EP3789613A1 - Orbitalpumpenvorrichtung mit bombierung zum fördern von flüssigem medium sowie verfahren und verwendung - Google Patents

Orbitalpumpenvorrichtung mit bombierung zum fördern von flüssigem medium sowie verfahren und verwendung Download PDF

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EP3789613A1
EP3789613A1 EP20194237.2A EP20194237A EP3789613A1 EP 3789613 A1 EP3789613 A1 EP 3789613A1 EP 20194237 A EP20194237 A EP 20194237A EP 3789613 A1 EP3789613 A1 EP 3789613A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
crown
membrane unit
pump device
circumferential
orbital pump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP20194237.2A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Gerhard Kuhnert
Patrick Stengel
Lars Uebersohn
Christian Dold
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Original Assignee
Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG filed Critical Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Publication of EP3789613A1 publication Critical patent/EP3789613A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/14—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action having plate-like flexible members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B43/08—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having tubular flexible members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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    • F04B43/123—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action using an excenter as the squeezing element
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    • F04C5/00—Rotary-piston machines or pumps with the working-chamber walls at least partly resiliently deformable
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    • F04C2240/20—Rotors
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings

Definitions

  • the present invention relates to an orbital pump device for conveying liquid medium by means of a rotational movement.
  • the invention relates to an orbital pump device with a particularly stable operating behavior, in particular a particularly constant volume flow.
  • the present invention also relates to a corresponding method and the use of at least one crown in the orbital pump device.
  • the invention relates to a device and a method according to the preamble of the respective independent claim.
  • Rotary pumps in particular orbital pumps, are used for different purposes and, depending on the application, can convey liquids and / or gases.
  • Orbital pumps can be used for liquids.
  • the delivery volume can often not be precisely specified, or the volume delivered per unit of time (volume flow) varies in a comparatively large range.
  • volume flow volume flow
  • the object is to provide a device and a method with which the operating behavior of orbital pumps can be optimized, in particular with regard to operating properties that are as constant as possible, in particular with regard to as constant as possible and as high as possible.
  • the task is to design an orbital pump in such a way that the pump is efficient (good delivery characteristics) and has advantageous operating properties over a wide range of operating parameters, in particular with advantageous side effects with regard to the most constant possible delivery volume flow and good tightness properties.
  • An orbital pump device for conveying liquid medium by means of a rotational movement, in particular by actuation by means of an eccentric, with: a hydraulic housing which delimits a hydraulic chamber in a fluid-tight manner; at least one membrane unit which can be actuated for the pumping action and which is arranged within the hydraulic chamber in flat contact with an inner lateral surface of the hydraulic housing; an inlet provided in the hydraulic housing, which provides a hydraulic connection to the hydraulic chamber for introducing the medium; an outlet provided in the hydraulic housing through which the medium can be discharged from the hydraulic chamber.
  • At least one crown is provided on the inner jacket surface and / or on the membrane unit in such a way that the crown defines a radial gap between the membrane unit and the inner jacket surface in a circumferential section of less than 360 °, in particular less than 180 °.
  • this provides a stabilizing effect with regard to the delivery volume and also other advantageous operating properties.
  • the invention is based in particular on the concept of providing a locally volume-increasing irregularity (deviation) on circular geometries in the radial direction (circumferential section-related recess or cavity). This can preferably be achieved by material recess or material removal on previously circular or cylindrical jacket surfaces, in particular locally based on an inlet or outlet provided in the pump housing.
  • a crown at an interface between two curved, in particular cylindrical surfaces has a particularly positive effect on the running properties of the pump.
  • the delivery volume flow can be stabilized by means of an irregularly incorporated or provided buffer volume.
  • the crown is preferably provided either on the concave (in accordance with the standard, in particular tubular) inner jacket surface of the housing or on the convex (in accordance with the standard, in particular, cylindrical) outer contour of the membrane unit.
  • the operating properties of the pump can be stabilized by a geometric measure limited to a circumferential section at the interface between the membrane unit and the housing.
  • the following advantages in particular can be realized: stabilization of the amount of the delivery volume or the delivery volume flow; Compensation or compensation of Diameter tolerances; effective buffering; Increase of the achievable suction volume; Process stability; good tightness despite a comparatively large delivery rate.
  • the extent of a volume increase or a gap in the corresponding angular range can influence the conveying properties (keyword: conveying sickle) in the further angular areas of the circumferential contour, in particular as a function of diameter ratios or as a function of the depth of a crown or recess .
  • conveying properties keyword: conveying sickle
  • a good sealing effect can also be achieved.
  • a crown is to be understood in particular as a local deviation from the standard geometry at the interface between the membrane unit and the inner circumferential surface of the housing, in particular with regard to a respective nominal diameter, in particular with regard to a cylindrical geometry or geometry with a circular cross section.
  • a crown geometrically creates a gap-enlarging effect over a partial area of the circumference.
  • a crown can be negative (arrangement on the membrane unit, curvature inwards towards the center of the hydraulic chamber) or positive (arrangement on the housing, curvature radially outwards).
  • the term “crowning” is not limited to a specific geometry or a specific manufacturing process or a specific combination of materials. The term “crowning” can relate in the narrower sense to measures on metallic materials, but in the present case can also relate to corresponding measures on preferred materials of the membrane unit.
  • fluid-tight can also be reduced more specifically to the meaning “liquid-tight”.
  • the geometry of a crown can also be optimized individually for the respective application.
  • the crown is sickle-shaped entering tangentially and exiting tangentially.
  • the circumferential position with respect to the inlet or outlet can also be selected individually.
  • the orbital pump device can furthermore have a diaphragm carrier on the inside of the diaphragm unit as well as a bearing (in particular a needle bearing) and an eccentric.
  • the pumping movement can, for example, be transmitted from / from the eccentric to the membrane unit.
  • the membrane unit can comprise the membrane carrier, bearing and eccentric components or, alternatively, can be provided separately from these components.
  • the radial gap defined by the crown is sickle-shaped, in particular tapering in and tapering off tangentially. It has been shown that a sickle-shaped geometry of the crown or the gap enables a particularly good buffer effect.
  • the tangential taper also has an advantageous effect on the operating properties, in particular with regard to vibrations or pulses.
  • a tangentially entering and / or tangentially exiting configuration can also be implemented independently of the sickle geometry. It has been shown that a particularly advantageous operating behavior can be achieved through such a continuous transition from the normal range to the crowning range.
  • the tangential in / out configuration can, for example, also be characterized by a continuously changing radius of curvature.
  • a compensation geometry (compensation cavity) with increased volume is provided by means of the crown in circumferential sections, in particular for the liquid medium. This favors a particularly stable operating behavior.
  • the crown has the greatest radial depth halfway along its circumferential extent. According to one embodiment, the crown is symmetrical in the circumferential direction designed. This configuration also has an advantageous effect on the operating behavior.
  • the radius of curvature of the crown varies as a function of the circumferential position, in particular at a respective transition to the inner circumferential surface.
  • the curvature is not constant, but increases or decreases. This geometric measure can further optimize the operating behavior.
  • the crown is formed along the entire longitudinal extent (direction, in particular, parallel to the axis of the eccentric) of the membrane unit. This gives a good effect.
