WO2002004812A1 - Positive displacement pump - Google Patents

Positive displacement pump Download PDF

Info

Publication number
WO2002004812A1
WO2002004812A1 PCT/EP2001/007776 EP0107776W WO0204812A1 WO 2002004812 A1 WO2002004812 A1 WO 2002004812A1 EP 0107776 W EP0107776 W EP 0107776W WO 0204812 A1 WO0204812 A1 WO 0204812A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
displacement pump
pump according
rotor sleeve
longitudinal
piston
Prior art date
Application number
PCT/EP2001/007776
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Manfred Roth
Original Assignee
Tankol Gmbh
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 Tankol Gmbh filed Critical Tankol Gmbh
Priority to EP01971753A priority Critical patent/EP1299643B1/en
Priority to AU2001291662A priority patent/AU2001291662A1/en
Priority to DE50107621T priority patent/DE50107621D1/en
Priority to AT01971753T priority patent/ATE306019T1/en
Publication of WO2002004812A1 publication Critical patent/WO2002004812A1/en

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/047Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with actuating or actuated elements at the outer ends of the cylinders
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04BPOSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/0404Details or component parts
    • F04B1/0426Arrangements for pressing the pistons against the actuated cam; Arrangements for connecting the pistons to the actuated cam
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/344Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C2/348Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the vanes positively engaging, with circumferential play, an outer rotatable member

Definitions

  • the invention relates to a positive displacement pump - in particular an oscillating positive displacement pump - with at least one piston which is relatively movable in a pump housing while changing the shape of a working space.
  • Piston machines offer a work space that changes periodically and is filled with a fluid; its pressure changes with compression, decreases with expansion.
  • the essential geometric size is the stroke volume as the change in the working space caused by the displacer during a cycle.
  • Pumps of this type are generally driven in the classic unit design, ie the pump and motor are connected on a base plate or via a lantern in the alignment of both shaft axes by a coupling element which transmits the necessary drive power.
  • the direct coupling of the motor is an exception;
  • the pump shaft is designed as a hollow shaft on the drive side in such a way that the motor shaft is inserted and a torque can then be transmitted.
  • a pump body is mounted in a rotor sleeve and is provided with longitudinal grooves extending from its circumferential surface for receiving pistons therein — associated with energy stores;
  • Each piston is assigned a bolt-like or needle-like body on its head surface facing the 5 rotor sleeve, on the outer surface of which the inner surface of the rotor sleeve rests.
  • the latter should advantageously be rotatably mounted around the pump body.
  • the pump body runs eccentrically in cross section in the rotor sleeve; in a particularly favorable embodiment, the inner bore of the rotor sleeve is arranged eccentrically in this. In any case, there is an existing between these two parts
  • the pump body is arranged with two or more longitudinal grooves - arranged radially and evenly distributed on the circumference - centrally to the pivot point of the drive motor so that the pistons inserted into the longitudinal grooves are guided by the rotating one
  • the longitudinal grooves in the pump body are advantageously arranged at an angle to the cross-section of the diameter; the cross-sectional longitudinal axis of the longitudinal groove delimits an angle of approximately 20 ° to 40 °, in particular approximately 25 °, with one of the diameter lines of the pump body.
  • a preferred positive displacement pump is characterized by two 35 pairs of longitudinal grooves, the orifices of which are offset from one another by 90 ° on the circumferential surface of the pump body; because two such longitudinal grooves are approximately opposite each other on a straight line in diameter. associated mouths, the mouth centers according to the invention being located on different sides of the assigned diameter straight line at a distance from it, that is to say they are offset from one another.
  • the invention is not limited to the configuration described with two pairs of longitudinal grooves; a larger number of such pairings can also be provided.
  • a channel-like longitudinal indentation in the head surface of the cross-sectionally flat piston as a bearing for the bolt-like or needle-like body formed by a bearing needle; approximately at right angles to the longitudinal indentation or the top surface of the flat piston should run in this recesses for receiving a force accumulator.
  • Each of these recesses is preferably located next to the cross-sectional longitudinal axis of the longitudinal groove; The purpose of this offset is to increase the ridge surface on the bearing pressure side.
  • the energy storage device which is designed as a coil spring and is supported on the groove base of the longitudinal groove, the flat piston is held at a variable distance from the groove base. The energy accumulator ensures that the piston is fixed without play via the head needle bearings to the eccentric rotor sleeve.
  • the underside of the flat piston and the bottom of the groove determine the height of a conveying or working space which is delimited on both sides by groove walls. This should be connected to the needle bearing by at least one bore provided between the underside of the flat piston and its longitudinal molding.
  • the rotor sleeve in the displacement pump has ball bearings on both ends and is closed on both ends by a pump cover.
  • these pump covers which are arranged on the right and left of the pump body, have corresponding valves in order to generate a delivery process of the delivery medium from the suction to the pressure side of the pump according to the invention from the stroke movement of each flat piston.
  • the Individual delivery rooms or delivery chambers - equal to the number of flat pistons selected in each case - are combined in the pump covers and form the connections for the suction and pressure lines via the motor covers.
  • this structural design can be represented both in a direct current and in an alternating current motor version.
  • the choice of the number of flat pistons and the choice of a relatively wide range of changed strokes - changing the eccentricity of the inner bore of the rotor sleeve - for a "size” means the delivery quantities "quantity” and "pressure” in changed a wide range.
  • a particular advantage over conventional positive displacement pumps is improved security against "seizing" of the delivery elements, since the delivery pressure always decreases on both sides in the lubrication gap between the pump body and the flat piston, whereby the pressure component from the delivery chamber does not act in the direction of the slide bearing surfaces, as is the case with for example, the case with a screw pump.
  • the hydrostatic pressure in the lubricating gap increases to the same extent with increasing delivery pressure.
  • the classic design of the rotor of a three-phase motor consists of the laminated core of the cage rotor on a drive shaft with the cast-out cage grooves as a short-circuit rotor. If you replace the drive shaft - within the framework of the necessary minimum dimensions of the cage bars - with the rotor sleeve according to the invention and change the motor housing cover in the manner described, then the complete motor / pump / unit is formed. With such a design, there is no shaft seal, which is commonly known as the weakest link in pumps with an emerging shaft end. At the same time, the "hermetically sealed" pump can be achieved without additional additions at a cost which corresponds approximately to that of a simple unit structure. The alignment of the motor and pump which is usually necessary in the case of the classic assembly structure in order to ensure the proper functioning of the intermediate clutch is also eliminated in the present invention.
  • the - mentioned - design as a DC or single-phase machine is also possible;
  • the rotor winding is replaced by a package of permanent magnets - known from the magnetic couplings. This enables small designs (here the system diameter) and opens up a wide field of application for the large-scale production of small pumps with high pressure ranges.
  • the drive takes place by means of a toothed or V-belt engaging on that outer rotor.
  • This makes it possible to use it as a flange-mounted auxiliary unit on all types of engines. If one replaces the outer rotor with magnets, including the toothed or V-belt elements, for example by a DC or commutatorless three-phase stator, the use of the pump generally described above can be seen; Because of the dimensions, this pump is particularly suitable for mobile use.
  • Fig. 2 a partially sectioned side view of the tangential piston pump
  • FIG. 3 shows a partially sectioned side view of the tangential piston pump as a three-phase short-circuit machine
  • FIG. 4 the longitudinal section through the tangential piston pump, enlarged compared to FIG. 3;
  • FIG. 5 shows an enlarged cross section through a central part of FIG. 1 and its section line V - V;
  • FIG. 6 a detail from FIG. 5;
  • a rotor sleeve 20 of the inner diameter d which surrounds a pump body 22 of circular cross-section of the diameter e, is mounted in a tubular housing 16 - closed on both ends by fastening strips 12 having housing covers 14 - in the region of ball bearings 18.
  • the longitudinal axis of the pump body 22 is denoted by A, and four longitudinal grooves 24 are arranged in it with a groove base 26 which is rounded in the form of a partially circular circle in such a way that, in the example shown, their cross-sectional longitudinal axes Q with the central cross-sectional axis M, which defines a straight line, or the transverse axis perpendicular to this B of the pump body 22 limit an angle w of approximately 25 °.
  • the center of the mouth 25 of the longitudinal grooves 24 on the body circumference is offset laterally by a dimension i to the corresponding cross-sectional central axis M or the transverse axis B, and the cross-sectional longitudinal axes Q of the two longitudinal grooves 24 on the cross-sectional central axis M run parallel to one another as well as the cross-sectional longitudinal axes Q of the two longitudinal grooves 24 assigned to the transverse axis B.
  • Each longitudinal groove 24 of cross-sectional width a receives a flat piston 30, in the outwardly directed head surface 32 of which a bearing needle 36 rests in an indentation 34 extending in its longitudinal direction - the width b of its part-circular cross-section;
  • a minimum stroke is sufficient for the representation of the delivery volume - with a corresponding selection of the number of pistons.
  • the maximum stroke is in the range of 2 to 6.5 mm. The consequence of this is that the known disadvantages of oscillating displacement pumps with regard to the pulsating flow can be reduced to a minimum. If there is more than one flat piston 30, the pressure pulsation which forms at the pressure port of the pump 10 is thus also greatly reduced.
  • the piston movement during the suction stroke ie the running of the flat piston 30 in the area of the diameter increase or the positive eccentricity of the inside diameter d of the rotor sleeve 20 takes place through the pretensioning force of springs inserted into the recesses 38 of the flat piston 30 as a force accumulator 40 and the lubrication of the needle bearing on Piston head 32 of the flat piston 30 through the medium through the arrangement of holes 46 or the like. Connections of the delivery chamber 28 remaining in the longitudinal groove 24 to the bearing recess or longitudinal indentation 34 in the piston head 32.
  • a wide range of the lubricating properties of the delivery medium (also v ⁇ 1 mm ⁇ 2 / sec.) Can be achieved by appropriate choice of material and surface of the needle bearing parts hydrostatic lubrication can be maintained since the lubrication pressure always increases with the delivery pressure.
  • the motor stator is not sealed off from the pumped medium. If required, the stator can be given a thin-walled tube made of the classic materials of this application, as in the known "canned motor". For aggressive media - e.g. in chemistry - due to the negligible lubrication limit due to the lack of plain bearing conditions, a wide range can be covered by appropriate choice of materials for pump body parts and the flat pistons.
  • the stator housing Since no classic fan can be arranged on the motor shaft in this construction, the stator housing must be provided with appropriate surface cooling. In any case, however, a certain amount of the magnetic heat loss is absorbed by the circuit of the leakage currents that flow through the bearings on the stator to the suction side and by the heat conduction of the squirrel-cage rotor / rotor sleeve.
  • the rotor sleeve 20 can also be driven via a magnetic coupling.
  • the rotor sleeve 20 of the tangential piston pump 10 a according to FIGS. 7, 8 carries at least one sleeve-like magnetic element 50 on its axially parallel outer contour.
  • the inner magnet element 50 runs in a gap 56 parallel to the longitudinal axis A.
  • the outer rotor 54 on the magnetic coupling 52 formed by the magnetic elements 50, 51 is driven by a toothed or V-belt 64.
  • the drive torque - coming from an outer shaft - is supplied to the pump body 22 on the inside via the magnetic coupling 52, which in particular detects the two rotors 20, 54.

