EP1797327B1

EP1797327B1 - Drehkolbenpumpe mit einem pumpengehäuse und zwei zweiflügeligen drehkolben

Info

Publication number: EP1797327B1
Application number: EP05783062A
Authority: EP
Inventors: Alois Börger
Original assignee: Borger GmbH
Current assignee: Borger GmbH
Priority date: 2004-08-05
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2008-12-31
Anticipated expiration: 2025-08-02
Also published as: WO2006015766A1; US20090123319A1; DE102005017575A1; EP1797327A1; DE502005006392D1; ATE419464T1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe mit einem Pumpengehäuse und mit zwei zweiflügeligen Drehkolben, wobei das Pumpengehäuse einerseits einen Mediumeinlaß und gegenüberliegend einen Mediumauslaß sowie einen Innenraum aufweist, der im Querschnitt 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 auf zwei parallelen Achsen gegensinnig drehbar gelagert sind, wobei die eine Achse durch den einen Halbkreismittelpunkt und die andere Achse durch den anderen Halbkreismittelpunkt verläuft, wobei jeder Drehkolben bei seiner Drehung zum einen im Bereich der Halbkreise dichtend 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, eingriffswinkelfreie und volumeneinschlußfreie Kontur mit von der Achse gemessenen Radien kleiner als der Radius R aufweist und wobei in Richtung einer Verbindungslinie der beiden Achsen 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 erster Linie als Feuerlöschpumpe gedacht ist, besitzt ein Gehäuse, das unterhalb des Innenraums, in dem die Drehkolben rotieren, ein Wasserreservoir aufweist. Dieses Wasserreservoir steht über einen verhältnismäßig großen Einlaß mit dem Innenraum in Strömungsverbindung. Die Kanten des Einlasses sind in Drehrichtung der Drehkolben gesehen, mit Rundungen und Übergangsschrägen ausgebildet, um zu erreichen, dass ein Wasservolumen innerhalb des Innenraums bei Drehung der Kolben nicht schlagartig, sondern eher stetig und mit einer gewissen Übergangsphase von dem im Reservoir befindlichen Wasservolumen getrennt wird. Hierdurch sollen Vibrationen im Betrieb der Drehkolbenpumpe vermindert werden. Da der Einlaß verhältnis-mäßig groß ist, muß der Auslaß entsprechend schmaler ausgeführt 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 Pumpenwirkungsgrad reduziert. Die in dieser Drehkolbenpumpe eingesetzten Drehkolben sind in ihrer Axialrichtung betrachtet gradlinig ausgebildet.
Ebenso sind bei einer in der US 3 817 667 A bekannt gewordenen Drehkolbenpumpe die eingesetzten Drehkolben in der beschriebenen Art gradlinig ausgebildet und weisen daher ebenfalls die vorgenannten Nachteile auf.
Aus EP 0 283 755 A1 ist eine Vorrichtung zum Verteilen von inhomogenen Flüssigkeiten, insbesondere Gülle, bekannt. Diese Vorrichtung besitzt ein Verteilorgan, das einen Verteilerbehälter für zugeführte Flüssigkeit mit einer Mehrzahl von Austrittsöffnungen für anschließbare Austragleitungen umfaßt. Dabei umfaßt der Verteilerbehälter ein durch Zwischenwände in mehrere voneinander getrennte, jeweils ein Drehkolbenpaar nach Art von Roots-Rotoren enthaltende Förderräume unterteiltes Gehäuse. Sämtliche Förderräume stehen auf ihrer Flüssigkeitszuführseite miteinander in offener Verbindung und sind auf ihrer Flüssigkeitsaustrittsseite jeweils mit einem gesonderten Auslaß versehen. Wesentlich ist bei dieser Vorrichtung, dass jeder gesonderte Auslaß der Förderräume in zwei einzelne Auslaßkanäle unterteilt ist, die jeweils einem der beiden zusammenwirkenden Drehkolben des Drehkolbenpaares des zugehörigen Förderraums zugeordnet sind. Im Umlaufbetrieb des Drehkolbenpaares sind die beiden Auslaßkanäle durch ihre zugehörigen, umlaufenden Drehkolben abwechselnd jeweils vom Förderraum abtrennbar und mit diesem verbindbar. Mit dieser Ausgestaltung der Vorrichtung wird erreicht, dass besonders kräftige Pulsationen bei der Rotation der Drehkolben entstehen, die hier gewünscht sind, um die inhomogenen Flüssigkeiten durch die Mehrzahl der Austrittsöffnungen und der daran anschließbaren Austragleitungen zu fördern, ohne dass dabei durch in den Flüssigkeiten mitgeführte Feststoffe oder Fremd-körper Verstopfungen auftreten. Auch hier sind die Drehkolben in ihrer Axialrichtung gesehen gradlinig verlaufend ausgebildet.
