DE3934280A1 - Radialschieberpumpe - Google Patents
RadialschieberpumpeInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Radialschieberpumpe, ins
besondere für Nahrungsmittel in flüssiger Form, welche einen
Rahmen in Form eines im wesentlichen zylindrischen Hohlteils
mit einer Ansaugleitung und einer Druckleitung, sowie eine
beschaufelte Trommel aufweist, die drehbar in exzentrischer
Lage im Inneren des Rahmens gelagert und auf einer mit einem
Antriebsmotor verbindbaren Welle angeordnet ist.
Insbesondere bezieht sie sich auf eine Radialschieberpumpe
zum Fördern von flüssigen Nahrungsmitteln wie beispielsweise
Milch und Milchprodukte, speziell zur Verwendung bei einer
Anlage zum Aufschlagen von Sahne durch eine Texturiervorrich
tung.
Pumpen dieser Art werden in großem Umfang in Gaststättenbe
trieben oder Gemeinschaftsverpflegungsstätten eingesetzt, wo
rasch und sofort bestimmte Mengen Schlagsahne, Speiseeis oder
andere Erzeugnisse ähnlicher Art hergestellt werden müssen,
wobei gleichzeitig auf strengste Einhaltung der Hygienevor
schriften für das Produkt geachtet werden muß.
Die bekannten Radialschieberpumpen, die derzeit bei solchen
Anlagen eingesetzt werden, weisen einen Rahmen in Form eines
zylindrischen Hohlkörpers auf, in welchem ein Läufer mit ela
stisch nach außen gespannten Schaufeln in Exzenterlage dreh
bar angeordnet ist. Der Rahmen weist Ansaugleitungen und
Druckleitungen für das Produkt auf, während der Läufer mit
einer Welle ausgerüstet ist, die mit der Welle eines An
triebsmotors, normalerweise eines Elektromotors, über eine
Schnellkupplung verbunden ist.
Pumpen dieser Art müssen nicht nur die üblichen Anforderungen
hinsichtlich Wirtschaftlichkeit und Leistung erfüllen, son
dern müssen auch wegen der häufigen Reinigungsarbeiten leicht
auseinanderzubauen sein, und darüberhinaus auch absolut dicht
sein, damit gewährleistet ist, daß das flüssige Nahrungsmit
tel nicht entlang der Pumpenwelle bzw. der Motorwelle einsic
kert. Angesichts dieser Erfordernisse ergeben sich bei den
bisher bekannten Pumpen einige Nachteile, die eine Einschrän
kung der Pumpenleistung dieser Geräte mit sich bringen, wäh
rend die Geräte selbst kostspielig und kaum wirtschaftlich
einsetzbar waren, während es in einigen Fällen auch zu Pro
blemen hinsichtlich der Hygiene und der Gesundheit kommen
kann.
Ein erster Nachteil besteht darin, daß es beim Umgang mit Le
bensmitteln wie Sahne und dergleichen, die zur Fermentierung
unter Bakterienbildung neigen, von größter Bedeutung ist, daß
ein Eindringen des behandelten Produkts in die freien Räume
zwischen Rahmen und Wellen der Pumpe verhindert wird, von wo
aus es bis in die Motorwelle gelangen kann; in einem solchen
Fall kann das stehende und gärende Produkt tatsächlich die
später verwendete Lebensmittelmasse verderben. Zur Lösung
dieser Probleme sind bei den bekannten Pumpen Stopfbüchsen
oder ähnliche Dichtungsvorkehrungen in der Verbindung zwi
schen Rahmen und Läufer vorgesehen.
Diese Stopfbüchsen eignen sich jedoch nicht immer zur Lösung
des Problems, sei es wegen ihrer im Verlauf ihres Einsatzes
immer geringer werdenden Dichtleistung, oder auch wegen der
Druckverteilung innerhalb des Rahmens, die leicht zur Bildung
von Sammelräumen führen kann und damit die entsprechenden
Reinigungsprobleme mit sich bringt.