Abstract

The invention relates to a positive displacement pump, especially a reciprocating positive displacement pump, comprising at least one piston (30) that is displaced relative to a pump housing, thereby changing the volume of a working chamber. A pump body (22) is received in a rotor sleeve (20) that rotates about said pump body. Said pump body is provided with longitudinal grooves extending from its peripheral surface (23) that receive energy accumulators (40) associated with the pistons (30). Every piston (30) is associated with a bolt- or needle-shaped body (36) on its front face facing the rotor sleeve (20). The inner surface (21) of the rotor sleeve (20) rests against and rolls off on the outer surfaces of said bodies (36). The pump body (22) has an eccentric cross-section in the rotor sleeve (20). An annular gap (19) present between those two parts has a gap width (t) that tapers in the peripheral direction. Preferably, the inner bore of the rotor sleeve (20) is eccentrically disposed in said rotor sleeve.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Verdrängerpumpedisplacement
Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe — insbesondere eine oszillierende Verdrängerpumpe — mit zumindest einem in einem Pumpengehäuse unter Veränderung der Gestalt eines Arbeitsraumes relativ bewegbaren Kolben.The invention relates to a positive displacement pump - in particular an oscillating positive displacement pump - with at least one piston which is relatively movable in a pump housing while changing the shape of a working space.
Kolbenmaschinen bieten einen periodisch gestaltveränderlichen Arbeitsraum an, der mit einem Fließmedium gefüllt ist; dessen Druck verändert sich bei einer Kompression steigend, bei einer Expansion fallend. Die wesentliche geometrische Größe ist das Hubvolumen als die vom Verdränger bewirkte Änderung des Arbeitsraumes während eines Taktes .Piston machines offer a work space that changes periodically and is filled with a fluid; its pressure changes with compression, decreases with expansion. The essential geometric size is the stroke volume as the change in the working space caused by the displacer during a cycle.
Bei Kolbenpumpen — sog. oszillierenden Verdrängerpumpen — fördert ein Kolben in einem abgeschlossenen Verdrängerraum das Verdränger-Volumen über druckabhängige Öffnungselemente gegen einen Anlagendruck. Die theoretische Förderarbeit wird aus dem Hubvolumen und dem Differenzdruck von Saug- zur Druckseite gebildet, das Hubvolumen ensteht durch die Bewegung des Kolbens zwischen einem unteren und einem oberen Totpunkt. Die Bewegung wird meist durch Umwandlung einer Drehbewegung der Antriebseinheit über eine "Kurbel" in eine hin- und hergehende Bewegung umgewandelt; die kon- stante Drehbewegung des Antriebes wird in eine nicht konstante Hubbewegung des Pumpenkolbens umgewandelt. Dies hat zur Folge, dass das zu fördernde Fluid mit einer relativ hohen Änderung der Strömungsgeschwindigkeit — oszillierende Strömung — im Hubraum der Pumpe bewegt wird. Diese sog. Pulsation der Strömung ist durch eine Messung der Druckpulsation nachweisbar. Die daraus möglicherweise entstehenden Nachteile sind bekannt. Allgemein erfolgt der Antrieb derartiger Pumpen im klassischen Aggregataufbau, d.h. Pumpe und Motor sind auf einer Grundplatte oder über eine Laterne in Ausrichtung beider Wellenachsen durch ein kuppelndes, die notwendige Antriebsleistung übertragendes Element verbunden. Eine Ausnahme bildet die Direktkupplung des Motors; hierbei ist die Pumpenwelle antriebsseitig als Hohlwelle derart ausgeführt, dass die Motorwelle eingesteckt wird und dann ein Drehmoment übertragen kann.In the case of piston pumps - so-called oscillating displacement pumps - a piston in a closed displacement chamber conveys the displacement volume via pressure-dependent opening elements against system pressure. The theoretical conveying work is formed from the stroke volume and the differential pressure from the suction to the pressure side, the stroke volume arises from the movement of the piston between a lower and an upper dead center. The movement is usually converted into a reciprocating movement by converting a rotary movement of the drive unit via a "crank"; the constant rotary movement of the drive is converted into a non-constant stroke movement of the pump piston. The consequence of this is that the fluid to be delivered is moved with a relatively high change in the flow rate - oscillating flow - in the displacement of the pump. This so-called pulsation of the flow can be detected by measuring the pressure pulsation. The disadvantages that may result from this are known. Pumps of this type are generally driven in the classic unit design, ie the pump and motor are connected on a base plate or via a lantern in the alignment of both shaft axes by a coupling element which transmits the necessary drive power. The direct coupling of the motor is an exception; Here, the pump shaft is designed as a hollow shaft on the drive side in such a way that the motor shaft is inserted and a torque can then be transmitted.
1010
Weitere Ausnahmen sind die sog. hermetisch dichten Pumpenaufbauten. Hierbei muss wegen toxischer, aggressiver oder brennbarer Fördermedien eine irgendwie geartete Leckage an der Wellendichtung der austretenden Pumpenwelle vermiedenFurther exceptions are the so-called hermetically sealed pump structures. Any kind of leakage on the shaft seal of the emerging pump shaft must be avoided due to toxic, aggressive or flammable fluids
15 werden. Dies erfolgt entweder durch Zwischeneinbau bekannter Magnetkupplungen zwischen Pumpenwelle und Aggregat- Kupplung, oder durch die dichte Verbindung des Motorgehäuses mit dem Pumpengehäuse mittels einer hermetischen Abdichtung zwischen Stator und Rotor des Motors in sog.Be 15. This is done either by installing known magnetic couplings between the pump shaft and the unit coupling, or by the tight connection of the motor housing to the pump housing by means of a hermetic seal between the stator and the rotor of the motor in a so-called.
Ξ0 "canned motor"-Ausführung. Derartige hermetisch dichte Pumpen sind äußerst kostenaufwendig. Bei der Magnet-Kupplung kommt noch hinzu, dass jedweder Schlupf zwischen Außen- und Innenrotor durch große Sicherheitszuschläge in der Auslegung vermieden werden muss, da kein Wiederanlauf nach einemΞ0 "canned motor" version. Such hermetically sealed pumps are extremely expensive. With the magnetic coupling, there is also the fact that any slip between the outer and inner rotor must be avoided by large safety surcharges in the design, since there is no restart after a
Ξ5 kurzzeitigen Schlupf zwischen beiden Rotoren möglich ist.Ξ5 brief slip between the two rotors is possible.
In Kenntnis dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, eine stets hermetisch dichte Pumpe ohne aufwendige Pumpe/Motor-Konstruktion darzustellen.Knowing this state of the art, the inventor has set himself the goal of producing a pump that is always hermetically sealed without a complex pump / motor construction.
3030
Zur Lösung dieser Aufgabe führt die Lehre nach dem unabhängigen Patentanspruch; die Unteransprüche geben günstige Weiterbildungen an. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Be-The teaching according to the independent claim leads to solving this problem; the subclaims indicate favorable further training. In addition, all combinations of at least two of the
35 Schreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Erfindungsgemäß ist ein Pumpenkörper in einer Rotorbüchse gelagert sowie mit von seiner Umfangsflache ausgehenden Längsnuten zur Aufnahme von darin — Kraftspeichern zugeordneten — Kolben versehen; jedem Kolben ist an seiner zur 5 Rotorbüchse weisenden Kopffläche ein bolzen- oder nadelartiger Körper zugeordnet, an dessen Außenfläche die Innenfläche der Rotorbüchse anliegt. Letztere soll vorteilhafterweise drehbar um den Pumpenkörper gelagert sein.35 writing, the drawing and / or the features disclosed features. According to the invention, a pump body is mounted in a rotor sleeve and is provided with longitudinal grooves extending from its circumferential surface for receiving pistons therein — associated with energy stores; Each piston is assigned a bolt-like or needle-like body on its head surface facing the 5 rotor sleeve, on the outer surface of which the inner surface of the rotor sleeve rests. The latter should advantageously be rotatably mounted around the pump body.