Eine weitere Drehkolbenpumpe ist aus EP 0 599 333 A1 bekannt. Bei dieser bekannten Drehkolbenpumpe haben die Drehkolben an ihren radial äußeren Enden jeweils einen Radius, der kleiner ist als der Radius der die Gehäusekontur bildenden Halbkreise. Gleichzeitig liegt der Mittelpunkt 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 resultiert, dass jedes radial äußere Ende der Drehkolben nur entlang einer linieförmigen Dichtkontur am Gehäuse entlang streicht, wenn die Drehkolben in Drehung versetzt werden. Diese nur linienförmige Abdichtung hat den Nachteil eines hohen Verschleißes, was dazu führt, dass die Drehkolben oder zumindest Teile davon relativ oft ausgetauscht werden müssen. Aus diesem Grunde sind die Drehkolben 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 konstruktiven Aufwand für die Drehkolben, was diese und damit die Pumpe insgesamt verteuert.
Weiterhin sind im Stand der Technik Kreiskolbenpumpen bekannt, zum Beispiel aus DE 100 22 097 C1 . Charakteristisch für Kreiskolbenpumpen sind Kreiskolben, die über einen relativ großen Umfangsbereich eine Außenkontur aufweisen, deren Radius mit dem Halbkreisradius des Gehäuses übereinstimmt und bei denen der Mittelpunkt des Radius mit der Achse, um die der Kreiskolben drehbar ist, zusammenfällt. Weiterhin ist charakteristisch für die Kreiskolben einer Kreiskolbenpumpe, dass der radial äußere Endbereich jedes Kreiskolbens an seiner vorlaufenden und an seiner nachlaufenden Seite jeweils über eine spitzwinklige Kante in einen in Richtung zur zugehörigen Drehachse verlaufenden, konkaven Konturbereich übergeht. Die spitzwinkligen Kanten unterliegenden im Betrieb einer Kreiskolbenpumpe 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 austauschbare Gestaltung der Kantenleisten wird auch hier der konstruktive Aufwand für die Kreiskolben der Kreiskolbenpumpe 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 Nachteil, der bei Kreiskolbenpumpen grundsätzlich auftritt, ist eine sogenannte Kavitation zwischen den konkaven Bereichen 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 großer Spaltraum zwischen den beiden Kreiskolben freigehalten 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 Förderleistung der Pumpe in Kauf genommen werden.