  • the camber defines a circumferential position-related maximum gap dimension, which is in the single-digit per mil range with respect to the nominal diameter of the membrane unit or the hydraulic chamber, for example in the range of 1 to 3 per thousand (thousandths). This area has proven to be advantageous in particular with regard to a good compromise between the effect of the crowning and deviation from the standard geometry.
  • the crown is arranged in an arrangement in hydraulic communication with the inlet and / or with the outlet. This also enables a targeted influence not only on the running behavior, but also on the performance characteristics of the pump.
  • “In hydraulic communication” is to be understood as an arrangement in which the relative position of the crown interacts hydraulically with the inlet and in particular also influences the flow behavior or the flow rate. In particular, such an arrangement includes an overlap of the crown in the circumferential direction.
  • the crown extends in the circumferential direction starting from the inlet (or its perpendicular to the Inner jacket surface) or up to the outlet, in particular with a circumferential overlap of a maximum of 25% of the absolute circumferential extent of the crown.
  • An overlap can also influence the degree of fluid communication between the crown and the inlet or outlet, so that the effect achieved can be adjusted, in particular the effect exerted on the liquid medium.
  • the crown extends at a circumferential angle in the range from 5 to 120 °, in particular at least 40 to 80 °, in particular approximately 70 °.
  • the circumferential angle can be adapted individually to the respective individual case and in particular also as a function of the depth of the radial gap. If an inlet or outlet-side overlap is desired, the circumferential angle can be comparatively large.
  • the interface (contact area) between the membrane unit and the inner circumferential surface is divided into four equally sized circumferential sections, the crown extending in only one circumferential section or in / over a maximum of two adjacent circumferential sections. It has been shown that such a local limitation for the arrangement of the crown is advantageous with regard to the effect of the crown and with regard to the further operating parameters of the pump.
  • the crown extends at least approximately over 90 ° circumferential angle ⁇ 10 ° and thereby overlaps either the inlet or the outlet by 5 to 20 ° circumferential angle.
  • This specific configuration extension of the crown essentially over% of the entire circumference has proven to be advantageous for many types of pumps.
  • the membrane unit is designed in the shape of a ring and is supported by an internal membrane carrier, in particular by an annular membrane carrier which surrounds an eccentric of the orbital pump device.
  • This design has proven itself with many Orbital pump types proven to be beneficial.
  • the crowning has proven to be particularly advantageous and effective.
  • the inner circumferential surface is designed as a tubular cylinder. Accordingly, the crown, if provided on the inner circumferential surface, represents a deviation from this tubular cylindrical geometry.
  • the ratio of the diameter of the crown to the nominal diameter of the membrane unit or the hydraulic chamber is in the range from 0.9 to 1.1 (ratio S1), in particular in the range from 0.95 to 1.05. This degree of radial irregularity (maximum approx. 10%, in particular 0.1 to 5%) has proven to be advantageous.
  • the crown is provided exclusively on the inner circumferential surface (negative crown). This can be advantageous, for example, with certain material combinations (membrane unit and inner jacket surface). Alternatively, the crown can be provided exclusively on the membrane unit. This can be particularly advantageous depending on the design of the housing and depending on the requirements in the individual case.
  • the crown is provided exclusively in an arrangement in hydraulic communication with the inlet.
  • the stabilizing effect of the crowning is particularly noticeable.
  • diameter tolerances can be buffered in a particularly effective manner.
  • the crowning preferably completely overlaps the inlet opening.
  • the crown is provided exclusively in an arrangement in hydraulic communication with the outlet.
  • a crowning exclusively at the outlet also provides advantages in terms of optimized tightness.
  • a largely constant sealing gap on the housing contour can be ensured.
  • the crowning preferably completely overlaps the outlet opening.
  • an orbital pump device for pumping liquid medium by a rotational movement, with a hydraulic housing that surrounds a hydraulic chamber in a fluid-tight manner, with at least one membrane unit that can be actuated for the pumping action, and with an inlet and an outlet provided in the hydraulic housing; in particular an orbital pump device described above, produced by designing at least one crown on the inner jacket surface and / or on the membrane unit to define a radial gap between the membrane unit and the inner jacket surface, in particular made by crowning.
  • crowning is used on metallic materials.
  • crowning can also be used on other materials.
  • the crowning is carried out at a radial depth that is greater than or equal to a tolerance range for the component concerned, in particular greater than or equal to a cumulative tolerance range for the inside diameter of the hydraulic chamber and for the outside diameter of the membrane unit.
  • the aforementioned object is also achieved by a method for operating an orbital pump device for conveying liquid medium by a rotational movement, in particular by actuating a membrane unit by means of an eccentric, in particular an orbital pump device described above, with a relative movement of a membrane unit for conveying the liquid medium the orbital pump device is controlled or regulated relative to an inner lateral surface of a hydraulic housing of the orbital pump device, the membrane unit making contact with the inner lateral surface; wherein the membrane unit is moved relative to at least one crown arranged at the interface between the membrane unit and the inner jacket surface and provided in hydraulic communication with the inlet and / or with the outlet, wherein the crowning in a circumferential section less than 360 °, in particular less than 180 °, defines a radial gap for receiving the liquid medium between the membrane unit and the inner jacket surface.
  • the membrane unit is actuated and moved relative to the housing in such a way that the radial gap can / remains usable as a pump cavity for the medium.
  • the method can, for example, also include regulating the throughput (delivery volume flow or delivery volume per unit of time), in particular by regulating the speed.
  • the above-mentioned object is also achieved by using a crown provided on a membrane unit or on the inner circumferential surface of a hydraulic housing of an orbital pump device to define a radial gap in a circumferential section smaller than 360 °, in particular smaller than 180 °, to accommodate the liquid medium to be conveyed by the pumping movement between of the membrane unit and the inner circumferential surface, in particular in an orbital pump device described above, in particular in a method described above.
  • An orbital pump device 10 comprises a hydraulic chamber 11 (nominal diameter D11), a hydraulic housing 12 with an inner circumferential surface 13 and a membrane unit 14 (nominal diameter D14).
  • a membrane carrier 1 is mounted on a bearing 3, in particular a needle bearing, and is actuated by an eccentric 5. The liquid to be pumped is conveyed into the chamber 11 via an inlet 7 and pumped on via an outlet 9.
  • a crown 15 (fictitious or mathematical diameter D15) creates a radial gap 16 between the membrane unit 14 and the inner circumferential surface 13 in a circumferential-specific position.
  • the crowning begins at a circumferential point A and ends at a circumferential point C. the crowning.
  • the circumferential center point B of the crown area is in particular the point with the deepest radial gap (gap dimension R15).
  • the transition area ⁇ 0 or discharge area ⁇ 1 of the crown can be described as that area in which a hydraulic effect is already established due to the crown, in particular with regard to the pressure.
  • the transition area can in particular be in the single-digit degree range, depending on the geometric configuration of the crown , and depending on whether there is a circumferential overlap of the crown with the inlet / outlet.
  • the ratios S1, S2 can each characterize the crown, but are not the only parameters on the basis of which the crown can be designed.