10 Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung verläuft der Pumpenkörper in der Rotorbüchse querschnittlich exzentrisch; bei einer besonders günstigen Ausführung ist die Innenbohrung der Rotorbüchse in dieser exzentrisch angeordnet. In jedem Falle ist ein zwischen diesen beiden Teilen vorhande-10 According to a further feature of the invention, the pump body runs eccentrically in cross section in the rotor sleeve; in a particularly favorable embodiment, the inner bore of the rotor sleeve is arranged eccentrically in this. In any case, there is an existing between these two parts
15 ner Ringspalt von in Umfangsrichtung sich verjüngender Spaltweite.15 ner annular gap of tapering gap width in the circumferential direction.
Es wird also statt der Rotorwelle des klassischen Antriebes die Rotorbüchse mit exzentrisch angeordneter InnenbohrungInstead of the rotor shaft of the classic drive, it becomes the rotor sleeve with an eccentrically arranged inner bore
Ξ0 eingesetzt. Innerhalb dieser exzentrischen Innenbohrung ist der Pumpenkörper mit zwei oder mehr — radial und am Umfang gleichmäßig verteilt angeordneten — Längsnuten zentrisch zum Drehpunkt des Antriebsmotors so angeordnet, dass die in die Längsnuten eingelegten Kolben durch die umlaufendeΞ0 used. Within this eccentric inner bore, the pump body is arranged with two or more longitudinal grooves - arranged radially and evenly distributed on the circumference - centrally to the pivot point of the drive motor so that the pistons inserted into the longitudinal grooves are guided by the rotating one
Ξ5 exzentrische Bohrung der Rotorbüchse zu einer Hubbewegung gezwungen werden.Ξ5 eccentric bore of the rotor sleeve must be forced into a lifting movement.
Vorteilhafterweise sind die Längsnuten im Pumpenkörper querschnittlich zu dessen Durchmessergeraden geneigt ange- 30 bracht; die Querschnittslängsachse der Längsnut begrenzt mit einer der Durchmessergeraden des Pumpenkörpers einen Winkel von etwa 20° bis 40°, insbesondere von etwa 25°.The longitudinal grooves in the pump body are advantageously arranged at an angle to the cross-section of the diameter; the cross-sectional longitudinal axis of the longitudinal groove delimits an angle of approximately 20 ° to 40 °, in particular approximately 25 °, with one of the diameter lines of the pump body.
Eine bevorzugte Verdrängerpumpe zeichnet sich durch zwei 35 Paare von Längsnuten aus, deren Mündungen zueinander an der Umfangsflache des Pumpenkörpers um jeweils 90° versetzt sind; denn jeweils zwei solcher Längsnuten sind an einer Durchmessergeraden mit einander beidends etwa gegenüberlie- genden Mündungen zugeordnet, wobei erfindungsgemäß deren MündungsZentren an unterschiedlichen Seiten der zugeordneten Durchmessergeraden in Abstand zu dieser liegen, also seitenversetzt sind. Selbstverständlich ist die Erfindung auf die beschriebene Ausgestaltung mit zwei Paaren von Längsnuten nicht beschränkt; es kann auch eine größere Zahl solcher Paarungen vorgesehen werden.A preferred positive displacement pump is characterized by two 35 pairs of longitudinal grooves, the orifices of which are offset from one another by 90 ° on the circumferential surface of the pump body; because two such longitudinal grooves are approximately opposite each other on a straight line in diameter. associated mouths, the mouth centers according to the invention being located on different sides of the assigned diameter straight line at a distance from it, that is to say they are offset from one another. Of course, the invention is not limited to the configuration described with two pairs of longitudinal grooves; a larger number of such pairings can also be provided.
Als günstig hat es sich erwiesen, in der Kopffläche des querschnittlich flachen Kolbens eine rinnenartige Längseinformung als Lager für den von einer Lagernadel gebildeten bolzen- oder nadelartigen Körper vorzusehen; etwa rechtwinkelig zu der Längseinformung oder der Kopffläche des Flachkolbens sollen in diesem Ausnehmungen zur Aufnahme jeweils eines KraftSpeichers verlaufen. Jede dieser Ausnehmungen befindet sich bevorzugt neben der Querschnittslängsachse der Längsnut; Sinn dieses Versatzes ist die lagerdrucksei- tige Firstflächenmehrung. Dank der sich am Nutengrund der Längsnut abstützenden, als Schraubenfeder ausgebildeten Kraftspeicher wird der Flachkolben in veränderbarem Abstand zum Nutengrund gehalten. Der Kraftspeicher stellt die spiellose Fixierung des Kolbens über die Kopfnadellager zur exzentrischen Rotorbüchse sicher.It has proven to be advantageous to provide a channel-like longitudinal indentation in the head surface of the cross-sectionally flat piston as a bearing for the bolt-like or needle-like body formed by a bearing needle; approximately at right angles to the longitudinal indentation or the top surface of the flat piston should run in this recesses for receiving a force accumulator. Each of these recesses is preferably located next to the cross-sectional longitudinal axis of the longitudinal groove; The purpose of this offset is to increase the ridge surface on the bearing pressure side. Thanks to the energy storage device, which is designed as a coil spring and is supported on the groove base of the longitudinal groove, the flat piston is held at a variable distance from the groove base. The energy accumulator ensures that the piston is fixed without play via the head needle bearings to the eccentric rotor sleeve.
Im Rahmen der Erfindung bestimmen die Unterseite des Flachkolbens und der Nutengrund die Höhe eines beidseits von Nutwänden begrenzten Förder- oder Arbeitsraumes. Dieser soll durch zumindest eine zwischen der Unterseite des Flachkolbens und dessen Längseinformung vorgesehene Bohrung an das Nadellager angeschlossen sein.In the context of the invention, the underside of the flat piston and the bottom of the groove determine the height of a conveying or working space which is delimited on both sides by groove walls. This should be connected to the needle bearing by at least one bore provided between the underside of the flat piston and its longitudinal molding.
Erfindungsgemäß ist die Rotorbüchse in der Verdrängerpumpe beidends kugelgelagert und beidends von einem Pumpendeckel verschlossen. Diese rechts und links vom Pumpenkörper ange- ordneten Pumpendeckel besitzen erfindungsgemäß entsprechende Ventile, um aus der Hubbewegung jedes Flachkolbens einen Fördervorgang des Fördermediums von der Saug- zur Druckseite der erfindungsgemäßen Pumpe zu erzeugen. Die einzelnen Förderräume oder Förderkammern - gleich der jeweils gewählten Anzahl der Flachkolben - werden in den Pumpendeckeln zusammengefasst und bilden über die Motordeckel die Anschlüsse für die Saug- und Druckleitung.According to the invention, the rotor sleeve in the displacement pump has ball bearings on both ends and is closed on both ends by a pump cover. According to the invention, these pump covers, which are arranged on the right and left of the pump body, have corresponding valves in order to generate a delivery process of the delivery medium from the suction to the pressure side of the pump according to the invention from the stroke movement of each flat piston. The Individual delivery rooms or delivery chambers - equal to the number of flat pistons selected in each case - are combined in the pump covers and form the connections for the suction and pressure lines via the motor covers.
Es liegt im Rahmen der Erfindung, dass diese konstruktive Ausführung sowohl in Gleichstrom- als auch in Wechselstrom- Motorausführung dargestellt werden kann.It is within the scope of the invention that this structural design can be represented both in a direct current and in an alternating current motor version.
