DE4103848C2 - Rotationskolbenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationskolben­ pumpe zum Fördern von insbesondere zähflüssigen Fördermedien mit wenigstens einer etwa um ihre Längsachse antreibbaren Förderschnecke, die in einem Innenraum eines Pumpengehäuses drehbar lagert, dessen Kontur den jeweils radial äußeren Ausbuchtungen der Förder­ schnecke angepaßt ist, wobei eine sich wenigstens etwa über die axiale Schneckenlänge erstreckende Außenkontur der Förderschnecke mit der Innenwand des Pumpengehäuse-Innenraumes (Gehäuse-In­ nenwand) einen Förderraum bildet und die Förderschnecke zu­ mindest einen Einlaß und einen Auslaß für das Fördermedium hat.

Rotationskolbenpumpen stellen eine Sonderbauart von bereits bekannten Schraubenspindelpumpen dar. Gegenüber Schraubenspindelpumpen weisen Rotationskolbenpumpen jedoch nur eine hier auch als "Förderschnecke" bezeichnete Spindel auf.

Bei den bekannten Schraubenspindelpumpen (vgl. DE-PS 8 47 690 sind die schrauben­ förmig gewundenen, stirnseitig geschlossenen Förderschnecken in einem Pumpengehäuse drehbar gelagert. Dabei bildet der die Förderschnecke umschließende, in diesem Bereich zylin­ drische Pumpen-Innenraum mit der gegenüberliegenden, schrau­ benförmig gewundenen Oberfläche der Förderschnecke den För­ derraum. In diesem wird das im Pumpen-Innenraum befindliche Fördermedium durch eine relative Drehung der Förderschnecke gegenüber dem Pumpengehäuse von einem Einlaß zu einem Auslaß bewegt. Diese Fördermedium-Bewegung wird somit praktisch durch eine "Schraubbewegung" der Förderschnecke erreicht. Es sind auch bereits Sonderbauformen bekannt, bei denen die Pumpe als Extruder ausgebildet ist (vgl. DE 26 48 948 A1).

Diese vorbekannten Rotationskolbenpumpen eignen sich besonders zum Fördern zähflüssiger Fördermedien. Nachteilig ist je­ doch das Verhältnis des Volumens der vergleichsweise großen Pumpe zu dem dazu eher kleinen Fördervolumen.

Auch kennt man bereits eine Rotationskolbenpumpe, die einen aus Metall bestehenden, eingängig schraubenförmig ge­ wundenen Rotor und einen aus einem elastischen Werkstoff hergestellten Stator hat. Zwischen dem Rotor und den ihn aufnehmenden, zweigängig schraubenförmig gewundenen Stator bildet sich die sogenannte "Dichtende Linie". Zwar ist bei dieser rotierenden Verdrängerpumpe die Drehachse des Rotors geringfügig versetzt zur Mittelachse des Stators angeordnet, jedoch paßt sich dieser wegen seines elastischen Werkstoffes gut an die sich durch eine Drehbewegung des Rotors ergeben­ den Anpreß- und Walkkräfte an. Solche Pumpen sind in Fach­ kreisen auch als "Mohno-Pumpen" bekannt. Bei diesen läßt sich durch das Anpressen des Rotors an den Stator und die dadurch bewirkten Walkvorgänge die Entwicklung von uner­ wünschter Reibungswärme kaum vermeiden. Eine schonende För­ derung des Fördermediums im Pumpengehäuse und die Vermeidung unnötiger Reibungswärme kann jedoch für die Qualität und die Haltbarkeit des Fördergutes wesentlich sein.

Auch kennt man bereits seit langem Förderpumpen, deren Pumpengehäuse einen schraubenförmig gewundenen Pumpen-Innen­ raum hat (vgl. DE-PS 21 31 305, DE-OS 22 11 786). In diesem Pumpen-Innenraum ist ein Rotor drehbar gelagert, der in einem Längsschlitz querverschiebbare, einander unmittelbar benachbarte und die innere Umfangswandung des Innenraumes jeweils beidseits be­ aufschlagende Dichtelemente hat. Diese vorbekannten Pumpen haben sich zwar seit langem bewährt, jedoch sind sie wegen der die Umfangswand beaufschlagenden Dichtelemente verschleißem­ pfindlich und können nur mit vergleichsweise geringeren Dreh­ zahlen des Rotors betrieben werden.

