DE1181550B

DE1181550B - Drehkolbenpumpe

Info

Publication number: DE1181550B
Application number: DED25266A
Authority: DE
Inventors: Jean Delsuc
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1956-04-05
Filing date: 1957-03-29
Publication date: 1964-11-12

Description

Drehkolbenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenpumpe, bei der ein mit einem Außenflachgewinde versehener und auf einer Exzenterwelle, oder Kurbelwelle gelagerter Rotor in einem mit einem Innenflachgewinde versehenen Stator eine exzenterförmige Bewegung beschreibt, und betrifft eine derartige Pumpe, bei der das Innengewinde des Stators die gleiche Anzahl von Gängen und Windungen sowie das gleiche Gewindeprofil aufweist wie das darin eingreifende Außengewinde des Rotors, aber einen größeren Durchmesser als das letztere hat, wobei der das Gewinde tragende Rotorteil keine wesentliche Relativbewegung gegenüber dem Stator ausführt.
Durch die relative Radialbewegung des Rotors gegenüber dem Stator ergibt sich bei derartigen Pumpen eine Relativ-Axialbewegung der Flanken der Gewinde gegeneinander im Betrieb. Es ist daher bei derartigen Pumpen bekannt, wenigstens das eine der Gewinde aus einem elastischen Werkstoff herzustellen, so daß eine elastische Verformung entsprechend der relativen Flankenbewegung möglich ist. Dabei ergibt sich jedoch bei genauem Sitz der Gewinde eine sehr starke Flankenreibung, die zu einem erheblichen Verschleiß führt, oder es ergeben sich bei lockerem Sitz der Gewinde Schwierigkeiten mit der Abdichtung. Ferner ergeben sich infolge der am elastischen Rotor im Betrieb angreifenden Axialkräfte erhebliche Schwierigkeiten in der Abdichtung des Rotors gegen das Gehäuse.
Es sind eine Reihe von konstruktiven Lösungen zur Behebung dieser Schwierigkeiten bekannt. So ist z. B. bei einer bekannten Ausführungsform das Statorgewinde durch eine in einem starren zylindrischen Gehäuse sich abstützende Schraubenwicklung aus elastischem Werkstoffprofil gebildet. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Statorgewinde drehbar im Gehäuse gelagert und dreht sich mit dem Stator. Alle diese bekannten Ausführungsformen lösen aber die bestehenden Probleme nur unvollkommen.
Es ist die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, eine Anordnung zu schaffen, die eine ausreichende Verformung wenigstens des einen der Gewinde bei gleichzeitiger guter Abdichtung und geringem Verschleiß ergibt. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß der Rotor im wesentlichen aus einer Buchse und einem die Buchse fest umgebenden, mit dem Rotorflachgewinde versehenen Hohlkörper besteht, welch letzterer aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt ist und mindestens nach einer Seite in an sich bekannter Weise eine rohrförmige Verlängerung aufweist, die mit ihrem Endrand an einem Statorteil befestigt ist und dadurch den Zutritt von der Förderflüssigkeit zur Rotorlagerung und Wellenlagerung verhindert.
Derartige manschettenartige Rohrdichtungen sind in der Technik im allgemeinen und auch bei Drehkolbenpumpen bekannt. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Statorelementes wird jedoch eine besonders wirkungsvolle Anordnung geschaffen.
Die Rotoraußenmantelfläche und die Statorinnenmantelfläche können in den gewindetragenden Bereichen Kreisquerschnitt oder aber ovalen oder elliptischen Querschnitt aufweisen. Der das Gewinde tragende Bereich des Stators kann ebenfalls aus einem elastisch verformbaren Material bestehen. Als elastisch verformbares Material für den Hohlkörper des Rotors oder für den Stator wird vorzugsweise Kautschuk oder ein ähnlicher synthetischer Stoff verwendet.
