WO2013174538A2 - Als pumpe, verdichter oder motor für pastöses, flüssiges oder gasförmiges medium arbeitende drehkolbenmaschine - Google Patents
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- WO2013174538A2 WO2013174538A2 PCT/EP2013/055603 EP2013055603W WO2013174538A2 WO 2013174538 A2 WO2013174538 A2 WO 2013174538A2 EP 2013055603 W EP2013055603 W EP 2013055603W WO 2013174538 A2 WO2013174538 A2 WO 2013174538A2
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- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C3/00—Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type
- F04C3/06—Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees
- F04C3/08—Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
- F04C3/085—Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing the axes of cooperating members being on the same plane
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B11/00—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use
- B05B11/01—Single-unit hand-held apparatus in which flow of contents is produced by the muscular force of the operator at the moment of use characterised by the means producing the flow
- B05B11/10—Pump arrangements for transferring the contents from the container to a pump chamber by a sucking effect and forcing the contents out through the dispensing nozzle
- B05B11/1001—Piston pumps
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- B05B11/1042—Components or details
- B05B11/1052—Actuation means
Definitions
- DE 42 41 320 AI proposes to arrange a control part between the driven part and the drive part such that between the control part and the drive part first working spaces and between the driven part and the control part second working spaces are formed that face each other.
- Rotary piston machine which operates as a pump, compressor or motor for pasty, liquid or gaseous fluid, provided with a pump head.
- the pump head includes a rotor having a first center axis and a rotor-opposed component of the group of stator and counter-rotor having a second center axis.
- the first center axis and the second center axis enclose an angle other than 0 °.
- the rotor has a first toothing with at least one first tooth and the
- Component a second toothing with at least one second tooth.
- a first number of first teeth and a second number of second teeth are different from each other.
- the at least one first tooth and the at least one second tooth are engaged with one another in such a way that at least one working space is formed by combing the teeth.
- a volume formed by the at least one working space is changed by the meshing of the teeth.
- the at least one working space is connectable to an inflow and an outflow for the fluid.
- the rotor is rotatable exclusively by the muscular strength of an operator.
- the rotary piston machine can be operated either by the tumbling principle, wherein the rotor is rotating and tumbling around a stator, or be designed as a rotary piston machine, in which the rotor rotates about the counter-rotor, which also rotates during operation, but without wobbling.
- a rotary engine can be operated, which has no electrical connections.
- the elimination of the electric drive reduces the cost of the unit and reduces the required space to a considerable extent.
- a cost-effective rotary piston machine the pressurized container of
- Replace cosmetics such as hair sprays or deodorant spray so that the now stored in a pressureless container fluid
- the proposed rotary piston engine by muscle power of a nebulizing nozzle, which finely atomizes the fluid.
- the rotary piston machine can be used to work in the medical field
- molds can be filled under pressure by means of the proposed rotary piston engine.
- the inflow may, for example, be connected to a container containing the fluid.
- the drain can be connected, for example, with a hose, a mixing chamber, a Vernebier or even forms.
- the rotor is operable with a single hand of the operator.
- the rotary piston machine can be operated with one hand.
- this facilitates the proposed rotary piston engine with the
- Atomizer nozzle and the reservoir is operable. According to a further embodiment of the invention, a number of revolutions of the rotor per actuation can be preset.
- the rotary engine can be designed so that a volumetrically exact flow rate per revolution of the rotor is promoted.
- This drive device can be designed to be operable, for example, with one hand or with one finger or several fingers. According to a further embodiment of the invention is between the
- Rotor and the drive device arranged a transmission element, wherein a first speed generated by the drive device and a second speed of the rotor are different from each other.
- the volume of fluid to be transported through the rotor can be varied by means of the transmission element, which can undercut or translate the first speed generated by the drive device.
- Transmission either reduces the volume of fluid to be pumped and thus its pressure can be increased, or it can be increased to be pumped fluid volume and thus the pressure can be reduced.
- a freewheeling element is arranged between the rotor and the drive device.
- Freewheel element is designed to allow rotation of the rotor exclusively in a first direction.
- the drive device when the drive device is operated several times, the drive device after each actuation to its original position
- the freewheeling element can prevent the rotor against the conveying direction, ie counter to the first direction, rotates and thus the already funded from the reservoir volume back into the
- the freewheeling element may for example also be designed as a ratchet element.
- the rotor for conveying the fluid is rotated a predetermined number of revolutions in a first direction.
- the rotor is arranged to be rotated after reaching the predetermined number to an at least substantial emptying of the fluid from the at least one working space counter to the first direction.
- the fluid located in the at least one working space can be returned to, for example, a container storing the fluid.
- the fluid is formed, for example, as a liquid of cosmetics with volatile components, without these volatile components, the liquid tends to thicken and / or sticking, by returning the fluid from the working space of this before one may no longer be protected to be removed deposit of components of such liquids.
- Rotary piston machine on a first pump head with a first rotor and a second pump head with a second rotor.
- the first rotor and the second rotor are rotatably connected to each other.
- Pump head is a first amount of a first fluid promoted. Through the second pump head, a second quantity of a second fluid is conveyed. The first quantity and the second quantity are different. The first fluid and the second fluid are different.
- two or more pump heads can be driven, which convey different amounts of different fluids.
- a rotary piston machine can be used to different by means of the pump heads
- the pump heads can supply components of a multi-component adhesive to a mixing tube, which is connected to the drain.
- the pump heads can
- the rotors of the two pump heads may be the same, but the ratio of the rotational speeds of the first rotor and the second rotor may be different.
- a transmission may be arranged between the first rotor and the second rotor.
- this transmission can be switched, so that, for example by means of the second pump head depending on the set gear ratio or gear ratio two or more
- proposed rotary piston engine in particular in conjunction with the transmission device, are used to supply, for example, a predetermined amount of resin depending on the application, a varying predetermined amount of hardener.