Es wurde auch bereits vorgeschlagen, die Flüssigkeit oberhalb
der Stopfbüchsen abzuziehen, also den Auslaß der Druckleitung
so anzuordnen, daß der Bereich, in dem sich die Stopfbüchse
befindet, im wesentlichen unter niedrigerem Druck gehalten
wird, so daß die gegebenenfalls in diesen Bereich aus der
Pumpe ausfließende Masse wieder in den Kreislauf eingebracht
werden kann. In jedem Fall weist diese Anordnung den Nachteil
auf, daß eine Labyrinthstrecke entsteht, die ausgeprägte
Druckverluste hervorruft und damit die Leistung der Pumpe
vermindert.
Ein weiterer Nachteil von Pumpen dieser Art besteht darin,
daß es zur Erzielung einer optimalen Arbeitsweise der Pumpe
von höchster Bedeutung ist, daß zwischen den feststehenden
und den umlaufenden Teilen allzu große freie Räume vermieden
werden; folglich muß der Läufer so nah wie möglich am Rahmen
angeordnet werden, ohne jedoch diesen zu streifen, damit die
Gefahr des Festfressens oder auch einer Beschädigung der Tei
le vermieden wird. Dieses Erfordernis macht äußerste Präzi
sion bei der Herstellung und Montage von Rahmen und Läufer
erforderlich, unter Verwendung von Präzisionslagern und ande
ren Hilfsmitteln, die ihrerseits wieder die Kosten der Pumpe
überproportional erhöhen und auf der anderen Seite leider ei
ne Einbuße an ausreichender Sicherheit und angemessener Le
bensdauer nach sich ziehen.
Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die vorstehend
geschilderten Probleme zu lösen und insbesondere die Gefahr
zu verringern, daß die verarbeitete Masse verloren geht und
zum Stocken kommt, wobei die Nachteile infolge der Verwendung
einer Stopfbüchse vermieden werden und eine optimale Ankoppe
lung zwischen Läufer und Rahmen ohne Zuhilfenahme komplizier
ter Präzisionsmechanismen gewährleistet ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Pumpe der ein
gangs genannten Art dadurch gelöst, daß die Ansaugleitung mit
der Ansaugkammer der Pumpe und gleichzeitig mit mindestens
einem Punkt im Lagerbereich der Welle und/oder der Trommel in
Verbindung steht.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist bei der erfin
dungsgemäßen Pumpe der Läufer auf seiner Oberfläche mit einer
Beschichtung aus reibungsarmem Kunststoff zumindest in den
Teilen versehen, die mit dem Rahmen in Berührung kommen kön
nen.
Vorzugsweise besteht dieser Kunststoff aus einem Polysulfon-
oder Polyketon-Harz, das unter den Bezeichnungen PES, PEK und
PEEK von ICI (Imperial Chemical Industries) hergestellt wird.
Diese und weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden
nachstehend unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung nä
her beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf die erfindungsgemäße
Radialschieberpumpe;
Fig. 2 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels der
erfindungsgemäßen Pumpe;
Fig. 3 eine Schnittansicht eines anderen Ausführungsbei
spiels der erfindungsgemäßen Pumpe,
und
Fig. 4 eine perspektivische vergrößerte Ansicht des Auslas
ses der Ansaugleitung bei der Pumpe gemäß Fig. 3.
Fig. 1 zeigt in schematisierter Form eine erfindungsgemäße
Radialschieberpumpe, die einen Rahmen 1 aufweist, der aus ei
nem zylindrischen Hohlteil 2 besteht, in welches eine Ansaug
leitung 6 mündet, sowie einen Deckel 2′, in den eine Druck
leitung 7 mündet, wie dies noch deutlicher in Fig. 2 zu er
kennen ist. Beide Leitungen 6 und 7 sind auf beiden Seiten
nahe des sogenannten Nullpunkts 20 angeordnet, an dem der
Läufer 3 den geringsten Abstand zum Rahmen 1 hat (Fig. 1).