Die DE 198 02 264 C1 und die DE 43 30 085 A1 zeigen jeweils eine Rotorpumpe mit einem Pumpengehäuse, mit einem Paar von im Gehäuse angeordneten, gegensinnig drehantreibbaren Rotoren, welche jeweils in Form einer Schraubenlinie schräg bzw. gewendelt zur zugehörigen Welle verlaufende Verdrängerflügel aufweisen, die bei der Drehung der Rotoren dichtend an der Innenseite der Wan-dung des Pumpengehäuses und am jeweils anderen Rotor anliegend umlaufen. Die schräg verlaufenden Verdrängerflügel sorgen für eine Verminderung von Pulsationen im geförderten Medium, 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 entsprechend angepaßt werden, d. h. in ihrer Größe verkleinert werden. Dabei werden der Umfangswinkel und der Verdrehwinkel so bemessen und aufeinander abgestimmt, dass eine parallel zu der jeweiligen Achse verlaufende gedachte Dichtlinie über die volle axiale Länge jedes Drehkolbens innerhalb von dessen Umfangsbereich verläuft. Aufgrund der hier nur linienförmigen Abdichtung zwischen den Verdrängerflügeln und dem Pumpengehäuse tritt hier ein großer Verschleiß auf, dem gemäß dieser zitierten Schrift dadurch begegnet wird, dass jeder Verdrängerflügel 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 Rotoren weisende Kanten des Einlasses und des Auslasses mit einem schrägen Verlauf auszubilden, um sie in ihrer Richtung an den schrägen Verlauf der Verdrängerflügel anzupassen, die hier nur entlang einer Linie gegen das Pumpengehäuse abdichten. Hierdurch ergibt sich dann ein Umriß 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 Strömungswiderstandes 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 Pumpengehäuse und eine pulsationsarme Förderung erreicht werden und Kavitationen und damit verbundene Spaltströme vermieden 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 einer Drehkolbenpumpe der eingangs genannten Art, die dadurch gekennzeichnet ist,

dass die Drehkolben in ihrer Axialrichtung gesehen einander entgegengesetzt gewendelt verlaufend ausgeführt sind, wobei jeweils die eine Stirnseite jedes Drehkölbens relativ zur anderen Stirnseite desselben Drehkolbens um einen Verdrehwinkel β 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 Verdrehwinkel β 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, verläuft,und
dass die Drehkolben im Querschnitt gesehen jeweils am Anfang und am Ende ihrer zwei Umfangsbereiche mit dem konstanten Radius R zu dem jeweils anschließenden weiteren Umfangsbereich einen Übergang in Form einer stumpfwinkligen Kante aufweisen,und
dass die in einer Drehrichtung der Drehkolben vorlaufenden Kanten jeweils eine mit einem Abschnitt einer Innenkontur des Gehäuses zusammenwirkende Abschabekante bilden.

Vorteilhaft vereinigt die erfindungsgemäße neue Drehkolbenpumpe mehrere Vorteile in sich. Durch den Umfangsbereich mit dem konstanten Radius R wird zwischen den Drehkolben und dem Pumpengehäuse eine flächige Abdichtung erzielt, die in einem wesentlich geringeren Maß verschleißempfindlich ist als eine linienförmige Abdichtung und die gleichzeitig eine verbesserte Abdichtung bewirkt. Dies sorgt für einen längeren wartungsfreien Betrieb bei erhöhtem Wirkungsgrad. Verschleißanfällige spitzwinklige Kanten werden bei erfindungsgemäßer Drehkolbenpumpe völlig vermieden. Gleichzeitig treten bei der erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe keinerlei Kavitationen auf, weil aufgrund des Fehlens von spitzwinkligen Kanten keine Eingriffswinkel 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 Strömungsspalte für ein Abströmen des Mediums aus einer Kavitation oder für ein Einströmen des Mediums in eine Kavitation freigehalten werden, was wieder dem Wirkungsgrad der Pumpe zugute kommt und was ebenfalls zu einem geringen Verschleiß der Drehkolben im Pumpenbetrieb beiträgt. Die gewendelte Form der Drehkolben sorgt für einen pulsationsarmen Pumpbetrieb, was für viele Anwendungen vorteilhaft oder sogar unerläßlich ist und was ansonsten oft erforderliche Pulsationsdämpfer unnötig macht. Gleichzeitig können der Mediumeinlaß und der Mediumauslaß große und damit strömungswiderstandsarme Querschnitte aufweisen, was ebenfalls einem guten Pumpenwirkungsgrad zugute kommt. Dabei bleibt durch die angegebene Abstimmung der Winkel α und β eine stetige Abdichtung zwischen Saugseite und Druckseite der Pumpe in jeder Stellung der Drehkolben durch deren flächig dichtende Anlage am Pumpengehäuse gewährleistet und unerwünschte Mediumrückströmungen zwischen Drehkolben und Gehäuse hindurch werden trotz der großen Ein- und Auslaßquerschnitte und trotz der Wendelung 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 Kreiskolbenpumpen.