- a predetermined amount of resin depending on the application, a varying predetermined amount of hardener.
- the elasticity of a cured adhesive is variable by a more or less large addition of hardener to a given amount of resin.
- the gear and the rotor are connected together.
- the toothed wheel is rotatable by means of at least one toothed rack which is movable substantially transversely to the second central axis.
- the rack is firmly connected to the handle element.
- the handle member is displaceable from a first predetermined position to a second predetermined position substantially transverse to the second central axis such that when the handle member is displaced to the second position, the rotor has rotated a predetermined number of revolutions.
- the first predetermined position and the second have
- Rotary piston engine is the type of drive manual, flow and electric motor-free, without separate energy consumption or energy storage, small, compact and under direct control of the user.
- the linear movement of one or two racks is converted into a rotary motion and operates directly via a shaft or if necessary via an intermediate gear rotor, wherein by an interaction of first teeth and second teeth , or increasing volumes of the work spaces, from a reservoir, the fluid to be delivered is sucked.
- the grip element can be displaced from the first position to the second position with muscular force, wherein when the grip element is released, the grip element is displaced from the second position to the first position, for example by means of a compression spring.
- an atomizer with a pressureless container with liquid or gaseous fluid and a rotary piston machine previously described is provided.
- the inflow is connected to the fluid, wherein the drain is connected to a fluid atomizing nozzle.
- the nozzle may be adapted for atomizing liquids, such as those used in the application as a hair spray or for the promotion of inhaler solutions.
- the rotor for conveying the fluid is rotated a predetermined number of revolutions in a first direction.
- the rotor is arranged, after reaching the predetermined number to be rotated at least to a substantial emptying of the outflow of the fluid against the first direction.
- the drain when the drain is formed as a small-diameter pipe, by rotating the rotor in the opposite direction to the first direction, the fluid in the pipe after completion of the conveyance may be returned to at least the working space, if not the work space
- Conveying device provided with a non-pressurized container with pasty, liquid or gaseous fluid and a rotary piston machine.
- the fluid is conveyed by means of the rotary piston machine from the container and fed to the drain.
- the drain may be connected to a mixing nozzle in which the components are mixed.
- FIG. 1 shows a rotary piston machine with a drive device and a drive head cut in the longitudinal direction in an SD view.
- Figure 1 shows a rotary piston machine 2 with an exclusively by
- the drive device 4 is in the present here
- the pump head 6 has a rotor 10 with a first central axis I and a stator 12 arranged opposite the rotor 10 with a second center axis II.
- the first center axis I and the second center axis II enclose an angle ⁇ which is not equal to 0 °.
- the stator 12 is formed in a housing 14 and connected to it inseparably.
- the rotor 10 has a first toothing 16 with a first tooth 18 and the stator 12 has a second tooth
- Gearing 20 with a second tooth 22 The first tooth 18 and the second tooth 22 are engaged with each other in such a way that by combing the teeth 18, 22, a working space 24 is formed. A volume formed by the working space 24 is changed by the meshing of the teeth 18, 22.
- the housing 14 has a hollow spherical inner wall 26, which corresponds to a spherical outer wall 28 of the rotor 10, wherein the inner wall 26 and the outer wall 28 cooperate so that they are substantially sealed against a fluid to be compressed.
- the rotor 10 has a spherical elevation 30, which engages in a corresponding hollow spherical recess 32 of the stator 12.
- a sliding element 36 is rotatably connected to an axis 34 extending along the second central axis II, wherein the sliding member 36 has a sliding plane 38 which cooperates with the rotor 10 and is perpendicular to the first central axis I.
- Speed as the axis 34 is rotated. It should be noted that a first number of first teeth 18 and a second number of second teeth 22 are different. By a rotation of the axis 34, the rotor 10 is excited to a wobbling motion, which also leads to a rotational movement due to the different number of teeth 18, 20. A first rotational speed of the rotor 10 and a second rotational speed of the axle 34, respectively of the sliding element 36, are different from one another. In the sliding member 36 is a channel 40th
- the rotary piston engine 2 has an inflow 42 and an outflow 48.
- Fluid which is supplied to the drain 48 in a compressed state, passes through the inlet 42, through a first opening 44 formed in the housing 14 and through a second opening 46 formed in the rotor 10 into the channel 40. From the channel 40, the fluid is supplied through openings, not shown here, through the rotor 10 to the working space 24. Due to the decreasing volume of the working space 24, the fluid is compressed and also fed to the drain 48 by non-visible openings formed in the rotor 10. Here are pressures up to 8 bar and more achievable.
- the drain 48 may, for example, be connected to a finely atomising nozzle through which the fluid drawn in by the inlet 42, such as hair spray, is atomized.
- the axle 34 is driven by means of the drive device 4.
- the drive device 4 has a first grip element 50 and a first grip element 50
- a rack 54 is formed, which is in engagement with a gear 56.
- the illustration is chosen such that the drive device 4 is in a first predetermined position, in which the first handle member 50 and the second handle member 52 are spaced from each other and a spring force of two opposing compression springs 58, the two handle members 50, 52 in fixed in this first position.
- the rack 54 of the second handle member 52 is engaged with the gear 56.
- the gear 56 is connected to the axis 34, wherein between the gear 56 and the axis 34 a
- Free-running element 60 is arranged, which ensures that regardless of a direction of rotation of the gear 56, the axis is driven only in the direction of the arrow 39. Furthermore, optionally, as shown in phantom in FIG. 1, a gear element 62, which converts a first rotational speed of the toothed wheel 56 into a second rotational speed of the rotor 10, can be arranged between the toothed wheel 56 and the axle 34. If now the two gripping elements 50, 52 are moved toward each other with the hand of the operator, so that the
- Drive device 4 is shifted from the first position shown in a predetermined second position.