Bisher bekannte Schraubenspindelpumpen haben in der Regel Maximal-Drehzahlen in der Größenordnung von etwa 200 bis 800 U/min, in günstigen Fällen bei verhältnismäßig dünnem För­ dermedium auch bis etwa 1400 U/min. Das zieht den Nachteil nach sich, daß man solche Schraubenspindelpumpen nicht mit einem Normmotor mit 3000 U/min unmittelbar antreiben kann, sondern beispielsweise ein Untersetzungsgetriebe oder der­ gleichen zusätzlichen Aufwand benötigt. Außerdem bedeutet eine nach oben begrenzte Drehzahl auch eine Begrenzung der zu erreichenden Drücke bei sonst gleichen Umständen.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Rotationskolbenpumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die unter weitgehender Vermeidung der Nachteile von vorbekannten Pumpen dieser Art eine hohe Förderleistung hat, gegebenen­ falls auch vergleichsweise höhere Förderdrücke erzeugen kann, und bei der dennoch das Fördermedium möglichst schonend und praktisch ohne von in ihrem Gehäuseinneren er­ zeugter Reibungswärme transportieren kann.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe besteht bei einer Rotationskolbenpumpe der eingangs erwähnten Art da­ rin, daß die Förderschnecke durch ein schraubenförmig ge­ wundenes und an seinen Stirnseiten jeweils zumindest teil­ weise offenes Rohr gebildet ist, in dessen Inneres ein dem jeweiligen Innenhüllmantel des Förderschneckenrohres bezüg­ lich seines Außendurchmessers angepaßtes Verdrängerteil ragt, daß zwischen dem jeweiligen Außendurchmesser des Ver­ drängerteiles im Bereich der Förderschnecke und der Förder­ schnecken-Innenseite ein weiterer Förderraum gebildet ist und daß das Verdrängerteil relativ zur Drehbewegung der Förderschnecke feststehend ausgebildet sowie mit dem Pumpengehäuse verbunden ist.

Die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe weist somit nicht nur einen zwischen der schraubenförmig gewundenen äußeren Oberfläche der Förderschnecke und der benachbarten inneren Mantelfläche des Pumpen-Innenraumes gebildeten Förderraum auf, sondern hat einen weiteren Förderraum auf der im Inneren der stirnseitig offenen Förderschnecke zwischen deren ebenfalls schraubenförmig gewundenen Innenseite und der Außenseite des Verdränger-Teiles. Die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe hat somit einen etwa koaxialen, zweiflutigen Förderstrom, was praktisch etwa einer Verdoppelung des Fördervolumens entspricht. Da das Fördermedium von beiden Seiten her mit etwa gleichem Druck auf die Förderschnecke einwirkt, werden auch noch ein Druckausgleich geschaffen und auf die Förderschnecke wirkende Radialkräfte weitgehend vermieden. Dies bedeutet aber gleichzeitig auch eine Verminderung unerwünschter Reibungsdrücke, die ansonsten durch druckbedingte Anlage der Förderschnecke an das Verdrängerteil entstehen könnten. Die im Pumpen-Innenraum rotierende Förderschnecke "schwimmt" praktisch im För­ dergut. Da somit auch der Entwicklung von Reibungswärme vorgebeugt und ein Walkvorgang beim Fördern des Fördermediums vermieden wird, vermag die erfindungsgemäße Verdrängerpumpe das Fördergut sehr schonend im Pumpengehäuse zu transportieren. Sie kann auch bei hohen Drehzahlen von beispielsweise 5000 U/min betrieben werden und vermag das Fördergut weitestgehend ohne ein schädliches Zerdrücken zu transportieren, da dieses im Pumpen-Innenraum weniger verdrängt als vielmehr durch eine mit Hilfe der besonders ausgestalteten Förderschnecke bewirkten Schleppwirkung bewegt wird.

Da das Verdrängerteil relativ zur Drehbewegung der Förder­ schnecke feststehend ausgebildet und vorzugsweise an seinem aus der Förderschnecke überstehenden Endbereich mit der Gehäuse-Innenwandung verbunden ist, ergibt sich ein besonders einfacher und vorteilhafter Aufbau der Pumpe.

Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung besteht insbesondere darin, daß die Rotationskolbenpumpe zwei vorzugsweise koaxial und drehfest miteinander verbundene Förderschnecken hat, die gegenläufig schraubenförmig gewunden sind. Die beiden Förderschnecken können dann über einem gemeinsamen Förderschnecken-Antrieb angetrieben sein, wobei die Förderschnecken in ihrem Verbin­ dungsbereich zumindest eine Durchflußöffnung aufweisen und das Rohrinnere beider Förderschnecken von einem hohlen, zum Eintritt bei der pumpeneinlaßfernen Einströmöffnung der zweiten Förderschnecke führenden Verdrängerteil durchsetzt ist, wobei am Pum­ pengehäuse im Verbindungsbereich der Förderschnecken zumin­ dest ein Einlaß oder ein Auslaß vorgesehen ist.
Durch die gegenläufig gewundene Schraubenform der als Rohr ausgestalteten und drehfest miteinander verbundenen Förder­ schnecken wird nicht nur ein Reibungsdruck vermindert, son­ dern auch ein auf die Förderschnecken wirkender Axialschub weitgehend ausgeglichen. Dabei zeichnet sich auch diese Aus­ führungsform durch ein hohes Fördervolumen, einen besonders schonenden Transport des Fördergutes sowie eine gedrängte Bauart aus.
Man erhält gewissermaßen eine doppelflutige Verdrängerpumpe.

Der Ein- oder Auslaß ist bei dieser Ausführungform im Ver­ bindungsbereich der Förderschnecken am Pumpengehäuse vorge­ sehen. Zumindest eine beim Rohrmantel der Förderschnecke vorgesehene und in deren Verbindungsbereich angeordnete Durchflußöffnung erlaubt ein Ein- oder Ausfließen des För­ derstroms in den zwischen dem Verdrängerteil und der ebenfalls schraubenförmig gewundenen inneren Mantelfläche der Förderschnecken gelegenen Förderraum. Während also der Ein- oder Auslaß zentral angeordnet ist, können zwei ent­ sprechende, als Auslaß oder Einlaß dienende Gegenöffnungen beispielsweise an zwei entgegengesetzten Enden des Pum­ pengehäuses vorgesehen sein.

Um einen guten Ein- oder Austritt der Förderströme in die inneren Förderräume der Förderschnecken zu ermöglichen, ist es zweckmäßig, wenn dabei beide Förderschnecken jeweils zu­ mindest eine Durchflußöffnung aufweisen, die beidseits des Verbindungsbereiches der Förderschnecken angeordnet sind.

Vorteilhaft ist es, wenn das Verdrängerteil als ein an sei­ nen beiden Stirnseiten offenes und während des Pumpvorganges vom Fördermedium durchströmtes Fördermedium-Zuflußrohr aus­ gebildet ist. Somit kann beispielsweise der Einlaß und der Auslaß der einer Förderschnecke zuzuordnenen Förderräume in Längserstreckung auf ein und derselben Seite der Förder­ schnecke angeordnet werden.

Eine vorteilhafte einfache sowie kompakte Ausführungsform gemäß der Erfindung sieht vor, daß die beiden Förder­ schnecken in einem gemeinsamen Pumpengehäuse drehbar gela­ gert sind, daß der Gehäuse-Innenraum an dem einen Endbereich der beiden Förderschnecken flüssigkeitsdicht verschlossen ist und an dem anderen Endbereich der beiden Förderschnecken in den Pumpen-Einlaß oder -Auslaß für das Fördermedium übergeht und daß im Verbindungsbereich beider Förderschnecken der andere, als Pumpen-Auslaß oder -Einlaß dienende Pumpenanschluß vorgesehen ist.

Nachfolgend sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 eine Rotationskolbenpumpe in einer seitlichen Schnittdar­ stellung mit einer antreibbaren, im Pumpengehäuse drehbar gelagerten Förderschnecke, die als etwa schraubenförmig gewundenes und an seinen Stirnseiten offenes Rohr ausgebildet ist,

Fig. 2 eine Rotationskolbenpumpe ähnlich der nach Fig. 1, eben­ falls in einer Schnittdarstellung, wobei die im Pum­ pengehäuse dieser Rotationskolbenpumpe vorgesehene För­ derschnecke über eine Spaltrohrkupplung mit einem hier nicht weiter dargestellten Pumpenantrieb ver­ bunden ist,

Fig. 3 eine Rotationskolbenpumpe die im Innenraum ihres Pumpen­ gehäuses zwei koaxiale und drehfest miteinander ver­ bundene Förderschnecken aufweist, die ein gemeinsa­ mes und an seinen Stirnseiten offenes Verdränger- Teil durchsetzt,

Fig. 4 die Rotationskolbenpumpe aus Fig. 1 in einer Teil- Schnittdarstellung in dem einer Antriebswelle abge­ wandten Bereich ihrer Förderschnecke,