Der Stator weist vorzugsweise einen festen Teil auf, der mit einem Innenflachgewinde mit Rechtssteigung versehen ist, sowie mit einem abnehmbaren Teil, der an den ersten gebunden und mit einem Innenflachgewinde mit Linkssteigung versehen ist, wobei der Hohlkörper des Rotors mit entsprechenden schraubenförmigen Windungen versehen ist und an beiden Enden rohrförmige Verlängerungen trägt.
Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung der in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiele. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpe, deren zylindrischer Schraubenkörper mit in demselben Sinne verlaufenden Schraubengängen versehen ist, F i g. 2 einen Schnitt entsprechend der Linie II-II in F i g. 1, F i g. 3 einen Längsschnitt durch eine Pumpe, in welcher die zylindrischen Körper mit gegenläufigen Doppelschraubengängen versehen sind, F i g. 4 die eine Hälfte eines Querschnitts entsprechend der Linie IV-IV in F i g. 3, F i g. 5 die eine Hälfte eines Längsschnitts entsprechend der Linie V-V in F i g. 3.
Eine Ausführungsart der erfindungsgemäßen Pumpe ist in den F i g. 1 und 2 dargestellt. Diese Pumpe besitzt einen Stator 2, der das Pumpengehäuse bildet und eine zylindrische Innenwand mit einem doppelgängigen rechtssteigenden Innenlachgewinde 11 aufweist. Im Stator 2 ist der zylindrische Rotor 1, 12 angeordnet, der außen mit einem Außenflachgewinde versehen ist, das das gleiche Profil aufweist wie das Innengewinde 11 des Stators 2, jedoch einen geringeren Durchmesser als jenes hat.
Der das Gewinde tragende Hohlkörper 1 des Rotors und der Stator 2 können beide aus elastisch verformbarem Werkstoff, wie Gummi, Kunststoff usw., bestehen. Es kann aber auch der Stator steif und nur der Hohlkörper 1 des Rotors elastisch verformbar sein.
Im Beispiel gemäß den F i g. 1 und 2 sei angenommen, daß der Stator 2 aus einem starren Kunststoff, der Rotor 1 dagegen aus Gummi od. dgl. besteht. Im Hohlkörper 1 des Rotors befindet sich eine an einem Ende abgsechlossene Buchse 12, welche drehbar auf einem Exzenter 13 der Antriebswelle 14 gelagert ist. Die Achse der Welle 14 fällt mit der Achse x-y des Stators 2, die Achse des Exzenters 13 mit der Achse v-w des Rotorhohlkörpers 1 zusammen. Der Abstand E zwischen diesen beiden Achsen ist die Exzentrität, die erforderlich ist, damit die Pumpe arbeiten kann.
Der zylindrische Stator bzw. Statorteil 2 ist an einem Ende mit einem Lagerdeckel 15 abgeschlossen, der an einem Flansch 16 des Körpers 2 mittels Schraubenbolzen 16 befestigt ist und einen mittleren Nabenteil 18 aufweist, in welchem Kugellager 19 und 20 für die Lagerung der Antriebswelle 14 eingebaut sind. Aus seinem nach innen gekehrten Ende hat der Nabentei118 einen Lagerwandteil21, der eine Öffnung 22 für den Durchgang der Welle 14 frei läßt. Zwischen die Buchse 12 und den Wandteil 21 ist ein Ring 23 eingeschaltet, um eine Verdrehung der Buchse 12 und folglich des zylindrischen Körpers 1 um die Achse v-w zu verhindern. Zu diesem Zweck weist der Ring 23 zwei seitliche Vorsprünge 24 und 24' auf, die in eine Nut 25 des Stators- oder Lagerwandteiles 21 des zum Lagerdeckel 15 gehörenden Nabenteiles 18 gleitend eingreifen, sowie zwei weitere Vorsprünge 26 und 26', die rechtwinklig zu den Vorsprüngen 24 und 24' versetzt sind und die in eine am Ende der Buchse 12 vorgesehene Nut 27 eingreifen. Diese beiden auf diese Weise gebildeten Gleitführungen gestatten eine Verschiebung bzw. exzenterförmige Bewegung des aus dem Hohlkörper 1 und mit dieser festverbundenen Buchse 12 bestehenden Rotors gegenüber der Achse x-y, ohne jedoch eine Verdrehung um die Achse v-w des Exzenters 13 zuzulassen.
Der Rotor 1 setzt sich an einem seiner Enden nach der Innenseite des Stators 2 in einer verformbaren rohrförmigen Verlängerung bzw. Dichtung 28 fort, deren wulstförmiger Endrand 29 am Nabenteil 18 des Lagerdeckels 15 befestigt ist, wodurch eine Abdichtung zwischen beiden Teilen gesichert ist.
Der Stator 2 ist auf der einen Seite mit einer Ansaugöffnung 30 und an seiner Umfangswand neben dem Gewindeteil 11 mit einer Auslaßöffnung 31 versehen. Das zu fördernde Medium strömt durch die Einlaßöffnung 30 ein, füllt den die Rohrdichtung 28 umgebenden Ringraum 31, gelangt dann bei 32 in den zwischen den Gewindegängen des Rotors und Stators gebildeten als Förderraum wirkenden Ringspalt, wenn der Rotor 1 im Stator 2 seine Exzenterbewegung ausführt, wird bei 33 aus dem Ringspalt gedrückt und strömt schließlich durch die Auslaßöffnung 31 ab.
Durch die Anordnung der rohrförmigen Verlängerung bzw. Dichtung 28 ist eine Pumpe geschaffen, die keine rotierende Dichtung mit Leckmöglichkeit zwischen dem Förderraum und den Wellenlagern aufweist.
Die Dichtung 28 ist nur verhältnismäßig geringen Beanspruchungen ausgesetzt, weil sie auf der Saugseite angeordnet ist und nur die Beanspruchung auszuhalten hat, die sich aus der Differenz zwischen dem Ansaugdruck und dem atmosphärischen Druck ergibt, und nicht dem Förderdruck ausgesetzt ist.
Im Ausführungsbeispiel nach den F i g. 3 und 4 unterscheidet sich die Pumpe von demjenigen nach F i g. 1 und 2 dadurch, daß der Rotor eine Doppelschraube 1 a mit gegenläufigen Gewindegängen bildet. Der Stator besteht aus zwei Teilen 2 a und 2b, die ineinandergeschoben und innen mit Gewindegängen von derselben Richtung wie die gegenüberliegenden Gewindeabschnitte des Rotors 1 a versehen sind. Der beispielsweise aus verformbarem Werkstoff bestehende Rotor 1 a ist unmittelbar als Formguß mit einer eingebetteten Metallbuchse 34 hergestellt, welche auf dem Exzenter 13a drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 14a durchsetzt den Rotor 1 a und läuft an beiden Enden in Kugellagern 35 und 35', die in Lagerdeckeln 36 und 36' liegen. Der Lagerdeckel 36' ist unmittelbar an einem Ende des zylindrischen Statorteiles 2 a befestigt, während der Lagerdeckel 36 mittels eines am Statorteil 2 b angebrachten Zwischenflansches 37 befestigt ist.
Der Rotorhohlkörper 1 a ist an seinen beiden Enden mit je einer rohrförmigen Verlängerung bzw. Rohrdichtung 28 a und 28 b versehen, deren Endränder 29 a und 29 b zwischen dem Statorteil 2 a und dem Deckel 36' bzw. zwischen dem Deckel 36 und dem Zwischenflansch 37 abdichtend eingeklemmt sind.
Ein Ring 23 ist, ähnlich wie beim ersten Beispiel, zwischen die Buchse 34 und das Lager 36 derart eingesetzt, daß eine Verdrehung der Buchse 34 und der Schraube 1 um ihre Achse v-w verhindert wird.
Der Statorteil2a ist beispielsweise an seiner Unterseite mit einer Saugöffnung 38 versehen. Diese mündet in zwei seitliche Ringräume 39 und 39', die mit den ineinandergreifenden Gewindegängen des Rotors 1 a und der beiden Statorteile 2 a und 2 b in Verbindung stehen.
