DREHKOLBENPUMPE MIT OPTIMIERTEN EIN- UND AUSLÄSSEN

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe für die Förderung von Flüssigkeiten und für die Förderung von Feststoffen enthaltenden Flüssigkeiten. Die Drehkolbenpumpe besteht aus einem Pumpengehäuse, welches mit einem Einlass und einem Auslass versehen ist. Das Pumpengehäuse weist eine Auskleidung auf. In dem Pumpengehäuse, beziehungsweise innerhalb der Auskleidung sind mindestens zwei entgegengesetzt rotierende Drehkolben angeordnet, die während ihrer Drehung Pumpenräume ausbilden. Während der Drehbewegung sind die Drehkolben gegeneinander, gegen das Pumpengehäuse und gegen die Auskleidung abgedichtet.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2006 041 633 A1 offenbart eine Pumpe mit einem aus zwei sich schneidenden Zylinderabschnitten gebildeten Gehäuse, wobei an einander gegenüberliegenden Seiten Einlass- und Auslassöffnungen vorgesehen sind und in jedem Zylinderabschnitt ein um dessen Mittellängsachse drehbarer Läufer angeordnet ist. Die größeren Querachsen der Läufer stehen in wenigstens einer Bewegungsphase jeweils etwa senkrecht zueinander wobei sich die Läufer dichtend aneinander und gegen die Gehäuseinnenwand abwälzen, und die von dem Schnittpunkt der großen Querachsen ausgehenden Mantellinien jedes Läufers in einander entgegengesetzter Richtung schräg zur jeweiligen Mittellängsachse verlaufen. Jeder Läufer umfasst zwei etwa keulenförmige Abschnitte, die an ihrem schmäleren Ende über eine Einschnürung miteinander verbunden sind. Wenn die großen Querachsen der beiden Läufer senkrecht zueinander stehen greift der keulenförmige Abschnitt des einen Läufers in die Einschnürung des anderen Läufers ein und die beiden Läufer wälzen sich dichtend aneinander ab. In jeder Phase der Drehbewegung bilden die beiden Läufer ein sich gleichmäßig vergrößerndes Ansaugvolumen vor der Einlassöffnung und ein sich gleichmäßig verkleinerndes Auslassvolumen vor der Auslassöffnung. Zur Verbesserung der Pumpleistung und Erhöhung der Standfestigkeit ist vorgesehen, dass die als Dichtlinien fungierenden Mantellinien sinusförmig ausgebildet sind.

Im deutschen Gebrauchsmuster DE 20 2009 012 158 U1 ist eine Drehkolbenpumpe zur Förderung eines Feststoffe enthaltenden fluiden Mediums offenbart. Die Pumpe ist mit zwei Drehkolben mit ineinandergreifenden Drehkolbenflügeln und mit jeweils einer Drehachse und einem Außenumfang, wobei die Drehachsen der beiden Drehkolben beabstandet voneinander und parallel zueinander angeordnet sind und sich die Außenumfänge der beiden Drehkolben teilweise überschneiden, und einem Gehäuse mit einer Einlassöffnung und einer Auslassöffnung sowie einer Innen- und einer Außenwandung, wobei die Innenwandung des Gehäuses jeweils einen Abschnitt der Außenumfänge der Drehkolben umschließt und wobei die Drehkolbenpumpe ausgebildet ist, das Medium in einer Förderrichtung von der Einlass- zur Auslassöffnung zu fördern.

Das deutsche Gebrauchsmuster DE 20 2006 020 113 U1 offenbart eine Drehkolbenpumpe für die Förderung von Feststoffen enthaltenen Flüssigkeiten. Dem Gebrauchsmuster liegt die Aufgabe zugrunde, Flüssigkeiten, die Feststoffe enthalten, derart zu pumpen, dass Schäden in der Pumpe, insbesondere an den Drehkolben, verhindert werden. Diese Aufgabe wird durch mindestens eine speziell ausgefertigte Rampe realisiert, durch welche der Einlass optimiert wird. Durch diese Optimierung wird sichergestellt, dass Feststoffe an einer bestimmten Stelle in die Pumpenkammer der Drehkolbenpumpe geleitet werden. Weiterhin wird durch die besondere Gestaltung der Rampen im Ein- und Auslassbereich der Drehkolbenpumpe eine Verringerung der Kavitation erzielt. Um die Verringerung der Kavitation zu erreichen, ist eine Erhöhung des sogenannten Gehäusewinkels zwingend notwendig. Hierbei ist es jedoch ausreichend, dass nur der untere Gehäusehalbwinkel einen Winkel von > 90° aufweist.