Zudem hat es sich als günstig erwiesen, dass durch entsprechende Werkstoffwahl sowohl schmierende als auch kaum schmierende Fördermedien gepumpt werden können. Die konstruktive Ausführung stellt immer eine "Inline-Ausführung" gemäß der Pumpennormen dar, wobei jeglicher "Aggregataufbau" entfällt.In addition, it has proven to be advantageous that both lubricating and hardly lubricating fluids can be pumped by appropriate choice of materials. The structural design always represents an "inline design" in accordance with the pump standards, with no "assembly construction" being required.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird durch die Wahl der Anzahl der Flachkolben und die Wahl von einem relativ weiten Bereich geänderter Hübe — Ändern der Exzen- trizität der Innenbohrung der Rotorbüchse — bei einer "Baugröße" die Fördergrößen "Menge" und "Druck" in einem weiten Bereich verändert.According to a further feature of the invention, the choice of the number of flat pistons and the choice of a relatively wide range of changed strokes - changing the eccentricity of the inner bore of the rotor sleeve - for a "size" means the delivery quantities "quantity" and "pressure" in changed a wide range.
Ein besonderer Vorteil gegenüber herkömmlichen Verdränger- pumpen ist eine verbesserte Sicherheit gegen "Festfressen" der Förderelemente, da sich im Schmierspalt zwischen Pumpenkörper und Flachkolben stets der Förderdruck beidseitig abbaut, wobei die Druckkomponente aus dem Förderraum nicht in Richtung der Gleitlagerflächen wirkt, wie dies bei- spielsweise bei einer Schraubenspindelpumpe der Fall ist. Bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung steigt mit zunehmender Tangentialkraft auf die Flachkolben — durch die Zunahme des übertragenen Moments der Rotorbüchse — bei steigendem Förderdruck in gleichem Maße auch der hydro- statische Druck im Schmierspalt. Der klassische Aufbau des Rotors eines Drehstrommotors besteht bekanntlich aus dem Blechpaket des Käfigläufers auf einer Antriebswelle mit den ausgegossenen Käfignuten als Kurzschlussläufer. Ersetzt man nun die Antriebswelle - im Rahmen der notwendigen Mindestabmessungen der Käfigstäbe - durch die erfindungsgemäße Rotorbüchse und verändert die Motorgehäuse-Deckel in beschriebener Weise, dann bildet sich daraus die vollständige Motor/Pumpen/-Einheit . Bei einer derartigen Ausführung entfällt jede Wellendichtung, die gemeinhin als das schwächste Glied bei Pumpen mit austretendem Wellenende bekannt ist. Zugleich erreicht man ohne weiteren Zusatz die "hermetisch dichte" Pumpe mit einem Kostenaufwand, der etwa demjenigen eines einfachen Aggregataufbaues entspricht. Die üblicherweise notwendige Ausrichtung von Motor und Pumpe beim klassischen Aggregataufbau, um eine einwandfreie Funktion der zwischengeschalteten Kupplung zu sichern, entfällt bei der vorliegenden Erfindung ebenfalls.A particular advantage over conventional positive displacement pumps is improved security against "seizing" of the delivery elements, since the delivery pressure always decreases on both sides in the lubrication gap between the pump body and the flat piston, whereby the pressure component from the delivery chamber does not act in the direction of the slide bearing surfaces, as is the case with for example, the case with a screw pump. In the subject matter of the present invention, with increasing tangential force on the flat pistons - due to the increase in the transmitted torque of the rotor sleeve - the hydrostatic pressure in the lubricating gap increases to the same extent with increasing delivery pressure. As is well known, the classic design of the rotor of a three-phase motor consists of the laminated core of the cage rotor on a drive shaft with the cast-out cage grooves as a short-circuit rotor. If you replace the drive shaft - within the framework of the necessary minimum dimensions of the cage bars - with the rotor sleeve according to the invention and change the motor housing cover in the manner described, then the complete motor / pump / unit is formed. With such a design, there is no shaft seal, which is commonly known as the weakest link in pumps with an emerging shaft end. At the same time, the "hermetically sealed" pump can be achieved without additional additions at a cost which corresponds approximately to that of a simple unit structure. The alignment of the motor and pump which is usually necessary in the case of the classic assembly structure in order to ensure the proper functioning of the intermediate clutch is also eliminated in the present invention.
Bei einer erforderlichen Drehzahlregelung dieser Pumpe und/oder bei Anwendungen von höheren Drehzahlen ist die — erwähnte — Ausführung als Gleichstrom- bzw. Einphasenstrom-Maschine ebenfalls möglich; hierbei wird die Rotorwicklung durch ein Paket von Permanentmagneten — bekannt von den Magnetkupplungen — ersetzt. Dies ermöglicht geringe Bauformen (hier dem Systemdurchmesser) und eröffnet ein weites Feld der Anwendung der Großserienfertigung von Kleinpumpen mit hohen Druckbereichen.If the required speed control of this pump and / or when using higher speeds, the - mentioned - design as a DC or single-phase machine is also possible; Here the rotor winding is replaced by a package of permanent magnets - known from the magnetic couplings. This enables small designs (here the system diameter) and opens up a wide field of application for the large-scale production of small pumps with high pressure ranges.
In jedem Fall entsteht im Statorraum nur der Saugdruck des Fördermediums, da die auftretenden Leckagen sowohl von den Spielen des Flachkolbens im Pumpenkörper als auch denjenigen der Nadellager durch eine Verbindung zum Saugraum der Pumpe abgeführt werden. Statt der üblichen Antriebssysteme mit Gleichstrom, Wechselstrom oder Drehstrom hat sich der Einsatz einer Magnetkupplung als besonders günstig erwiesen, der mit einem inneren Magnetelement verbundenen, bereits erörterten Rotorbüchse einen Außenrotor gegenüberzustellen, der ein entsprechendes magnetisches Gegenelement trägt; die beiden Magnetelemente bilden eine Magnetkupplung; durch den Einsatz einer hermetisch dichten Magnetkupplung werden beim Erfindungsgegenstand die beiden das Moment übertragenden und mit Magneten bestückten Rotoren mittels Spaltrohr abgedichtet.In any case, only the suction pressure of the pumped medium is created in the stator chamber, since the leaks that occur are discharged both by the play of the flat piston in the pump body and by the needle bearings through a connection to the suction chamber of the pump. Instead of the usual drive systems with direct current, alternating current or three-phase current, the use of a magnetic coupling has proven to be particularly favorable in contrasting the rotor sleeve, already discussed, connected to an inner magnetic element with an outer rotor which carries a corresponding magnetic counter element; the two magnetic elements form a magnetic coupling; Through the use of a hermetically sealed magnetic coupling, the two torque-transmitting and magnet-equipped rotors are sealed by means of a can.
Der Antrieb erfolgt mittels eines an jenem Außenrotor angreifenden Zahn- oder Keilriemens. Dadurch ist die Einsatzmöglichkeit als angeflanschtes Hilfsaggregat bei Kraftmaschinen aller Art ermöglicht. Ersetzt man den Magnete aufweisenden Außenrotor samt den Zahn- oder Keilriemenelementen z.B. durch einen Gleichstrom- oder kommutatorlosen Drehstrom-Stator, ist die Anwendung der weiter oben allgemein beschriebenen Pumpe zu erkennen; wegen der Dimensionierung ist besonders die Anwendung dieser Pumpe im mobilen Einsatz gegeben. The drive takes place by means of a toothed or V-belt engaging on that outer rotor. This makes it possible to use it as a flange-mounted auxiliary unit on all types of engines. If one replaces the outer rotor with magnets, including the toothed or V-belt elements, for example by a DC or commutatorless three-phase stator, the use of the pump generally described above can be seen; Because of the dimensions, this pump is particularly suitable for mobile use.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description of preferred exemplary embodiments and from the drawing; this shows in
Fig. 1: eine teilweise geschnittene Stirnansicht einer Tangentialkolbenpumpe;1: a partially sectioned front view of a tangential piston pump;
Fig. 2: eine teilweise geschnittene Seitenan- sieht der Tangentialkolbenpumpe alsFig. 2: a partially sectioned side view of the tangential piston pump
Gleichstrommaschine;DC machine;