Bei Drehkolben, die nur entlang einer Dichtlinie mit dem Innenumfang des Pumpengehäuses in Anlage stehen, ergibt sich zwischen der Innenumfangsfläche des Gehäuses und der äußeren Oberfläche der vorlaufenden Seite des Drehkolbens jeweils ein sehr spitzwinkliger, keilförmiger Spalt. In diesem spitzwinkligen Spalt klemmen sich sehr leicht Feststoffpartikel, die im zu fördernden Medium enthalten sind, ein; dies führt zu einem erhöhten Verschleiß oder sogar größeren Beschädigen sowohl der inneren Oberfläche des Gehäuses als auch der äußeren Oberfläche der Drehkolben. Um dies zu vermeiden, weisen die erfindungsgemäßen Drehkolben im Querschnitt 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 auf. Die stumpfwinklige Kante bildet eine Abschabekante, wobei die vorlaufende Seite des Drehkolbens mit ihrem unmittelbar an die Abschabekante anschließenden Oberflächenbereich mit dem Innenumfang des Gehäuses einen deutlich weniger spitzen Winkel einschließt. Dadurch sorgen die Abschabekanten in ihrem Zusammenwirken mit der Innenumfangsfläche 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 hierzu 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.
Um einen möglichst großen Einlaß- und Auslaßquerschnitt zu erzielen, ist weiterhin bevorzugt vorgesehen, dass eine erste achsparallele Kante des Mediumeinlasses und des Mediumauslasses jeweils im wesentlichen in Höhe der einen Achse und eine zweite achsparallele Kante des Mediumeinlasses und des Mediumauslasses jeweils im wesentlichen in Höhe der anderen Achse liegt.
Eine weitere Maßnahme zur Erzielung eines möglichst großen 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 Drehkolbens erstreckt.
Das Maß der Wendelung der Drehkolben kann bei verschiedenen Pumpen unterschiedlich sein, wobei sich dies nach den jeweiligen Anforderungen im Einsatzfall richtet. Bevorzugt ist vorgesehen, dass der Verdrehwinkel β 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 Umfangsbereich mit dem konstanten Radius R einen bestimmten Umfangswinkelbereich α von theoretisch 90° nicht überschreiten. Bei einem Umfangsbereichwinkel α von 90° ergeben sich zwangsläufig die nicht erwünschten spitzwinkligen 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 Umfangswinkelbereich α in jedem Falle noch so klein, dass im Verlauf der weiteren Kontur der Drehkolben spitzwinklige Kanten nicht erforderlich werden. Die gewünschte stetige Abdichtung zwischen der Einlaßseite und der Auslaßseite der Pumpe durch die Drehkolben kann durch geeignete Abstimmung des Maßes dieses Umfangswinkelbereichs α mit dem zuvor erwähnten Verdrehwinkel und der Größe und/oder Lage von Mediumeinlaß und -auslaß problemlos gewährleistet werden.
Weiter ist bevorzugt vorgesehen, dass der Umfangswinkelbereich α des Umfangsbereichs mit dem konstanten Radius R mindestens so groß ist wie der Verdrehwinkel der gewendelten 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 vorteilhaft Einlaß und Auslaß eine Breite haben, die der vollen axialen Länge der Drehkolben entspricht, ohne dass die gewünschte stetige Abdichtung zwischen Einlaßseite und Auslaßseite der Pumpe verloren geht.
Damit zum einen die Drehkolbenpumpe einen guten Wirkungsgrad 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 jeweils in ihren zwei übrigen Umfangsbereichen, die zwischen 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 Erzielung 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.
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 erfindungsgemäßen Drehkolbenpumpe problemlos auf die Drehkolben aufgebracht werden, weil diese keine für eine Beschichtung oder Auflage hinderlichen spitzwinkligen Kanten aufweisen. Gleichzeitig kann für die Drehkolben an sich ein Material verwendet werden, das gegen das zu fördernde Medium nicht resistent ist, weil es durch die Beschichtung oder Auflage gegen einen Angriff des Mediums geschützt ist. Damit ist die Verwendung von preisgünstigerem Material, z. B. von Gußstahl oder werkzeugstahl anstelle von rostfreiem Edelstahl, möglich. Außerdem wird so die Möglichkeit geschaffen, nach Verschleiß der Beschichtung 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 verwendbar.