Die deutsche Patentschrift DE 94 751 A zeigt ein Kapselgebläse in welchem zwei gegenläufige Kolben bewegt werden, mit welchen Luft verdichtet und einem Auslass zugeführt wird. Das Gebläse ist mit zwei besonderen einzahnigen Walzen ausgestattet, welche je mit einem Förderkolben so zusammenarbeiten, dass jeder Flügel des Förderkolbens unter dichtem Abschluss von der Walze C durchgelassen wird, wodurch sich die Walze C in die folgende Lücke hineinwälzt und die Luft komprimiert, bis der Flügel den Austritt zum Druckraum freigibt.

Die Offenlegungsschrift DE 34 27 282 A1 beschreibt eine Drehkolbenpumpe zur Förderung von Gülle oder dergleichen. Zum Ausgleich von Abnutzungen und zur Spielaufholung ist die Innenwand des Gehäuses bezüglich der Achse des zugehörigen Drehkolbens radial beweglich. Dadurch kann auch ein verhältnismäßig starker Verschleiß am Außenmantel des Drehkolbens aufgeholt werden, so dass die Pumpleistung nicht beeinträchtigt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehkolbenpumpe zu schaffen, mit der eine Förderung weitestgehend ohne Pulsation möglich ist.

Diese Aufgabe wird durch eine Drehkolbenpumpe gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Merkmalen der Unteransprüche zu entnehmen.

Es ist eine Drehkolbenpumpe für die Förderung von Flüssigkeiten und für die Förderung von Feststoffen enthaltenden Flüssigkeiten offenbart. Die Drehkolbenpumpe bestehet aus einem Pumpengehäuse, welches mit einem Einlass und einem Auslass versehen ist. Das Pumpengehäuse weist eine Auskleidung auf. In dem Pumpengehäuse, beziehungsweise innerhalb der Auskleidung sind mindestens zwei entgegengesetzt rotierende Drehkolben angeordnet, die während ihrer Drehung Pumpenräume ausbilden. Während der Drehbewegung sind die Drehkolben gegeneinander und gegen die Auskleidung innerhalb des Pumpengehäuses abgedichtet. In der Auskleidung sind, in jedem Pumpenraum, mindestens zwei Aussparungen angeordnet. Die Aussparungen sind in räumlicher Nähe zum Einlass und/oder zum Auslass angeordnet. Im Bereich des Einlasses und im Bereich des Auslasses können das Pumpengehäuse und/oder die Auskleidung Verstärkungen aufweisen, die zu einer Querschnittsreduzierung führen.

Bei einer besonderen Ausführungsform sind in jedem Pumpenraum vier Aussparungen angeordnet, wobei die Aussparungen immer Paarweise angeordnet sind. In einer weiteren Ausführungsform sind sechs Aussparungen in jedem Pumpenraum vorhanden, wobei die Aussparungen dann jeweils als Trio angeordnet sind. Für den Fachmann geht aus den vorgemachten Ausführungen hervor, dass diese keine abschließende Beschränkung der Erfindung darstellen. Es ist möglich, dass eine Vielzahl von Aussparungen in den Pumpenräumen angeordnet sein können. Es ist weiterhin vorstellbar, in den beiden Pumpenräumen eine verschiedene Anzahl von Aussparungen anzuordnen. Als Pumpenraum bezeichnet der Durchschnittsfachmann den Raum, der sich durch die Rotation der Drehkolben in der Drehkolbenpumpe bildet. Dieser Pumpenraum, beziehungsweise die Pumpenräume, befinden sich zwischen den Drehkolben und dem Pumpengehäuse.

Durch das Öffnen und Schließen der Aussparungen, durch die Drehkolben, ist die Pulsation der Drehkolbenpumpe vermeidbar. Weiterhin sind durch das Öffnen und Schließen der Aussparungen die Druckverhältnisse in den Pumpenräumen sowie im Einlass- und/oder im Auslassbereich veränderbar. Durch diese Druckveränderungen werden die, durch die Pulsation, auftretenden Schläge im Einlass und/oder im Auslass verringert oder ganz vermieden.

Die Aufweitung an den Enden des Einlasses und des Auslassens ermöglicht eine optimierte Strömung des Fördermediums, wobei die optimierte Strömung, in Kombination mit den Aussparungen, eine zusätzliche Verringerung der Pulsation bewirkt. Die Kombination aus Aussparungen und Verstärkung ist derart gestaltet, dass sich beim Betrieb der Drehkolbenpumpe eine optimierte Strömung ergibt, wobei Energieverluste bei der Förderung und Toträume innerhalb der Drehkolbenpumpe nahezu vollständig vermeidbar sind.

Der Abstand der Aussparungen vom Einlass und/oder vom Auslass beträgt das Zwei- bis Fünffache des Querschnitts der Aussparungen. Die Aussparungen können unterschiedliche Querschnitte aufweisen. Zwischen den Aussparungen kann ein Abstand bestehen. Die Tiefe der Aussparungen beträgt mindestens zehn bis dreißig Prozent der Wandstärke der Auskleidung. Die Aussparungen können unterschiedliche Tiefen aufweisen. Außerdem können die Aussparungen im Einlass- und Auslassbereich und in der Mehrfachanordnung unterschiedliche Querschnitte und Tiefen aufweisen. Für den Fachmann ist klar, dass die vorab gemachten Angaben keine abschließende Beschränkung der Erfindung darstellen. Vielmehr verweisen sie auf bevorzugte Ausführungsformen hin. Durch die verschiedene Anzahl und Ausgestaltungen der Aussparungen ist es möglich die Druckverläufe in der Pumpe und somit die Strömungen und die Pulsation unterschiedlich zu verändern oder zu vermeiden.

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.

Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäß Drehkolbenpumpe mit geöffnetem Pumpengehäuse.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Stellungen der Drehkolben mit Kontakt zur Auskleidung des Pumpengehäuses.

Fig. 5 zeigt eine Auskleidung für eine erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe mit zwölf Aussparungen.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe 10 mit geöffnetem Pumpengehäuse 12. Die Drehkolbenpumpe 10 besteht aus einem Pumpengehäuse 12, welches mit einem Einlass 14 und einem Auslass 16 versehen ist. In das Pumpengehäuse 12 ist eine Auskleidung 18 eingebracht. Die Auskleidung 18 ist mit Aussparungen 24a, 24b, 24c und 24d versehen. Weiterhin besitzt die Auskleidung 18 im Bereich des Einlasses 14 und des Auslasses 16 Verstärkungen 26. Im Inneren des Pumpengehäuses 12 sind die Drehkolben 20a und 20b angeordnet mit denen das Fördermedium vom Einlass 14 zum Auslass 16 gepumpt wird. Die Aussparungen 24a, 24b, 24c und 24d sind alle geöffnet. Die der gezeigten Stellung der Drehkolben kann Medium in die Aussparungen 24a und 24c hineinströmen und aus den Aussparungen 24b und 24d kann Medium hinaus strömen.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Stellungen der Drehkolben 20a und 20b mit Kontakt zur Auskleidung 18 des Pumpengehäuses (nicht dargestellt). Fig. 2 zeigt eine Stellung, in der die Drehkolben 20a und 20b parallel zueinander angeordnet sind. Die Pumpenräume 22a und 22b sind geöffnet. Der Pumpenraum 22a ist zum Einlass 14 hin geöffnet, so dass Medium in die Drehkolbenpumpe einströmen kann.

Der Pumpenraum 22b ist zum Auslass 16 hin geöffnet, so das Medium aus der Drehkolbenpumpe hinaus strömen kann. Die Verstärkungen 26 sind mit einem Winkel w von 20 bis 160 Grad, vorzugsweise mit einem Winkel w von 45 bis 135 Grad versehen. Durch diesen Winkel w wird ein verbessertes Ein- und Ausströmen des Mediums in und aus der Drehkolbenpumpe ermöglicht. Durch die Verstärkungen 26 wird der Querschnitt des Einlasses 14 und des Auslasses 16 verringert. Zu ihren Enden 28 hin weiten sich der Einlass 14 und der Auslass 16 auf. Durch diese Aufweitung wird ein verbesserter Zulauf von Medium in die Drehkolbenpumpe und ein besseres Abpumpen des Mediums aus der Drehkolbenpumpe heraus ermöglicht.

Fig. 3 zeigt eine zweite Stellung der Drehkolben 20a und 20b in der Auskleidung 18 des Pumpengehäuses (nicht dargestellt). Aus Gründen der Vereinfachung wird in der Figurenbeschreibung nur auf den oberen Bereich der Drehkolbenpumpe eingegangen in dem sich der Pumpenraum 22a befindet. Für den Bereich des Pumpenraumes 22b sind die Vorgänge und Anläufe analog anzusehen und zu betrachten. Der Pumpenraum 22a ist zum Einlass 14 und zum Auslass 16 hin durch den Drehkolben 20a verschlossen. Die Aussparung 24a ist geöffnet und kann Medium aufnehmen. Die Aussparung 24b ist durch den Drehkolben 20a verschlossen. Beim Verschließen der Aussparung 24b mit dem Drehkolben 20a wurde das Medium aus der Aussparung 24a heraus in Richtung Auslass 16 gefördert.

Fig. 4 zeigt eine dritte Stellung der Drehkolben 20a und 20b mit Kontakt zur Auskleidung 18 des Pumpengehäuses (nicht dargestellt). Der Drehkolben 20a steht horizontal auf dem vertikal angeordneten Drehkolben 20b. In dieser Stellung der Drehkolben 20a und 20b ist der Pumpenraum 22a gegenüber dem Einlass 14 und dem Auslass 16 verschlossen. Die beiden Aussparungen 24a und 24b sind zum Pumpenraum 22a hin geöffnet. Beim Öffnen der Aussparung 24b zum Pumpenraum 22a hin, kann Medium von der Aussparung 24b in den Pumpenraum 22a fliesen. Dadurch wird der Druck im Pumpenraum 22a erhöht. Beim anschließenden kompletten öffnen des Pumpenraums 22a hin zum Auslass 16, ist die Druckausgleichsströmung wesentlich geringer, da der Differenzdruck zwischen Pumpenraum 22a und dem Auslass 16 bereits deutlich reduziert wurde.

Fig. 5 zeigt eine Auskleidung 18 für eine erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe mit zwölf Aussparungen 24. Die zwölf Aussparungen 24 sind auf die zwei Pumpenräume 22a und 22b verteilt. Die Aussparungen 24 sind in vier Gruppen zu je drei Aussparungen 24 angeordnet. Durch die Verwendung der zusätzlichen Aussparungen 24 ist es möglich den Druck in den Pumpenräumen 22a und 22b stufenweise zur erhöhen und zu verringern. Auch die Pulsation ist durch diese Vorgehensweise noch einmal veränderbar. Die Aussparungen 24 werden durch die Drehkolben 20a und 20b nacheinander geöffnet und/oder verschlossen. So dass sich der jeweilige Druck stufenweise verändern lässt.

Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben.

Bezugszeichen

10

Drehkolbenpumpe

12

Pumpengehäuse

14

Einlass

16

Auslass

18

Auskleidung

20

Drehkolben (20a, 20b)

22

Pumpenraum (22a, 22b

24

Aussparung (in den Figuren 24a, 24b, 24c, 24d)

26

Verstärkung

28

Enden

w

Winkel