- the toothed wheel 56 is set in a rotational movement driving the axle 34 by a displacement of the toothed rack 54 substantially perpendicular to the second center axis II. It should be noted that when the two grip elements 50, 52 are displaced, the rack 54 travels a predetermined distance. As a result, the gear 56, or the rotor 10, rotates a predetermined number
- Handle members 50, 52 are moved from the first position to the second position, a volumetrically exact amount of fluid supplied to the drain 48.
Landscapes
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Abstract
Die Erfindung geht aus von einer Drehkolbenmaschine, die als Pumpe, Verdichter oder Motor für pastöses, flüssiges oder gasförmiges Fluid arbeitet und einen Pumpenkopf (6) aufweist. Der Pumpenkopf (6) weist einen Rotor (10) mit einer ersten Mittelachse (I) und eine dem Rotor (10) gegenüberliegend angeordnete Komponente (12) aus der Gruppe von Stator (12) und Gegenrotor mit einer zweiten Mittelachse (II) auf. Die erste Mittelachse (I) und die zweite Mittelachse (II) schließen einen Winkel (α) ein, der ungleich 0° ist. Der Rotor (10) weist eine erste Verzahnung (16) mit wenigstens einem ersten Zahn (18) auf und die Komponente (12) weist eine zweite Verzahnung (20) mit wenigstens einem zweiten Zahn (22) auf. Eine erste Anzahl von ersten Zähnen (18) und eine zweite Anzahl von zweiten Zähnen (22) sind voneinander unterschiedlich. Der wenigstens eine erste Zahn (18) und der wenigstens eine zweite Zahn (22) stehen derart miteinander in Eingriff, dass durch ein Kämmen der Zähne (18, 22) wenigstens ein Arbeitsraum (24) ausgebildet wird. Ein durch den wenigstens einen Arbeitsraum (24) gebildetes Volumen wird durch das Kämmen der Zähne (18, 22) verändert. Der wenigstens eine Arbeitsraum (24) ist mit einem Zufluss (42) und einem Abfluss (48) für das Fluid verbindbar. Erfindungsgemäß ist der Rotor (10) ausschließlich durch Muskelkraft einer Bedienperson drehbar.
Description
Beschreibung Titel
Als Pumpe, Verdichter oder Motor für pastöses, flüssiges oder gasförmiges Medium arbeitende Drehkolbenmaschine
Stand der Technik
Aus der DE 42 41 320 AI ist eine Drehkolbenmaschine bekannt, die als Pumpe, Verdichter oder Motor arbeitet. Bei dieser laufen Kämme von Zähnen eines rotierenden Antriebsteils zur Begrenzung von Arbeitsräumen auf einer zykloiden Fläche eines ebenfalls verzahnten Abtriebteils und treiben dabei dieses
Abtriebsteil an. Zwischen den Zähnen von Abtriebsteil und Antriebsteil werden die genannten Arbeitsräume gebildet, die während des Rotierens der Teile für ihre Arbeit vergrößert bzw. verkleinert werden, um die Förderwirkung auf ein gasförmiges oder flüssiges Medium zu erzeugen. Um den Durchsatz eines zu verdichtenden Mediums zu erhöhen, schlägt die DE 42 41 320 AI vor, zwischen dem Abtriebsteil und dem Antriebsteil ein Steuerteil derart anzuordnen, dass zwischen dem Steuerteil und dem Antriebsteil erste Arbeitsräume und zwischen dem Abtriebsteil und dem Steuerteil zweite Arbeitsräume ausgebildet werden, die einander gegenüberliegen.
Die DE 10 2008 013991 AI, die auch unter WO 2008/110155 AI veröffentlicht ist, schlägt vor, in einem Gehäuse einen Rotor und einen Stator vorzusehen, wobei zwischen einer Antriebswelle und dem Rotor eine schiefe Gleitebene angeordnet ist. Diese schiefe Gleitebene führt bei einem Rotieren der Welle zu einem Taumeln des Rotors bzw. ein Taumeln des Rotors zu einem Rotieren der Welle. Hierbei ist der dem Rotor gegenüberliegende Stator nicht mitrotierend und somit ortsfest in einem den Rotor und den Stator aufnehmenden Gehäuse angeordnet.
Allerdings hat sich gezeigt, dass derartige Drehkolbenmaschinen für den Einsatz in niedrigpreisigen Erzeugnissen zu aufwendig und zu teuer in der Herstellung sind.
Zusammenfassung der Erfindung
Es kann ein Bedürfnis bestehen, eine Drehkolbenmaschine bereitzustellen, die für eine Anwendung in niedrigpreisigen Erzeugnissen geeignet und preisgünstig herstellbar ist.
Das Bedürfnis kann durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche befriedigt werden. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich durch die Gegenstände der abhängigen Patentansprüche.
Gemäß einem ersten Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung wird eine
Drehkolbenmaschine, die als Pumpe, Verdichter oder Motor für pastöses, flüssiges oder gasförmiges Fluid arbeitet, mit einem Pumpenkopf bereitgestellt. Der Pumpenkopf weist einen Rotor mit einer ersten Mittelachse und eine dem Rotor gegenüberliegend angeordnete Komponente der Gruppe von Stator und Gegenrotor mit einer zweiten Mittelachse auf. Die erste Mittelachse und die zweite Mittelachse schließen einen Winkel ein, der ungleich 0° ist. Der Rotor weist eine erste Verzahnung mit wenigstens einem ersten Zahn und die
Komponente eine zweite Verzahnung mit wenigstens einem zweiten Zahn auf. Eine erste Anzahl von ersten Zähnen und eine zweite Anzahl von zweiten Zähnen sind voneinander unterschiedlich. Der wenigstens eine erste Zahn und der wenigstens eine zweite Zahn stehen derart miteinander in Eingriff, dass durch ein Kämmen der Zähne wenigstens ein Arbeitsraum ausgebildet wird. Ein durch den wenigstens einen Arbeitsraum gebildetes Volumen wird durch das Kämmen der Zähne verändert. Der wenigstens eine Arbeitsraum ist mit einem Zufluss und einem Abfluss für das Fluid verbindbar. Der Rotor ist ausschließlich durch Muskelkraft einer Bedienperson drehbar.