Die Beschichtung oder Auflage ist vorzugsweise durch eine Gummierung gebildet. Eine Gummierung bietet im Hinblick auf den Schutz des Drehkolbens gegen Angriffe des zu fördernden 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 Drehkolbenpumpe weiter vermindert, was den Wirkungsgrad der Pumpe verbessert.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung erläutert. Die Figuren der Zeichnung 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 weggelassenen 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 Querschnitt eine ovalförmige Innenkontur 12 hat. Oben und unten in Figur 1 ist die Innenkontur 12 durch je einen halbkreisförmigen Konturabschnitt 12.1 gebildet, deren aufeinander zu weisende Enden durch zwei geradlinige Konturabschnitte 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 Drehkolbenpumpe 1 gelangt. An der gegenüberliegenden, in Figur 1 linken Seite ist in dem dortigen geradlinigen Konturabschnitt 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 Einlaß 11 ist dabei durch je eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Oberkante 11.1 und Unterkante 11.2 sowie durch zwei rechtwinklig dazu und parallel zur Zeichnungsebene verlaufende Seitenkanten 11.3 begrenzt. Der Auslaß 11' ist entsprechend durch je eine senkrecht zur Zeichnungsebene verlaufende Oberkante 11.1' und Unterkante 11.2' sowie durch zwei rechtwinklig dazu und parallel zur Zeichnungsebene verlaufende Seitenkanten 11.3' begrenzt.
In Fließrichtung 28 des Mediums gesehen vor und hinter der Drehkolbenpumpe 1 sind üblicherweise Leitungen für die Führung des Mediums angeordnet, die hier nicht dargestellt sind.
Die beiden Drehkolben 2 im Innenraum 10' des Gehäuses 10 sind um zwei parallel zueinander und senkrecht zur Zeichnungsebene der Figur 1 verlaufende Achsen 20 drehbar gelagert. Die beiden Achsen 20 haben dabei einen Abstand A voneinander. Die beiden Achsen 20 fallen hier jeweils mit dem Halbkreismittelpunkt der halbkreisförmigen Konturabschnitte 12.1 der Innenkontur 12 zusammen. Außerdem liegen die Oberkanten 11.1 und 11.1' von Einlaß 11 und Auslaß 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 abströmseitige Strömungsquerschnitte 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 Radius R der halbkreisförmigen Abschnitte 12.1 der Innenkontur 12 übereinstimmt. In Umfangsrichtung der Drehkolben 2 gesehen erstrecken sich diese Umfangsbereiche 21 mit dem konstanten Radius R über jeweils einen Umfangswinkelbereich 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 halbkreisförmigen Abschnitt 12.1 der Innenkontur 12 des Gehäuses 10 an, wenn sich im Betrieb der Pumpe 1 der Drehkolben 2 entlang des Abschnitts 12.1 bewegt. Dadurch werden im Vergleich zu einer nur linienförmigen Abdichtung eine bessere Abdichtwirkung und ein verminderter Verschleiß der Bereiche 21 der Drehkolben 2 erreicht.
In den übrigen Umfangsbereichen 22, die zwischen den beiden Umfangsbereichen 21 mit dem konstanten Radius R liegen, ist jeweils der Radius, gemessen von der zugehörigen Achse 20, kleiner als der Radius R. Dabei sind diese Radien 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 zwischen den beiden Achsen 20 gesehen jeweils unter Ausbildung einer zumindest linienförmigen Abdichtung 27 zu dem Abstand A addieren.