Fig. 5 die ebenfalls aufgeschnitten dargestellte Rotationskolbenpumpe aus Fig. 1 und 4 in dem antriebsseitigen Bereich ihrer Förderschnecke,

Fig. 6 die mit der Förderschnecke drehfest verbundene An­ triebswelle der Rotationskolbenpumpe aus den Fig. 1, 4 und 5 in einem Querschnitt in Schnittebene VI-VI aus Fig. 5 und

Fig. 7 einen stark schematisierten Teil-Längsschnitt im Be­ reich des vorderen Endes des Verdrängerkörpers 6a.

Fig. 1 zeigt eine teilweise im Schnitt dargestellte Seiten­ ansicht einer Rotationskolbenpumpe 1, die eine Förderspindel oder Förderschnecke 2 hat. Diese befindet sich in einem im Aus­ führungsbeispiel zylindrischen Innenraum 3 eines Pumpenge­ häuses 4. Die Förderschnecke 2 ist dort um die Pum­ pen-Längsachse 40 drehbar gelagert. Die Förderschnecke 2 ist an ihrem antriebsseitigen Ende über etwa radial orientierte Verbindungsstege 28 mit einer Antriebswelle 5 verbunden (Fig. 1 und 6). Dabei ist die Förderschnecke 2 durch ein an seinen Stirnseiten jeweils zumindest teilweise offenes Rohr gebildet, dessen innere und äußere Mantelfläche etwa schraubenförmig gewunden ist. Von dem der Antriebswelle 5 abgewandten Endbereich der Förderschnecke 2 aus ragt ein Verdrängerteil 6 in dessen Rohrinneres, das gemäß den Aus­ führungsbeispielen im Bereich der Förderschnecke 2 etwa zylindrisch ausgebildet ist und an seinem über die Förder­ schnecke 2 überstehenden Endbereich über zumindest zwei, ebenfalls etwa radial orientierte Verbindungsstege 7 mit der Gehäuse-Innenwandung 8 verbunden ist.

Der Außendurchmesser D1 des Außen-Hüllkreises 41 der Förder­ schnecke entspricht etwa dem lichten Durchmesser D2 des Ge­ häuse-Innenraumes 3. Dabei wird unter dem Außen-Hüllkreis 41 eine mantelartig radial außen um die Förderschnecke 2 gedachte Kurvenschar verstanden, die im Ausführungsbeispiel bei zylindrischem Durchmesser D2 von geraden, zur Pumpen­ längsachse 40 parallelen Linien 41 gebildet ist, von denen in Fig. 2 zwei Linien 41 strichpunktiert eingezeichnet sind. Analoges gilt von einem inneren Hüllkreis 43 mit dem Durch­ messer D3, der ebenfalls von einer Schar von gedachten Li­ nien 44 (Fig. 2) gebildet wird, die parallel zur Pumpen- Längsachse 40 durch die Förderschnecke 2 in deren Rohrin­ neren verläuft. Bei zylinderförmig ausgebildetem Verdränger­ teil 6 hat auch dieser innere Hüllkreis 43 eine zylindrische Form und er fällt - in axialer Richtung gesehen - weitgehend mit dem Außenmantel des zylindrischen Verdrängerteiles 6 zusammen, wenn in vorteilhafter Weise der Durchmesser D3 des inneren Hüllkreises 43 entsprechend an dem Außendurchmesser D4 des zylindrischen Verdrängerteiles 6 angepaßt ist. Der Außen-Hüllkreis 41 und der Innen-Hüllkreis 43 werden nach­ stehend beim Ausführungsbeispiel mit zylindrischem Verdrän­ gerteil 6 und zylindrischer Gehäuse-Innenwandung 8 in Anleh­ nung an die bei Gewinden übliche Bezeichnungen auch mit Außendurchmesser D1 und Kerndurchmesser D3 bezeichnet.