Fig. 3: eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Tangentialkolbenpumpe als Drehstromkurzschlussläufermaschine;3 shows a partially sectioned side view of the tangential piston pump as a three-phase short-circuit machine;
Fig. 4: den gegenüber Fig. 3 vergrößerten Längsschnitt durch die Tangentialkolbenpumpe;FIG. 4: the longitudinal section through the tangential piston pump, enlarged compared to FIG. 3;
Fig. 5: einen vergrößerten Querschnitt durch einen zentralen Teil der Fig. 1 und deren Schnittlinie V - V;5 shows an enlarged cross section through a central part of FIG. 1 and its section line V - V;
Fig. 6: einen Ausschnitt aus Fig. 5;FIG. 6: a detail from FIG. 5;
Fig. 7 , 8: eine teilweise geschnittene Stirnansicht sowie eine gleichermaßen teilweise geschnittene Stirnansicht einer anderen Ausgestaltung einer7, 8: a partially sectioned front view and an equally partially sectioned front view of another embodiment of a
Pumpe . Bei einer Tangentialkolbenpumpe 10 ist in einem — beidends von Befestigungsleisten 12 aufweisenden Gehäusedeckeln 14 verschlossenen — rohrartigen Gehäuse 16 im Bereich von Kugellagern 18 eine Rotorbüchse 20 des Innendurchmessers d gelagert, die einen Pumpenkörper 22 kreisförmigen Querschnitts des Durchmessers e umgibt.Pump. In the case of a tangential piston pump 10, a rotor sleeve 20 of the inner diameter d, which surrounds a pump body 22 of circular cross-section of the diameter e, is mounted in a tubular housing 16 - closed on both ends by fastening strips 12 having housing covers 14 - in the region of ball bearings 18.
Die Längsachse des Pumpenkörpers 22 ist mit A bezeichnet, und in ihm sind vier Längsnuten 24 mit querschnittlich teilkreisförmig gerundetem Nutengrund 26 derart angeordnet, dass im dargestellten Beispiel ihre Querschnittslängsachsen Q mit der — eine Durchmessergerade bestimmenden -- Querschnittsmittelachse M bzw. der zu dieser rechtwinkeligen Querachse B des Pumpenkörpers 22 einen Winkel w von etwa 25° begrenzen. Das Zentrum der Mündung 25 der Längsnuten 24 am Körperumfang ist gemäß Fig. 5 um ein Maß i zu der entsprechenden Querschnittsmittelachse M bzw. der Querachse B seitenversetzt, und die Querschnittslängsachsen Q der beiden Längsnuten 24 an der Querschnittsmittelachse M verlaufen ebenso parallel zueinander wie die Querschnittslängsachsen Q der beiden der Querachse B zugeordneten Längsnuten 24.The longitudinal axis of the pump body 22 is denoted by A, and four longitudinal grooves 24 are arranged in it with a groove base 26 which is rounded in the form of a partially circular circle in such a way that, in the example shown, their cross-sectional longitudinal axes Q with the central cross-sectional axis M, which defines a straight line, or the transverse axis perpendicular to this B of the pump body 22 limit an angle w of approximately 25 °. 5, the center of the mouth 25 of the longitudinal grooves 24 on the body circumference is offset laterally by a dimension i to the corresponding cross-sectional central axis M or the transverse axis B, and the cross-sectional longitudinal axes Q of the two longitudinal grooves 24 on the cross-sectional central axis M run parallel to one another as well as the cross-sectional longitudinal axes Q of the two longitudinal grooves 24 assigned to the transverse axis B.
Jede Längsnut 24 der Querschnittsbreite a nimmt einen Flachkolben 30 auf, in dessen nach außen gerichteter Kopffläche 32 in einer in deren Längsrichtung verlaufenden Ein- formung 34 — der Weite b ihres teilkreisförmigen Querschnitts — eine Lagernadel 36 ruht; an der einen Seite der querschnittlich in einem Maß z — als dem Abstand zwischen der Querschnittslängsachse Q der Längsnut 24 sowie der parallelen Querschnittsachse F dieser Längseinformung 34 — exzentrisch in den Flachkolben 30 verlaufenden Längseinformung 34 ist der breitere Streifen der Kopffläche 32 zu einer Pultfläche 33 der Breite f abgeschrägt. Bei Drehung der Rotorbüchse 20 entsteht durch die Berührung von deren Innenfläche 21 und der Oberfläche der die Umfangsflache 23 des Pumpenkörpers 22 querschnittlich teilweise überragenden Lagernadeln 36 eine Abrollbewegung wie in einem Nadellager. Wird — wie in Fig. 5 verdeutlicht — der Innendurchmesser d der Rotorbüchse 20 exzentrisch zum Außendurchmesser e des Pumpenkörpers 22 angeordnet, so entsteht zwischen jener Umfangsflache 23 und der Innenfläche 21 der Rotorbüchse 20 querschnittlich ein Ringspalt 19 mit sich — in Fig. 5 — abwärts verjüngender Spaltweite t sowie bei Drehung, d.h. beim Abrollen der Rotorbüchse 20 auf den Lagernadeln 36, eine hin- und hergehende Bewegung der Flachkolben 30 mit einem Hub, welcher der doppelten Exzentrizität des Innen- durchmessers d der Rotorbüchse 20 entspricht.Each longitudinal groove 24 of cross-sectional width a receives a flat piston 30, in the outwardly directed head surface 32 of which a bearing needle 36 rests in an indentation 34 extending in its longitudinal direction - the width b of its part-circular cross-section; On one side of the cross-section in a dimension z - as the distance between the cross-sectional longitudinal axis Q of the longitudinal groove 24 and the parallel cross-sectional axis F of this longitudinal indentation 34 - the longitudinal indentation 34 extending eccentrically in the flat piston 30 is the wider strip of the top surface 32 to a desk surface 33 Width f bevelled. When the rotor sleeve 20 rotates, the contact between its inner surface 21 and the surface of the bearing needles 36, which partially projects beyond the circumferential surface 23 of the pump body 22, results in a rolling movement as in a needle bearing. If - as illustrated in FIG. 5 - the inner diameter d of the rotor sleeve 20 is arranged eccentrically to the outer diameter e of the pump body 22, an annular gap 19 with itself - in FIG. 5 - downwards is created between that peripheral surface 23 and the inner surface 21 of the rotor sleeve 20 tapering gap width t and, when the rotor sleeve 20 rolls on the bearing needles 36, a reciprocating movement of the flat pistons 30 with a stroke which corresponds to twice the eccentricity of the inner diameter d of the rotor sleeve 20.
Bei Hub des Flachkolbens 30 im Pumpenkörper 22 gegen einen — in einer exzentrisch zur Querschnittslängsachse Q und parallel zu dieser in Flachkolben 30 verlaufenden Ausneh- ung 38 vorgesehenen — Kraftspeicher 40 wird ein Volumen in einem von den Nutenwänden 27 seitlich begrenzten Förderraum 28 zwischen Kolbenunterseite 31 und Nutengrund 26 verdichtet. Durch entsprechende Anordnung von Ventilen 42 in saug- und druckseitigen Pumpendeckeln 44, 44a an den Stirnseiten des Pumpenkörpers 22 kann durch die Hubbewegung der Flachkolben 30 eine Förderarbeit verrichtet werden. Diese so erzeugte theoretische Förderung entspricht in ihrer Größe (ΔQ/Δt oder allgemein in 1/min) in linearer Abhängigkeit :When the flat piston 30 is lifted in the pump body 22 against a force accumulator 40 provided in a recess 38 running eccentrically to the longitudinal cross-section axis Q and parallel to this in flat pistons 30, a volume becomes in a delivery space 28 laterally delimited by the groove walls 27 between the piston underside 31 and Groove base 26 compressed. By appropriate arrangement of valves 42 in the suction and pressure side pump covers 44, 44 a on the end faces of the pump body 22, a conveying work can be carried out by the lifting movement of the flat pistons 30. The size of this theoretical promotion (ΔQ / Δt or generally in 1 / min) is linearly dependent:
"Qheor." = Anzahl Kolben * Kolbenfläche * Hub * Drehzahl,"Q h eo r ." = Number of pistons * piston area * stroke * speed,