Durch eine derartige Konfiguration kann die Drehkolbenmaschine entweder nach dem Taumelprinzip betrieben werden, wobei der Rotor sich hierbei drehend und
taumelnd um einen Stator bewegt, oder als eine Drehkolbenmaschine ausgebildet sein, bei der sich der Rotor um den sich ebenfalls während des Betriebs drehenden Gegenrotor dreht, ohne jedoch zu taumeln. Dadurch, dass der Rotor des Pumpenkopfes derart ausgebildet ist, dass er ausschließlich durch Muskelkraft antreibbar ist, entfällt ein sonst üblicher die Drehkolbenmaschine antreibender Elektromotor sowie eine den Elektromotor betreibenden
Energiequelle. Somit kann eine Drehkolbenmaschine betrieben werden, die keine elektrischen Anschlüsse aufweist. Der Wegfall des elektrischen Antriebs senkt die Kosten des Aggregats und vermindert den benötigten Bauraum in erheblichem Umfang. Beispielsweise kann eine derart kostengünstig hergestellte Drehkolbenmaschine die mit Druck beaufschlagten Behälter von
Kosmetikartikeln wie beispielsweise Haarsprays oder Deosprays ersetzen, so dass das nun in einem drucklosen Behälter bevorratete Fluid mittels der vorgeschlagenen Drehkolbenmaschine mittels Muskelkraft einer zerstäubenden Düse zugeführt werden kann, welche das Fluid fein zerstäubt. Auch kann die Drehkolbenmaschine genutzt werden, um im medizinischen Bereich
beispielsweise Asthmatikern das von ihnen dringend benötigte Medikament lungengängig zu zerstäuben. Da die vorgeschlagene Drehkolbenmaschine auch geeignet ist, pastöse Fluide zu fördern und gegebenenfalls zu verdichten, können mittels der vorgeschlagenen Drehkolbenmaschine Formen unter Druck gefüllt werden. Der Zufluss kann beispielsweise mit einem das Fluid enthaltenden Behälter verbunden sein. Der Abfluss kann beispielsweise mit einem Schlauch, einem Mischraum, einem Vernebier oder auch Formen verbunden sein.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist der Rotor mit einer einzigen Hand der Bedienperson bedienbar.
Somit kann die Drehkolbenmaschine einhändig bedient werden. Insbesondere erleichtert dies, die vorgeschlagene Drehkolbenmaschine mit dem
entsprechenden Vorratsbehälter für das Fluid sowie einer zerstäubenden Düse als Ersatz für die derzeit gebräuchlichen Spraydosen einzusetzen, da durch entsprechende Gestaltung der Drehkolbenmaschine mit dem Verhaltensschema des Bedienens einer Spraydose auch die Drehkolbenmaschine mit der
Zerstäuberdüse und dem Vorratsbehälter bedienbar ist.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist eine Anzahl von Umdrehungen des Rotors je Betätigung voreinstellbar.
Die Drehkolbenmaschine kann so ausgelegt werden, dass eine volumetrisch exakte Fördermenge je Umdrehung des Rotors gefördert wird. Durch eine
Aneinanderreihung einer voreingestellten Anzahl von Umdrehungen kann ein entsprechendes Vielfaches der volumetrisch exakten Fördermenge gefördert werden. Diese voreingestellte Anzahl von Umdrehungen kann beispielsweise durch ein manuelles möglicherweise einmaliges Betätigen einer
Antriebsvorrichtung ausgeführt werden. Je nach Ausgestaltung stehen so ohne weitere Hilfsenergien oder Energiespeicher definierte Mengen des zu fördernden Fluids selbst bei einem Druck bis zu etwa 8 bar zur Verfügung und können derart verdichtet in Formen gedrückt oder zerstäubt werden. Unter der einhändigen Bedienung kann auch verstanden werden, dass die Drehkolbenmaschine mittels eines oder mehrerer Finger einer Hand bedienbar ist.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist eine
Antriebsvorrichtung der Drehkolbenmaschine derart mit dem Rotor fest verbunden, dass bei einem Betätigen der Antriebsvorrichtung der Rotor gedreht wird.
Diese Antriebsvorrichtung kann beispielsweise mit einer Hand oder mit einem Finger oder mehreren Fingern bedienbar ausgestaltet sein. Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist zwischen dem
Rotor und der Antriebsvorrichtung ein Getriebeelement angeordnet, wobei eine durch die Antriebsvorrichtung erzeugte erste Drehzahl und eine zweite Drehzahl des Rotors voneinander verschieden sind. Durch das Getriebeelement, welches die durch die Antriebsvorrichtung erzeugte erste Drehzahl untersetzen oder übersetzen kann, kann das durch den Rotor zu transportierende Volumen des Fluids variiert werden. Zum einen kann bei einer vorgegebenen, auf die Antriebsvorrichtung wirkenden Kraft mittels eines
Getriebes entweder das zu fördernde Fluidvolumen reduziert und damit dessen Druck erhöht werden, oder es kann das zu fördernde Fluidvolumen erhöht und damit der Druck reduziert werden.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist zwischen dem Rotor und der Antriebsvorrichtung ein Freilaufelement angeordnet. Das
Freilaufelement ist ausgebildet, eine Drehung des Rotors ausschließlich in eine erste Richtung zu ermöglichen.