Bei dieser Ausbildung weist die Rotationskolbenpumpe 1 zwei För­ derräume 9, 10 auf, die einen praktisch koaxialen, parallel zweiflutigen Förderstrom bilden. Der eine Förderraum 9 be­ findet sich zwischen der Innenwandung 8 des Pumpengehäuses 4 und der benachbarten äußeren Mantelfläche 35 der För­ derschnecke 2 und der andere Förderraum 10 zwischen der in­ neren Mantelfläche 36 und der Außenseite 37 des Verdränger­ teiles 6. Durch eine relative Drehbewegung der im Pumpenge­ häuse 4 rotierenden Förderschnecke 2 gegenüber dem Pumpen­ gehäuse 4 wird eine Förderbewegung des im Gehäuse-Innenraum 3 befindlichen Fördermediums von einem Einlaß 11 zu einem Auslaß 12 bewirkt. Dabei erfolgt der Transport des Förder­ mediums praktisch durch eine "Schraubbewegung" oder eine "Schleppwirkung" der Förderschnecke 2 (vgl. auch Fig. 2). Einlaß 11 und Auslaß 12 sind jeweils an den gegenüberliegen­ den Endbereichen der Förderschnecke 2 angeordnet.

In Fig. 1 ist erkennbar, daß die Stirnseiten 29 des Verdrän­ gerteiles 6 geschlossen ausgebildet sind. Dabei ist die der Antriebswelle 5 abgewandte Stirnseite 29a, die den über die Verbindungsstege 7 mit der Gehäuse-Innenwandung 8 verbun­ denen Endbereich des Verdrängerteiles 6 bildet, etwa strom­ linienförmig zugespitzt, während der der Antriebswelle 5 zu­ gewandte Endbereich, der als etwa im rechten Winkel zur Längserstreckung abgeflachte Stirnseite 29b ausgebildet ist, von der benachbarten Antriebswelle 5 beabstandet ist.

Das durch Punkte und Wellenlinien 31 (z. B. Fig. 2) angedeu­ tete Fördermedium kann an den Verbindungsstegen 7 des Ver­ drängerteiles 6 vorbei gut in die Förderräume 9 und 10 ein­ fließen (vgl. Pfeile 30). Da auch die Antriebswelle 5 über vergleichbare und ebenfalls etwa radial orientierte Verbindungsstege 28 sowie eine Antriebs-Ringwand 21 (Kurz: "Ringwand 21") mit dem antriebsseitigen Endbereich der För­ derschnecke 2 verbunden ist, wird dort auch wieder ein guter Abfluß des im Pumpengehäuse 4 transportierten Fördermediums ermöglicht. Durch eine Drehrichtungsänderung der im Pumpen­ gehäuse 4 rotierenden Förderschnecke 2 kann auch die Förder­ richtung gewechselt und die Ein- und Auslaßseiten der Rotationskolbenpumpe 1 vertauscht werden.

Durch ihren praktisch koaxialen, zweiflutigen Förderstrom zeichnen sich die Rotationskolbenpumpe 1 und auch die in den Fig. 2 und 3 dargestellten Förderpumpen 1a und 1b durch ein hohes Fördervolumen aus. Da das Fördermedium von radial beiden Seiten her mit etwa gleichem Druck auf die Förderschnecke 2 einwirkt, wird zumindest etwa ein radialer Druckausgleich geschaffen. Auf die Förderschnecke 2 wirkende radiale Aus­ lenkkräfte werden weitgehend vermieden. Somit wird das Fördermedium schonend und unter weitgehender Vermeidung un­ nötiger Reibungswärme im Gehäuseinneren der hier dargestel­ lten Verdrängerpumpen 1 transportiert.

In Fig. 2 ist eine Rotationskolbenpumpe 1a in einer seitlichen Schnittdarstellung gezeigt, bei der die Förder­ schnecke 2 über eine Spaltrohrkupplung 16 mit einem nicht weiter dargestellten Pumpenmotor verbunden ist. Diese Spalt­ rohrkupplung 16 besteht in bekannter Weise im wesentlichen aus zwei etwa koaxialen Magnetkupplungselementen 17 und 18, von denen sich das eine außerhalb und das andere innerhalb des die Rotationskolbenpumpe antriebsseitig abkapselnden Spalt­ rohrtopfes 19 befindet. Dabei ist das äußere, den Spalt­ rohrtopf umgreifende Magnetkupplungselement 17 als Außenmag­ net-Träger ausgebildet und über eine Kupplungswelle 20 mit dem Pumpenmotor drehfest verbunden. In diesen glockenartig ausgestalteten Außenmagnet-Träger taucht das den Innen­ magnet-Träger bildende Magnetkupplungselement 18 ein, das drehfest auf der im Pumpengehäuse 4 gelagerten Antriebswelle 5 sitzt. Äußeres und inneres Magnetkupplungselement 17, 18 sind durch einen Ringspalt voneinander getrennt, in dem auch der Spaltrohrtopf 19 angeordnet ist.

