a schematic partial cross section only through the upper part of the pump.
  • the visible part of the pump housing 10 is here that housing part which has the semicircular portion 12.1 of the inner contour 12.
  • the rotary piston 2 of the conventional pump here is a dreierieliger rotary piston 2; Alternatively, this Dreh ⁇ piston 2 may also be two or four wings. As the left part of Figure 4 illustrates, this rotary piston 2, regardless of the number of its wings, only with a circumferentially very narrow, practically only line-shaped region 21 in sealing contact Ab ⁇ section 12.1 of the inner contour 12 of the housing 10 at , in the example shown here over a circumferential angle ⁇ of only about 3 °. This results in a very acute-angled, wedge-shaped gap between the peripheral region 22 of the rotary piston 2 and the section 12.1 of the inner contour 12 of the housing 10, seen here in direction of rotation 29 of the rotary piston 2 side of the rotary piston 2, here with a gap angle of only about 5 °.
  • the rotary-piston pump is equipped with a rotary piston 2 of the type already described above with reference to FIGS. 1 to 3.
  • This rotary piston 2 projects beyond a circumferentially relatively large angular range ⁇ of approximately 50.degree.
  • This region 21 extends in the circumferential direction to both sides each bounded by an obtuse edge 26; This is followed, viewed in the circumferential direction, on both sides by the further peripheral region 22.
  • FIG. 5 shows a single rotary piston 2 from the rotary piston pump shown in FIG. 3 in a perspective view.
  • the rotary piston 2 according to FIG. 5 is rotatable about its axis of rotation 20.
  • the peripheral regions 21 pointing upwards and downwards in FIG. 5 have a constant radius R (see FIG. 2) and, during operation of the rotary piston pump, make surface-sealing contact with the semicircular sections 12.1 of the inner contour 12 of the housing 10 um.
  • Each peripheral region 21 is seen in the circumferential direction bounded on both sides by a respective obtuse-angled edge 26; In the circumferential direction on both sides then follows in each case one of the two remaining peripheral regions 22 of the rotary piston 2.
  • the remaining peripheral regions 22 also consist of three convex regions 22.1 and two each. because intervening concave areas 22. 2 together.

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Description

Beschreibung:
Drehkolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse und zwei zweiflü¬ geligen Drehkolben
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse und mit zwei zweiflügeligen Dreh¬ kolben, wobei das Pumpengehäuse einerseits einen Medium¬ einlaß und gegenüberliegend einen Mediumauslaß sowie ei¬ nen Innenraum aufweist, der im Querschnitt im wesentli¬ chen die Kontur eines Ovals mit zwei einander gegenüber¬ liegenden Halbkreisen mit dem Radius R aufweist, deren Mittelpunkte den Abstand A haben, wobei die Drehkolben auf zwei parallelen Achsen gegensinnig drehbar gelagert sind, wobei die eine Achse durch den einen Halbkreismit¬ telpunkt und die andere Achse durch den anderen HaIb- kreismittelpunkt verläuft, wobei jeder Drehkolben bei seiner Drehung zum einen im Bereich der Halbkreise dich¬ tend am Gehäuse entlang läuft und zum anderen gegen den jeweils anderen Kolben dichtend anliegt, wobei jeder Drehkolben in zwei einander diametral gegenüberliegenden Umfangsbereichen jeweils über einen Umfangswinkelbereich α eine Außenkontur mit dem konstanten Radius R um seine Achse aufweist, wobei jeder Drehkolben in seinen übrigen Umfangsbereichen jeweils eine stetige, eingriffswinkel- . freie und volumeneinschlußfreie Kontur mit von der Achse gemessenen Radien kleiner als der Radius R aufweist und wobei in' Richtung einer Verbindungslinie der beiden Ach¬ sen gesehen sich in jeder Verdrehstellung der Drehkolben die Radien der beiden Drehkolben unter Ausbildung einer zumindest linienförmigen Abdichtung zwischen den beiden Drehkolben zu dem konstanten Abstand A addieren.
Eine Drehkolbenpumpe der eingangs genannten Art ist aus US 1 361 423 A bekannt. Diese Drehkolbenpumpe, die in er¬ ster Linie als Feuerlöschpumpe gedacht ist, besitzt ein Gehäuse, das unterhalb des Innenraums, in dem die Dreh¬ kolben rotieren, ein Wasserreservoir aufweist. Dieses Wasserreservoir steht über einen verhältnismäßig großen Einlaß mit dem Innenraum in Strömungsverbindung. Die Kan¬ ten des Einlasses sind in Drehrichtung der Drehkolben ge¬ sehen, mit Rundungen und Übergangsschrägen ausgebildet, um zu erreichen, daß ein Wasservolumen innerhalb des In¬ nenraums bei Drehung der Kolben nicht schlagartig, son¬ dern eher stetig und mit einer gewissen Übergangsphase von dem im Reservoir befindlichen Wasservolumen getrennt wird. Hierdurch sollen Vibrationen im Betrieb der Dreh¬ kolbenpumpe vermindert werden. Da der Einlaß verhältnis¬ mäßig groß ist, muß der Auslaß entsprechend schmaler aus¬ geführt sein, um in jeder Stellung der Drehkolben noch eine Abdichtung zwischen Einlaßseite und Auslaßseite zu gewährleisten. Nachteilig kommt es durch den relativ schmalen Auslaß hier zu einem hohen Strömungswiderstand für das von der Pumpe geförderte Wasser, was den Pumpen¬ wirkungsgrad reduziert. Die in dieser Drehkolbenpumpe eingesetzten Drehkolben sind in ihrer Axialrichtung be¬ trachtet gradlinig ausgebildet.
Aus EP 0 283 755 Al ist eine Vorrichtung zum Verteilen von inhomogenen Flüssigkeiten, insbesondere Gülle, be¬ kannt. Diese Vorrichtung besitzt ein Verteilorgan, das einen Verteilerbehälter für zugeführte Flüssigkeit mit einer Mehrzahl von Austrittsöffnungen für anschließbare Austragleitungen umfaßt. Dabei umfaßt der Verteilerbehäl- ter ein durch Zwischenwände in mehrere voneinander ge¬ trennte, jeweils ein Drehkolbenpaar nach Art von Roots- Rotoren enthaltende Förderräume unterteiltes Gehäuse. Sämtliche Förderräume stehen auf ihrer Flüssigkeitszu¬ führseite miteinander in offener Verbindung und sind auf ihrer Flüssigkeitsaustrittsseite jeweils mit einem geson¬ derten Auslaß versehen. Wesentlich ist bei dieser Vor¬ richtung, daß jeder gesonderte Auslaß der Förderräume in zwei einzelne Auslaßkanäle unterteilt ist, die jeweils einem der beiden zusammenwirkenden Drehkolben des Dreh¬ kolbenpaares des zugehörigen Förderraums zugeordnet sind. Im Umlaufbetrieb des Drehkolbenpaares sind die beiden Auslaßkanäle durch ihre zugehörigen, umlaufenden Drehkol¬ ben abwechselnd jeweils vom Förderraum abtrennbar und mit diesem verbindbar. Mit dieser Ausgestaltung der Vorrich¬ tung wird erreicht, daß besonders kräftige Pulsationen bei der Rotation der Drehkolben entstehen, die hier ge¬ wünscht sind, um die inhomogenen Flüssigkeiten durch die Mehrzahl der Austrittsöffnungen und der daran anschlie߬ baren Austragleitungen zu fördern, ohne daß dabei durch in den Flüssigkeiten mitgeführte Feststoffe oder Fremd¬ körper Verstopfungen auftreten. Auch hier sind die Dreh¬ kolben in ihrer Axialrichtung gesehen gradlinig verlau¬ fend ausgebildet .
Eine weitere Drehkolbenpumpe ist aus EP 0 599 333 Al be¬ kannt . Bei dieser bekannten Drehkolbenpumpe haben die Drehkolben an ihren radial äußeren Enden jeweils einen Radius, der kleiner ist als der Radius der die Gehäuse¬ kontur bildenden Halbkreise. Gleichzeitig liegt der Mit¬ telpunkt des Radius der äußeren Enden der Drehkolben hier im radialen Abstand von der Achse, um die der betreffende Drehkolben drehbar ist, nach außen versetzt. Daraus re¬ sultiert, daß jedes radial äußere Ende der Drehkolben nur entlang einer linieförmigen Dichtkontur am Gehäuse ent- lang streicht, wenn die Drehkolben in Drehung versetzt werden. Diese nur linienförmige Abdichtung hat den Nach¬ teil eines hohen Verschleißes, was dazu führt, daß die Drehkolben oder zumindest Teile davon relativ oft ausge¬ tauscht werden müssen. Aus diesem Grunde sind die Dreh¬ kolben mit austauschbaren Dichtleisten ausgebildet, die jeweils den radial äußeren Teil der Drehkolben bilden und einzeln austauschbar sind. Die austauschbare Gestaltung der Dichtleisten erfordert einen relativ hohen konstruk¬ tiven Aufwand für die Drehkolben, was diese und damit die Pumpe insgesamt verteuert.
Weiterhin sind im Stand der Technik Kreiskolbenpumpen be¬ kannt, zum Beispiel aus DE 100 22 097 Cl. Charakteri¬ stisch für Kreiskolbenpumpen sind Kreiskolben, die über einen relativ großen Umfangsbereich eine Außenkontur auf¬ weisen, deren Radius mit dem Halbkreisradius des Gehäuses übereinstimmt und bei denen der Mittelpunkt des Radius mit der Achse, um die der Kreiskolben drehbar ist, zusam¬ menfällt. Weiterhin ist charakteristisch für die Kreis¬ kolben einer Kreiskolbenpumpe, daß der radial äußere End¬ bereich jedes Kreiskolbens an seiner vorlaufenden und an seiner nachlaufenden Seite jeweils über eine spitzwinkli¬ ge Kante in einen in Richtung zur zugehörigen Drehachse verlaufenden, konkaven Konturbereich übergeht. Die spitz¬ winkligen Kanten unterliegenden im Betrieb einer Kreis¬ kolbenpumpe einem besonders hohen Verschleiß. Aus diesem Grunde sind hier austauschbare Kantenleisten vorgesehen, um bei einem Verschleiß der spitzwinkligen Kanten nur die Kantenleisten austauschen zu müssen. Durch die austausch¬ bare Gestaltung der Kantenleisten wird auch hier der kon¬ struktive Aufwand für die Kreiskolben der Kreiskolbenpum¬ pe relativ hoch, was die Pumpe verteuert. Ein weiterer Nachteil bei einer Kreiskolbenpumpe besteht darin, daß es praktisch nicht möglich ist, die spitzwinkligen Kanten mit einer ausreichend dauerhaft haltbaren Beschichtung oder Auflage zu versehen. Ein dritter wesentlicher Nach¬ teil, der bei Kreiskolbenpumpen grundsätzlich auftritt, ist eine sogenannte Kavitation zwischen den konkaven Be¬ reichen der beiden Kreiskolben. Diese Kavitation schließt ein Volumen des durch die Kreiskolbenpumpe zu fördernden Mediums ein, wobei das eingeschlossene Volumen nachteilig auch noch variabel ist. Deshalb muß ein ausreichend gro¬ ßer Spaltraum zwischen den beiden Kreiskolben freigehal¬ ten werden, um ein Abfließen und Zufließen des Mediums im Bereich der Kavitation zu gestatten, insbesondere wenn es sich bei dem Medium um ein nicht kompressibles Medium, wie eine Flüssigkeit, handelt. Aus diesem Grunde werden üblicherweise die spitzwinkligen Kanten der Kreiskolben angefast, so daß der Kolbenflügelumfang verkleinert wird und ein Abströmen des Mediums aus der Kavitation bzw. ein Einströmen des Mediums in die Kavitation leichter möglich wird. Hierbei muß allerdings eine Minderung der Förder¬ leistung der Pumpe in Kauf genommen werden.
Die DE 198 02 264 Cl zeigt eine Rotorpumpe mit einem Pum¬ pengehäuse, mit einem Paar von im Gehäuse angeordneten, gegensinnig drehantreibbaren Rotoren, welche jeweils in Form einer Schraubenlinie schräg zur zugehörigen Welle verlaufende Verdrängerflügel aufweisen, die bei der Dre¬ hung der Rotoren dichtend an der Innenseite der Wandung des Pumpengehäuses und am jeweils anderen Rotor anliegend umlaufen. Die schräg verlaufenden Verdrängerflügel sorgen für eine Verminderung von Pulsationen im geförderten Me¬ dium, liegen aber am Pumpengehäuse jeweils nur entlang einer dichten Linie an. Damit trotz des schrägen Verlaufs der Verdrängerflügel und damit auch des schrägen Verlaufs der Dichtlinie zwischen diesen und dem Pumpengehäuse in jeder Drehstellung der Rotoren eine Abdichtung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Pumpe gewährleistet ist, müssen die Konturen des Einlasses und des Auslasses ent¬ sprechend angepaßt werden, d. h. in ihrer Größe verklei¬ nert werden. Aufgrund der hier nur linienförraigen Abdich¬ tung zwischen den Verdrängerflügeln und dem Pumpengehäuse tritt hier ein großer Verschleiß auf, dem gemäß dieser zitierten Schrift dadurch begegnet wird, daß jeder Ver¬ drängerflügel eine auswechselbare Dichtleiste aufweist. Die Ausgestaltung der Rotoren mit den auswechselbaren Dichtleisten führt zu einem erhöhten Herstellungsaufwand und damit zu erhöhten Kosten für die Pumpe insgesamt.
Weiter ist es, wie in der EP 0 363 420 B2 beschrieben, bei einer Drehkolbenpumpe mit Wendelkolben möglich, zwei einander gegenüberliegende, quer zur Drehrichtung der Ro¬ toren weisende Kanten des Einlasses und des Auslasses mit einem schrägen Verlauf auszubilden, um sie in ihrer Rich¬ tung an den schrägen Verlauf der Verdrängerflügel anzu¬ passen, die hier nur entlang einer Linie gegen das Pum¬ pengehäuse abdichten. Hierdurch ergibt sich dann ein Um¬ riß von Einlaß und Auslaß in Form je eines Trapezes oder Dreiecks. Damit werden zwar Einlaß und Auslaß .in jeder Kolbenstellung voneinander getrennt, jedoch tritt auch hier nachteilig eine Verkleinerung des Querschnitts von Einlaß und Auslaß auf, was zu einer Erhöhung des Strö¬ mungswiderstandes im Einlaß und Auslaß führt und so den Wirkungsgrad der Rotorpumpe beeinträchtigt.