Wenn beispielsweise die Antriebsvorrichtung mehrmals betätigt wird, wobei die Antriebsvorrichtung nach jeder Betätigung in seine Ausgangsposition
zurückkehrt, kann das Freilaufelement verhindern, dass der Rotor entgegen der Förderrichtung, also entgegen der ersten Richtung, dreht und damit das bereits aus dem Vorratsbehälter geförderte Volumen wieder zurück in den
Vorratsbehälter fördert. Das Freilaufelement kann beispielsweise auch als ein Ratschenelement ausgebildet sein.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist der Rotor zum Fördern des Fluids eine vorbestimmte Anzahl an Umdrehungen in eine erste Richtung gedreht. Der Rotor ist eingerichtet, nach Erreichen der vorbestimmten Anzahl zu einer zumindest weitgehenden Entleerung des Fluids aus dem wenigstens einen Arbeitsraum entgegen der ersten Richtung gedreht zu werden.
Somit kann nach Erreichen der vorbestimmten Anzahl der Umdrehungen des Rotors das sich in dem wenigstens einen Arbeitsraum befindliche Fluid in beispielsweise einen das Fluid bevorratenden Behälter zurückgeführt werden. Insbesondere, wenn das Fluid beispielsweise als eine Flüssigkeit von Kosmetika mit leicht flüchtigen Komponenten ausgebildet ist, wobei ohne diese leicht flüchtigen Komponenten die Flüssigkeit zu einem Eindicken und/oder Verkleben neigt, kann durch das Zurückführen des Fluids aus dem Arbeitsraum dieser vor einer möglicherweise nicht mehr zu entfernenden Ablagerung von Bestandteilen derartiger Flüssigkeiten geschützt werden.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung weist die
Drehkolbenmaschine einen ersten Pumpenkopf mit einem ersten Rotor und einem zweiten Pumpenkopf mit einem zweiten Rotor auf. Der erste Rotor und der zweite Rotor sind drehfest miteinander verbunden. Durch den ersten
Pumpenkopf ist eine erste Menge eines ersten Fluids gefördert. Durch den zweiten Pumpenkopf ist eine zweite Menge eines zweiten Fluids gefördert. Die
erste Menge und die zweite Menge sind unterschiedlich. Das erste Fluid und das zweite Fluid sind unterschiedlich.
Somit können mittels einer händisch betätigten Antriebsvorrichtung zwei oder mehr Pumpenköpfe angetrieben werden, die unterschiedliche Mengen unterschiedlicher Fluide fördern. Beispielsweise kann eine Drehkolbenmaschine verwendet werden, um mittels der Pumpenköpfe die unterschiedlichen
Komponenten eines Mehrkomponentenklebstoffs einem Mischrohr zuzuführen, welches mit dem Abfluss verbunden ist. Die Pumpenköpfe können
beispielsweise derart gestaltet sein, dass die Rotoren unterschiedlich große Volumina fördern, um unterschiedliche Mengen bereitzustellen. Auch können die Rotoren der beiden Pumpenköpfe gleich sein, jedoch das Verhältnis der Drehzahl des ersten Rotors und des zweiten Rotors unterschiedlich sein.
Beispielsweise kann ein Getriebe zwischen dem ersten Rotor und dem zweiten Rotor angeordnet sein. Vorteilhafterweise kann dieses Getriebe schaltbar sein, so dass beispielsweise mittels des zweiten Pumpenkopfs je nach eingestellter Getriebeuntersetzung oder Getriebeübersetzung zwei oder mehr
unterschiedliche Mengen gefördert werden können. Somit kann die
vorgeschlagene Drehkolbenmaschine, insbesondere in Verbindung mit der Getriebevorrichtung, genutzt werden, um beispielsweise einer vorgegebenen Harzmenge je nach Einsatzfall eine variierende vorbestimmte Härtermenge zuzuführen. Vielfach ist die Elastizität eines ausgehärteten Klebstoffs durch eine mehr oder minder große Härterzugabe zu einer vorgegebenen Harzmenge variierbar.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung weist die
Antriebsvorrichtung ein Zahnrad, eine Zahnstange und ein Griffelement auf. Das Zahnrad und der Rotor sind miteinander verbunden. Das Zahnrad ist mittels wenigstens einer im Wesentlichen quer zu der zweiten Mittelachse bewegbaren Zahnstange drehbar. Die Zahnstange ist fest mit dem Griffelement verbunden. Das Griffelement ist derart von einer ersten vorbestimmten Position in eine zweite vorbestimmte Position im Wesentlichen quer zu der zweiten Mittelachse verlagerbar, dass, wenn das Griffelement in die zweite Position verlagert ist, sich der Rotor eine vorbestimmte Anzahl an Umdrehungen gedreht hat.
In der Regel besitzen die erste vorbestimmte Position und die zweite
vorbestimmte Position je einen Anschlag, so dass das Griffelement beim
Verlagern von der ersten vorbestimmten Position in die zweite vorbestimmte Position einen vorbestimmten Weg zurücklegt. Hierdurch wird die Zahnstange ebenfalls einen vorbestimmten Weg verlagert und das Zahnrad dreht sich unter Mitnahme des Rotors eine vorbestimmte Anzahl an Umdrehungen und fördert damit ein exakt vorbestimmbares Volumen. Hierbei müssen die Anzahl der Umdrehungen des Rotors und die Anzahl der Umdrehungen des Zahnrads nicht notwendigerweise gleich sein. Durch eine derartige Ausgestaltung der
Drehkolbenmaschine ist die Antriebsart manuell, ström- und elektromotorfrei, ohne separaten Energieaufwand oder Energiespeicher, klein, kompakt und unter direkter Kontrolle des Anwenders. Beim Zusammenpressen zwei einander gegenüberliegender Griffelemente in der Hand oder durch Fingerkraft wird die lineare Bewegung einer oder zweier Zahnstangen in eine Drehbewegung umgewandelt und betreibt direkt über eine Welle oder bei Bedarf über ein zwischengeschaltetes Getriebe den Rotor, wobei durch ein Zusammenwirken von ersten Zähne und zweiten Zähnen, respektive sich vergrößernden Volumina der Arbeitsräume, aus einem Reservoir das zu fördernde Fluid angesaugt wird.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist das
Griffelement entgegen einer Rückstellkraft verlagerbar, wobei die Rückstellkraft eingerichtet ist, das Griffelement in die erste Position zu verlagern.