Die ineinander verschachtelte Anordnung der Kupplungselemen­ te dieser Spaltrohrkupplung 16 begünstigt die kompakte Bau­ weise der erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe 1a bei gleich­ zeitig hermetischem Abschluß der Förderräume 9, 10 gegenüber dem Pumpenantriebsbereich. Auf Stopfbüchsen-, Gleitring- oder dergleichen Dichtungen kann dann im Bereich der An­ triebswelle verzichtet. Dabei kann anstelle einer Spalt­ rohrkupplung auch ein Spaltrohrmotor als Spaltrohrantrieb vorgesehen sein.

In Fig. 3 ist eine Rotationskolbenpumpe 1b ebenfalls in einer Schnittdarstellung abgebildet, die zwei koaxial und drehfest miteinander verbundene Förderschnecken 2a und 2b hat. Diese sind aus gegensinnig schraubenförmig gewundenen Rohren ge­ bildet, in deren Rohrinneres ein entsprechendes Verdrän­ gerteil 6 ragt. Auch die Förderschnecken 2a, 2b bilden mit dem Verdrängerteil 6a jeweils zwei Förderräume 9, 10, wobei für den jeweils inneren Förderraum 10 am Rohrumfang beider Förderschnecken 2a, 2b jeweils zumindest eine Durchfluß­ öffnung 26 vorgesehen ist, die beidseits des Ver­ bindungsbereiches 27 der Förderschnecken 2a, 2b angeordnet sind. Hier ist die Pumpe 1b gewissermaßen vierflutig ausge­ bildet.

Im Verbindungsbereich 27 beider Förderschnecken 2a, 2b ist ein gemeinsamer Auslaß 12 am Pumpengehäuse 4 vorgesehen. Im Gegensatz zu den in Fig. 1 und 2 dargestellten Förderpumpen 1, 1a ist bei der Rotationskolbenpumpe 1b das Verdrängerteil 6a als ein an seinen beiden Stirnseiten offenes und während des Pumpvorganges vom Fördermedium durchströmtes Durchflußrohr ausgebildet, über das die antriebsseitige Förderschnecke 2b das Fördermedium von derselben Seite her ansaugt wie die Förderschnecke 2a. Somit kann der gemeinsame Gehäuse- Innenraum 3 der Rotationskolbenpumpe 1b an dem zur Förderschnecke 2b gelegenen Endbereich flüssigkeitsdicht verschlossen werden, während an dem gegenüberliegenden Endbereich beider Förderschnecken die hier als Einlaß 11 dienende Gegenöffnung zu dem zentral im Verbindungsbereich angeor­ dneten Auslaß 12 vorgesehen ist.

Auch bei der Rotationskolbenpumpe 1b erfolgt ein Druckausgleich auf beiden Seiten der Förderschnecken 2a, 2b, so daß uner­ wünschte Radialdrücke vermieden werden können. Darüber hin­ aus wird durch die Verwendung von zwei gegenläufig gewun­ denen Förderschnecken 2a, 2b auch ein Axialschub weitest­ gehend ausgeglichen. Auch die Rotationskolbenpumpe 1b fördert das in ihrem Pumpengehäuse 4 enthaltene Fördermedium schonend bei einem hohen Fördervolumen.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Rotationskolbenpumpen eig­ nen sich gut zum schonenden Transport von zähen, zähflüssi­ gen und auch von tixotropen Flüssigkeiten, z. B. für Joghurt, auch beispielsweise für Honig, Sirup, Kunststoff oder Teer. Dabei kann der Transport dieser Fördermedien, soweit es deren Konsistenz zuläßt, auch mit hohen Drehzahlen von beispielsweise 5000 U/min erfolgen.

In Fig. 4 ist nochmals ein vergrößerter Ausschnitt der Rotationskolbenpumpe 1 aus Fig. 1 zu sehen, der die Rotationskolbenpumpe 1 in dem der Antriebswelle 5 abgewandten Bereich der Förder­ schnecke 2 zeigt. Von diesem der Antriebswelle 5 abgewandten Endbereich der Förderschnecke 2 aus ragt das Verdrängerteil 6 in das Rohrinnere. Deutlich zu erkennen ist, daß dieser Endbereich des Verdrängerteiles 6 stromlinienförmig zuge­ spitzt ist und daß der benachbarte Bereich 8a der Gehäuse- Innenwandung 8 an diese Form des Verdrängerteiles 6 etwa formangepaßt ist. Somit erfolgt auch in diesem Aus- oder Einlaufbereich der Förderräume 9, 10 keine strömungsungün­ stige plötzliche Querschnittserweiterung oder -verengung.