Die Kontur der Drehkolben 2 ist dabei sowohl in den Umfangsbereichen 21 mit dem konstanten Radius R als auch in den beiden dazwischen liegenden übrigen Umfangsbereichen 22 stetig und insbesondere ohne spitzwinklige Kanten ausgebildet, wodurch Volumeneinschlüsse oder Kavitationen zwischen den beiden Drehkolben 2 in jeder Verdrehungsstellung relativ zueinander vermieden werden. Gleichzeitig wird aber in jeder Verdrehungsstellung der beiden Drehkolben 2 relativ zueinander die zumindest linienförmige Abdichtung 27 zwischen den beiden Drehkolben 2 gewährleistet.
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 Gehäusedeckels, der hier nicht sichtbar ist, mit dem Gehäuse 10 dienen. Dieser rückseitige Gehäusedeckel kann gleichzeitig 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 weitere Bohrungen 13' erkennbar, die zur lösbaren Anbringung eines vorderseitigen Gehäusedeckels, der hier weggelassen ist, dienen, um das Gehäuse 10 zu verschließen. Bei entsprechender, an sich bekannter Ausgestaltung der Drehkolben 2 können diese bei geöffneter, dem Betrachter zugewandter Seite des Gehäuses 10 aus dem Gehäuse 10 ausgebaut und in das Gehäuse 10 eingebaut werden, ohne daß eine 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 Axialrichtung gesehen, also senkrecht zur Zeichnungsebene der Figur 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 betrachtet, ist also geringfügig kleiner als der Umfangswinkelbereich 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 Stirnseite eines einzelnen gewendelten Drehkolbens 2 für eine Drehkolbenpumpe gemäß Figur 1. In der in Figur 2 dargestellten 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 konstanten 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 benachbarten Umfangsbereich 22 bildet jeweils eine stumpfwinklige Kante 26. Die vier an dem Drehkolben 2 vorhandenen stumpfwinkligen Kanten 26 schließen jeweils einen Winkel β ein. In dem in Figur 2 dargestelltem Beispiel beträgt der Winkel β 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 Einklemmen von Feststoffpartikeln, die in dem zu fördernden Medium enthalten sind, zwischen dem Außenumfang der Drehkolben 2 und dem Innenumfang des in Figur 2 nicht dargestellten Pumpengehäuses weitgehend vermieden.
Beiderseits jedes Umfangsbereichs 21 folgt zunächst je ein konvexer Bereich 22.1, in welchem in Umfangsrichtung gesehen vom Umfangsbereich 21 weg der Radius des Drehkolbens 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 ergibt sich ein stetiger Verlauf der äußeren Kontur des Drehkolbens 2 ohne spitzwinklige Kanten und ohne Volumeneinschlüsse oder Kavitationen bei Einsatz von zwei derartigen 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 zylindrischen Grundform verdrehfest aufgesetzt. An seinen Außenumfang trägt der Kolbentragkörper 24 eine nach außen vorspringende Feder 24'.
Im Inneren des Drehkolbens 2 ist verdrehfest ein Kolbenkern 25 angeordnet, der eine Bohrung aufweist, deren Innendurchmesser mit Spielpassung dem Außendurchmesser des Kolbentragkörpers 24 entspricht. Außerdem hat der Kolbenkern 25 an seinem Innenumfang eine nach radial außen eingetiefte, 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 gehaltert.
Figur 3 zeigt die Drehkolbenpumpe 1 aus Figur 1 in einer perspektivischen Ansicht, wobei ein Gehäusedeckel weggelassen ist und wobei die dem Betrachter zugewandte rechte Hälfte des Gehäuses 10 der Drehkolbenpumpe 1 in gestrichelten Linien nur angedeutet ist, um die beiden im Gehäuse 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 Abschnitten 12.1 der Innenkontur 12 des Gehäuses 10 dichtend zusammenwirken, sind in Figur 3 durch eine Schraffur hervorgehoben. Zwischen den Umfangsbereichen 21 liegen die übrigen Umfangsbereiche 22, deren Kontur schon anhand der Figur 2 erläutert wurde. Jeder Übergang von einem Umfangsbereich 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 Drehkolben 2 und der Innenkontur 12 des Gehäuses 10 weitgehend verhindert.