Durch die Wahl eines Flachkolbens 30 ist für die Darstellung des Fördervolumens — bei entsprechender Wahl der Kol- benanzahl — ein minimaler Hub ausreichend. Für eine Baureihe in einem Förderbereich von beispielsweise 40 bis 1400 1/min und einer Drehzahl von 2950 minA-l bewegt sich der maximale Hub im Bereich von 2 bis 6,5 mm. Das hat zur Folge, dass die bekannten Nachteile an oszillierenden Ver- drängerpumpen hinsichtlich der pulsierenden Strömung auf ein Minimum reduziert werden können. Bei mehr als einem Flachkolben 30 ist damit auch die sich bildende Druckpulsation am Druckstutzen der Pumpe 10 weit reduziert. Die Kolbenbewegung beim Saughub, d.h. das Nachlaufen des Flachkolbens 30 im Bereich der Durchmesservergrößerung oder der positiven Exzentrizität des Innendurchmessers d der Ro- torbüchse 20 erfolgt durch die Vorspannkraft von in die Ausnehmungen 38 des Flachkolbens 30 eingesteckten Federn als KraftSpeicher 40, die Schmierung des Nadellagers am Kolbenkopf 32 des Flachkolbens 30 durch das Fördermedium mittels Anordnung von Bohrungen 46 od.dgl. Verbindungen des in der Längsnut 24 verbleibenden Förderraumes 28 mit der Lagerausnehmung oder Längseinformung 34 im Kolbenkopf 32. Über einen weiten Bereich der Schmiereigenschaft des Fördermediums (auch v < 1 mmΛ2/sec.) kann durch entsprechende Wahl von Werkstoff und Oberfläche der Nadellagerteile eine hydrostatische Schmierung aufrechterhalten werden, da auch hierbei der Schmierdruck stets mit dem Förderdruck steigt.By choosing a flat piston 30, a minimum stroke is sufficient for the representation of the delivery volume - with a corresponding selection of the number of pistons. For a series in a delivery range of, for example, 40 to 1400 rpm and a speed of 2950 min A -l, the maximum stroke is in the range of 2 to 6.5 mm. The consequence of this is that the known disadvantages of oscillating displacement pumps with regard to the pulsating flow can be reduced to a minimum. If there is more than one flat piston 30, the pressure pulsation which forms at the pressure port of the pump 10 is thus also greatly reduced. The piston movement during the suction stroke, ie the running of the flat piston 30 in the area of the diameter increase or the positive eccentricity of the inside diameter d of the rotor sleeve 20 takes place through the pretensioning force of springs inserted into the recesses 38 of the flat piston 30 as a force accumulator 40 and the lubrication of the needle bearing on Piston head 32 of the flat piston 30 through the medium through the arrangement of holes 46 or the like. Connections of the delivery chamber 28 remaining in the longitudinal groove 24 to the bearing recess or longitudinal indentation 34 in the piston head 32. A wide range of the lubricating properties of the delivery medium (also v <1 mm Λ 2 / sec.) Can be achieved by appropriate choice of material and surface of the needle bearing parts hydrostatic lubrication can be maintained since the lubrication pressure always increases with the delivery pressure.
Bei der oben beschriebenen Ausführung ist eine Abdichtung des Motorstators gegenüber dem Fördermedium nicht ausgeführt. Bei Erfordernis erhält der Stator wie bei dem bekannten "canned motor" ein dünnwandiges Rohr aus den klassischen Werkstoffen dieser Anwendung. Für aggressive Medien - z.B. in der Chemie - kann wegen der vernachlässigbaren Schmiergrenze durch die fehlenden Gleitlagerbedingungen durch entsprechende Werkstoffwahl von Pumpenkörperteilen und den Flachkolben ein weiter Bereich abgedeckt werden.In the embodiment described above, the motor stator is not sealed off from the pumped medium. If required, the stator can be given a thin-walled tube made of the classic materials of this application, as in the known "canned motor". For aggressive media - e.g. in chemistry - due to the negligible lubrication limit due to the lack of plain bearing conditions, a wide range can be covered by appropriate choice of materials for pump body parts and the flat pistons.
Da bei dieser Konstruktion kein klassischer Lüfter auf der Motorwelle angeordnet werden kann, ist das Statorgehäuse mit entsprechender Oberflächenkühlung zu versehen. In jedem Fall wird jedoch ein bestimmter Umfang der magnetischen Verlustwärme einmal durch den Kreislauf der Leckageströme, die durch die Lager am Stator zur Saugseite strömen, und zum anderen durch die Wärmeleitung Käfigläufer/Rotorbüchse aufgenommen. Anstelle von Antriebssystemen mit Gleich-, Wechsel- oder Drehstrom kann die Rotorbüchse 20 auch über eine Magnetkupplung angetrieben werden. Hierfür trägt die Rotorbüchse 20 der Tangentialkolbenpumpe 10a nach Fig. 7, 8 an ihrer achsparallelen Außenkontur zumindest ein büchsenähnliches Magnetelement 50. Zwischen diesem und einem magnetischen Gegenelement 51 eines Außenrotors 54 verläuft in einem zur Längsachse A parallelen Spalt 56 die - das innere Magnetelement 50 hermetisch abdichtende - Topfwand 58 eines von jenem Außenrotor 54 umfangenen Spalttopfes 60. Dieser ist endwärts einem Trägerring 62 zugeordnet .Since no classic fan can be arranged on the motor shaft in this construction, the stator housing must be provided with appropriate surface cooling. In any case, however, a certain amount of the magnetic heat loss is absorbed by the circuit of the leakage currents that flow through the bearings on the stator to the suction side and by the heat conduction of the squirrel-cage rotor / rotor sleeve. Instead of drive systems with direct, alternating or three-phase current, the rotor sleeve 20 can also be driven via a magnetic coupling. For this purpose, the rotor sleeve 20 of the tangential piston pump 10 a according to FIGS. 7, 8 carries at least one sleeve-like magnetic element 50 on its axially parallel outer contour. Between this and a magnetic counter element 51 of an outer rotor 54 the inner magnet element 50 runs in a gap 56 parallel to the longitudinal axis A. hermetically sealing - pot wall 58 of a containment shell 60 encompassed by that outer rotor 54. This is assigned at the end to a carrier ring 62.
Der Außenrotor 54 an der von den Magnetelementen 50, 51 gebildeten Magnetkupplung 52 wird durch einen Zahn- oder Keilriemen 64 angetrieben.The outer rotor 54 on the magnetic coupling 52 formed by the magnetic elements 50, 51 is driven by a toothed or V-belt 64.
Bei dieser Pumpe 10a wird das Antriebsdrehmoment — von einer Außenwelle kommend — über die insbesondere die beiden Rotoren 20, 54 erfassende Magnetkupplung 52 dem innenliegenden Pumpenkörper 22 zugeführt. In the case of this pump 10 a , the drive torque - coming from an outer shaft - is supplied to the pump body 22 on the inside via the magnetic coupling 52, which in particular detects the two rotors 20, 54.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
Verdrängerpumpe (10, 10a) , insbesondere oszillierende Verdrängerpumpe (16) , mit zumindest einem in einem Pumpengehäuse unter Veränderung der Gestalt eines Arbeitsraumes relativ bewegbaren Kolben (30),Displacement pump (10, 10 a ), in particular oscillating displacement pump (16), with at least one piston (30) which can be moved relatively in a pump housing while changing the shape of a working space,
dadurch gekennzeichnet,characterized,
dass ein Pumpenkörper (22) in einer Rotorbüchse (20) gelagert sowie mit von seiner Umfangsflache (23) ausgehenden Längsnuten (24) zur Aufnahme von darin Kraftspeichern (40) zugeordneten Kolben (30) versehen ist, wobei jedem Kolben an seiner zur Rotorbüchse weisenden Kopffläche (32) ein bolzen- oder nadelartiger Körper (36) zugeordnet ist, an dessen Außenfläche die Innenfläche (21) der Rotorbüchse anliegt.that a pump body (22) is mounted in a rotor sleeve (20) and is provided with longitudinal grooves (24) extending from its peripheral surface (23) for receiving pistons (30) assigned therein to energy stores (40), each piston pointing at it to the rotor sleeve Head surface (32) is assigned a bolt or needle-like body (36), on the outer surface of which the inner surface (21) of the rotor sleeve rests.
2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorbüchse (20) drehbar um den Pumpenkörper (22) gelagert ist.2. Displacement pump according to claim 1, characterized in that the rotor sleeve (20) is rotatably mounted around the pump body (22).
3. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch ge- kennzeichnet, dass der Pumpenkörper (22) in der Rotorbüchse (20) querschnittlich exzentrisch verläuft und ein zwischen diesen beiden Teilen vorhandener Ringspalt (19) von in Umfangsrichtung sich verjüngender Spaltweite (t) ist.3. Displacement pump according to claim 1 or 2, character- ized in that the pump body (22) in the rotor sleeve (20) is eccentric in cross-section and an annular gap (19) between these two parts is of a gap width (t) that tapers in the circumferential direction ,
Verdrängerpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenbohrung der Rotorbüchse (20) in dieser exzentrisch angeordnet ist. Displacement pump according to claim 3, characterized in that the inner bore of the rotor sleeve (20) is arranged eccentrically in this.
5. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittslängsachse5. Displacement pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the cross-sectional longitudinal axis
(Q) der Längsnut (24) mit einer Durchmessergeraden (B, M) des Pumpenkörpers (22) einen Winkel (w) begrenzt.(Q) of the longitudinal groove (24) limits an angle (w) with a diameter line (B, M) of the pump body (22).
6. Verdrängerpumpe nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen Winkel (w) von etwa 20° bis 40 ° , bevorzugt etwa 25°, zwischen der Querschnittslängsachse (Q) der Längsnut (24) und der Durchmessergeraden (B, M) des Pumpenkörpers (22).6. positive displacement pump according to claim 5, characterized by an angle (w) of about 20 ° to 40 °, preferably about 25 °, between the cross-sectional longitudinal axis (Q) of the longitudinal groove (24) and the diameter line (B, M) of the pump body (22 ).
7. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch zwei an einer Durchmessergeraden (B oder M) einander beidends etwa gegenüberliegende Mündungen (25) von Längsnuten (24), wobei deren Mündungszentren an unterschiedlichen Seiten der zugeordneten Durchmessergeraden in Abstand (i) zu dieser liegen (Fig. 5) .7. positive displacement pump according to one of claims 1 to 6, characterized by two on a diameter line (B or M) mutually opposite mutually approximately mouths (25) of longitudinal grooves (24), their mouth centers on different sides of the associated diameter line at a distance (i) to this lie (Fig. 5).
8. Verdrängerpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Paare von Längsnuten (24) vorgesehen und deren Mündungen (25) zueinander an der Umfangs- fläche (23) des Pumpenkörpers (22) um jeweils 90° versetzt sind.8. positive displacement pump according to claim 7, characterized in that two pairs of longitudinal grooves (24) are provided and their mouths (25) to each other on the peripheral surface (23) of the pump body (22) are offset by 90 °.
9. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass in der Kopffläche (32) des querschnittlich flachen Kolbens (30) eine rinnenar- tige Längseinformung (34) als Lager für den von einer Lagernadel (36) gebildeten bolzen- oder nadelartigen Körper vorgesehen ist.9. positive displacement pump according to one of claims 1 to 8, characterized in that in the top surface (32) of the cross-sectionally flat piston (30) has a groove-like longitudinal indentation (34) as a bearing for the bolt or formed by a bearing needle (36) needle-like body is provided.
10. Verdrängerpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekenn- zeichnet, dass etwa rechtwinkelig zu der Längseinformung (34) oder der Kopffläche (32) des Flachkolbens10. Displacement pump according to claim 9, characterized in that approximately at right angles to the longitudinal indentation (34) or the top surface (32) of the flat piston
(30) in diesem Ausnehmungen (38) zur Aufnahme jeweils eines Kraftspeichers (40) verlaufen. (30) run in this recesses (38) for receiving an energy accumulator (40).
11. Verdrängerpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (38) neben der Querschnittslängsachse (Q) der Längsnut (24) verläuft.11. Displacement pump according to claim 10, characterized in that the recess (38) runs next to the cross-sectional longitudinal axis (Q) of the longitudinal groove (24).
12. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Flachkolben (30) durch die sich am Nutengrund (26) der Längsnut (24) abstützende/n Feder/n als Kraftspeicher (40) in ver- änderbarem Abstand zum Nutengrund gehalten ist.12. Displacement pump according to one of claims 1 to 11, characterized in that the flat piston (30) is supported by the spring (s) on the groove base (26) of the longitudinal groove (24) as a force accumulator (40) at a variable distance from Groove base is held.
13. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite (31) des Flachkolbens (30) und der Nutengrund (26) die Höhe eines beidseits von Nutwänden (27) begrenzten Förderoder Arbeitsraumes (28) bestimmen.13. Displacement pump according to one of claims 1 to 12, characterized in that the underside (31) of the flat piston (30) and the groove base (26) determine the height of a conveying or working space (28) delimited on both sides by groove walls (27).
14. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Unterseite (31) des Flachkolbens (30) und dessen Längseinformung (34) zumindest eine diese Bereiche verbindende Bohrung (46) vorgesehen ist.14. Positive displacement pump according to one of claims 1 to 13, characterized in that at least one bore (46) connecting these areas is provided between the underside (31) of the flat piston (30) and its longitudinal molding (34).
15. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass in ihr die Rotorbüchse15. Displacement pump according to one of claims 1 to 14, characterized in that in it the rotor sleeve
(20) beidends kugelgelagert und beidends von einem Pumpendeckel (44, 44a) verschlossen ist.(20) has ball bearings at both ends and is closed at both ends by a pump cover (44, 44 a ).
16. Verdrängerpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekenn- zeichnet, dass im Pumpendeckel (44, 44a) zumindest ein der Längsnut (24) zugeordnetes Ventil (42) vorgesehen ist.16. A positive displacement pump according to claim 14, characterized in that at least one valve (42) assigned to the longitudinal groove (24) is provided in the pump cover (44, 44 a ).
17. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 13 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderräume (28) in den Pumpendeckeln (44, 44a) durch Anschlüsse für Saug- und Druckleitungen zusammengefasst sind. 17. Displacement pump according to one of claims 13 to 16, characterized in that the delivery spaces (28) in the pump cover (44, 44 a ) are combined by connections for suction and pressure lines.
18. Verdrängerpumpe nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorbüchse18. Displacement pump according to at least one of claims 1 to 17, characterized in that the rotor sleeve
(20) mit einem Magnetelement (50) verbunden und dieses Teil einer Magnetkupplung (52) ist.(20) connected to a magnetic element (50) and this is part of a magnetic coupling (52).
19. Verdrängerpumpe nach Anspruch 18, gekennzeichnet durch ein an einem Außenrotor (54) angeordnetes Gegenelement (51) für das Magnetelement (50) .19. Positive displacement pump according to claim 18, characterized by a counter element (51) arranged on an outer rotor (54) for the magnetic element (50).
20. Verdrängerpumpe nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Spalt (56) zwischen den beiden Magnetelementen (50, 51) die Topfwand (58) eines Spalttopfes (60) angeordnet ist.20. Displacement pump according to claim 18 or 19, characterized in that the pot wall (58) of a can (60) is arranged in a gap (56) between the two magnetic elements (50, 51).
21. Verdrängerpumpe nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor (54) an einen Zahn- oder Keilriemen (64) als Antriebsorgan angeschlossen ist.21. Displacement pump according to one of claims 18 to 20, characterized in that the outer rotor (54) is connected to a toothed or V-belt (64) as a drive member.
22. Verdrängerpumpe nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenrotor (54) sowie der Zahn- ' oder Keilriemen ersetzt sind durch einen kommutatorlosen Gleichstromstator oder durch einen drehzahlgeregelten Drehstromstator . 22. Displacement pump according to claim 21, characterized in that the outer rotor (54) and the toothed ' or V-belt are replaced by a commutatorless DC stator or by a speed-controlled three-phase stator.
PCT/EP2001/007776 2000-07-08 2001-07-06 Positive displacement pump WO2002004812A1 (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP01971753A EP1299643B1 (en) 2000-07-08 2001-07-06 Positive displacement pump
AU2001291662A AU2001291662A1 (en) 2000-07-08 2001-07-06 Positive displacement pump
DE50107621T DE50107621D1 (en) 2000-07-08 2001-07-06 displacement
AT01971753T ATE306019T1 (en) 2000-07-08 2001-07-06 DISPLACEMENT PUMP