In Fig. 5 ist die Rotationskolbenpumpe aus Fig. 1 und 4 ebenfalls in einer Teil-Schnittdarstellung im antriebsseitigen Bereich ihrer Förderschnecke 2 gezeigt. Deutlich zu erkennen ist der der Antriebswelle 5 zugewandte Endbereich des Verdränger­ teiles 6, der eine geschlossene, etwa im rechten Winkel zu dessen Längserstreckung abgeflachte und von der Antriebs­ welle 5 beabstandete Stirnseite 29b bildet. Das Verdränger­ teil 6 begrenzt mit seiner äußeren Mantelfläche 35 nicht nur den inneren Förderraum 10; vielmehr wirken die Förder­ schnecke 2 bzw. 2a, 2b einerseits und das Verdrängerteil 6 bzw. 6a im Sinne einer lagerartigen Führung zusammen. In ihren jeweiligen Berührungsbereichen, also an den Ausbuch­ tungen der Förderschnecke 2 einerseits und der Gehäuse-In­ nenwandung 8 andererseits bzw. an den Einbuchtungen der För­ derschnecke 2 bzw. 2a, 2b einerseits und der äußeren Mantel­ fläche 35 des Verdrängerteiles 6 bzw. 6a andererseits ergibt sich eine lagerartige Dichtzone, wobei das Fördermedium ge­ wissermaßen die Lagerstellenschmierung besorgen kann, gleichzeitig aber dort eine ausreichende Abdichtung erfolgt. Der Außen-Hüllkreis 41 der Förderschnecke 2 bzw. 2a u. 2b einerseits und der lichte Durchmesser 8 der Gehäuse-Innen­ wand sind entsprechend aufeinander abgestimmt. Analoges gilt für den Außendurchmesser D4 des Verdrängerteiles 6, 6a einerseits im Verhältnis zum Innen-Hüllkreis 43 der Förder­ schnecke 2 bzw. 2a u. 2b. Dieses Zusammenwirken begünstigt, daß die Rotationskolbenpumpe 1, 1a bzw. 1b auch mit vergleichs­ weise hohen Drehzahlen wie z. B. 5000 U/min rotieren kann.

An ihrem der Förderschnecke 2 zugewandten Ende ist die An­ triebswelle 5 über drei über den Umfang gleichmäßig ver­ teilte Verbindungsstege 28 mit einer äußeren Ringwand 21 vorzugsweise einstückig verbunden. Zwischen der äußeren Ringwand 21 und der Antriebswelle 5 ist ein von den Verbin­ dungsstegen 28 unterbrochener Ringspalt 22 vorgesehen, der einen guten Ein- oder Auslauf des Fördermediums ermöglicht. Aus Fig. 6, in der die quergeschnittene Antriebswelle 5 ohne das sie umgebende Pumpengehäuse 4 dargestellt ist, wird deutlich, daß an zwei dieser Verbindungsstege 28 auch die Förderschnecke 2 mit-befestigt ist, deren durch den lichten Kerndurchmesser verlaufende Mittellinie koaxial zur An­ triebswelle 5 angeordnet ist.