Im Inneren des Rahmenzylinders ist ein Läufer 3 drehbar in
Exzenterlage angeordnet, welcher eine Trommel 4 mit Schaufeln
19 aufweist, die elastisch durch eine Feder 5′ oder derglei
chen nach außen gespannt sind. Bei einer bevorzugten Ausfüh
rungsform bestehen die Schaufeln 19 aus Karbonfasern, so daß
sie besonders abriebfest sind. Der Läufer wird durch einen
nicht dargestellten Elektromotor, mit dem die Welle 8 der
Pumpe in Verbindung steht, in Richtung des Pfeiles R in Dre
hung versetzt.
Fig. 2 zeigt in noch detaillierterer Form einen Längsschnitt
durch den Aufbau und die Bauweise eines ersten Ausführungs
beispiels der erfindungsgemäßen Radialschieberpumpe.
Der Rahmen 1 weist einen Deckel 2′ und einen zylindrischen
Korpus auf, in dem ein Hohlraum 2 ausgebildet ist, den eine
Seitenwandung 10 und eine Bodenwandung 11 begrenzen, welche
fest mit einem zylindrischen Abschnitt 12 verbunden ist, der
in axialer Richtung hohl ist, wobei die Öffnungsweite aller
dings geringer als im Hohlraum 2 ist. Der Korpus des Rahmens
kann aus einem einzigen Stück aus rostfreiem Stahl herge
stellt sein, doch kann bei einer alternativen Ausführungsform
der Rahmen auch aus einem Stahlteil mit geringerer Dicke be
stehen, das die Innenwandung des Rahmenzylinders bildet, wäh
rend auf der Außenseite nach einem an sich bekannten Verfah
ren eine Schicht aus Kunststoff aufgebracht ist. Auf diese
Weise wird der Umfang, in dem im Pumpenkörper Metall einge
setzt wird, erheblich verringert, was zu einem geringeren Ge
wicht und zu geringeren Kosten führt, ohne daß sich dies auf
die Leistung auswirkt.
Wie bereits nachdrücklich erwähnt wurde, steht die Ansauglei
tung 6 sowohl mit der Ansaugkammer von veränderlichem Volumen
als auch mit dem Lager- und/oder Auflagebereich der Welle und
der Trommel in direkter Strömungsverbindung.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 weist die Ansauglei
tung 6 einen einzigen Auslaß auf, der auf dem Verbindungs
punkt zwischen der Seitenwandung 10 des Rahmens und dessen
Bodenwandung 11 angeordnet ist. Im allgemeinen weist dieser
Auslaß die Form einer runden Öffnung auf, von der mindestens
die halbe Querschnittsfläche oberhalb der Oberfläche der Bo
denwandung 11 liegt, während der übrige Teil der Öffnung un
terhalb dieser Oberfläche liegt und in direkter Strömungsver
bindung mit einer Auskehlung 6′ steht, die auf der Bodenwan
dung 11 ausgebildet ist. Diese Auskehlung 6′ verläuft vom ei
gentlichen Auslaß der Leitung 6 bis zu dem Teil der Wandung
11, der das Lager bzw. die Auflage für den Läufer 3 bildet,
also bis zum ersten Wegabschnitt in dem Bereich, in den Sahne
oder andere flüssige Nahrungsmittel eindringen. Es ist natür
lich möglich, diese Auskehlung soweit zu verändern, daß sie
bis in den Lager- und Auflagebereich der Welle 8 reicht; je
doch steht dank der Auskehlung 6′ unabhängig von deren Ver
lauf der gesamte Lager- und Auflagebereich der Welle 8
und/oder der Trommel 4 zusammen mit dem Auslaß der Ansauglei
tung 6 unter Unterdruck, und damit kann unter Umständen in
diesen Bereich eingesickerte Flüssigkeit nicht bis zur Motor
welle gelangen oder an dieser Stelle stocken, sondern wird
zur Ansaugkammer der Pumpe wieder zurückgepumpt.