  • FIG. 1 an orbital pump device 10 is shown in cross section, with a viewing direction parallel to the axis of the eccentric. In an angular range from approx. 10 ° to approx. 125 °, a camber overlapping the inlet 7 is provided (quadrant top right). Apart from this, the membrane unit 14 rests against the inner circumferential surface of the housing 12.
  • a normal range ⁇ (without radial gap) is shown in comparison with a crown 15.
  • the crown 15 is not easy to see here, especially since the membrane unit is not shown.
  • the crown 15 extends over a circumferential section of, for example, 40 to 80 °, and the respective transition area ⁇ 0 and ⁇ 1 extends over approximately 10 °.
  • the crown diameter D15 is the sum of the nominal diameter D11 of the chamber 11 and the radial depth R15 of the gap.
  • a diameter ratio D15 to D11 (ratio S1) is in the range of 1.002 (corresponding to approx. 2 per thousand crowning depth).
  • the gap dimension R15 can also be significantly larger, in particular up to 10% of the standard diameter of the chamber.
  • Another ratio S2 can also be formed from the nominal diameter D11 of the hydraulic chamber and the gap dimension R15 (D11: R15).
  • FIG. 4 an exemplary position of a crown 15 provided on the inner circumferential surface is identified in a perspective view, namely in an overlapping arrangement with the inlet 7.
  • a comparatively long crown 15 (extension ⁇ 120 °) is shown, the radial gap R15 being shown in a relatively exaggerated manner.
  • the crown has a sickle-shaped geometry and overlaps the inlet area.
  • the crown 15 is provided on the inner circumferential surface 13 and begins in the area of the inlet ( ⁇ ). The local enlargement of the gap is ensured by a stronger (concave) curvature of the inner surface (smaller radius of curvature than the standard diameter).
  • the circumferential section ⁇ of the crown is approx. 70 °.
  • the circumferential position of the inlet 7 and the inner diameter of the housing can be individually selected or adapted in this and also in the further exemplary embodiments.
  • a comparatively long and deep crown 15 is illustrated.
  • the camber is provided on the inner jacket surface and begins in the area of the inlet, but with a comparatively large overlap area ( ⁇ - ⁇ ⁇ 20 °).
  • the circumferential section ⁇ of the crown is approx. 120 °.
  • a comparatively weak crown 15 is illustrated.
  • the crown is provided on the membrane unit.
  • the local enlargement of the gap is ensured by a weaker (concave) curvature of the membrane unit (larger radius of curvature than the standard sections of the outer surface of the membrane unit).
  • the circumferential section ⁇ of the crown is approx. 70 °.
  • a crown 15 is shown which is comparable to that of Fig. 6 is, but is arranged opposite on the side of the outlet.
  • the crown can optionally be provided on the inner jacket surface or on the membrane unit (negative).
  • the circumferential section ⁇ of the crown is approx. 70 °.
  • the circumferential section can optionally also be varied in the range from 5 to 120 °.
  • the crowning overlaps the circumferential position of the inlet ( ⁇ ⁇ ) or outlet ( Fig. 9 ).

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Abstract

Bei vielen Pumpen-Typen, insbesondere bei Orbitalpumpen, gibt es Optimierungsbedarf hinsichtlich der Laufeigenschaften, insbesondere hinsichtlich Parametern, welche den geförderten Förderstrom betreffen. Bereitgestellt wird eine Orbitalpumpenvorrichtung (10) zum Fördern von flüssigem Medium durch eine Rotationsbewegung, mit: einem eine Hydraulikkammer (11) fluiddicht umgrenzenden Hydraulikgehäuse (12); wenigstens einer Membraneinheit (14), die innerhalb der Hydraulikkammer in flächigem Kontakt zu einer Innenmantelfläche (13) des Hydraulikgehäuses angeordnet ist; einem im Hydraulikgehäuse vorgesehenen Einlass (7) und einem Auslass (9); wobei an der Innenmantelfläche (13) und/oder an der Membraneinheit (14) wenigstens eine Bombierung (15) derart vorgesehen ist, dass durch die Bombierung in einem Umfangsabschnitt kleiner 360°, insbesondere kleiner 180°, ein Radialspalt (16) zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche definiert ist. Hierdurch kann insbesondere auch eine Stabilisierung des geförderten Volumenstroms sichergestellt werden. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren und eine Verwendung für eine derartige Orbitalpumpenvorrichtung.

Description

    TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Orbitalpumpenvorrichtung zum Fördern von flüssigem Medium durch eine Rotationsbewegung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Orbitalpumpenvorrichtung mit besonders stabilem Betriebsverhalten, insbesondere besonders konstantem Volumenstrom. Nicht zuletzt betrifft die vorliegende Erfindung auch ein entsprechendes Verfahren sowie die Verwendung von wenigstens einer Bombierung in der Orbitalpumpenvorrichtung. Insbesondere betrifft die Erfindung eine Vorrichtung und ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des jeweiligen unabhängigen Anspruchs.
    • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Pumpen mit Rotationsbewegung, insbesondere Orbitalpumpen, werden für unterschiedliche Zwecke eingesetzt und können je nach Anwendungsfall Flüssigkeiten und/oder Gase fördern. Für Flüssigkeiten bietet sich die Verwendung von Orbitalpumpen an.
  • Aufgrund von Prozessstreuungs-Effekten und Fertigungstoleranzen kann das Fördervolumen oftmals nicht exakt vorgegeben werden, bzw. das je Zeiteinheit geförderte Volumen (Volumenstrom) variiert in einem vergleichsweise großen Bereich. Ausgehend von diesem Stand der Technik besteht Interesse an einer Orbitalpumpe mit möglichst konstanten Betriebseigenschaften, insbesondere konstantem Fördervolumenstrom.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Aufgabe ist, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, womit das Betriebsverhalten von Orbitalpumpen optimiert werden kann, insbesondere hinsichtlich möglichst konstanter Betriebseigenschaften, insbesondere hinsichtlich möglichst konstantem und möglichst auch hohem Fördervolumenstrom. Insbesondere besteht die Aufgabe darin, eine Orbitalpumpe derart auszugestalten, dass die Pumpe effizient ist (gute Fördercharakteristik) und dabei vorteilhafte Betriebseigenschaften über ein breites Spektrum von Betriebsparametern aufweist, insbesondere auch bei vorteilhaften Nebeneffekten hinsichtlich möglichst konstantem Fördervolumenstrom und guten DichtigkeitsEigenschaften.
  • Diese Aufgabe wird durch eine Orbitalpumpenvorrichtung gemäß Anspruch 1 sowie durch ein Verfahren gemäß dem jeweiligen nebengeordneten Verfahrensanspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung werden in den jeweiligen Unteransprüchen erläutert. Die Merkmale der im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele sind miteinander kombinierbar, sofern dies nicht explizit verneint ist.
  • Bereitgestellt wird eine Orbitalpumpenvorrichtung eingerichtet zum Fördern von flüssigem Medium durch eine Rotationsbewegung, insbesondere durch Aktuation mittels eines Exzenters, mit: einem eine Hydraulikkammer fluiddicht umgrenzenden Hydraulikgehäuse; wenigstens einer für die Pumpwirkung aktuierbaren Membraneinheit, die innerhalb der Hydraulikkammer in flächigem Kontakt zu einer Innenmantelfläche des Hydraulikgehäuses angeordnet ist; einem im Hydraulikgehäuse vorgesehenen Einlass, welcher zum Einleiten des Mediums eine hydraulische Verbindung zur Hydraulikkammer liefert; einem im Hydraulikgehäuse vorgesehenen Auslass, über welchen das Medium aus der Hydraulikkammer ausgetragen werden kann.
    Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, dass an der Innenmantelfläche und/oder an der Membraneinheit wenigstens eine Bombierung derart vorgesehen ist, dass durch die Bombierung in einem Umfangsabschnitt kleiner 360°, insbesondere kleiner 180°, ein Radialspalt zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche definiert ist.
    Dies liefert insbesondere einen stabilisierenden Effekt bezüglich des Fördervolumens und auch weitere vorteilhafte Betriebseigenschaften.
  • Es hat sich gezeigt, dass sich die Abweichungen von Soll-Maßen oder Soll-Parametern insbesondere an der Schnittstelle zwischen Hydraulikgehäuse und Membraneinheit mit starkem Effekt auf Schwankungen im Fördervolumen(-strom) auswirken. Die vorliegende Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass durch eine geometrische Maßnahme an dieser Schnittstelle eine Stabilisierung hinsichtlich vordefinierter gewünschter Fördervolumina mit besonders gutem Effekt möglich ist.
  • Die Erfindung beruht insbesondere auf dem Konzept, eine lokal volumenvergrößernde Irregularität (Abweichung) an kreisrunden Geometrien in radialer Richtung vorzusehen (umfangsabschnittsbezogene Ausnehmung bzw. Kavität). Dies kann bevorzugt durch Materialaussparung oder Materialabtrag an zuvor kreisrunden bzw. zylindrischen Mantelflächen realisiert werden, insbesondere örtlich bezogen auf einen im Pumpengehäuse vorgesehenen Einlass oder Auslass.
  • Ferner hat sich gezeigt, dass eine Bombierung an einer Schnittstelle zwischen zwei gekrümmten, insbesondere zylindrischen Oberflächen einen besonders positiven Effekt auf die Laufeigenschaften der Pumpe hat. Insbesondere kann mittels eines irregulär eingearbeiteten oder vorgesehenen Puffervolumens der Fördervolumenstrom stabilisiert werden. Die Bombierung ist bevorzugt entweder an der konkaven (normgemäß insbesondere rohrzylindrischen) Innenmantelfläche des Gehäuses oder an der konvexen (normgemäß insbesondere zylindrischen) Außenkontur der Membraneinheit vorgesehen.
  • Im Gegensatz zu bisher erprobten Technologien kann erfindungsgemäß eine Stabilisierung der Betriebseigenschaften der Pumpe durch eine auf einen Umfangsabschnitt begrenzte geometrische Maßnahme an der Schnittstelle zwischen Membraneinheit und Gehäuse erfolgen.
  • Basierend auf dem erfindungsgemäßen Konzept lassen sich insbesondere die folgenden Vorteile realisieren: Stabilisierung des Betrages des Fördervolumens bzw. des Fördervolumenstroms; Ausgleich bzw. Kompensation von Durchmessertoleranzen; wirkungsvolle Pufferung; Erhöhung des erzielbaren Ansaugvolumens; Prozessstabilität; gute Dichtigkeit trotz vergleichsweise großer Förderleistung.
  • Dabei kann über das Ausmaß einer Volumenvergrößerung bzw. eines Spaltes im entsprechenden Winkelbereich Einfluss auf die Förder-Eigenschaften (Stichwort: Fördersichel) auch in den weiteren Winkelbereichen der Umfangskontur genommen werden, insbesondere als Funktion von Durchmesserverhältnissen bzw. als Funktion der Tiefe einer Bombierung oder Aussparung. Je nach relativer Anordnung der Bombierung kann dabei auch ein guter Dichtigkeits-Effekt erzielt werden.
  • Als Bombierung ist dabei insbesondere eine lokale Abweichung von der Normgeometrie an der Schnittstelle zwischen Membraneinheit und Innenmantelfläche des Gehäuses zu verstehen, insbesondere bezüglich eines jeweiligen Nenndurchmessers, insbesondere bezüglich einer zylindrischen bzw. im Querschnitt kreisrunden Geometrie. Eine Bombierung begründet auf geometrische Weise einen spaltvergrößernden Effekt über einen Teilbereich des Umfangs. Eine Bombierung kann dabei negativ sein (Anordnung an der Membraneinheit, Wölbung nach innen zum Mittelpunkt der Hydraulikkammer) oder positiv sein (Anordnung am Gehäuse, Wölbung nach radial außen). Der Begriff "Bombierung" ist dabei nicht auf eine spezifische Geometrie oder ein spezifisches Herstellungsverfahren oder eine spezifische Materialkombination beschränkt. Der Begriff "Bombieren" kann sich im engeren Sinne auf Maßnahmen an metallischen Materialien beziehen, kann im vorliegenden Fall jedoch auch entsprechende Maßnahmen an bevorzugten Materialien der Membraneinheit betreffen.
  • Der Begriff "fluiddicht" kann dabei auch spezifischer auf die Bedeutung "flüssigkeitsdicht" reduziert werden.
  • Die Geometrie einer Bombierung kann dabei auch individuell für den jeweiligen Anwendungsfall optimiert werden. Beispielsweise ist die Bombierung sichelförmig tangential einlaufend und tangential auslaufend. Die Umfangsposition bezüglich des Einlasses oder Auslasses kann ebenfalls individuell gewählt werden.
  • Die Orbitalpumpenvorrichtung kann ferner einen Membranträger innen von der Membraneinheit sowie ein Lager (insbesondere Nadellager) und einen Exzenter aufweisen. Die Pumpbewegung kann beispielsweise von einem/vom Exzenter auf die Membraneinheit übertragen werden. Die Membraneinheit kann die Komponenten Membranträger, Lager und Exzenter umfassen oder alternativ separat von diesen Komponenten vorgesehen sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist der durch die Bombierung definierte Radialspalt sichelförmig, insbesondere tangential einlaufend und tangential auslaufend. Es hat sich gezeigt, dass eine sichelförmige Geometrie der Bombierung bzw. des Spaltes eine besonders gute Pufferwirkung ermöglicht. Die tangentiale Verjüngung wirkt sich auch vorteilhaft auf die Betriebseigenschaften aus, insbesondere hinsichtlich Vibrationen oder Impulsen.
  • Eine tangential einlaufende und/oder tangential auslaufende Ausgestaltung kann dabei auch unabhängig von der Sichelgeometrie realisiert werden. Es hat sich gezeigt, dass sich durch einen derartigen stetigen Übergang vom Normbereich in den Bombierungsbereich ein besonders vorteilhaftes Betriebsverhalten realisieren lässt. Die tangential ein-/auslaufende Ausgestaltung kann z.B. auch durch einen sich kontinuierlich ändernden Krümmungsradius gekennzeichnet sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird mittels der Bombierung umfangsabschnittsweise eine Ausgleichsgeometrie (Ausgleichskavität) mit erhöhtem Volumen bereitgestellt, insbesondere für das flüssige Medium. Dies begünstigt ein besonders stabiles Betriebsverhalten.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel weist die Bombierung auf halber Länge von deren Umfangserstreckung die größte radiale Tiefe auf. Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bombierung in Umfangsrichtung symmetrisch ausgestaltet. Diese Ausgestaltung wirkt sich jeweils auch vorteilhaft auf das Betriebsverhalten aus.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel variiert der Krümmungsradius der Bombierung als Funktion von der Umfangsposition, insbesondere an einem jeweiligen Übergang zur Innenmantelfläche. Anders ausgedrückt: Die Krümmung ist nicht konstant, sondern nimmt zu oder ab. Diese geometrische Maßnahme kann das Betriebsverhalten weiter optimieren.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bombierung entlang der gesamten Längserstreckung (Richtung insbesondere parallel zur Achse des Exzenters) der Membraneinheit ausgebildet. Dies liefert einen guten Effekt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel wird durch die Bombierung ein umfangspositions-bezogenes maximales Spaltmaß definiert, welches betragsmäßig im einstelligen Promille-Bereich bezüglich des Nenndurchmessers der Membraneinheit oder der Hydraulikkammer liegt, beispielsweise im Bereich von 1 bis 3 Promille (Tausendstel). Dieser Bereich hat sich insbesondere in Hinblick auf einen guten Kompromiss aus Effekt der Bombierung und Abweichung von der Normgeometrie als vorteilhaft erwiesen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bombierung in einer Anordnung in hydraulischer Kommunikation mit dem Einlass und/oder mit dem Auslass angeordnet. Dies ermöglicht auch eine gezielte Einflussnahme nicht nur auf das Laufverhalten, sondern auch auf die Leistungscharakteristik der Pumpe. Als "in hydraulischer Kommunikation" ist dabei eine Anordnung zu verstehen, bei welcher die relative Position der Bombierung hydraulisch mit dem Einlass interagiert und insbesondere auch das Strömungsverhalten oder den Durchfluss beeinflusst. Insbesondere umfasst eine derartige Anordnung eine Überlappung der Bombierung in Umfangsrichtung.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Bombierung in Umfangsrichtung ausgehend vom Einlass (bzw. dessen Lot auf die Innenmantelfläche) oder bis zum Auslass, insbesondere mit einer umfangsmäßigen Überlappung von maximal 25% der absoluten Umfangserstreckung der Bombierung. Eine Überlappung kann dabei auch den Grad der fluiden Kommunikation zwischen Bombierung und Einlass oder Auslass beeinflussen, so dass der erzielte Effekt justiert werden kann, insbesondere der auf das flüssige Medium ausgeübte Effekt.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Bombierung in einem Umfangswinkel im Bereich von 5 bis 120°, insbesondere mindestens 40 bis 80°, insbesondere ca. 70°. Der Umfangswinkel kann individuell an den jeweiligen Einzelfall und insbesondere auch in Abhängigkeit von der Tiefe des Radialspaltes adaptiert werden. Falls eine einlass- oder auslassseitige Überlappung gewünscht wird, kann der Umfangswinkel vergleichsweise groß sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Schnittstelle (Kontaktbereich) zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche in vier gleich große Umfangsabschnitte unterteilt, wobei sich die Bombierung in nur einem Umfangsabschnitt oder in/über maximal zwei aneinandergrenzende Umfangsabschnitte erstreckt. Es hat sich gezeigt, dass eine derartige lokale Begrenzung für die Anordnung der Bombierung vorteilhaft ist hinsichtlich des Effektes der Bombierung und hinsichtlich der weiteren Betriebsparameter der Pumpe.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel erstreckt sich die Bombierung zumindest annähernd über 90° Umfangswinkel ±10° und überlappt dabei entweder den Einlass oder den Auslass um 5 bis 20° Umfangswinkel. Diese spezifische Ausgestaltung (Erstreckung der Bombierung im Wesentlichen über % des gesamten Umfangs) hat sich für viele Pumpentype als vorteilhaft erwiesen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Membraneinheit ringförmig ausgestaltet und durch einen innenliegenden Membranträger abgestützt, insbesondere durch einen ringförmigen Membranträger, welcher einen/den Exzenter der Orbitalpumpenvorrichtung umgibt. Diese Ausgestaltung hat sich bei vielen Orbitalpumpen-Typen als vorteilhaft erwiesen. In einer solchen Anordnung hat sich die Bombierung als besonders vorteilhaft bzw. effektiv erwiesen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Innenmantelfläche rohrzylindrisch ausgestaltet. Demnach stellt die Bombierung, wenn an der Innenmantelfläche vorgesehen, eine Abweichung von dieser rohrzylindrischen Geometrie dar.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel liegt das Verhältnis des Durchmessers der Bombierung zum Nenndurchmesser der Membraneinheit oder der Hydraulikkammer im Bereich von 0,9 bis 1,1 (Verhältniszahl S1), insbesondere im Bereich von 0,95 bis 1,05. Dieser Grad einer radialen Irregularität (maximal ca. 10%, insbesondere 0,1 bis 5%) hat sich als vorteilhaft erwiesen.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bombierung ausschließlich an der Innenmantelfläche vorgesehen (negative Bombierung). Dies kann z.B. bei bestimmten Materialkombinationen (Membraneinheit und Innenmantelfläche) vorteilhaft sein. Alternativ kann die Bombierung ausschließlich an der Membraneinheit vorgesehen sein. Dies kann je nach Ausgestaltung des Gehäuses und je nach Anforderungen im Einzelfall besonders vorteilhaft sein.
  • Gemäß einem Ausführungsbeispiel ist die Bombierung ausschließlich in einer Anordnung in hydraulischer Kommunikation mit dem Einlass vorgesehen. Der stabilisierende Effekt der Bombierung ist dabei besonders spürbar. Insbesondere kann dadurch auf besonders effektive Weise eine Pufferung von Durchmessertoleranzen erfolgen. Bevorzugt überlappt die Bombierung die Einlassöffnung dabei vollständig.
  • Wahlweise ist die Bombierung ausschließlich in einer Anordnung in hydraulischer Kommunikation mit dem Auslass vorgesehen. Eine Bombierung ausschließlich am Auslass liefert insbesondere auch Vorteile hinsichtlich optimierter Dichtigkeit. Insbesondere kann ein weitgehend konstanter Dichtspalt an der Gehäusekontur sichergestellt werden. Bevorzugt überlappt die Bombierung die Auslassöffnung dabei vollständig.
  • Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch eine Orbitalpumpenvorrichtung zum Fördern von flüssigem Medium durch eine Rotationsbewegung, mit einem eine Hydraulikkammer fluiddicht umgrenzenden Hydraulikgehäuse, mit wenigstens einer für die Pumpwirkung aktuierbaren Membraneinheit, und mit einem im Hydraulikgehäuse vorgesehenen Einlass und einem Auslass; insbesondere eine zuvor beschriebene Orbitalpumpenvorrichtung, hergestellt durch Ausgestalten wenigstens einer Bombierung an der Innenmantelfläche und/oder an der Membraneinheit zur Definition eines Radialspalts zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche, insbesondere hergestellt durch Bombieren. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile, insbesondere auch eine betriebsmäßige Verbesserung von Pumpen mit einer vergleichsweise einfachen, wirkungsvollen Maßnahme, die sich auf einfache Weise an einer Vielzahl unterschiedlicher Pumpentypen realisieren lässt. Beispielsweise wird das Bombieren auf metallische Materialien angewandt. Wahlweise kann das Bombieren auch auf andere Materialien angewandt werden. Insbesondere wird das Bombieren in einer radialen Tiefe durchgeführt, die größer gleich einem Toleranzbereich für die betroffene Komponente ist, insbesondere größer gleich einem kumulierten Toleranzbereich für den Innendurchmesser der Hydraulikkammer und für den Außendurchmesser der Membraneinheit.
  • Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch ein Verfahren zum Berteiben einer Orbitalpumpenvorrichtung zum Fördern von flüssigem Medium durch eine Rotationsbewegung, insbesondere durch Aktuation einer Membraneinheit mittels eines Exzenters, insbesondere einer zuvor beschriebenen Orbitalpumpenvorrichtung , wobei zum Fördern des flüssigen Mediums eine Relativbewegung einer/der Membraneinheit der Orbitalpumpenvorrichtung relativ zu einer Innenmantelfläche eines Hydraulikgehäuses der Orbitalpumpenvorrichtung gesteuert oder geregelt wird, wobei die Membraneinheit die Innenmantelfläche kontaktiert; wobei die Membraneinheit relativ zu wenigstens einer an der Schnittstelle zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche angeordneten und in hydraulischer Kommunikation mit dem Einlass und/oder mit dem Auslass vorgesehenen Bombierung bewegt wird, wobei durch die Bombierung in einem Umfangsabschnitt kleiner 360°, insbesondere kleiner 180°, ein Radialspalt zur Aufnahme des flüssigen Mediums zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche definiert wird. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile, insbesondere auch während des Betriebes von Pumpen. Das Betriebsverhalten kann optimiert werden. Insbesondere wird die Membraneinheit derart aktuiert und relativ zum Gehäuse bewegt, dass der Radialspalt als Pump-Kavität für das Medium nutzbar ist/bleibt.
  • Das Verfahren kann beispielsweise auch ein Regeln des Durchsatzes (Fördervolumenstrom bzw. gefördertes Volumen pro Zeiteinheit) umfassen, insbesondere durch Drehzahlregelung.
  • Die zuvor genannte Aufgabe wird auch gelöst durch Verwendung einer an einer Membraneinheit oder an der Innenmantelfläche eines Hydraulikgehäuses einer Orbitalpumpenvorrichtung vorgesehenen Bombierung zum Definieren eines Radialspalts in einem Umfangsabschnitt kleiner 360°, insbesondere kleiner 180°, zur Aufnahme von durch die Pumpbewegung zu förderndem flüssigen Mediums zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche, insbesondere in einer zuvor beschriebenen Orbitalpumpenvorrichtung, insbesondere bei einem zuvor beschriebenen Verfahren. Hierdurch ergeben sich zuvor genannte Vorteile.
    • KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • In den nachfolgenden Zeichnungsfiguren wird die Erfindung noch näher beschrieben, wobei für Bezugszeichen, die nicht explizit in einer jeweiligen Zeichnungsfigur beschrieben werden, auf die anderen Zeichnungsfiguren verwiesen wird. Insbesondere werden einzelne Varianten für die Anordnung und Ausgestaltung einer Bombierung von erfindungsgemäßen Orbitalpumpenvorrichtungen illustriert. Es zeigen:
    • Figur 1 in einer geschnittenen Seitenansicht eine Orbitalpumpenvorrichtung mit Bombierung gemäß einem Ausführungsbeispiel;
    • Figuren 2 , 5 jeweils in einer geschnittenen Seitenansicht geometrische Besonderheiten einer Bombierung an einem Hydraulikgehäuse einer Orbitalpumpenvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen;
    • Figur 3 in einer geschnittenen Seitenansicht beispielhafte Durchmesserverhältnisse einer Bombierung einer Orbitalpumpenvorrichtung gemäß einem der Ausführungsbeispiele;
    • Figur 4 in einer perspektivischen Seitenansicht eine beispielhafte Anordnung einer Bombierung an einem Hydraulikgehäuse einer Orbitalpumpenvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen;
    • Figur 5 in einer perspektivischen Seitenansicht eine beispielhafte Anordnung einer Bombierung an einem Hydraulikgehäuse einer Orbitalpumpenvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen;
    • Figuren 6 , 7 , 8 , 9 jeweils in schematischer Darstellung beispielhafte Anordnungen und Ausgestaltungen einer Bombierung an einem Hydraulikgehäuse oder an der Membraneinheit bei einer Orbitalpumpenvorrichtung gemäß Ausführungsbeispielen.
    DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER FIGUREN
  • Die Figuren werden zunächst gemeinsam unter Bezugnahme auf alle Bezugszeichen beschrieben. Einzelne Aspekte werden durch Bezugnahme auf jede der Figuren hervorgehoben.
  • Eine Orbitalpumpenvorrichtung 10 umfasst eine Hydraulikkammer 11 (Nenndurchmesser D11), ein Hydraulikgehäuse 12 mit einer Innenmantelfläche 13 und eine Membraneinheit 14 (Nenndurchmesser D14). Ein Membranträger 1 ist auf einem Lager 3, insbesondere Nadellager gelagert und wird von einem Exzenter 5 aktuiert. Die zu pumpende Flüssigkeit wird über einen Einlass 7 in die Kammer 11 gefördert und über einen Auslass 9 weitergepumpt.
  • Durch eine Bombierung 15 (fiktiver bzw. mathematischer Durchmesser D15) ist in einer umfangsspezifischen Position ein Radialspalt 16 zwischen der Membraneinheit 14 und der Innenmantelfläche 13 geschaffen. An einem Umfangspunkt A beginnt die Bombierung, und an einem Umfangspunkt C endet die Bombierung. Der umfangsmäßige Mittelpunkt B des Bombierungsbereiches ist insbesondere die Stelle mit dem tiefsten radialen Spalt (Spaltmaß R15).
  • Basierend auf den folgenden geometrischen Kennzahlen kann die Bombierung näher gekennzeichnet werden:
    • α Umfangswinkelposition Einlass oder Auslass, insbesondere bezüglich der Vertikalen (0°)
    • β Umfangswinkelposition des Beginns der Bombierung
    • β0 Übergangsbereich zur Bombierung
    • β1 Auslaufbereich der Bombierung bzw. der Puffersichel
    • γ Umfangsabschnitt der Bombierung (Puffersichel)
    • δ Normbereich bzw. standardmäßiger Bereich (keine Bombierung)
    • S1 Verhältniszahl Durchmesser Bombierung zu Nenndurchmesser Hydraulikkammer oder Nenndurchmesser Membraneinheit
    • S2 Verhältniszahl Nenndurchmesser Hydraulikkammer zu Spaltmaß bzw. Radialerstreckung der Bombierung
  • Der Übergangsbereich β0 bzw. Auslaufbereich β1 der Bombierung kann als derjenige Bereich beschrieben werden, in welchem sich aufgrund der Bombierung bereits ein hydraulischer Effekt einstellt, insbesondere bezüglich des Drucks. Der Übergangsbereich kann insbesondere im einstelligen Grad-Bereich liegen, je nach geometrischer Ausgestaltung der Bombierung, und je nachdem, ob eine umfangsmäßige Überlappung der Bombierung mit dem Einlass-/Auslass vorliegt. Die Verhältniszahlen S1, S2 können die Bombierung jeweils charakterisieren, sind jedoch nicht die einzigen Parameter, anhand welcher die Bombierung ausgelegt werden kann.