Somit kann mit Muskelkraft das Griffelement von der ersten Position in die zweite Position verlagert werden, wobei bei einem Loslassen des Griffelements das Griffelement beispielsweise mittels einer Druckfeder von der zweiten Position in die erste Position selbständig verlagert wird. Dies erleichtert die Handhabung der vorgeschlagenen Drehkolbenmaschine, insbesondere, wenn mehrere sich aneinander anschließende Verlagerungen des Griffelements von der ersten Position in die zweite Position vorgenommen werden sollen, um ein
entsprechendes Volumen des zu fördernden Fluids dem Abfluss zuzuführen.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung wird ein Zerstäuber mit einem drucklosen Behälter mit flüssigem oder gasförmigem Fluid und einer vorhergehend beschriebenen Drehkolbenmaschine bereitgestellt. Der Zufluss ist
mit dem Fluid verbunden, wobei der Abfluss mit einer das Fluid zerstäubenden Düse verbunden ist.
Die Düse kann zum Zerstäuben von Flüssigkeiten eingerichtet sein, wie sie beispielsweise in der Anwendung als Haarspray oder zur Förderung von Inhalator-Lösungen verwendet wird.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist der Rotor zum Fördern des Fluids eine vorbestimmte Anzahl an Umdrehungen in eine erste Richtung gedreht. Der Rotor ist eingerichtet, nach Erreichen der vorbestimmten Anzahl zumindest zu einer weitgehenden Entleerung des Abflusses von dem Fluid entgegen der ersten Richtung gedreht zu werden.
Insbesondere, wenn der Abfluss als ein Rohr mit geringem Durchmesser ausgebildet ist, kann durch das Drehen des Rotors entgegen der ersten Richtung das sich nach Abschluss der Förderung in dem Rohr befindliche Fluid wenigstens in den Arbeitsraum zurückgefördert, wenn nicht gar dem
bevorrateten Fluid zugeführt werden.
Gemäß einem weiteren Ausgestaltungsbeispiel der Erfindung ist eine
Fördervorrichtung mit einem drucklosen Behälter mit pastösem, flüssigem oder gasförmigem Fluid und eine Drehkolbenmaschine bereit gestellt. Das Fluid wird mittels der Drehkolbenmaschine aus dem Behälter gefördert und dem Abfluss zugeführt.
Insbesondere, wenn das Fluid pastös ist und mehrkomponentig ist wie beispielsweise bei Mehrkomponentenklebstoffen kann der Abfluss mit einer Mischdüse verbunden werden, in der die Komponenten gemischt werden.
Es sei angemerkt, dass Gedanken zu der Erfindung hierin im Zusammenhang sowohl mit einer Drehkolbenmaschine, mit einem Zerstäuber und einer
Förderpumpe beschrieben sind. Dem Fachmann ist hierbei klar, dass die einzelnen beschriebenen Merkmale auf verschiedene Weise miteinander kombiniert werden können, um so auch zu anderen Ausgestaltungen der Erfindung zu gelangen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend mit Bezug auf die beigefügten Figuren beschrieben. Die Figuren sind lediglich schematisch und nicht maßstabsgetreu.
Figur 1 zeigt eine Drehkolbenmaschine mit einer Antriebsvorrichtung und einem in Längsrichtung geschnittenen Antriebskopf in einer SD- Ansicht.
Detaillierte Beschreibung einer beispielhaften Ausführungsform
Figur 1 zeigt eine Drehkolbenmaschine 2 mit einer ausschließlich durch
Muskelkraft einer Bedienperson bedienbaren Antriebsvorrichtung 4 und einem Pumpenkopf 6. Die Antriebsvorrichtung 4 ist in dem hier vorliegenden
Ausgestaltungsbeispiel mit einer Hand der Bedienperson bedienbar. Der Pumpenkopf 6 besitzt einen Rotor 10 mit einer ersten Mittelachse I und einem dem Rotor 10 gegenüberliegend angeordneten Stator 12 mit einer zweiten Mittelachse II. Die erste Mittelachse I und die zweite Mittelachse II schließen einen Winkel α ein, der ungleich 0° ist. Der Stator 12 ist in einem Gehäuse 14 ausgebildet und mit diesem unlösbar verbunden. Der Rotor 10 besitzt eine erste Verzahnung 16 mit einem ersten Zahn 18 und der Stator 12 eine zweite
Verzahnung 20 mit einem zweiten Zahn 22. Der erste Zahn 18 und der zweite Zahn 22 stehen derart miteinander in Eingriff, dass durch ein Kämmen der Zähne 18, 22 ein Arbeitsraum 24 ausgebildet wird. Ein durch den Arbeitsraum 24 gebildetes Volumen wird durch das Kämmen der Zähne 18, 22 verändert. Das Gehäuse 14 hat eine hohlkugelförmige Innenwandung 26, die mit einer kugelförmigen Außenwandung 28 des Rotors 10 korrespondiert, wobei die Innenwandung 26 und die Außenwandung 28 derart zusammenwirken, dass diese im Wesentlichen dicht gegenüber einem zu verdichtenden Fluid sind. Nach innen besitzt der Rotor 10 eine kugelförmige Erhebung 30, welche in eine korrespondierende hohlkugelförmige Vertiefung 32 des Stators 12 greift. Somit wird der Arbeitsraum 24 durch den ersten Zahn 18 in Verbindung mit dem zweiten Zahn 22, der hohlkugelförmigen Innenwandung 26 in Verbindung mit der
kugelförmigen Außenwandung 28 sowie der kugelförmigen Erhebung 30 in Verbindung mit der hohlkugelförmigen Vertiefung 32 begrenzt. Zum Antrieb des Rotors 10 ist an einer sich entlang der zweiten Mittelachse II erstreckenden Achse 34 ein Gleitelement 36 drehfest verbunden, wobei das Gleitelement 36 eine Gleitebene 38 besitzt, welche mit dem Rotor 10 zusammenwirkt und senkrecht zu der ersten Mittelachse I steht. Durch eine Drehbewegung der Achse 34 in Richtung eines Pfeils 39 wird das Gleitelement 36 mit der gleichen
Drehzahl wie die Achse 34 gedreht. Es sei angemerkt, dass eine erste Anzahl von ersten Zähnen 18 und eine zweite Anzahl von zweiten Zähnen 22 unterschiedlich ist. Durch eine Rotation der Achse 34 wird der Rotor 10 zu einer Taumelbewegung angeregt, die aufgrund der unterschiedlichen Anzahl der Zähne 18, 20 auch zu einer Drehbewegung führt. Eine erste Drehzahl des Rotors 10 und eine zweite Drehzahl der Achse 34, respektive des Gleitelements 36, sind voneinander unterschiedlich. In dem Gleitelement 36 ist ein Kanal 40
ausgebildet. Weiterhin besitzt die Drehkolbenmaschine 2 einen Zufluss 42 und einen Abfluss 48.