Für die vorliegende Erfindung stellt sich deshalb die Aufgabe, eine Drehkolbenpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die die dargelegten Nachteile vermeidet und bei der eine gute Abdichtung der Drehkolben zum Pumpenge¬ häuse und eine pulsationsarme Förderung erreicht -werden und Kavitationen und damit verbundene Spaltströme vermie¬ den werden. Dabei soll die Drehkolbenpumpe einen guten Wirkungsgrad und einen geringen Verschleiß aufweisen und in der Herstellung und im Betrieb kostengünstig sein.
Die Lösung dieser Aufgabe gelingt erfindungsgemäß mit ei¬ ner Drehkolbenpumpe der eingangs genannten Art, die da¬ durch gekennzeichnet ist,
- daß die Drehkolben in ihrer Axialrichtung gesehen ein¬ ander entgegengesetzt gewendelt verlaufend ausgeführt sind, wobei jeweils die eine Stirnseite jedes Drehkol¬ bens relativ zur anderen Stirnseite desselben Drehkol¬ bens um einen Verdrehwinkel J3 verdreht ist,
- daß sowohl der Mediumeinlaß als auch der Mediumauslaß des Pumpengehäuses einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit je zwei achsparallelen und je zwei rechtwinklig dazu verlaufenden Kanten aufweist und
- daß jeweils der Umfangswinkelbereich α und der Verdreh¬ winkel J3 so bemessen und aufeinander abgestimmt sind, daß eine parallel zu der jeweiligen Achse verlaufende gedachte Dichtlinie über die volle axiale Länge jedes Drehkolbens innerhalb von dessen Umfangsbereich, der die Außenkontur mit dem konstanten Radius R hat, ver¬ läuft.
Vorteilhaft vereinigt die erfindungsgemäße neue Drehkol¬ benpumpe mehrere Vorteile in sich. Durch den Umfangsbe¬ reich mit dem konstanten Radius R wird zwischen den Dreh¬ kolben und dem Pumpengehäuse eine flächige Abdichtung er¬ zielt, die in einem wesentlich geringeren Maß verschleiß- •empfindlich ist als eine linienförmige Abdichtung und die gleichzeitig eine verbesserte Abdichtung bewirkt. Dies sorgt für einen längeren wartungsfreien Betrieb bei er¬ höhtem Wirkungsgrad. Verschleißanfällige spitzwinklige Kanten werden bei erfindungsgemäßer Drehkolbenpumpe völ¬ lig vermieden. Gleichzeitig treten bei der erfindungsge¬ mäßen Drehkolbenpumpe keinerlei Kavitationen auf, weil aufgrund des Fehlens von spitzwinkligen Kanten keine Ein¬ griffswinkel auftreten und damit auch kein Volumen des durch die Drehkolbenpumpe zu förderndem Mediums zwischen den beiden Drehkolben eingeschlossen werden kann. Deshalb müssen zwischen den beiden Drehkolben auch keine Strö¬ mungsspalte für ein Abströmen des Mediums aus einer Kavi¬ tation oder für ein Einströmen des Mediums in eine Kavi¬ tation freigehalten werden, was wieder dem Wirkungsgrad der Pumpe zugute kommt und was ebenfalls zu einem gerin¬ gen Verschleiß der Drehkolben im Pumpenbetrieb beiträgt. Die gewendelte Form der Drehkolben sorgt für einen pulsa- tionsarmen Pumpbetrieb, was für viele Anwendungen vor¬ teilhaft oder sogar unerläßlich ist und was ansonsten oft erforderliche Pulsationsdämpfer unnötig macht. Gleichzei¬ tig können der Mediumeinlaß und der Mediumauslaß große und damit Strömungswiderstandsarme Querschnitte aufwei¬ sen, was ebenfalls einem guten Pumpenwirkungsgrad zugute kommt . Dabei bleibt durch die angegebene Abstimmung der Winkel α und ]3 eine stetige Abdichtung zwischen Saugseite und Druckseite der Pumpe in jeder Stellung der Drehkolben durch deren flächig dichtende Anlage am Pumpengehäuse ge¬ währleistet und unerwünschte Mediumrückströmungen zwi¬ schen Drehkolben und Gehäuse hindurch werden trotz der großen Ein- und Auslaßquerschnitte und trotz der Wende- lung der Drehkolben vermieden. Die Abdichtung zwischen den beiden Drehkolben ist mindestens linienförmig, so daß hier keine schlechteren Abdichteigenschaften vorliegen als bei an sich bekannten Drehkolben- oder Kreiskolben¬ pumpen.
Um einen möglichst großen Einlaß- und Auslaßquerschnitt zu erzielen, ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, daß eine erste achsparallele Kante des Mediumeinla.sses und des Me¬ diumauslasses jeweils im wesentlichen in Höhe der einen Achse und eine zweite achsparallele Kante des Mediumein- lasses und des Mediumauslasses jeweils im wesentlichen in
Höhe der anderen Achse liegt.
Eine weitere Maßnahme zur Erzielung eines möglichst gro¬ ßen Einlaß- und Auslaßquerschnittes besteht darin, daß bevorzugt in Axialrichtung der Drehkolben gesehen sich eine Breite des Mediumeinlasses und des Mediumauslasses jeweils über 80 bis 100% der axialen Länge jedes Drehkol¬ bens erstreckt.
Das Maß der Wendelung der Drehkolben kann bei verschiede¬ nen Pumpen unterschiedlich sein, wobei sich dies nach den jeweiligen Anforderungen im Einsatzfall richtet. Bevor¬ zugt ist vorgesehen, daß der Verdrehwinkel ß bis zu 60° beträgt .
Um eine möglichst gute Abdichtung zwischen den drehenden Drehkolben und dem Pumpengehäuse zu erzielen, ist ein möglichst großer Umfangsbereich mit dem konstanten Radius R wünschenswert. Gleichzeitig kann aber der Umfangsbe¬ reich mit dem konstanten Radius R einen bestimmten Um- fangswinkelbereich α von theoretisch 90° nicht über¬ schreiten. Bei einem Umfangsbereichwinkel α von 90° erge¬ ben sich zwangsläufig die nicht erwünschten spitzwinkli¬ gen Kanten, so daß ein kleinerer Umfangswinkelbereich α sinnvoll ist. Für die erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe ist deshalb ein Umfangswinkelbereich α zwischen 10° und 60° bevorzugt. Mit dem angegebenen Umfangswinkelbereich α zwischen 10° und 60° wird einerseits die gewünschte gute Abdichtung zwischen den Drehkolben und dem Pumpengehäuse gewährleistet und andererseits ist dieser Umfangswinkel¬ bereich α in jedem Falle noch so klein, daß im Verlauf der weiteren Kontur der Drehkolben spitzwinklige Kanten nicht erforderlich werden. Die gewünschte stetige Abdich¬ tung zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite der Pumpe durch die Drehkolben kann durch geeignete Abstim¬ mung des Maßes dieses Utnfangswinkelbereichs α mit dem zu¬ vor erwähnten Verdrehwinkel und der Größe und/oder Lage von Mediumeinlaß und -auslaß problemlos gewährleistet werden.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, daß der Umfangswinkelbe- reich α des Umfangsbereichs mit dem konstanten Radius R mindestens so groß ist wie der Verdrehwinkel der gewen- delten Drehkolben. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß man eine gedachte achsparallele geradlinige Dichtlinie über die gesamte axiale Länge jedes Drehkolbens legen kann und daß dabei diese gedachte Dichtlinie über ihre gesamte Länge in dem Umfangsbereich mit dem konstanten Radius R verläuft. Bei dieser Gestaltung können vorteil¬ haft Einlaß und Auslaß eine Breite haben, die der vollen axialen Länge der Drehkolben entspricht, ohne daß die ge¬ wünschte stetige Abdichtung zwischen Einlaßseite und Aus¬ laßseite der Pumpe verloren geht .
Damit zum einen die Drehkolbenpumpe einen guten Wirkungs¬ grad aufweist und zum anderen deren Drehkolben eine "schlanke" Querschnittsform mit einer hohen mechanischen Stabilität erhalten, ist bevorzugt weiter vorgesehen, daß der Abstand A 1,3- bis 1,7-mal, vorzugsweise 1,5-mal, so groß ist wie der Radius R.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe sieht vor, daß die Drehkolben im Querschnitt gesehen je¬ weils in ihren zwei übrigen Umfangsbereichen, die zwi¬ schen den zwei Umfangsbereichen mit dem konstanten Radius R liegen, eine Folge von je drei konvexen Konturbereichen bilden, wobei zwischen je zwei konvexen Konturbereichen je ein konkaver Konturbereich liegt. Dieser Konturverlauf stellt eine geometrisch günstige Möglichkeit zur Erzie- lung der gewünschten stetigen Form der Drehkolben dar, womit die gewünschte gute Abdichtung zwischen den beiden Drehkolben zuverlässig erzielt wird, ohne daß es zu einem Einschluß eines Mediumvolumens zwischen den Drehkolben, also zu einer Kavitation, kommen kann.
Bei konventionellen Drehkolben, die nur entlang einer Dichtlinie mit dem Innenumfang des Pumpengehäuses in An¬ lage stehen, ergibt sich zwischen der Innenumfangsflache des Gehäuses und der äußeren Oberfläche der vorlaufenden Seite des Drehkolbens jeweils ein sehr spitzwinkliger, keilförmiger Spalt. In diesem spitzwinkligen Spalt klem¬ men sich sehr leicht Feststoffpartikel, die im zu för¬ dernden Medium enthalten sind, ein; dies führt zu einem erhöhten Verschleiß oder sogar größeren Beschädigen so¬ wohl der inneren Oberfläche des Gehäuses als auch der äu¬ ßeren Oberfläche der Drehkolben. Um dies zu vermeiden, schlägt die Erfindung vor, daß die Drehkolben im Quer¬ schnitt gesehen jeweils am Anfang und am Ende ihrer zwei Umfangsbereiche mit dem konstanten Radius zu dem jeweils anschließenden weiteren Umfangsbereich einen Übergang in Form einer stumpfwinkligen Kante aufweisen. Die stumpf¬ winklige Kante bildet eine Abschabekante, wobei die vor¬ laufende Seite des Drehkolbens mit ihrem unmittelbar an die Abschabekante anschließenden Oberflächenbereich mit dem Innenumfang des Gehäuses einen deutlich weniger spit¬ zen Winkel einschließt. Dadurch sorgen die Abschabekanten in ihrem Zusammenwirken mit der Innenumfangsflache des Gehäuses dafür, daß FestStoffpartikel im zu fördernden Medium in Kolbendrehrichtung gesehen größtenteils vor den Drehkolben bleiben und von diesen weitertransportiert werden, ohne sich zwischen dem Gehäuseinnenumfang und den Drehkolben einzuklemmen und dort Schaden anzurichten. In konkreter Weiterbildung ist bevorzugt vorgesehen, daß die stumpfwinklige Kante einen Winkel zwischen 140 und 160°, vorzugsweise von etwa 150°, einschließt. Hiermit wird einerseits die gewünschte Abschabefunktion der Kante erreicht und andererseits eine zu scharfe, einem erhöhten Verschleiß unterliegende Kante vermieden.
Weiter schlägt die Erfindung vor, daß die Drehkolben an ihren mit einem durch die Drehkolbenpumpe zu fördernden Medium in Kontakt tretenden Oberflächen mit einer gegen das Medium resistenten Beschichtung oder Auflage versehen sind. Eine Beschichtung oder Auflage kann bei der erfin¬ dungsgemäßen Drehkolbenpumpe problemlos auf die Drehkol¬ ben aufgebracht werden, weil diese keine für eine Be¬ schichtung oder Auflage hinderlichen spitzwinkligen Kan¬ ten aufweisen. Gleichzeitig kann für die Drehkolben an sich ein Material verwendet werden, das gegen das zu för¬ dernde Medium nicht resistent ist, weil es durch die Be¬ schichtung oder Auflage gegen einen Angriff des Mediums geschützt ist. Damit ist die Verwendung von preisgünsti¬ gerem Material, z. B. von Gußstahl oder Werkzeugstahl an¬ stelle von rostfreiem Edelstahl, möglich. Außerdem wird so die Möglichkeit geschaffen, nach Verschleiß der Be¬ schichtung oder Auflage den Drehkolben durch Aufbringen einer neuen Beschichtung oder Auflage zu regenerieren und dann wieder in einer Drehkolbenpumpe einzusetzen. Dadurch wird ein wesentlicher Teil des Drehkolbens mehrfach ver¬ wendbar.
Die Beschichtung oder Auflage ist vorzugsweise durch eine Gummierung gebildet. Eine Gummierung bietet -im Hinblick auf den Schutz des Drehkplbens gegen Angriffe, des zu för¬ dernden Mediums gute Eigenschaften. Außerdem verbessert eine Gummierung die Abdichtung einerseits der Drehkolben gegen das Pumpengehäuse und andererseits der Drehkolben gegeneinander. Damit werden unerwünschte Rückströmungen entgegen der gewünschten Förderrichtung der Drehkolben¬ pumpe weiter vermindert, was den Wirkungsgrad der Pumpe verbessert .
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert . Die Figuren der Zeich¬ nung zeigen:
Figur 1 eine Drehkolbenpumpe im Querschnitt, teils in Stirnansicht, mit zwei in ihrer Axialrichtung gewendelt verlaufenden Drehkolben,
Figur 2 die Stirnseite eines einzelnen Drehkolbens in einer vergrößerten Ansicht,
Figur 3 die Drehkolbenpumpe in einer perspektivischen
Ansicht mit einem offenen, teilweise weggelasse¬ nen Pumpengehäuse,
Figur 4 links eine konventionelle Drehkolbenpumpe und rechts eine erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe im Vergleich, jeweils in einem Teil-Querschnitt, und
Figur5 einen der Drehkolben aus Figur 3 als Einzelteil in perspektivischer Ansicht.
Figur 1 zeigt eine Drehkolbenpumpe 1, die ein Gehäuse 10 und zwei darin angeordnete, zweiflüglige Drehkolben 2 aufweist. Das Pumpengehäuse 10 begrenzt einen Innenraum 10', der in dem in Figur 1 gezeigten Beispiel im Quer¬ schnitt eine ovalförmige Innenkontur 12 hat. Oben und un¬ ten in Figur 1 ist die Innenkontur.12 durch je einen halbkreisförmigen Konturabschnitt 12.1 gebildet, deren aufeinander zu weisende Enden durch zwei geradlinige Kon¬ turabschnitte 12.2 miteinander verbunden sind.
Im Bereich des rechten geradlinigen Konturabschnitts 12.2 liegt verdeckt ein Einlaß 11, durch das ein zu förderndes Medium in Fließrichtung 28 in das Gehäuse 10 der Drehkol¬ benpumpe 1 gelangt. An der gegenüberliegenden, in Figur 1 linken Seite ist in dem dortigen geradlinigen Konturab¬ schnitt 12.2 ein Auslaß 11' vorgesehen, durch den das von der Drehkolbenpumpe 1 geförderte Medium das Pumpengehäuse 10 verläßt. Sowohl der Einlaß 11 als auch der Auslaß 11' besitzt einen jeweils rechteckigen Querschnitt. Der Ein¬ laß 11 ist dabei durch je eine senkrecht zur Zeichnungs¬ ebene verlaufende Oberkante 11.1 und Unterkante 11.2 so¬ wie durch zwei rechtwinklig dazu und parallel zur Zeich¬ nungsebene verlaufende Seitenkanten 11.3 begrenzt. Der Auslaß 11' ist entsprechend durch je eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Oberkante 11.1' und Unterkan¬ te 11.2' sowie durch zwei rechtwinklig dazu und parallel zur Zeichnungsebene verlaufende Seitenkanten 11.3' be¬ grenzt.
In Fließrichtung 28 des Mediums gesehen' vor und hinter der Drehkolbenpumpe 1 sind üblicherweise Leitungen für die Führung des Mediums angeordnet, die hier nicht darge¬ stellt sind.
Die beiden Drehkolben 2 im Innenraum 10' des Gehäuses 10 sind um zwei parallel zueinander und senkrecht zur Zeich¬ nungsebene der Figur 1 verlaufende Achsen 20 drehbar ge¬ lagert. Die beiden Achsen 20 haben dabei einen Abstand A voneinander. Die beiden Achsen 20 fallen hier jeweils mit dem Halbkreismittelpunkt der halbkreisförmigen Konturab¬ schnitte 12.1 der Innenkontur 12 zusammen. Außerdem lie¬ gen die Oberkanten 11.1 und 11.1' von Einlaß 11 und Aus- laß 11' im wesentlichen in Höhe der oberen Achse 20 und die Unterkanten 11.2 und 11.2' von Einlaß 11 und Auslaß 11' im wesentlichen in Höhe der unteren Achse 20, wodurch sich große und widerstandsarme einström- und abströmsei- tige Strömungsguerschnitte der Pumpe 1 ergeben.
Wie die Figur 1 weiter zeigt, besitzt jeder Drehkolben 2 zwei einander diametral gegenüberliegende Umfangsbereich 21, deren Radius R von der Achse 20 gemessen mit dem Ra¬ dius R der halbkreisförmigen Abschnitte 12.1 der Innen¬ kontur 12 übereinstimmt. In Umfangsrichtung der Drehkol¬ ben 2 gesehen erstrecken sich diese Umfangsbereiche 21 mit dem konstanten Radius R über jeweils einen Umfangs- winkelbereich α des zugehörigen Drehkolbens 2, wobei hier jeweils der Umfangswinkelbereich α etwa 40° beträgt. In diesem Umfangsbereich 21 liegt also jeder Drehkolben 2 unter Ausbildung einer flächigen Abdichtung an dem halb¬ kreisförmigen Abschnitt 12.1 der Innenkontur 12 des Ge¬ häuses 10 an, wenn sich im Betrieb der Pumpe 1 der Dreh¬ kolben 2 entlang des Abschnitts 12.1 bewegt. Dadurch wer¬ den im Vergleich zu einer nur linienförmigen Abdichtung eine bessere AbdichtWirkung und ein verminderter Ver¬ schleiß der Bereiche 21 der Drehkolben 2 erreicht.
In den übrigen Umfangsbereichen 22, die zwischen den bei¬ den Umfangsbereichen 21 mit dem konstanten Radius R lie¬ gen, ist jeweils der Radius, gemessen von der zugehörigen Achse 20, kleiner als der Radius R. Dabei sind diese Ra¬ dien in Abhängigkeit von ihrer Lage auf dem Umfang der Drehkolben 2 jeweils so bemessen, daß sich die Radien der beiden Drehkolben 2 entlang einer Verbindungslinie zwi¬ schen den beiden Achsen 20 gesehen jeweils unter Ausbil- düng einer zumindest linienförmigen Abdichtung 27. zu dem Abstand A addieren. Die Kontur der Drehkolben 2 ist dabei sowohl in den Um- fangsbereichen 21 mit dem konstanten Radius R als auch in den beiden dazwischen liegenden übrigen Umfangsbereichen 22 stetig und insbesondere ohne spitzwinklige Kanten aus¬ gebildet, wodurch Volumeneinschlüsse oder Kavitationen zwischen den beiden Drehkolben 2 in jeder Verdrehungs¬ stellung relativ zueinander vermieden werden. Gleichzei¬ tig wird aber in jeder Verdrehungsstellung der beiden Drehkolben 2 relativ zueinander die zumindest linienför- mige Abdichtung 27 zwischen den beiden Drehkolben 2 ge¬ währleistet.
In der linken Hälfte der Figur 1, in der das Gehäuse 10 geschnitten ist, sind im Hintergrund mehrere Bohrungen 13 sichtbar, die zur Verbindung eines rückseitigen Gehäuse¬ deckels, der hier nicht sichtbar ist, mit dem Gehäuse 10 dienen. Dieser rückseitige Gehäusedeckel kann gleichzei¬ tig auch ein Teil einer Antriebeinheit sein, mit der die Drehkolben 2 in gegensinnige Drehung versetzbar sind.
Im Vordergrund der Figur 1 sind am Gehäuse 10 einige wei¬ tere Bohrungen 13' erkennbar, die zur lösbaren Anbringung eines vorderseitigen Gehäusedeckels, der hier weggelassen ist, dienen, um das Gehäuse 10 zu verschließen. Bei ent¬ sprechender, an sich bekannter Ausgestaltung der Drehkol¬ ben 2 können diese bei geöffneter, dem Betrachter zuge¬ wandter Seite des Gehäuses 10 aus dem Gehäuse 10 ausge¬ baut und in das Gehäuse 10 eingebaut werden, ohne daß ei¬ ne weitere Zerlegung erforderlich wird.
Weiter ist aus der Figur 1 ersichtlich, daß die beiden Drehkolben 2 als gewendelte Kolben ausgebildet sind. Dies bedeutet, daß die beiden Drehkolben 2 in ihrer Axialrich¬ tung gesehen, also senkrecht zur Zeichnungsebene der Fi¬ gur 2, einander entgegengesetzt in sich verdreht sind. In dem in Figur 1 gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der
Winkel dieser Verdrehung der Drehkolben 2 in sich etwa 35° über die gesamte axiale Länge der Drehkolben 2 be¬ trachtet, ist also geringfügig kleiner als der Umfangs- winkelbereich α von hier etwa 40° der Umfangsbereiche 21 mit dem konstanten Radius R. Nach oben hin ist der Winkel der Verdrehung auf solche Werte begrenzt, bei denen die erforderliche Abdichtung zwischen den relativ zueinander bewegten Pumpenteilen sicher gewährleistet bleibt. Mit den gewendelten Kolben 2 wird erreicht, daß Pulsationen bei der Förderung des Mediums in Fließrichtung 28 durch die Drehkolbenpumpe 1 vermindert werden, was für viele Einsatzbereiche der Pumpe 1 vorteilhaft oder wesentlich ist. .
Figur 2 zeigt in vergrößerter Darstellung nur die Stirn¬ seite eines einzelnen gewendelten Drehkolbens 2 für eine Drehkolbenpumpe gemäß Figur 1. In der in Figur 2 darge¬ stellten Stellung des Drehkolbens 2 besitzt dieser ganz oben und ganz unten je einen Umfangsbereich 21 mit einem konstanten Radius R, gemessen von der Achse 20, um die der Drehkolben 2 drehbar ist. Dabei erstreckt sich bei diesem Beispiel jeder Umfangsbereich 21 mit dem konstan¬ ten Radius R über einen Umfangswinkelbereich α von etwa 24°.
In Umfangsrichtung des Drehkolbens 2 gesehen zwischen den beiden Umfangsbereichen 21 mit dem Radius R liegen zwei übrige Umfangsbereiche 22, in denen der Radius kleiner wird und in jedem Falls kleiner ist als der Radius R.
Den Übergang von einem Umfangsbereich 21 zu einem benach¬ barten Umfangsbereich 22 bildet jeweils eine stumpfwink¬ lige Kante 26. Die vier an dem Drehkolben 2 vorhandenen stumpfwinkligen Kanten 26 schließen jeweils einen Winkel J3 ein. In dem in Figur 2 dargestelltem Beispiel beträgt der Winkel J3 etwa 150°. Die stumpfwinkligen Kanten 26, die im Betrieb, d. h. bei Rotation des Drehkolbens 2, die vorlaufenden Kanten bilden, haben im Zusammenwirken mit dem in Figur 2 nicht dargestellten Pumpengehäuse eine Funktion als Abschabekanten. Hierdurch wird ein Einklem¬ men von Feststoffpartikeln, die in dem zu fördernden Me¬ dium enthalten sind, zwischen dem Außenumfang der Dreh¬ kolben 2 und dem Innenumfang des in Figur 2 nicht darge¬ stellten Pumpengehäuses weitgehend vermieden.
Beiderseits jedes Umfangsbereichs 21 folgt zunächst je ein konvexer Bereich 22.1, in welchem in Umfangsriehtung gesehen vom Umfangsbereich 21 weg der Radius des Drehkol¬ bens 2, ausgehend vom Radius R, stetig kleiner wird.
In Umfangsrichtung gesehen jeweils mittig zwischen den beiden Umfangsbereichen 21 mit dem Radius R liegen zwei weitere konvexe Bereiche 22.1, in denen der Radius des Drehkolbens 2 sein Minimum erreicht.
Zwischen je zwei einander benachbarten konvexen Bereichen 22.1 der Umfangskontur des Drehkolbens 2 liegt je ein konkaver Bereich 22.2 als Übergangsbereich. Auch hier er¬ gibt sich ein stetiger Verlauf der äußeren Kontur des Drehkolbens 2 ohne spitzwinklige Kanten und ohne Volumen¬ einschlüsse oder Kavitationen bei Einsatz von zwei derar¬ tigen Drehkolben 2 gemäß Figur 2 in einer Drehkolbenpumpe gemäß Figur 1.
In der Figur 2 ist außerdem eine technische Möglichkeit dargestellt, den Drehkolben 2 auf einer Welle 23, die um die Achse 20 drehbar ist, zu montieren. Hierzu ist auf die Welle 23 ein Kolbentragkörper 24 mit einer zylindri¬ schen Grundform verdrehfest aufgesetzt. An seinen Außen- umfang trägt der Kolbentragkörper 24 eine nach außen vor¬ springende Feder 24' .
Im Inneren des Drehkolbens 2 ist verdrehfest ein Kolben¬ kern 25 angeordnet, der eine Bohrung aufweist, deren In¬ nendurchmesser mit Spielpassung dem Außendurchmesser des Kolbentragkδrpers 24 entspricht. Außerdem hat der Kolben¬ kern 25 an seinem Innenumfang eine nach radial außen ein¬ getiefte, in Axialrichtung verlaufende Nut 25', die im zusammengebauten Zustand, wie ihn die Figur 2 darstellt, die Feder 24' aufnimmt. Hierdurch wird der Drehkolben 2 verdrehfest und positionsgenau auf der Welle 23 gehal¬ tert.
Figur 3 zeigt die Drehkolbenpumpe 1 aus Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht, wobei ein Gehäusedeckel wegge¬ lassen ist und wobei die dem Betrachter zugewandte rechte Hälfte des Gehäuses 10 der Drehkolbenpumpe 1 in gestri¬ chelten Linien nur angedeutet ist, um die beiden im Ge¬ häuse 10 angeordneten Drehkolben 2 vollständig sichtbar zu machen. In Figur 3 wird die gewendelte Ausführung der Drehkolben 2 besonders deutlich. Die Umfangsbereiche 21 der Drehkolben 2, die mit den halbkreisförmigen Abschnit¬ ten 12.1 der Innenkontur 12 des Gehäuses 10 dichtend zu¬ sammenwirken, sind in Figur 3 durch eine Schraffur her¬ vorgehoben. Zwischen den Umfangsbereichen 21 liegen die übrigen Umfangsbereiche 22, deren Kontur schon anhand der Figur 2 erläutert wurde. Jeder Übergang von einem Um- fangsbereich 21 zu einem benachbarten Umfangsbereich 22 wird jeweils durch eine stumpfwinklige Kante 26 gebildet. Die in Drehrichtung 29 jeweils vorlaufenden Kanten 26 bilden jeweils eine Abschabekante, die mit dem Abschnitt 12.1 der Innenkontur 12 des Gehäuses 10 zusammenwirkt und ein Einklemmen von Feststoffpartikeln zwischen den Dreh- kolben 2 und der Innenkontur 12 des Gehäuses 10 weitge¬ hend verhindert .
Die beiden Drehkolben 2 sind um ihre parallel zueinander verlaufenden Achsen 20 im Sinne der Drehpfeile 29 gegen¬ sinnig drehbar, wozu ein hier nicht dargestellter, an sich bekannter Antrieb dient .
Das Pumpengehäuse 10 hat hier rechts im Vordergrund im gestrichelt dargestellten Bereich seinen Einlaß 11, der einen rechteckigen Umriß aufweist. Nach oben hin ist der Einlaß 11 durch eine Oberkante 11.1 und nach unten hin durch eine Unterkante 11.2 begrenzt. Die Oberkante 11.1 verläuft dabei im wesentlichen in Höhe der oberen Achse 20 und die Unterkante 11.2 verläuft im wesentlichen in Höhe der unteren Achse 20. Außerdem wird der Einlaß 11 durch zwei seitliche Kanten 11.3 begrenzt, die parallel zueinander und senkrecht zu der Oberkante 11.1 und Unter¬ kante 11.2 verlaufen.
An der gegenüberliegenden, hier vom Betrachter abgewand¬ ten Seite besitzt das Pumpengehäuse 10 seinen Auslaß 11', der ebenfalls einen rechteckigen Umriß aufweist. Eine den Auslaß 11' begrenzende Oberkante ist hier durch den obe¬ ren Drehkolben 2 verdeckt; nach unten wird der Auslaß 11' durch eine Unterkante 11.2' begrenzt. Weiterhin begrenzen zwei seitliche Kanten 11.3' den Auslaß 11' .
Wie Figur 3 anschaulich zeigt, haben der Einlaß 11 und der Auslaß 11' einen großen freien Strömungsquerschnitt, wodurch ein widerstandsarmes Einströmen und Ausströmen des von der Drehkolbenpumpe 1 geförderten Mediums gewähr¬ leistet wird. Zugleich sorgen die Drehkolben 2 mit ihren sich über einen gewissen Umfangswinkelbereich erstrecken¬ den Umfangsbereichen 21 dafür, daß trotz der Wendelung der Drehkolben 2 stets eine gute, vollständige und zu¬ gleich verschleißarme Abdichtung zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite der Pumpe 1 besteht, unabhängig von der jeweiligen Stellung der beiden Drehkolben 2.
Eine unerwünschte Rückströmung, wie sie gemäß dem oben in Figur 3 eingezeichneten Strömungspfeil 28' bei mangelnder Abdichtung auftreten könnte, wird hier sicher vermieden. Dabei bleibt diese sichere Abdichtung auch erhalten, wenn der Einlaß 11 und der Auslaß 11' eine freie Höhe aufwei¬ sen, die etwa dem Abstand der beiden Achsen 20 der Dreh¬ kolben 2 entspricht, und eine freie Breite aufweisen, die annähernd der axialen Länge der Drehkolben 2 entspricht; diese sichere Abdichtung wird erreicht, weil die beiden gewendelten Drehkolben 2 nicht nur entlang einer Linie, sondern über einen sich in Umfangsrichtung der Drehkolben 2 ausreichend weit erstreckenden Umfangsbereich 21 dich¬ tend mit der Innenkontur 12 des Gehäuses 10 zusammenwir¬ ken.
Die Drehkolben 2 können, wie in Figur 3 dargestellt, an ihren äußeren, mit dem durch die Drehkolbenpumpe 1 zu fördernden Medium in Berührung kommenden Oberflächen mit einer Beschichtung oder Auflage 3, insbesondere einer Gummierung, versehen sein, um einen unmittelbaren Angriff des geförderten Mediums auf das tragende Material der Drehkolben 2 zu verhindern. Eine Gummierung bietet zudem aufgrund ihrer Elastizität eine verbesserte Abdichtung sowohl der Drehkolben 2 gegenüber dem Gehäuse 10 als auch der beiden Drehkolben 2 gegeneinander. Bei Verschleiß oder Beschädigung kann die Beschichtung oder Auflage 3 ■erneuert werden, wobei der übrige Drehkolben 2 weiter verwendbar ist . Die Figur 4 zeigt zwecks eines unmittelbaren Vergleichs miteinander links eine konventionelle Drehkolbenpumpe und rechts eine erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe, jeweils in einem schematischen Teil-Querschnitt nur durch den oberen Teil der Pumpe. Der sichtbare Teil des Pumpengehäuses 10 ist hier derjenige Gehäuseteil, der den halbkreisförmigen Abschnitt 12.1 der Innenkontur 12 aufweist .
Der Drehkolben 2 der konventionellen Pumpe ist hier ein dreiflügeliger Drehkolben 2; alternativ kann dieser Dreh¬ kolben 2 auch zwei- oder vierflügelig sein. Wie der linke Teil der Figur 4 verdeutlicht, liegt dieser Drehkolben 2, unabhängig von der Zahl seiner Flügel, nur mit einem in Umfangsrichtung betrachtet sehr schmalen, praktisch nur linienförmigen Bereich 21 in dichtender Anlage am Ab¬ schnitt 12.1 der Innenkontur 12 des Gehäuses 10 an, im hier dargestellten Beispiel über einen Umfangswinkel α von nur etwa 3°. Hieraus resultiert an der in Drehrich¬ tung 29 des Drehkolbens 2 gesehen vorlaufenden Seite des Drehkolbens 2 ein sehr spitzwinkliger, keilförmiger Spalt zwischen dem Umfangsbereich 22 des Drehkolbens 2 und dem Abschnitt 12.1 der Innenkontur 12 des Gehäuses 10, hier mit einem Spaltwinkel von nur etwa 5°.
Im rechten Teil der Figur 4 ist die Drehkolbenpumpe mit einem Drehkolben 2 der vorstehend schon anhand der Figu¬ ren 1 bis 3 beschriebenen Art ausgestattet. Dieser Dreh¬ kolben 2 steht über einem in Umfangsrichtung verhältnis¬ mäßig großen Winkelbereich α von hier etwa 50° in dich¬ tender Anlage an dem Abschnitt 12.1 der Innenkontur 12 des Gehäuses 10. Dieser Bereich 21 wird in Umfangsrich¬ tung nach beiden Seiten hin durch je eine stumpfwinklige Kante 26 begrenzt; daran schließt sich in Umfangsrichtung gesehen nach beiden Seiten hin der weitere Umfangsbereich 22 an. Durch die stumpfwinkligen Kanten 26 wird erreicht, daß der Spalt zwischen der in Drehrichtung 29 vorlaufen¬ den Seite des Drehkolbens 2 und dem halbkreisförmigen Ab¬ schnitt 12.1 der Innenkontur 12 des Gehäuses 10 deutlich weniger spitzwinklig wird und einen wesentlich größeren Winkel, hier von etwa 32°, bildet. Dieser relativ große Winkel vor der Kante 26 zwischen der vorlaufenden Seite des Drehkolbens 2 einerseits und der Innenkontur 12 des Gehäuses 10 andererseits verhindert weitestgehend ein schädliches Einklemmen von Feststoffpartikeln, die in dem durch die Pumpe zu fördernden Medium enthalten sind. Auf diese Weise wird erreicht, daß Feststoffpartikel weitest¬ gehend schadlos durch den Innenraum 10 ' des Gehäuses 10 der Pumpe mittels der Drehkolben 2 hindurchbefördert wer¬ den, ohne daß die Feststoffpartikel zu einem starken Ver¬ schleiß oder sogar größeren Beschädigungen der Drehkolben 2 und des Gehäuses 10 führen.
Figur 5 zeigt einen einzelnen Drehkolben 2 aus der in Fi¬ gur 3 dargestellten Drehkolbenpumpe in einer perspektivi¬ schen Ansicht. Der Drehkolben 2 gemäß Figur 5 ist um sei¬ ne Drehachse 20 drehbar. Die in Figur 5 nach oben und un¬ ten weisenden Umfangsbereiche 21 haben einen konstanten Radius R (vgl. Figur 2) und laufen im Betrieb der Dreh¬ kolbenpumpe in flächig dichtender Anlage an den halb¬ kreisförmigen Abschnitten 12.1 der Innenkontur 12 des Ge¬ häuses 10 um.
Jeder Umfangsbereich 21 wird in Umfangsrichtung gesehen nach beiden Seiten hin durch je eine stumpfwinklige Kante 26 begrenzt; in Umfangsrichtung nach beiden Seiten folgt dann jeweils einer der beiden übrigen Umfangsbereiche 22 des Drehkolbens 2. Wie schon anhand von Figur 2 erläu¬ tert, setzen sich auch hier die übrigen Umfangsbereiche 22 aus je drei konvexen Bereichen 22.1 und je zwei je- weils dazwischen liegenden Konkaven Bereichen 22 . 2 zusam¬ men .
Die Verdrehung des Drehkolbens 2 in sich, also dessen Wendelung, sowie die Erstreckung des Umfangsbereiches 21 in Umfangsrichtung des Drehkolbens 2 sind hier so aufein¬ ander abgestimmt, daß eine parallel zur Drehachse 20 ver¬ laufende, gestrichelt dargestellte Dichtlinie 21' über die volle axiale Länge des Drehkolbens 2 innerhalb des Umfangsbereiches 21 verläuft, wie dies an der Oberseite der Figur 5 veranschaulicht ist. Hiermit wird gewährlei¬ stet, daß durch die Drehkolben 2 innerhalb des Gehäuses der Drehkolbenpumpe stets für eine vollständige und si¬ chere Abdichtung zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Drehkolbenpumpe gesorgt wird, auch wenn sich der Einlaß und der Auslaß annähernd über die volle axiale Länge der Drehkolben 2 und über eine Höhe, die dem Abstand der bei¬ den Drehachsen 20 entspricht, erstrecken. Unerwünschte, die Förderleistung mindernde Rückströmungen des geförder¬ ten Mediums zwischen den Umfangsbereichen 21 der Drehkol¬ ben 2 und den halbkreisförmigen Abschnitten des Innenum¬ fang des Pumpengehäuses werden auf diese Weise sicher verhindert, ohne daß der Einlaß und der Auslaß in ihrer Breite und/oder Höhe im Vergleich zu konventionellen Drehkolbenpumpen verkleinert werden müßten.
Bezugszeichenliste :
Zeichen Bezeichnung
1 Drehkolbenpumpe
10 Gehäuse
10' Innenraum von 10
11 Einlaß
11.1 Oberkante von 11
11.2 Unterkante von 11
11.3 seitliche Kanten von 11
11' Auslaß
11.1' Oberkante von 11 '
11.2 ' Unterkante von 11 '
11.3 ' seitliche Kanten von 11 '
12 Innenkontur
12.1 halbkreisförmige Abschnitte von 12
12.2 geradlinige Abschnitte von 12
13 Bohrungen für rückseitigen Deckel
13 ' Bohrungen für vorderseitigen Deckel
14 Montagefuße
14' Bohrung in 14
2 Drehkolben
20 Achse
21 Umfangsbereiche mit Radius R um 20
21' drehachsparallele Linie über 21
22 übrige Umfangsbereiche
22.1 konvexe Bereiche in 22 22.2 konkave Bereiche in 22
23 Wellen für 2
24 Kolbentragkörper 24 ' Feder
25 Kolbenkern
25 ' Nut
26 Kante zwischen 21 und 22 27 Abdichtlinie 8 Medium-Fließrichtung 8' Strömungspfeil 9 Drehpfeil
Auflage

Claims

Patentansprüche:
Drehkolbenpumpe (1) mit einem Pumpengehäuse (10) und mit zwei zweiflügeligen Drehkolben (2), wobei das Pumpengehäuse (10) einerseits einen Mediumeinlaß (11) und gegenüberliegend einen Mediumauslaß (II1) sowie einen Innenraum (10') aufweist, der im Quer¬ schnitt im wesentlichen die Kontur eines Ovals mit zwei einander gegenüberliegenden Halbkreisen mit dem Radius R aufweist, deren Mittelpunkte den Abstand A haben, wobei die Drehkolben (2) auf zwei parallelen Achsen (20) gegensinnig drehbar gelagert sind, wobei die eine Achse (20) durch den einen Halbkreismittel¬ punkt und die andere Achse (20) durch den anderen Halbkreismittelpunkt verläuft, wobei jeder Drehkol¬ ben (2) bei seiner Drehung zum einen im Bereich der Halbkreise dichtend am Gehäuse (10) entlang läuft und zum anderen gegen den jeweils anderen Kolben (2) dichtend anliegt, wobei jeder Drehkolben (2) in zwei einander, diametral gegenüberliegenden Umfangsberei- chen (21) jeweils über einen Umfangswinkelbereich α eine Außenkontur mit dem konstanten Radius R um sei¬ ne Achse (20) aufweist, wobei jeder Drehkolben (2) in seinen übrigen Umfangsbereichen (22) jeweils eine stetige, eingriffswinkelfreie und volumeneinschluß- freie Kontur mit von der Achse (20) gemessenen Radi¬ en kleiner als der Radius R aufweist und wobei in Richtung einer Verbindungslinie der beiden Achsen (20) gesehen sich in jeder Verdrehstellung der Dreh- kolben (2) die Radien der beiden Drehkolben (2) un¬ ter Ausbildung einer zumindest linienförmigen Ab¬ dichtung (27) zwischen den beiden Drehkolben (2) zu dem konstanten Abstand A addieren, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t ,
- daß die Drehkolben (2) in ihrer Axialrichtung ge¬ sehen einander entgegengesetzt gewendelt verlau¬ fend ausgeführt sind, wobei jeweils die eine Stirnseite jedes Drehkolbens (2) relativ zur ande¬ ren Stirnseite desselben Drehkolbens (2) um einen Verdrehwinkel ß verdreht ist,
- daß sowohl der Mediumeinlaß (11) als auch der Me¬ diumauslaß (H') des Pumpengehäuses (10) einen im wesentlichen rechteckigen Querschnitt mit je zwei achsparallelen Kanten (11.1, 11.2, 11.1', 11.2') und je zwei rechtwinklig dazu verlaufenden Kanten
(11.3, 11.3') aufweist und
- daß jeweils der Umfangswinkelbereich α und der Verdrehwinkel ß so bemessen und aufeinander abge¬ stimmt sind, daß eine parallel zu der jeweiligen Achse (20) verlaufende gedachte Dichtlinie (21') über die volle axiale Länge jedes Drehkolbens (2) innerhalb von dessen Umfangsbereich (21) , der die Außenkontur mit dem konstanten Radius R hat, ver¬ läuft.
2. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß eine erste achsparallele Kante (11.1, 11.1') des Mediumeinlasses (11) und des Mediumaus¬ lasses (H') jeweils im wesentlichen in Höhe der ei¬ nen Achse (20) und eine zweite achsparallele Kante (11.2, 11.2') des Mediumeinlasses (11) und des Me¬ diumauslasses (H') jeweils im wesentlichen in Höhe der anderen Achse (20) liegt.
3. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge¬ kennzeichnet, daß in Axialrichtung der Drehkolben
(2) gesehen sich eine Breite des Mediumeinlasses (11) und des Mediumauslasses (H') jeweils über 80 bis 100% der axialen Länge jedes Drehkolbens (2) er¬ streckt .
4. Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrehwin¬ kel J3 bis zu 60° beträgt.
5. Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsbe- reich (21) mit dem konstanten Radius R sich jeweils über einen Umfangswinkelbereich α zwischen 10° und 60° erstreckt.
6. Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangswin¬ kelbereich α des Umfangsbereichs (21) mit dem kon¬ stanten Radius R mindestens so groß ist wie der Ver¬ drehwinkel der gewendelten Drehkolben (2) .
7. Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand A 1,3- bis 1,7-mal, vorzugsweise 1,5-mal, so groß ist wie der Radius R.
8. Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkolben (2) im Querschnitt- gesehen jeweils in ihren zwei üb¬ rigen Umfangsbereichen (22) , die zwischen den zwei Umfangsbereichen (21) mit dem konstanten Radius R liegen, eine Folge von je drei konvexen Konturberei¬ chen (22.1) bilden, wobei zwischen je zwei konvexen Konturbereichen (22.1) je ein konkaver Konturbereich.
(22.2) liegt.
9. Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkolben (2) im Querschnitt gesehen jeweils am Anfang und am
Ende ihrer zwei Umfangsbereiche (21) mit dem kon¬ stanten Radius R zu dem jeweils anschließenden wei¬ teren Umfangsbereich (22) einen Übergang in Form ei¬ ner stumpfwinkligen Kante (26) aufweisen.
10. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die stumpfwinklige Kante (26) einen Winkel j3 zwischen 140 und 160°, vorzugsweise von et¬ wa 150°, einschließt.
11. Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden An¬ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkolben (2) an ihren mit einem durch die Drehkolbenpumpe (1) zu fördernden Medium in Kontakt tretenden Oberflä¬ chen mit einer gegen das Medium resistenten Be- schichtung oder Auflage (3) versehen sind.
12. Drehkolbenpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Beschichtung oder Auflage (3) durch eine Gummierung gebildet ist.
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