  • In Fig. 1 ist eine Orbitalpumpenvorrichtung 10 im Querschnitt gezeigt, mit einer Blickrichtung parallel zur Achse des Exzenters. In einem Winkelbereich von ca. 10° bis ca. 125° ist eine den Einlass 7 überlappende Bombierung vorgesehen (Quadrant oben rechts). Abgesehen davon liegt die Membraneinheit 14 an der Innenmantelfläche des Gehäuses 12 an.
  • In Fig. 2 ist ein Normbereich δ (ohne Radialspalt) im Vergleich zu einer Bombierung 15 gezeigt. Die Bombierung 15 ist hier nicht leicht zu erkennen, insbesondere da die Membraneinheit nicht dargestellt ist. Die Bombierung 15 erstreckt sich über einen Umfangsabschnitt von z.B. 40 bis 80°, und der jeweilige Übergangsbereich β0 und β1 erstreckt sich jeweils über ca. 10°.
  • In Fig. 3 werden die Durchmesser D15 und D11 näher erläutert. Der Bombierungs-Durchmesser D15 ist die Summe aus dem Nenndurchmesser D11 der Kammer 11 und der radialen Tiefe R15 des Spaltes. Beispielsweise liegt ein Durchmesserverhältnis D15 zu D11 (Verhältniszahl S1) im Bereich von 1,002 (entsprechend ca. 2 Promille Bombierungstiefe). Je nach zulässiger Toleranz kann das Spaltmaß R15 jedoch auch deutlich größer sein, insbesondere bis zu 10% des Normdurchmessers der Kammer. Eine weitere Verhältniszahl S2 kann auch aus dem Nenndurchmesser D11 der Hydraulikkammer und dem Spaltmaß R15 gebildet werden (D11 : R15).
  • In Fig. 4 ist in perspektivischer Ansicht eine beispielhafte Position einer an der Innenmantelfläche vorgesehenen Bombierung 15 kenntlich gemacht, nämlich in einer überlappenden Anordnung mit dem Einlass 7.
  • In Fig. 5 ist eine vergleichsweise lange Bombierung 15 (Erstreckung ≥ 120°) gezeigt, wobei der Radialspalt R15 verhältnismäßig übertrieben groß dargestellt ist. Die Bombierung weist sichelförmige Geometrie auf und überlappt den Einlassbereich.
  • In Fig. 6 wird eines der Ausführungsbeispiele näher erläutert. Die Bombierung 15 ist an der Innenmantelfläche 13 vorgesehen und beginnt im Bereich des Einlasses (β≤α). Die lokale Spaltvergrößerung wird dabei durch eine stärkere (konkave) Wölbung der Innenmantelfläche sichergestellt (kleinerer Krümmungsradius als Normdurchmesser). Der Umfangsabschnitt γ der Bombierung beträgt ca. 70°. Die Umfangs-Position des Einlasses 7 und der Innendurchmesser des Gehäuses sind bei diesem und auch bei den weiteren Ausführungsbeispielen individuell wählbar bzw. adaptierbar.
  • In Fig. 7 ist eine vergleichsweise lange und tiefe Bombierung 15 illustriert. Die Bombierung ist an der Innenmantelfläche vorgesehen und beginnt im Bereich des Einlasses, jedoch mit vergleichsweise großem Überlappungsbereich (β - α ≈ 20°). Der Umfangsabschnitt γ der Bombierung beträgt ca. 120°.
  • In Fig. 8 ist eine vergleichsweise schwache Bombierung 15 illustriert. Die Bombierung ist an der Membraneinheit vorgesehen. Die lokale Spaltvergrößerung wird dabei durch eine schwächere (konkave) Wölbung der Membraneinheit sichergestellt (größerer Krümmungsradius als die Norm-Abschnitte der Außenmantelfläche der Membraneinheit). Der Umfangsabschnitt γ der Bombierung beträgt ca. 70°.
  • In Fig. 9 ist eine Bombierung 15gezeigt, die vergleichbar zu jener der Fig. 6 ist, jedoch gegensätzlich an der Seite des Auslasses angeordnet ist. Die Bombierung kann wahlweise an der Innenmantelfläche oder an der Membraneinheit (negativ) vorgesehen sein. Der Umfangsabschnitt γ der Bombierung beträgt ca. 70°.
  • Bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 6 bis 9 kann der Umfangsabschnitt wahlweise auch im Bereich von 5 bis 120° variiert werden. Die Bombierung überlappt jeweils die Umfangsposition des Einlasses (β < α) bzw. Auslasses (Fig. 9).
    • Bezugszeichenliste
    • 1 Membranträger
      3 Lager, insbesondere Nadellager
      5 Exzenter
      7 Einlass
      9 Auslass
      10 Orbitalpumpenvorrichtung
      11 Hydraulikkammer
      12 Hydraulikgehäuse
      13 Innenmantelfläche des Hydraulikgehäuses
      14 Membraneinheit
      15 Bombierung
      16 Radialspalt
    • A Umfangspunkt Beginn der Bombierung
      B Mittelpunkt des Bombierungsbereiches, insbesondere größter Spalt
      C Umfangspunkt Ende der Bombierung
    • D11 Nenndurchmesser Hydraulikkammer bzw. Innenmantelfläche
      D14 Nenndurchmesser Membraneinheit (Außendurchmesser)
      D15 Durchmesser Bombierung
    • R15 Spaltmaß
    • α Umfangswinkelposition Einlass oder Auslass, insbesondere bezüglich der Vertikalen (0°)
      β Umfangswinkelposition Beginn Bombierung bzw. Umfangsabschnitt
      β 0 Übergangsbereich zur Bombierung bzw. zum Umfangsabschnitt
      β 1 Auslaufbereich der Bombierung bzw. der Puffersichel
      γ Umfangsabschnitt Bombierung bzw. Pufferbereich bzw. Puffersichel
      δ Normbereich bzw. standardmäßiger Bereich
      S1 Verhältniszahl Durchmesser Bombierung zu Nenndurchmesser Hydraulikkammer oder Nenndurchmesser Membraneinheit
      S2 Verhältniszahl Nenndurchmesser Hydraulikkammer zu Spaltmaß bzw. Radialerstreckung der Bombierung

Claims (14)

  1. Orbitalpumpenvorrichtung (10) eingerichtet zum Fördern von flüssigem Medium durch eine Rotationsbewegung, insbesondere durch Aktuation mittels eines Exzenters (5), mit:
    - einem eine Hydraulikkammer (11) fluiddicht umgrenzenden Hydraulikgehäuse (12);
    - wenigstens einer für die Pumpwirkung aktuierbaren Membraneinheit (14), die innerhalb der Hydraulikkammer in flächigem Kontakt zu einer Innenmantelfläche (13) des Hydraulikgehäuses angeordnet ist;
    - einem im Hydraulikgehäuse vorgesehenen Einlass (7), welcher zum Einleiten des Mediums eine hydraulische Verbindung zur Hydraulikkammer liefert;
    - einem im Hydraulikgehäuse vorgesehenen Auslass (9), über welchen das Medium aus der Hydraulikkammer ausgetragen werden kann;
    dadurch gekennzeichnet, dass an der Innenmantelfläche (13) und/oder an der Membraneinheit (14) wenigstens eine Bombierung (15) derart vorgesehen ist, dass durch die Bombierung in einem Umfangsabschnitt kleiner 360°, insbesondere kleiner 180°, ein Radialspalt (16) zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche definiert ist.