Bei der vergrößerten Darstellung aus Fig. 2 ist der Auslaß
der Ansaugleitung 6 im wesentlichen symmetrisch zur Ebene der
Bodenwandung 11 angeordnet, doch kann er auch anders angeord
net werden, wie dies Fig. 3 zeigt.
Im Unterschied zu der Ausbildung gemäß Fig. 2, wo die Boden
wandung 11 im wesentlichen in gleicher Ebene mit dem unteren
Teil der Trommel des Läufers 3 und der (nicht dargestellten)
Schaufeln liegt, weist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3
die Bodenwandung 11 des Rahmens 1 einen einspringenden Ab
schnitt auf, der ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 16 an
gegeben ist und der eine Stufe bildet, die einen Lager- und
Auflagebereich für den Läufer 3 darstellt.
Der übrige Teil der Bodenwandung 11 stellt hingegen die Ober
fläche 18 dar, auf welcher sich die Schaufeln 19 des Läufers
bewegen.
Wie Fig. 3 und 4 zeigen, ist der Auslaß der Ansaugleitung 6
deckungsgleich mit dem Profil der Stufe angeordnet und ist an
der Oberfläche 18 beteiligt, auf welcher sich die Schaufeln
des Läufers bewegen, sowie an dem vertikalen Abschnitt 17 der
Stufe und der Oberfläche des einspringenden Abschnitts 16.
Sowohl der vertikale Abschnitt 17 der Stufe als auch der ein
springende Abschnitt 16 der Bodenwandung stehen im wesentli
chen mit der Trommel in Berührung und gehören somit zu dem
Pumpenbereich, in dem es leicht zum Eindringen von Flüssig
keit kommen kann. Wegen der beschriebenen Ausbildung des Aus
lasses steht die Leitung 6 sowohl mit der Ansaugkammer der
Pumpe (wegen des auf der Oberfläche 18 vorhandenen Auslaßab
schnitte) als auch mit dem Lager- und Auflagebereich der Wel
le und/oder der Trommel (wegen des auf dem vertikalen Ab
schnitt der Stufe 17 und auf dem einspringenden Abschnitt 16
der Bodenwandung 11 vorhandenen Teils des Auslasses) in di
rekter Strömungsverbindung.
Bei den beiden Ausbildungsformen gemäß Fig. 2, 3 und 4 weist
die Ansaugleitung nur einen einzigen Auslaß auf, die mit der
Ansaugkammer und dem Lagerbereich in Verbindung steht; es
sind jedoch auch Pumpen mit zwei getrennten Auslässen der An
saugleitung möglich, wovon einer in herkömmlicher Weise in
der Ansaugkammer angeordnet ist, während der andere gegenüber
dem Lager- und Auflagebereich für die Welle und/oder die
Trommel liegt.
In jedem Fall haben bei diesen Ausbildungsformen ein mögli
cher Rückfluß und eine gegebenenfalls unter die Trommel 4 und
entlang der Welle 8 eingesickerte Flüssigkeitsmenge eine Ver
bindung mit der Leitung 6, die sie wieder in den Kreislauf
zurückführt und dabei deren Durchtritt zum Wellensitz verhin
dert, was zur Ablagerung und Stockung führt, ohne daß darun
ter jedoch die Leistungsfähigkeit der Pumpe selbst eine Ein
buße erfährt. Die Wirksamkeit der in der Zeichnung darge
stellten Ausführungsform im Zusammenhang mit der Verhinderung
eines Einsickerns ist so hoch, daß die gesamte Vorrichtung
nicht die Verwendung einer Stopfbüchse oder ähnlicher Dich
tungsvorkehrungen erfordert, so daß der Aufbau der Pumpe
letztendlich vereinfacht wird und auch die Kosten senkt, ohne
daß darunter die Sicherheit und Zuverlässigkeit der Vorrich
tung leiden.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht der im In
neren des Rahmens 1 angeordnete Läufer 3, wie Fig. 2 zeigt,
aus einem Metallteil bzw. Metalleinsatz 5, der auf seiner
Oberfläche, zumindest in den Bereichen, die mit dem Rahmen 1
in Berührung gelangen können, mit einer Schicht 15 aus Kunst
stoff mit niedrigem Reibungskoeffizienten versehen ist. Bei
einer bevorzugten Ausführungsform besteht dieser
Kunststoff
aus Polysulfonen, wobei hier unter dem Sammelbegriff "Poly
sulfone" alle Polymermaterialien zu verstehen sind, bei denen
entlang der Polymerkette in regelmäßigen Abständen Sulfon
gruppen zwischengeschaltet sind.