Die beiden Drehkolben 2 sind um ihre parallel zueinander verlaufenden Achsen 20 im Sinne der Drehpfeile 29 gegensinnig 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 Unterkante 11.2 verlaufen.
An der gegenüberliegenden, hier vom Betrachter abgewandten Seite besitzt das Pumpengehäuse 10 seinen Auslaß 11', der ebenfalls einen rechteckigen Umriß aufweist. Eine den Auslaß 11' begrenzende Oberkante ist hier durch den oberen 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 gewährleistet wird. Zugleich sorgen die Drehkolben 2 mit ihren sich über einen gewissen Umfangswinkelbereich erstreckenden Umfangsbereichen 21 dafür, daß trotz der Wendelung der Drehkolben 2 stets eine gute, vollständige und zugleich 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 aufweisen, die etwa dem Abstand der beiden Achsen 20 der Drehkolben 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 dichtend mit der Innenkontur 12 des Gehäuses 10 zusammenwirken.
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 Drehkolben 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 Abschnitt 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 Drehrichtung 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 Figuren 1 bis 3 beschriebenen Art ausgestattet. Dieser Drehkolben 2 steht über einem in Umfangsrichtung verhältnismäßig großen Winkelbereich α von hier etwa 50° in dichtender Anlage an dem Abschnitt 12.1 der Innenkontur 12 des Gehäuses 10. Dieser Bereich 21 wird in Umfangsrichtung 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 vorlaufenden Seite des Drehkolbens 2 und dem halbkreisförmigen Abschnitt 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 weitestgehend schadlos durch den Innenraum 10' des Gehäuses 10 der Pumpe mittels der Drehkolben 2 hindurchbefördert werden, ohne daß die Feststoffpartikel zu einem starken Verschleiß oder sogar größeren Beschädigungen der Drehkolben 2 und des Gehäuses 10 führen.
Figur 5 zeigt einen einzelnen Drehkolben 2 aus der in Figur 3 dargestellten Drehkolbenpumpe in einer perspektivischen Ansicht. Der Drehkolben 2 gemäß Figur 5 ist um seine Drehachse 20 drehbar. Die in Figur 5 nach oben und unten weisenden Umfangsbereiche 21 haben einen konstanten Radius R (vgl. Figur 2) und laufen im Betrieb der Drehkolbenpumpe in flächig dichtender Anlage an den halbkreisförmigen Abschnitten 12.1 der Innenkontur 12 des Gehäuses 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 erläutert, setzen sich auch hier die übrigen Umfangsbereiche 22 aus je drei konvexen Bereichen 22.1 und je zwei jeweils dazwischen liegenden Konkaven Bereichen 22.2 zusammen.
Die Verdrehung des Drehkolbens 2 in sich, also dessen Wendelung, sowie die Erstreckung des Umfangsbereiches 21 in Umfangsrichtung des Drehkolbens 2 sind hier so aufeinander abgestimmt, daß eine parallel zur Drehachse 20 verlaufende, 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 gewährleistet, daß durch die Drehkolben 2 innerhalb des Gehäuses der Drehkolbenpumpe stets für eine vollständige und sichere 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 beiden Drehachsen 20 entspricht, erstrecken. Unerwünschte, die Förderleistung mindernde Rückströmungen des geförderten Mediums zwischen den Umfangsbereichen 21 der Drehkolben 2 und den halbkreisförmigen Abschnitten des Innenumfang 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	Montagefüße
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
28	Medium-Fließrichtung
28'	Strömungspfeil
29	Drehpfeil

3	Auflage

Claims