  2. Orbitalpumpenvorrichtung nach Anspruch 1, wobei der durch die Bombierung (15) definierte Radialspalt (16) sichelförmig ist, insbesondere tangential einlaufend und tangential auslaufend; und/oder wobei mittels der Bombierung (15) umfangsabschnittsweise eine Ausgleichsgeometrie mit erhöhtem Volumen bereitgestellt wird, insbesondere für das flüssige Medium; und/oder wobei die Bombierung (15) auf halber Länge von deren Umfangserstreckung die größte radiale Tiefe aufweist; und/oder wobei die Bombierung in Umfangsrichtung symmetrisch ausgestaltet ist.
  3. Orbitalpumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Krümmungsradius der Bombierung (15) als Funktion von der Umfangsposition variiert, insbesondere an einem jeweiligen Übergang (A, C) zur Innenmantelfläche (13).
  4. Orbitalpumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bombierung (15) entlang der gesamten Längserstreckung der Membraneinheit (14) ausgebildet ist.
  5. Orbitalpumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei durch die Bombierung (15) ein umfangspositionsbezogenes maximales Spaltmaß (R15) definiert wird, welches betragsmäßig im einstelligen Promille-Bereich bezüglich des Nenndurchmessers (D11, D14) der Membraneinheit (14) oder der Hydraulikkammer (11) liegt, beispielsweise im Bereich von 1 bis 3 Promille.
  6. Orbitalpumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bombierung (15) in einer Anordnung in hydraulischer Kommunikation mit dem Einlass (7) und/oder mit dem Auslass (9) angeordnet ist; und/oder wobei sich die Bombierung in Umfangsrichtung ausgehend vom Einlass erstreckt oder bis zum Auslass erstreckt, insbesondere mit einer umfangsmäßigen Überlappung von maximal 25% der absoluten Umfangserstreckung der Bombierung.
  7. Orbitalpumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Bombierung (15) in einem Umfangswinkel im Bereich von 5 bis 120° erstreckt, insbesondere mindestens 40 bis 80°, insbesondere ca. 70°; und/oder wobei die Schnittstelle zwischen der Membraneinheit (14) und der Innenmantelfläche (13) in vier gleich große Umfangsabschnitte unterteilt ist, wobei sich die Bombierung in nur einem Umfangsabschnitt oder in/über maximal zwei aneinandergrenzende Umfangsabschnitte erstreckt; und/oder wobei sich die Bombierung (15) zumindest annähernd über 90° Umfangswinkel ±10° erstreckt und dabei entweder den Einlass oder den Auslass um 5 bis 20° Umfangswinkel überlappt.
  8. Orbitalpumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Membraneinheit (14) ringförmig ausgestaltet ist und durch einen innenliegenden Membranträger (1) abgestützt ist, insbesondere durch einen ringförmigen Membranträger, welcher einen/den Exzenter (5) der Orbitalpumpenvorrichtung (10) umgibt; und/oder wobei die Innenmantelfläche (13) rohrzylindrisch ausgestaltet ist.
  9. Orbitalpumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verhältnis des Durchmessers (D15) der Bombierung (15) zum Nenndurchmesser der (D11, D14) Membraneinheit (14) oder der Hydraulikkammer (11) im Bereich von 0,9 bis 1,1 liegt.
  10. Orbitalpumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bombierung (15) ausschließlich an der Innenmantelfläche (13) vorgesehen ist; oder wobei die Bombierung ausschließlich an der Membraneinheit (14) vorgesehen ist.
  11. Orbitalpumpenvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Bombierung (15) ausschließlich in einer Anordnung in hydraulischer Kommunikation mit dem Einlass (7) vorgesehen ist; oder wobei die Bombierung ausschließlich in einer Anordnung in hydraulischer Kommunikation mit dem Auslass (9) vorgesehen ist.
  12. Orbitalpumpenvorrichtung (10) zum Fördern von flüssigem Medium durch eine Rotationsbewegung, mit einem eine Hydraulikkammer (11) fluiddicht umgrenzenden Hydraulikgehäuse (12), mit wenigstens einer für die Pumpwirkung aktuierbaren Membraneinheit (14), und mit einem im Hydraulikgehäuse vorgesehenen Einlass (7) und einem Auslass (9); insbesondere Orbitalpumpenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, hergestellt durch Ausgestalten wenigstens einer Bombierung (15) an der Innenmantelfläche (13) und/oder an der Membraneinheit (14) zur Definition eines Radialspalts (16) zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche, insbesondere hergestellt durch Bombieren.
  13. Verfahren zum Berteiben einer Orbitalpumpenvorrichtung (10) zum Fördern von flüssigem Medium durch eine Rotationsbewegung, insbesondere durch Aktuation einer Membraneinheit (14) mittels eines Exzenters (5), insbesondere einer Orbitalpumpenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, wobei zum Fördern des flüssigen Mediums eine Relativbewegung einer/der Membraneinheit (14) der Orbitalpumpenvorrichtung relativ zu einer Innenmantelfläche (13) eines Hydraulikgehäuses (12) der Orbitalpumpenvorrichtung gesteuert oder geregelt wird, wobei die Membraneinheit die Innenmantelfläche kontaktiert;
    dadurch gekennzeichnet, dass die Membraneinheit (14) relativ zu wenigstens einer an der Schnittstelle zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche angeordneten und in hydraulischer Kommunikation mit dem Einlass (7) und/oder mit dem Auslass (9) vorgesehenen Bombierung (15) bewegt wird, wobei durch die Bombierung in einem Umfangsabschnitt kleiner 360°, insbesondere kleiner 180°, ein Radialspalt (16) zur Aufnahme des flüssigen Mediums zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche definiert wird.
  14. Verwendung einer an einer Membraneinheit (14) oder an einer/der Innenmantelfläche (13) eines Hydraulikgehäuses (12) einer Orbitalpumpenvorrichtung (10) vorgesehenen Bombierung (15) zum Definieren eines Radialspalts (16) in einem Umfangsabschnitt kleiner 360°, insbesondere kleiner 180°, zur Aufnahme von durch die Pumpbewegung zu förderndem flüssigen Mediums zwischen der Membraneinheit und der Innenmantelfläche, insbesondere in einer Orbitalpumpenvorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Vorrichtungsansprüche, insbesondere bei einem Verfahren nach dem vorhergehenden Verfahrensanspruch.
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