Der Statorteil2a hat ferner einen mittleren ringförmigen Erweiterungsraum 40, der einerseits mit dem Umfangsteil der ineinandergreifenden Gewindegänge des Rotors 1 a und des Stators 2a, 2 b und andererseits mit einer Auslaßöffnung 41 am oberen Teil des Statorteiles 2a in Verbindung steht. Dreht sich die Welle 14a im Sinne des Pfeiles G, dann saugen die beiden gegeneinanderlaufenden Gewinde des Rotors 1 das Medium durch die seitlichen Ringräume 39 und 39' an und fördern es zur Mitte in den Erweiterungs- oder druckseitigen Sammelraum 40. Diese Pumpenbauart mit Doppelgewinde hat gegenüber der in den F i g. 1 und 2 dargestellte Pumpe den Vorteil, daß die durch den Förderdruck auf den Rotor 1 ausgeübten Axialschubkräfte ausgeglichen werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Drehkolbenpumpe, bei der ein mit einem Außenflachgewinde versehener und auf einer Exzenterwelle oder Kurbelwelle gelagerter Rotor in einem mit einem Innenflachgewinde versehenen Stator, dessen Innengewinde die gleiche Anzahl von Gängen und Windungen sowie das gleiche Gewindeprofil aufweist wie das darin eingreifende Außengewinde des Rotors, aber einen größeren Durchmesser als letzteres hat, eine exzenterförmige Bewegung beschreibt, ohne daß der das Gewinde tragende Rotorteil eine wesentliche Relativdrehung gegenüber dem Stator ausführt, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor im wesentlichen aus einer Buchse (12, 34) und einem die Buchse (12, 34) fest umgebenden, mit dem Rotorflachgewinde versehenen Hohlkörper (1, 1 a) besteht, welch letzterer aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt ist und mindestens nach einer Seite in an sich bekannter Weise eine rohrförmige Verlängerung (28, 28a, 28b) aufweist, die mit ihrem Endrand an einem Statorteil befestigt ist und dadurch den Zutritt von Förderflüssigkeit zur Rotorlagerung und Wellenlagerung verhindert.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoraußenmantelfläche und die Statorinnenmantelfläche in den gewindetragenden Bereichen Kreisquerschnitt aufweisen.
3. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoraußenmantelfläche und die Statorinnenmantelfläche in den gewindetragenden Bereichen ovalen oder elliptischen Querschnitt aufweisen.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß auch der das Gewinde tragende Bereich des Stators (2; 2a, 2b) aus einem elastisch verformbaren Material besteht.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als elastisch verformbares Material für den Hohlkörper (1, l a) des Rotors und/oder für den Stator (2; 2a, 2b) Kautschuk oder ein ähnlicher synthetischer Stoff verwendet ist.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Stator einen festen Teil (2a) aufweist, der mit einem Innenflachgewinde mit Rechtssteigung versehen ist, sowie mit einem abnehmbaren Teil (2 b), der an den ersten gebunden und mit einem Innenflachgewinde mit Linkssteigung versehen ist, wobei der Hohlkörper (1 a) des Rotors mit entsprechenden schraubenförmigen Windungen versehen ist und an beiden Enden rohrförmige Verlängerungen (28a, 28b) trägt.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Buchse (12, 34) und einem der Buchse benachbarten Statorwandteil (21) ein die Drehung der Buchse (12, 34) verhindernder Ring (23) vorgesehen ist. B. Pumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (23) zwei seitliche Vorsprünge (24, 24'), die verschiebbar in eine Nut (25) des Statorwandteiles (21) eingreifen, sowie zwei Vorsprünge (26, 26'), die im rechten Winkel zu den ersteren Vorsprüngen (24, 24') angeordnet sind und verschiebbar in eine Nut (27) der Buchse (12, 34) eingreifen, aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 534 682, 716 545; französische Patentschriften Nr. 699 642, 860 457, 1001615; britische Patentschrift Nr. 583 008; USA.-Patentschriften Nr. 2 358 721, 2 397 139, 2 527 536, 2 695 565.