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10033404.0 2000-07-08
DE10033404 2000-07-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2002004812A1 true WO2002004812A1 (en) 2002-01-17

Family

ID=7648363

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2001/007776 WO2002004812A1 (en) 2000-07-08 2001-07-06 Positive displacement pump

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP1299643B1 (en)
AT (1) ATE306019T1 (en)
AU (1) AU2001291662A1 (en)
DE (2) DE10132298A1 (en)
WO (1) WO2002004812A1 (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20091513A1 (en) * 2009-08-31 2011-03-01 Enea Mattei Spa Ing COMPRESSOR / EXPANDER WITH PALETTE HEADS WITH ROTATING ELEMENTS
CN109944796A (en) * 2019-04-25 2019-06-28 杭州三花研究院有限公司 Oil pump
CN110535278A (en) * 2019-09-20 2019-12-03 金怀璧 Electric motor end cap and its motor
CN111049305A (en) * 2019-11-12 2020-04-21 超音速智能科技(浙江)有限公司 Electric machine
EP3718805A1 (en) * 2009-11-20 2020-10-07 Norm Mathers Hydrostatic torque converter and torque amplifier
US11085299B2 (en) 2015-12-21 2021-08-10 Mathers Hydraulics Technologies Pty Ltd Hydraulic machine with chamfered ring
US11255193B2 (en) 2017-03-06 2022-02-22 Mathers Hydraulics Technologies Pty Ltd Hydraulic machine with stepped roller vane and fluid power system including hydraulic machine with starter motor capability

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010041546A1 (en) 2010-09-28 2012-03-29 Mahle International Gmbh Pendulum slide cell pump
DE102014017242B4 (en) 2014-02-20 2019-01-03 Tankol Gmbh Positive displacement pump for high pressures in non-lubricating media
DE102014005143A1 (en) * 2014-04-07 2015-10-08 Tankol Gmbh Gesellschaft Für Fluidtechnik Positive displacement pump with at least two different delivery rates at input speed

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1526343A (en) * 1924-02-25 1925-02-17 Jouanneaux Pierre Rotary pump
DE421374C (en) * 1923-01-09 1925-11-11 Erwin Sturm Piston seal for pumps or engines with rotating, forcibly guided pistons that are relieved during their radial movement
GB255873A (en) * 1925-07-22 1927-04-14 Erwin Sturm Improvements in rotary piston machines
US2250947A (en) * 1938-06-17 1941-07-29 Jr Albert Guy Carpenter Pump
GB724540A (en) * 1952-07-26 1955-02-23 Theisen Alois Improvements in or relating to rotary engines or pumps
DE1107084B (en) * 1957-11-29 1961-05-18 Kugelfischer G Schaefer & Co Radial piston pump
FR1526128A (en) * 1967-04-06 1968-05-24 Comp Generale Electricite Overpressure and vacuum generator
US5769611A (en) * 1996-09-06 1998-06-23 Stanadyne Automotive Corp. Hydraulic pressure supply pump with multiple sequential plungers

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE421374C (en) * 1923-01-09 1925-11-11 Erwin Sturm Piston seal for pumps or engines with rotating, forcibly guided pistons that are relieved during their radial movement
US1526343A (en) * 1924-02-25 1925-02-17 Jouanneaux Pierre Rotary pump
GB255873A (en) * 1925-07-22 1927-04-14 Erwin Sturm Improvements in rotary piston machines
US2250947A (en) * 1938-06-17 1941-07-29 Jr Albert Guy Carpenter Pump
GB724540A (en) * 1952-07-26 1955-02-23 Theisen Alois Improvements in or relating to rotary engines or pumps
DE1107084B (en) * 1957-11-29 1961-05-18 Kugelfischer G Schaefer & Co Radial piston pump
FR1526128A (en) * 1967-04-06 1968-05-24 Comp Generale Electricite Overpressure and vacuum generator
US5769611A (en) * 1996-09-06 1998-06-23 Stanadyne Automotive Corp. Hydraulic pressure supply pump with multiple sequential plungers

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ITMI20091513A1 (en) * 2009-08-31 2011-03-01 Enea Mattei Spa Ing COMPRESSOR / EXPANDER WITH PALETTE HEADS WITH ROTATING ELEMENTS
EP3718805A1 (en) * 2009-11-20 2020-10-07 Norm Mathers Hydrostatic torque converter and torque amplifier
US11168772B2 (en) 2009-11-20 2021-11-09 Mathers Hydraulics Technologies Pty Ltd Hydrostatic torque converter and torque amplifier
US11085299B2 (en) 2015-12-21 2021-08-10 Mathers Hydraulics Technologies Pty Ltd Hydraulic machine with chamfered ring
US11255193B2 (en) 2017-03-06 2022-02-22 Mathers Hydraulics Technologies Pty Ltd Hydraulic machine with stepped roller vane and fluid power system including hydraulic machine with starter motor capability
CN109944796A (en) * 2019-04-25 2019-06-28 杭州三花研究院有限公司 Oil pump
CN110535278A (en) * 2019-09-20 2019-12-03 金怀璧 Electric motor end cap and its motor
CN111049305A (en) * 2019-11-12 2020-04-21 超音速智能科技(浙江)有限公司 Electric machine
CN111049305B (en) * 2019-11-12 2021-04-20 超音速智能科技(浙江)有限公司 Electric machine

Also Published As

Publication number Publication date
EP1299643B1 (en) 2005-10-05
EP1299643A1 (en) 2003-04-09
AU2001291662A1 (en) 2002-01-21
DE10132298A1 (en) 2002-04-25
DE50107621D1 (en) 2006-02-16
ATE306019T1 (en) 2005-10-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE69628755T2 (en) LIQUID PUMP
DE3627579A1 (en) SPIRAL COMPRESSOR
DE3917656A1 (en) COMPRESSOR
DE60221595T2 (en) Hydraulic rotary vane motor
WO2002004812A1 (en) Positive displacement pump
DE4229069A1 (en) SWASHPLATE-REFRIGERANT COMPRESSOR FOR A COOLING SYSTEM
WO2012034619A1 (en) Axial piston machine
DE102011051486B4 (en) Pump arrangement with micropump and bearing element
EP0210349B1 (en) Encapsulated rolling-piston compressor
EP2510192B1 (en) Hydrostatic radial piston machine
EP0666422B1 (en) Bearings and drive connection for the rotors of a screw compressor
DE4422314A1 (en) Scroll compressor
EP2585718A1 (en) Axial piston machine
DE1703528B2 (en) Control device for a multi-stage swash plate axial piston and swash piston machine set
DE3814269A1 (en) PISTON MACHINE
EP4217610B1 (en) Motor-pump unit
DE10033405A1 (en) Displacement pump has pump body in rotor bush with longitudinal grooves starting at peripheral surface for accommodating pistons with associated internal force storage devices
DE2912938A1 (en) Liquid-ring pump for gas - has impeller shaft driven via magnetic coupling with concentric halves separating pump section from drive input
WO2015150043A1 (en) Swashplate machine in the form of an axial piston pump and/or axial piston motor
EP2005001B1 (en) Vane pump
DE4422315A1 (en) Spiral compressor
EP2619416B1 (en) Vane cell pump
DE102017128098B4 (en) Hydraulic system with a radial piston pump driven by an electric motor, with pump rotor and electric motor rotor, which are rotatably mounted on a common bearing journal on axes arranged parallel to one another and off-axis
DE3223236A1 (en) FUEL PUMP WITH MAGNETIC DRIVE
DE3322549A1 (en) Vane cell pump with variable delivery stroke for hydraulic operating media, especially of motor vehicles

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BY CA CH CN CR CU CZ DE DK DM EE ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS JP KE KG KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV MA MD MG MK MN MW MX NO NZ PL PT RO RU SD SE SG SI SK SL TJ TM TR TT TZ UA UG US UZ VN YU ZA ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): GH GM KE LS MW MZ SD SL SZ TZ UG ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
REG Reference to national code

Ref country code: DE

Ref legal event code: 8642

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2001971753

Country of ref document: EP

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2001971753

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP

WWG Wipo information: grant in national office

Ref document number: 2001971753

Country of ref document: EP