Fluid, welches in verdichtetem Zustand dem Abfluss 48 zugeführt wird, gelangt durch den Zufluss 42 hindurch, durch eine in dem Gehäuse 14 ausgebildete erste Öffnung 44 hindurch und durch eine in dem Rotor 10 ausgebildete zweite Öffnung 46 hindurch in den Kanal 40. Von dem Kanal 40 wird das Fluid durch hier nicht dargestellte Öffnungen durch den Rotor 10 hindurch dem Arbeitsraum 24 zugeführt. Durch das sich verkleinernde Volumen des Arbeitsraums 24 wird das Fluid verdichtet und ebenfalls durch nicht sichtbare in dem Rotor 10 ausgebildete Öffnungen dem Abfluss 48 zugeführt. Hierbei sind Drücke bis 8 bar und mehr erreichbar. Der Abfluss 48 kann beispielsweise mit einer fein zerstäubenden Düse verbunden sein, durch welche das durch den Zufluss 42 angesaugte Fluid, wie beispielsweise Haarspray, zerstäubt wird. Die Achse 34 wird mittels der Antriebsvorrichtung 4 angetrieben. Die Antriebsvorrichtung 4 besitzt ein erstes Griffelement 50 und ein dem ersten Griffelement 50
gegenüberliegendes zweites Griffelement 52. An dem zweiten Griffelement 52 ist eine Zahnstange 54 ausgebildet, welche in Eingriff mit einem Zahnrad 56 ist. Die Darstellung ist derart gewählt, dass sich die Antriebsvorrichtung 4 in einer ersten vorbestimmten Position befindet, in der das erste Griffelement 50 und das zweite Griffelement 52 voneinander beabstandet sind und eine Federkraft von zwei sich einander gegenüberliegenden Druckfedern 58 die beiden Griffelemente 50, 52 in
dieser ersten Position fixiert. Die Zahnstange 54 des zweiten Griffelements 52 steht in Eingriff mit dem Zahnrad 56. Das Zahnrad 56 ist mit der Achse 34 verbunden, wobei zwischen dem Zahnrad 56 und der Achse 34 ein
Freilaufelement 60 angeordnet ist, welcher sicherstellt, dass unabhängig von einer Drehrichtung des Zahnrads 56 die Achse ausschließlich in Richtung des Pfeils 39 angetrieben wird. Weiterhin kann optional, wie in der Figur 1 gestrichelt dargestellt, zwischen dem Zahnrad 56 und der Achse 34 ein Getriebeelement 62 angeordnet sein, welches eine erste Drehzahl des Zahnrads 56 in eine zweite Drehzahl des Rotors 10 wandelt. Wenn nun die beiden Griffelemente 50, 52 mit der Hand der Bedienperson aufeinander zu bewegt werden, so dass die
Antriebsvorrichtung 4 von der gezeigten ersten Position in eine vorbestimmte zweite Position verlagert wird. Hierbei wird durch eine im Wesentlichen senkrecht zu der zweiten Mittelachse II erfolgende Verlagerung der Zahnstange 54 das Zahnrad 56 in eine die Achse 34 antreibende Drehbewegung versetzt. Es sei angemerkt, dass bei einer Verlagerung der beiden Griffelemente 50, 52 die Zahnstange 54 einen vorbestimmten Weg zurücklegt. Hierdurch dreht sich das Zahnrad 56, respektive der Rotor 10, eine vorbestimmte Anzahl an
Umdrehungen und eine volumetrisch exakte Fluidmenge wird gefördert. Durch ein Loslassen der Hand werden die beiden Griffelemente 50, 52 durch die Federkraft der vorgespannten Druckfedern 58 von der zweiten Position in die erste Position verlagert. Hierbei wird das Zahnrad 56 entgegen des Pfeils 39 gedreht, wobei diese Drehbewegung nicht an die Achse 34 aufgrund des Freilaufelements 60 übertragen wird. Somit wird jedes Mal, wenn die
Griffelemente 50, 52 von der ersten Position in die zweite Position verlagert werden, eine volumetrisch exakte Menge an Fluid dem Abfluss 48 zugeführt.
Claims
Ansprüche
1 . Drehkolbenmaschine, die als Pumpe, Verdichter oder Motor für pastöses, flüssiges oder gasförmiges Fluid arbeitet, mit einem Pumpenkopf (6), wobei der Pumpenkopf (6) einen Rotor (10) mit einer ersten Mittelachse (I) und eine dem Rotor (10) gegenüberliegend angeordnete Komponente (12) aus der Gruppe von Stator (12) und Gegenrotor mit einer zweiten
Mittelachse (II) aufweist,
wobei die erste Mittelachse (I) und die zweite Mittelachse (II) einen
Winkel (a) einschließen, der ungleich 0° ist,
wobei der Rotor (10) eine erste Verzahnung (16) mit wenigstens einem ersten Zahn (18) und die Komponente (12) eine zweiten Verzahnung (20) mit wenigstens einem zweiten Zahn (22) aufweisen,
wobei eine erste Anzahl von ersten Zähnen (18) und eine zweite Anzahl von zweiten Zähnen (22) voneinander unterschiedlich sind,
wobei der wenigstens eine erste Zahn (18) und der wenigstens eine zweite
Zahn (22) derart miteinander in Eingriff stehen, dass durch ein Kämmen der
Zähne (18, 22) wenigstens ein Arbeitsraum (24) ausgebildet wird, wobei ein durch den wenigstens einen Arbeitsraum (24) gebildetes Volumen durch das Kämmen der Zähne (18, 22) verändert wird,
wobei der wenigstens eine Arbeitsraum (24) mit einem Zufluss (42) und einem Abfluss (48) für das Fluid verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotor (10) ist ausschließlich durch Muskelkraft einer Bedienperson drehbar.
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotor (10) mit einer einzigen Hand der Bedienperson bedienbar ist.
Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
eine Anzahl von Umdrehungen des Rotors (10) je Betätigung voreinstellbar ist.
Drehkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Antriebsvorrichtung (4) derart mit dem Rotor (10) fest verbunden ist, dass bei einem Betätigen der Antriebsvorrichtung (4) der Rotor (10) gedreht wird.
Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Rotor (10) und der Antriebsvorrichtung (4) ein
Getriebeelement angeordnet ist,
wobei eine durch die Antriebsvorrichtung (4) erzeugte erste Drehzahl und eine zweite Drehzahl des Rotors (10) voneinander verschieden sind.
Drehkolbenmaschine nach Anspruch 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Rotor (10) und der Antriebsvorrichtung (4) ein
Freilaufelement (60) angeordnet ist,
wobei das Freilaufelement (60) ausgebildet ist, eine Drehung des
Rotors (10) ausschließlich in eine erste Richtung (39) zu ermöglichen.
Drehkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotor (10) zum Fördern des Fluids eine vorbestimmte Anzahl an Umdrehungen in eine erste Richtung (39) gedreht ist,
wobei der Rotor (10) eingerichtet ist, nach Erreichen der vorbestimmten Anzahl zu einer zumindest weitgehenden Entleerung des Fluids aus dem wenigstens einen Arbeitsraum (24) entgegen der ersten Richtung (39) gedreht zu werden.
Drehkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Drehkolbenmaschine (2) einen ersten Pumpenkopf mit einem ersten Rotor und einen zweiten Pumpenkopf mit einem zweiten Rotor aufweist, wobei der erste Rotor und der zweite Rotor drehfest miteinander verbunden sind,
wobei durch den ersten Pumpenkopf eine erste Menge eines ersten Fluids gefördert ist,
wobei durch den zweiten Pumpenkopf eine zweite Menge eines zweiten Fluids gefördert ist,
wobei die erste Menge und die zweite Menge unterschiedlich sind, wobei das erste Fluid und das zweite Fluid unterschiedlich sind.
Drehkolbenmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass
die Antriebsvorrichtung (4) ein Zahnrad (56), eine Zahnstange (54) und ein Griffelement (50, 52) aufweist,
wobei das Zahnrad (56) und der Rotor (10) miteinander verbunden sind, wobei das Zahnrad (56) mittels wenigstens einer im Wesentlichen quer zu der zweiten Mittelachse (II) bewegbaren Zahnstange (54) drehbar ist, wobei die Zahnstange (54) fest mit dem Griffelement (52) verbunden ist, wobei das Griffelement (50, 52) derart von einer ersten vorbestimmten Position in eine zweite vorbestimmte Position im Wesentlichen quer zu der zweiten Mittelachse (II) verlagerbar ist, dass, wenn das Griffelement (52) in die zweite Position verlagert ist, sich der Rotor (10) eine vorbestimmte Anzahl an Umdrehungen gedreht hat.
0. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Griffelement (50, 52) entgegen einer Rückstell kraft verlagerbar ist, wobei die Rückstellkraft eingerichtet ist, das Griffelement (50, 52) in die erste Position zu verlagern.
1 1 . Zerstäuber mit einem drucklosen Behälter mit flüssigem oder gasförmigem Fluid und einer Drehkolbenmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass
der Zufluss (42) mit dem Fluid verbunden ist,
wobei der Abfluss (48) mit einer das Fluid zerstäubenden Düse verbunden ist.
12. Zerstäuber nach Anspruch 1 1 ,
dadurch gekennzeichnet, dass
der Rotor (10) zum Fördern des Fluids eine vorbestimmte Anzahl an
Umdrehungen in eine erste Richtung gedreht ist,
wobei der Rotor (10) eingerichtet ist, nach Erreichen der vorbestimmten Anzahl zumindest zu einer weitgehenden Entleerung des Abflusses von dem Fluid entgegen der ersten Richtung gedreht zu werden.
13. Fördervorrichtung mit einem drucklosen Behälter mit pastösem, flüssigem oder gasförmigem Fluid und einer Drehkolbenmaschine (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Fluid mittels der Drehkolbenmaschine aus dem Behälter gefördert wird.
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