DE19819538A1 - Druck-Saug-Pumpe - Google Patents
Druck-Saug-PumpeInfo
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Abstract
Zur gleichzeitigen Erzeugung von Druck und Unterdruck mit einer einstufigen Pumpe weist diese eine in einem Gehäuse gebildete Pumpenkammer (18) auf, die mit einem Sauganschluß, einem Druckanschluß und einem Aufladeanschluß versehen ist. In der Pumpenkammer (18) sind zwei mindestens dreiflügelige Rotoren (30, 32) angeordnet, die um parallele, gegeneinander versetzte Achsen gegenläufig rotieren und berührungslos kämmen sowie mit der Umfangswandung der Pumpenkammer (18) voneinander getrennte Zellen (60, 62a, 62b, 64) bilden.
Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur gleichzeitigen Erzeugung
von Druck und Unterdruck.
Derartige Pumpen sind vorteilhaft, wenn ein industrieller Prozeß
gleichzeitig Druckluft und Unterdruck erfordert, da die Pumpe nur
einen Antrieb benötigt. Außer dem Sauganschluß benötigt eine solche
Pumpe einen gesonderten Aufladeanschluß, der mit der Atmosphäre
verbunden ist, um den Volumenstrom für die Druckluft zu gewährleisten.
Entsprechend müssen in der Pumpenkammer mehrere voneinander getrennte
Zellen gebildet werden. Dies ist im Stand der Technik nur mit Dreh
schiebersystemen gelungen. Drehschieber sind aber verschleißbehaftet
und können nur bei Einsatz spezieller Werkstoffe schmiermittelfrei
betrieben werden.
Durch die vorliegende Erfindung wird eine Pumpe zur
gleichzeitigen Erzeugung von Druckluft und Unterdruck zur Verfügung
gestellt, die nahezu verschleißfrei ist und ohne den Einsatz beson
derer Werkstoffe hergestellt werden kann. Bei der erfindungsgemäßen
Pumpe rotieren in der Pumpenkammer zwei mindestens dreiflügelige
Rotoren um parallele, gegeneinander versetzte Achsen gegenläufig und
kämmen berührungslos, um mit der Umfangswandung der Pumpenkammer
voneinander getrennte Zellen zu bilden. Mittels der Rotoren lassen
sich in der Pumpenkammer die für die gleichzeitige Erzeugung von
Druckluft und Vakuum erforderlichen Zellen voneinander abgrenzen. Da
die Rotoren berührungslos miteinander und auch mit der Umfangswand der
Pumpenkammer zusammenwirken, tritt im Bereich der Pumpenkammer
keinerlei Verschleiß auf. Der Dichtspalt zwischen den Rotoren kann
durch Optimierung ihrer Geometrie sehr klein gehalten werden; er
beträgt bei praktischen Ausführungen nur Bruchteile eines Millimeters,
so daß gute Druck- und Vakuumwerte gewährleistet sind. Diese Werte
werden sogar mit zunehmender Betriebsdauer besser, da die sich mit der
Zeit bildenden Ablagerungen zu einer Verkleinerung der Dichtspalte
führen.
Die erfindungsgemäße Pumpe ist besonders für den Einsatz im
papierverarbeitenden Gewerbe geeignet, vornehmlich bei Anwendungen,
die keine getrennte Bereitstellung oder Einstellung von Druckluft und
Vakuum erfordern. Druckluft wird z. B. zum seitlichen Anblasen eines
Papierstapels für die Unterstützung der Bogentrennung benötigt. Die
pulsierende Drucklufterzeugung durch die erfindungsgemäße Pumpe
erweist sich hier als zweckmäßig, da die Papierkanten durch stoßweise
auftretende Druckluft leichter getrennt werden können. Unterdruck ist
bei derartigen Anwendungen zum Ansaugen des obersten Papierbogens
erforderlich.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Pumpe bilden die Rotoren
mit der Pumpenkammer eine mit dem Sauganschluß verbundene, durch die
Drehung der Rotoren ihr Volumen vergrößernde Saugzelle sowie eine
Druckzelle, die bei der Drehung der Rotoren ihr Volumen verkleinert
und mit dem Druckanschluß verbunden ist. Diese Druckzeile wird aus
zwei im Verlauf der Drehung der Rotoren zunächst voneinander getrenn
ten Aufladezellen gebildet, die je einen zugeordneten Aufladeanschluß
aufweisen und bei der weiteren Drehung der Rotoren miteinander zur
Druckzelle vereinigt werden. Die Aufladezellen werden vor ihrer Verei
nigung im wesentlichen isobar und isochor in der Pumpenkammer verscho
ben, d. h. die sich in den Aufladezellen befindliche Luft erfährt bei
der Verschiebung der Aufladezellen im wesentlichen keine Druck- und
keine Volumenänderung.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform und aus der
Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Pumpe;
Fig. 2 eine Ansicht entlang Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht entlang Linie III-III in Fig. 1; und
Fig. 4a bis 4h schematische Ansichten verschiedener Rotor
stellungen zur Erläuterung der Wirkungsweise.
Die einstufig ausgebildete Pumpe zur gleichzeitigen Erzeugung von
Druck und Unterdruck hat ein Gehäuse, das aus einem tragenden
Mittelteil 10, einem auf der einen Seite des Mittelteils 10
aufgesetzten Gehäusedeckel 12, einem an die andere Seite des
Mittelteils 10 angefügten Gehäusering 14 und einer an den Gehäusering
14 anschließenden Deckelplatte 16 besteht. Zwischen dem Mittelteil 10,
dem Gehäusering 14 und der Deckeiplatte 16 ist eine Pumpenkammer 18
gebildet. In den einander gegenüberliegenden Wandungsteilen des
Gehäusedeckels 12 und des Mittelteils 10 sind zwei Wellen 20, 22
parallel zueinander und gegeneinander versetzt in Kugellagern fliegend
gelagert. Auf jeder Welle 20, 22 sitzt ein Ritzel 24, 26. Die Ritzel
24, 26 stehen miteinander in Kämmeingriff, so daß die Wellen 20, 22
miteinander synchron entgegengesetzt rotieren. Für den Drehantrieb ist
die untere Welle 22 aus dem Gehäusedeckel 12 herausgeführt.
Auf den in die Pumpenkammer 14 hineinragenden freien Enden der
Wellen 20, 22 sind zwei Rotoren 30, 32 angeordnet. Da der durch die
Rotoren 30, 32 gebildete Lastangriff nicht zwischen, sondern außerhalb
der Lager liegt, ergibt sich eine fliegende Wellenlagerung. Jeder der
Rotoren 30, 32 ist justierbar an der zugehörigen Welle 20 bzw. 22
befestigt. Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat jeder Rotor 30, 32
drei Flügel 30a bzw. 32a. Die Pumpenkammer 18 hat in Seitenansicht die
Form von zwei sich schneidenden Kreisen, die in Form einer "8" zusam
mengefügt sind. Die Flügel 30a des Rotors 30 haben eine Form, die von
der Form der Flügel 32a des Rotors 32 verschieden ist. Die Geometrie
der Flügel 30a, 32a und der Pumpenkammer 18 ist so bestimmt, daß bei
der Drehung der Rotoren 30, 32 mehrere voneinander getrennte Zellen
gebildet werden, wie unter Bezugnahme auf die Fig. 4a bis 4h weiter
unten näher erläutert, indem die Flügel 30a, 32a berührungsfrei mit
einem Dichtspalt eines Bruchteils von 1 mm übereinander und entlang
dem Außenumfang der Pumpenkammer 18 gleiten.
Die Deckelplatte 16 ist mit einer Reihe von Aussparungen
versehen, die nach außen durch eine aufgesetzte Verschlußplatte 36
abgeschlossen werden. In die Verschlußplatte 36 sind zwei Rohrstutzen
42, 44 eingeschraubt. Der obere Rohrstutzen 42 bildet den Sauganschluß
und ist mit einer Aussparung 50 der Deckelplatte 16 verbunden. Der
untere Rohrstutzen 44 bildet den Druckanschluß und ist mit einer
Aussparung 52 in der Deckelplatte 16 verbunden. Zwei weitere
Aussparungen 54a, 54b in der Deckelplatte 16 sind nach außen zur
Atmosphäre geöffnet und bilden Aufladeanschlüsse.
Fig. 4a zeigt die Rotoren 30, 32 in einer Drehstellung, bei der
ihre Flügel 30a, 32a mit der Wandung der Pumpenkammer 18 eine abge
schlossene, nur mit der Aussparung 50 in Verbindung stehende, gemein
same Zeile 60 bilden. Diese Zelle 60 vergrößert bei der weiteren
Drehung der Rotoren 30, 32 ihr Volumen, wie in Fig. 4b ersichtlich.
Es handelt sich bei dieser Zelle 60 also um eine Saugzelle.
Fig. 4c zeigt zwei voneinander getrennte Zellen 62a, 62b, die
unmittelbar nach dem in Fig. 4b gezeigten Zustand entstehen, indem
die Zelle 60 in zwei Teilzellen getrennt wurde. Die dem Rotor 30
zugeordnete Zelle 62a grenzt schon an die Aussparung 54a an, und die
dem Rotor 32 zugeordnete Zelle 62b nähert sich der Aussparung 54b. In
Fig. 4d sind die Zellen 62a, 62b mit den zur Atmosphäre führenden
Aussparungen 54a bzw. 54b in Verbindung und werden mit Luft aufgefüllt
und auf Umgebungsdruck aufgeladen, so daß der Luftmassenstrom erhöht
wird. Es handelt sich bei den Zellen 62a, 62b somit um Aufladezellen.
Nachdem diese Aufladezellen 62a, 62b durch den nacheilenden Flügel 30a
bzw. 32b von der zugehörigen Aussparung 54a bzw. 54b abgetrennt sind,
wie in Fig. 4e gezeigt, werden die Zellen 62a, 62b isobar und isochor
verschoben, bis sie sich, wie in Fig. 4f gezeigt, miteinander zu
einer Druckzelle 64 vereinigen. Bei der weiteren Drehung der Rotoren
30, 32 verkleinert die Druckzelle 64 ihr Volumen. Die in der Druck
zelle 64 verdichtete Luft wird über die Aussparung 52 zum Rohrstutzen
44 ausgeschoben, wie in den Fig. 4g und 4h veranschaulicht ist.
Die Pumpenkammer 18 ist frei von jeglichem Schmiermittel, da die
Rotoren 30, 32 berührungsfrei arbeiten. Zur Antriebsseite hin ist die
Pumpenkammer 18 durch Dichtungen an den Wellen 20, 22 abgedichtet.
Durch die fliegende Anordnung der Rotoren 30, 32 auf den Wellen
20, 22, die zu einer fliegenden Lagerung führt, wird der Zugang zur
Pumpenkammer erleichtert, da für einen Zugang lediglich die Deckel
platte 16 abzunehmen ist. Auch die Kühlung wird durch diese Anordnung
erleichtert. Zur Kühlung kann das Gehäuse mit Kühlrippen ausgestattet
werden, und durch ein auf der Seite des Gehäusedeckels 12 angeordnetes
Kühlgebläse wird kühlende Luft von der Deckelplatte 16 her über den
Gehäusering 14, das Mittelteil 10 und den Gehäusedeckel 12 geführt.
Zur Dämpfung der Betriebsgeräusche dient ein Resonanz-Dämpfer,
der auf die Betriebsfrequenz der Pumpe abgestimmt ist. Diese Frequenz
beträgt aufgrund der dreiflügeligen Ausbildung der Rotoren die
dreifache Drehzahl der Wellen 20, 22. Die erhöhte Betriebsfrequenz
erleichtert die Unterbringung des Resonanz-Dämpfers, da dessen Länge
entsprechend verkleinert wird.
Die beschriebene fliegende Lagerung der Rotoren ist bis zu einem
Volumenstrom von etwa 300 m3/h vorteilhaft. Pumpen mit größerem
Volumenstrom werden vorzugsweise mit beidseitig gelagerten Rotoren
ausgebildet. In diesem Falle sind in beiden Seitenplatten Anschlüsse
ausgespart.
Claims (10)
1. Pumpe zur gleichzeitigen Erzeugung von Druck und Unterdruck,
mit einer in einem Gehäuse gebildeten Pumpenkammer (18), die einen
Sauganschluß, einen Druckanschluß und einen Aufladeanschluß aufweist,
dadurch gekennzeichnet, daß in der Pumpenkammer (18) zwei mindestens
dreiflügelige Rotoren (30, 32) um parallele, gegeneinander versetzte
Achsen gegenläufig rotieren und berührungslos kämmen sowie mit der
Umfangswandung der Pumpenkammer (18) voneinander getrennte Zellen (60,
62a, 62b, 64) bilden.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren
(30, 32) mit der Pumpenkammer (18) eine mit dem Sauganschluß (50)
verbundene, durch die Drehung der Rotoren (30, 32) ihr Volumen ver
größernde Saugzelle (60) bilden.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rotoren (30, 32) mit der Pumpenkammer (18) eine mit dem Druckanschluß
(52) verbundene, durch die Drehung der Rotoren (30, 32) ihr Volumen
verkleinernde Druckzelle (64) bilden.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotoren
(30, 32) mit der Pumpenkammer zwei im Verlauf der Drehung der Rotoren
zunächst voneinander getrennte Aufladezellen (62a, 62b) bilden, die
bei der weiteren Drehung der Rotoren miteinander zur Druckzelle (64)
vereinigt werden.
5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
eine Aufladezelle (62a, 62b) einen zugeordneten Aufladeanschluß (54a,
54b) aufweist.
6. Pumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Aufladezellen (62a, 62b) vor ihrer Vereinigung im wesentlichen isobar
und isochor in der Pumpenkammer (18) verschoben werden.
7. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Pumpenkammer (18) schmiermittelfrei ist.
8. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Pumpenkammer (18) zwischen zwei parallelen Seiten
platten (10, 16) begrenzt ist und in wenigstens einer der
Seitenplatten (16) die Anschlüsse (50, 52, 54a, 54b) ausgespart sind.
9. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wellen (20, 22) fliegend gelagert und die Rotoren
(30, 32) auf freien Enden der Wellen (20, 22) angeordnet sind.
10. Pumpe nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Wellen (20, 22) durch zwei miteinander in Kämmein
griff stehende Ritzel (24, 26) synchronisiert sind und wenigstens
einer der Rotoren (30, 32) justierbar auf der zugeordneten Welle (20,
22) befestigt ist.
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8363 | Opposition against the patent | ||
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Owner name: RIETSCHLE THOMAS SCHOPFHEIM GMBH, 79650 SCHOPFHEIM |
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Owner name: GARDNER DENVER SCHOPFHEIM GMBH, 79650 SCHOPFHE, DE |
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