Drehkolbenpumpe (1) mit einem Pumpengehäuse (10) und mit zwei zweiflügeligen Drehkolben (2), wobei das Pumpengehäuse (10) einerseits einen Mediumeinlaß (11) und gegenüberliegend einen Mediumauslaß (11') sowie einen Innenraum (10') aufweist, der im Querschnitt 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 Halbkreismittelpunkt und die andere Achse (20) durch den anderen Halbkreismittelpunkt verläuft, wobei jeder Drehkolben (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 Umfangsbereichen (21) jeweils über einen Umfangswinkelbereich α eine Außenkontur mit dem konstanten Radius R um seine Achse (20) aufweist, wobei jeder Drehkolben (2) in seinen übrigen Umfangsbereichen (22) jeweils eine stetige, eingriffswinkelfreie und volumeneinschlußfreie Kontur mit von der Achse (20) gemessenen Radien kleiner als der Radius R aufweist und wobei in Richtung einer Verbindungslinie der beiden Achsen (20) gesehen sich in jeder Verdrehstellung der Drehkolben (2) die Radien der beiden Drehkolben (2) unter Ausbildung einer zumindest linienförmigen Abdichtung (27) zwischen den beiden Drehkolben (2) zu dem konstanten Abstand A addieren,
dadurch gekennzeichnet,
- daß die Drehkolben (2) in ihrer Axialrichtung gesehen einander entgegengesetzt gewendelt verlaufend ausgeführt sind, wobei jeweils die eine Stirnseite jedes Drehkolbens (2) relativ zur anderen Stirnseite desselben Drehkolbens (2) um einen Verdrehwinkel β verdreht ist,

- daß sowohl der Mediumeinlaß (11) als auch der Mediumauslaß (11') 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,

- daß jeweils der Umfangswinkelbereich α und der Verdrehwinkel β so bemessen und aufeinander abgestimmt 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 Äußenkontur mit dem konstanten Radius R hat, verläuft,

- daß die Drehkolben (2) im Querschnitt gesehen jeweils am Anfang und am Ende ihrer zwei Umfangsbereiche (21) mit dem konstanten Radius R zu dem jeweils anschließenden weiteren Umfangsbereich (22) einen Übergang in Form einer stumpfwinkligen Kante (26) aufweisen und

- daß die in einer Drehrichtung (29) der Drehkolben (2) vorlaufenden Kanten (26) jeweils eine mit einem Abschnitt (12.1) einer Innenkontur (12) des Gehäuses (10) zusammenwirkende Abschabekante bilden.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine erste achsparallele Kante (11.1, 11.1') des Mediumeinlasses (11) und des Mediumauslasses (11') jeweils im wesentlichen in Höhe der einen Achse (20) und eine zweite achsparallele Kante (11.2, 11.2') des Mediumeinlasses (11) und des Mediumauslasses (11') jeweils im wesentlichen in Höhe der anderen Achse (20) liegt.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in Axialrichtung der Drehkolben (2) gesehen sich eine Breite des Mediumeinlasses (11) und des Mediumauslasses (11') jeweils über 80 bis 100% der axialen Länge jedes Drehkolbens (2) erstreckt.
Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verdrehwinkel β bis zu 60° beträgt.
Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangsbereich (21) mit dem konstanten Radius R sich jeweils über einen Umfangswinkelbereich α zwischen 10° und 60 erstreckt.
Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Umfangswinkelbereich α des Umfangsbereichs (21) mit dem konstanten Radius R mindestens so groß ist wie der Verdrehwinkel der gewendelten Drehkolben (2).
Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand A 1,3- bis 1,7-mal, vorzugsweise 1,5-mal, so groß ist wie der Radius R.
Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkolben (2) im Querschnitt gesehen jeweils in ihren zwei übrigen Umfangsbereichen (22), die zwischen den zwei Umfangsbereichen (21) mit dem konstanten Radius R liegen, eine Folge von je drei konvexen Konturbereichen (22.1) bilden, wobei zwischen je zwei konvexen Konturbereichen (22.1) je ein konkaver Konturbereich (22.2) liegt.
Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die stumpfwinklige Kante (26) einen Winkel β zwischen 140 und 160°, vorzugsweise von etwa 150°, einschließt.
Drehkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehkolben (2) an ihren mit einem durch die Drehkolbenpumpe (1) zu fördernden Medium in Kontakt tretenden Oberflächen mit einer gegen das Medium resistenten Beschichtung oder Auflage (3) versehen sind.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung oder Auflage (3) durch eine Gummierung gebildet ist.