Ein Beispiel für derartige Stoffe ist Polysulfon, das im Han
del unter Bezeichnung PES (Polyäthersulfon), einem eingetra
genen Warenzeichen von ICI (Imperial Chemical Industries) er
hältlich ist. Dieses Produkt wird für die Beschichtung des
Läufers 3 besonders bevorzugt.
Es sind jedoch in jedem Fall auch andere vergleichbare Stoffe
zu diesem Zweck geeignet, beispielsweise Polyketone wie PEK
(Polyätherketon) und PEEK (Polyäther-Ätherketon), beides Er
zeugnisse von ICI.
Es wurde in Versuchen ermittelt, daß der Läufer dank der so
ausgebildeten Beschichtung auf dem Rahmen ablaufen kann, ohne
an diesem festzufressen, insbesondere an dem sogenannten
Nullpunkt und auf der Stahlfläche der Bodenwandung 11 und des
Deckels 2′ des Rahmens. Dieser Vorteil ist besonders bei Ver
wendung von Polysulfonen erheblich, da infolge der Reibungs
wirkung zwischen der Beschichtung 15 und der Stahlfläche der
Wandungen des Rahmens das Polysulfon "poliert" wird und sich
damit sein Reibungskoeffizient verringert. Damit ist eine ex
trem präzise Positionierung des Läufers 3 gegenüber dem Rah
men 1 mit Hilfe von Lagerteilen nicht mehr ausschlaggebend,
während der Läufer mit Hilfe einer einfachen zwischengesetz
ten verchromten Laufbuchse bzw. Hülse 14 drehbar gelagert
werden kann, die in eine koaxial verlaufende Laufbuchse 13
eingesetzt ist, welche fest mit dem Rahmen verbunden ist.
Diese letztere Laufbuchse besteht zumindest im Bereich ihrer
Oberfläche aus einem Werkstoff mit niedrigem Reibungskoeffi
zienten, beispielsweise aus Polytetrafluoräthylen (Teflon)
oder aus Graphit. Die Laufbuchse 14 ist fest mit der Welle 8
der Pumpe verbunden.
Auch wenn die Erfindung vorstehend anhand bestimmter Ausfüh
rungsbeispiele erläutert wurde, so ist sie doch keinesfalls
auf diese beschränkt, sondern umfaßt auch zahlreiche mögliche
bauliche Abwandlungen und Modifizierungen.
Claims (13)
1. Radialschieberpumpe, insbesondere für Nahrungsmittel in
flüssiger Form, welche einen Rahmen in Form eines im we
sentlichen zylindrischen Hohlteils mit einer Ansauglei
tung und einer Druckleitung, sowie eine beschaufelte
Trommel aufweist, die drehbar in exzentrischer Lage im
Inneren des Rahmens gelagert und auf einer mit einem An
triebsmotor verbindbaren Welle angeordnet ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansauglei
tung (6) mit der Ansaugkammer der Pumpe und gleichzeitig
mit mindestens einem Punkt (20) im Lagerbereich der Wel
le (8) und/oder der Trommel (4) in Verbindung steht.
2. Pumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansauglei
tung (6) einen einzigen Auslaß aufweist, dessen erster
Teil gegenüber der Ansaugkammer liegt, während dessen
übriger Teil gegenüber dem Lager- und Auflagebereich der
Welle (8) und/oder der Trommel (4) angeordnet ist.
3. Pumpe nach Anspruch 2, bei welcher die Bodenwandung des
Rahmens in einer einzigen Ebene liegt, in welcher sich
der untere Abschnitt der Schaufeln und der untere Teil
der Trommel bewegen,
dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß ge
genüber dem Winkel zwischen der Seitenwandung (10) und
der Bodenwandung (11) des Rahmens liegt und sich ober
halb der Oberfläche der Bodenwandung (11) in der Seiten
wandung (10) über etwa der Hälfte seiner Fläche und über
der anderen Hälfte unterhalb der Oberfläche öffnet, und
daß dabei die zweite Hälfte mit einer Auskehlung (6′) in
Verbindung steht, welche in der Oberfläche des Lager-
und Auflagebereichs der Welle (8) und/oder der Trommel
(4) eingelassen ist.
4. Pumpe nach Anspruch 2, bei welcher die Bodenwandung des
Rahmens einen einspringenden Teil aufweist, der eine
Stufe bildet und einen Lagersitz, und gegebenenfalls ei
ne Abstützung für den Läufer bildet, wobei der übrige
Teil der Bodenwandung die Oberfläche bildet, auf welcher
die Schaufeln des Läufers bewegbar sind,
dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß
entlang des Profils der Stufe (17) angeordnet und an der
Oberfläche beteiligt ist, auf welcher die Schaufeln
(19), der vertikale Abschnitt (17) der Stufe, sowie der
einspringende Teil (16) der Bodenwandung (11) des Rah
mens (1) aufliegen.
5. Pumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Ansauglei
tung (6) zwei oder mehr Auslässe aufweist, die unterein
ander in Verbindung stehen und jeweils gegenüber der An
saugkammer und dem Lagerbereich der Welle (8) und/oder
der Trommel (4) angeordnet sind.
6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß der Läufer (3) auf
seiner Oberfläche mit einer Beschichtung (15) aus Kunst
stoff versehen ist, die einen niedrigen Reibungskoeffi
zienten aufweist, zumindest in den Bereichen, in denen
der Läufer mit dem Rahmen in Berührung gelangt oder ge
gebenenfalls in Berührung bringbar ist.
7. Pumpe nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff
aus der Gruppe gewählt ist, die Polysulfon und/oder Poly
keton-Polymere enthält.
8. Pumpe nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Kunststoff
aus der Gruppe gewählt ist, die bekannte Produkte wie
PES, PEK, PEEK (eingetragene Warenzeichen von ICI, Groß
britannien) bilden.
9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der Läufer (3)
mittels einer ersten, fest mit dem Rahmen (1) verbunde
nen Laufbuchse (13) und einer zweiten, fest mit dem Läu
fer (3) verbundenen und zur ersten koaxialen Laufbuchse
(14) drehbar auf dem Rahmen (1) gelagert ist, wobei die
beiden Laufbuchsen (13, 14) direkt miteinander in Berüh
rung stehen.
10. Pumpe nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die erste
Laufbuchse (13) aus einem Werkstoff mit niedrigem Rei
bungskoeffizienten in der Oberflächenreibung, wie Teflon
oder Graphit, besteht.
11. Pumpe nach Anspruch 9 oder 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die zweite
Laufbuchse (14) aus Metall besteht und auf der Oberflä
che verchromt ist.
12. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen (1)
aus einem einstückig aus Kunststoff gefertigten Teil
und aus einem Einsatz (5) aus rostfreiem Stahl besteht,
welcher den Innenteil bildet.
13. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln
(19) des Läufers (3) aus Karbonfasern bestehen.
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8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |