DE202005010467U1

DE202005010467U1 - Vorrichtung zur Füllungsoptimierung bei Drehkolbenpumpen

Info

Publication number: DE202005010467U1
Application number: DE200520010467
Authority: DE
Original assignee: Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH
Current assignee: Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH
Priority date: 2005-06-30
Filing date: 2005-06-30
Publication date: 2006-11-09
Anticipated expiration: 2015-07-01
Also published as: DE202006020113U1; EP1739306A1

Abstract

Drehkolbenpumpe für die Förderung von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, mit einem Paar von in einem im Querschnitt im wesentlichen ovalen Pumpengehäuse (10) gegensinnig drehenden angetriebenen und verdrehfest auf je einer Trägerwelle (11) aufgesetzten Drehkolben, die jeweils in die Zwischenräume des anderen Drehkolben eingreifende Flügel (12) aufweisen und aus einem metallischen Kern und einer Auflage aus einem elastomeren Werkstoff bestehen, wobei die Auflage jeweils bei der Drehung der Drehkolben dichtend an der Innenseite der Wandung des Pumpengehäuses und an dem anderen Drehkolben umlaufen und mit einer Einlass- und einer Auslassöffnung (13, 14), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Einlassöffnung einen über 90° hinausgehend erweiterten Gehäuse-Halbwinkel (α + Δα) und zwar zumindest im unteren Bereich der Öffnung aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe für die Förderung von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, mit einem Paar von in einem im Querschnitt i m wesentlichen ovalen Pumpengehäuse gegensinnig drehenden angetriebenen und verdrehfest auf je einer Trägerwelle aufgesetzten Drehkolben, die jeweils in die Zwischenräume des anderen Drehkolben eingreifende Flügel aufweisen und aus einem metallischen Kern und einer Auflage aus einem elastomeren Werkstoff bestehen, wobei die Auflage jeweils bei der Drehung der Drehkolben dichtend an der Innenseite der Wandung des Pumpengehäuses und an dem anderen Drehkolben umlaufen und mit einer Einlass- und einer Auslassöffnung.
Beim Pumpen von mit Fremdkörpern (Steine, Metallteile und andere größere Feststoffe) beladenen Suspensionen kommt es bei Drehkolbenpumpen zu Schäden an den Drehkolben, die dadurch hervorgerufen werden, dass beim Befüllen die Fremdkörper nicht vollständig in die sich zwischen den Zahnlücken und dem umschließenden Gehäuse bildenden Pumpenkammern eingeschwemmt werden, sondern sich gelegentlich im Ansaugstutzen zwischen Kolbenflügel und Gehäuse verklemmen oder von den Flügelspitzen zeitweise erfasst und zurückgestoßen werden. Wenn dieser Vorgang auch wegen der elastischen Gummibeschichtung der Kolbenflügel nicht immer zur Blockade der Drehkolben führt, so kommt es doch auf die Dauer zu Ausbrüchen der Beschichtungen insbesondere an den Flügelspitzen mit der Folge, dass aufgrund der sich vergrößernden Leckspalte der Wirkungsgrad der Pumpe vermindert wird.
Bisher ging man davon aus, dass man mit einer für Flüssigkeit konstruierten Pumpe keine Feststoffe fördern kann.
Durch die Erfindung wird dieses Problem dadurch gelöst, dass mindestens die Einlassöffnung einen über 90° hinausgehend erweiterten Gehäuse-Halbwinkel (α + Δα) und zwar zumindest im unteren Bereich der Öffnung aufweist.
Als Ergebnis einer Reihe von Untersuchungen über das Ansaugverhalten von Drehkolbenpumpen, bei denen man neben dem Verhalten der Flüssigkeit auch die mitgeführten Feststoffe auf der Saugseite im Detail verfolgte, ist es nunmehr möglich, durch eine Modifizierung der Einlassgeometrie nicht nur die Kavitationsneigung von Drehkolbenpumpen zu verringern, sondern auch die Toleranzgrenze gegenüber Fremdkörpern positiv zu beeinflussen.
Gleichsam als Nebeneffekt ergibt sich des Weiteren noch eine Verbesserung des Wirkungsgrades infolge einer Erhöhung der Anzahl der Dichtlinien zwischen Drehkolben und Gehäuse.
Eine Lösung besteht in einer Erhöhung des Gehäusewinkels von 180° um etwa 45° auf etwa 225° auf beiden Gehäusehälften, so dass sich Einlasshöhe und Auslasshöhe quer zur Achsebene verringern.
Die Modifizierung der Gehäusegeometrie auf beiden Seiten der Pumpe hat den Vorteil, dass nunmehr Einlass und Auslass vertauscht werden können, so dass weiterhin der Einsatz der Pumpe unabhängig von der Drehrichtung der Kolben ohne Änderung der Funktion gewährleistet ist.
Bei hohen Drehzahlen besteht je nach Ausführung der Flügelgeometrie die Gefahr von Kavitationsblasen dadurch, dass die Flüssigkeit die sich öffnenden Spalte nicht schnell genug füllen kann. Auf der Einlassseite bewirkt die Reduzierung Einlasshöhe eine Beschleunigung der angesaugten Flüssigkeit in Richtung auf die sich öffnenden Zahnlücken zwischen den Kolbenflügeln und so eine Erhöhung des örtlichen Absolutdrucks in der Flüssigkeit. Die sich öffnenden Spalte werden so besser gefüllt und die Kavitationsgefahr verringert.
Im Sinne dieser Erfindung ist der sog. Gehäusewinkel gedanklich aufgeteilt worden in zwei Winkelteile, die beim Stand der Technik jeweils 90° haben. Gemäß der Erfindung muss mindestens der eine untere Gehäuse-Halbwinkel über diese 90° erweitert werden. Im Stand der Technik ist keine solche Erweiterung zu diesem Zweck bekannt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnung beispielsweise erläutert.
1 zeigt eine Querschnittsansicht durch eine geöffnete Drehkolbenpumpe gemäß der Erfindung.
In der Figur ist mit 10 das Gehäuse einer Drehkolbenpumpe bezeichnet, die einen im Wesentlichen ovalen Innenraum aufweist. In diesem Innenraum laufen zwei Trägerwellen 11 in axialer Ausrichtung zueinander um. Die Trägerwellen 11 sind mit Drehkolben bzw. Flügeln 12 versehen. Die Flügel sitzen auf einem metallischen Kern und sind mit einem elastomeren Werkstoff überzogen. Die Flügel 11 sind so zueinander positioniert und ausgebildet, dass sie von einer Einlassöffnung 13 her Flüssigkeit mit Feststoffen aufnehmen können und diese nach einer Umdrehung um 180° über eine Auslassöffnung 14 ausgeben können.
In der Figur ist der für Drehkolbenpumpen typische Umschlinungs- bzw. Gehäusewinkel dargestellt. Beim Pumpen des Standes der Technik beläuft sich dieser Winkel auf ziemlich genau 180°. Er ist festgelegt durch die Einlassöffnung, er beginnt also in dem Bereich, wo das Gehäuse 10 einen Flügel 11 erstmals umschließt und endet entsprechend an der Auslassöffnung an der Stelle wo der entsprechende Flügel 11 vom Gehäuse wieder frei gegeben ist.
In der Figur ist im Sinne der vorliegenden Erfindung dieser Gehäusewinkel halbiert worden und zwar ist dieser Gehäusewinkel dadurch definiert, dass er an der Stelle beginnt, wo an der Einlassöffnung das Gehäuse 10 einen Flügel 11 erstmals umschließt. Er endet in der senkrechten Mittelachse der Pumpe, also der Ebene, die die geometrische Achse der beiden Trägerwellen 11 enthält.
In der Figur ist dieser Gehäuse-Halbwinkel mit α für den linken Teil bezeichnet worden. Für den rechten Teil ist dieser Winkel α entsprechend zu erkennen.
Gemäß der Erfindung ist nun der Winkel λ um einen zusätzlichen Winkel Δα vergrößert worden. Gemäß der Erfindung reicht die Vergrößerung für den vorgesehenen Zweck in der Zeichnung am linken unteren Ende der Einlassöffnung 13 bereits aus, um einen bemerkenswerten Effekt zu erzielen. In der Figur ist die weitergehende Erfindung gezeigt, in der auch der Auslassgehäuse-Winkel Δα erhöht worden ist. Die entsprechenden Erhöhungen sind auch im oberen Bereich des oberen Drehkolbens 11 eingezeichnet.
Es ist bekannt, dass bei Drehkolbenpumpen der Stand der Technik bei denen der Gehäusewinkel 180° bzw. der Gehäuse-Halbwinkel 90° beträgt am Einlass zwei Wirbelwalzen mit einer beschleunigten Mittenströmung entstehen. Gelangen Fremdkörper im unteren Bereich in diese Wirbelströmung hinein, so werden sie dort quasi festgehalten. Bei höherer Umdrehung des Kolbens reicht dann die Ansaugströmung nicht mehr aus, um den Fremdkörper in den Zahnlücken bzw. Flügellückenbereich hineinzutransportieren. Fremdkörper können dann immer wieder in den Sauganschluss zurückgestoßen werden. Bei weiterer Anlieferung von weiteren Fremdkörpern wird dann höchstens der erste dieser Fremdkörper in die Pumpe hinein geschoben. Die Folge hiervon sind Abnutzungen an den Flügeln und Ausbrüche der Beschichtung der Drehkolben.
Bei der geometrischen Ausgestaltung des Eingangsbereich einer Drehkolbenpumpe, also mit erhöhtem oder erhöhten Gehäusewinkeln verschwindet die erwähnte Wirbelwalze und dies hat zur Folge, dass die Strömung direkt in die Zahnlücken hineingerichtet wird und die Fremdkörper wie von einer Rampe in die Zahnlücke hinein katapultiert werden. Sie können dann von den Flanken der Kolbenbügel mitgeführt werden, wobei die Flügelspitzen kaum noch belastet werden und auch nicht beschädigt werden können.

Claims

Drehkolbenpumpe für die Förderung von Feststoffe enthaltenden Flüssigkeiten, mit einem Paar von in einem im Querschnitt im wesentlichen ovalen Pumpengehäuse (10) gegensinnig drehenden angetriebenen und verdrehfest auf je einer Trägerwelle (11) aufgesetzten Drehkolben, die jeweils in die Zwischenräume des anderen Drehkolben eingreifende Flügel (12) aufweisen und aus einem metallischen Kern und einer Auflage aus einem elastomeren Werkstoff bestehen, wobei die Auflage jeweils bei der Drehung der Drehkolben dichtend an der Innenseite der Wandung des Pumpengehäuses und an dem anderen Drehkolben umlaufen und mit einer Einlass- und einer Auslassöffnung (13, 14), dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die Einlassöffnung einen über 90° hinausgehend erweiterten Gehäuse-Halbwinkel (α + Δα) und zwar zumindest im unteren Bereich der Öffnung aufweist.