Bei der Rotationskolbenpumpe 1, 1a oder 1b müssen die Gehäuse-In­ nenwandung 8 und das Verdrängerteil 6 nicht zwingend zylind­ risch ausgebildet sein, wie dies in den Ausführungsbeispie­ len dargestellt ist. Beispielsweise kann auch die Gehäuse- Innenwandung 8 und z. B. das Verdrängerteil 6 in Förderrich­ tung eine zumindest etwa konische Verjüngung aufweisen. Der Außen-Hüllkreis 41 und der Innen-Hüllkreis 43 der Förder­ schnecke 2 bzw. 2a u. 2b ist dann daran anzupassen. Die Ver­ jüngung braucht nicht linear zu erfolgen. Eine solche Aus­ bildung kann in Sonderfällen vorteilhaft, beispielsweise, wenn das Fördermedium sich bei erhöhtem Druck in erwünschter Weise etwas komprimiert. Die in den Zeichnungen dargestell­ ten Ausführungsformen mit den im wesentlichen zylindrischen Verdrängerteilen 6 bzw. 6a, der zylindrischen Gehäuse-Innen­ wandung 8 und der darauf in der vorbeschriebenen Weise ange­ paßten Förderschnecke stellt jedoch u. a. wegen der besseren Herstellbarkeit eine bevorzugte Ausführungsform dar. Bei ihr ergibt sich außerdem - was oft erwünscht ist - über die För­ derschnecke keine ins Gewicht fallende Volumenveränderung für das Fördermedium.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist noch gut aus Fig. 4 in Verbindung mit Anspruch 15 zu erkennen. Demge­ mäß sind die Verbindungsstege 7a, von denen in Fig. 4 einer im Querschnitt und strichpunktiert eingezeichnet ist, leit­ schaufelartig mit einem Anstellwinkel W angeordnet, welcher beim einströmenden Fördermedium einen Strömungsverlauf gibt, der auf den weiteren, am Anfang der Förderschnecke 2, 2a bzw. 2b sich einstellenden Förderstrom abgestimmt ist. Die bereits früher erwähnten, gegebenenfalls axial orientierten Verbindungsstege 7 verhindern bereits, daß sich im Bereich vor dem Einlauf der Förderschnecke 2 bei entsprechenden För­ dermedien eine unerwünschte Dreh-Strömung aufbaut. Durch die auf das Fördermedium, die Pumpendrehzahl und die Einström­ verhältnisse abgestimmte Anordnung solcher Verbindungsstege 7a mit geeignetem Anstellwinkel W verbessert man noch die Strömungs-Einlaufverhältnisse bei der Förderschnecke 2, 2a bzw. 2b. Man erreicht entsprechend günstige Verhältnisse an den Eintrittsöffnungen der Kanäle 9 und 10. Dies begünstigt auch, daß wegen günstiger Strömungs-Eintrittsverhältnisse eine möglichst große Saughöhe bei der Pumpe 1, 1a bzw. 1b erhalten bleibt. Günstige Strömungs-Eintrittsverhältnisse begünstigen auch ein möglichst großes, sekündlich durchzu­ setzendes Fördervolumen.

Eine weitere vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist noch gut aus Fig. 5 in Verbindung mit Anspruch 14 zu erken­ nen. Dort ist als besondere Ausbildung der dortigen Verbin­ dungsstege zwischen der Förderschnecke(n) 2, 2a oder 2b zum einen mit der Antriebswelle 5 bzw. der zugehörigen Ringwand 21 zum anderen ein als Förderschaufel ausgebildeter Verbin­ dungssteg 52 strichpunktiert eingezeichnet. Wenn man die Verbindungsstege zwischen der Ringwand 21 und der Förder­ schnecke 2 entsprechend ausbildet, ergibt sich am Ende der Förderschnecke eine Art Propeller-Laufrad, welches von den Teilen 21 und 55 gebildet wird. Auch dieses kann sowohl das Fördervolumen als auch den Förderdruck mit erhöhen.

Aus Fig. 7 erkennt man noch zusätzliche Weiterbildungen der Rotationskolbenpumpe 1. Wie dort stark schematisiert angedeutet, ist die Gehäuseinnenwand 8a leicht konisch ausgebildet und der in Fig. 7 nur strichlinierte angedeutete äußere Hüllmantel 41 der Förderschnecke 2 ist an die konische Form der Gehäuseinnenwandung 8a angepaßt, während die Förderschnecke 2 sowie die Gehäuseinnenwandung 8a relativ zueinander axial verschiebbar sind. Dadurch kann man die Spaltweite Spa zwischen der Gehäuseinnenwand 8a und dem Hüllmantel 41 der Förderschnecke 2, 2a, 2b verändern. Dies kann je nach der Viskosität und/oder der Konsistenz des Fördermediums wünschenswert sein. In Fig. 7 ist auch noch, stark schematisiert, ein konischer Abschnitt des Ver­ drängerteiles 6a angedeutet. Er kann gemäß dem Doppelpfeil 44 in Fig. 7 ebenfalls relativ zum inneren Hüllmantel 43 der Förderschnecke 2 verstellt werden. In Fig. 7 sind der innere und der äußere Hüllkreis 43 und 41 lediglich durch eine strichlinierte Linie schematisch angedeutet. Durch Relativverschiebung von dem konischen Verdrängerteil 6a nach Fig. 7 gegenüber dem inneren Hüllkreis 43 der Förderschnecke läßt sich die Spaltweite Spi zwischen diesen Teilen verändern, und zwar aus den gleichen Gründen und mit den gleichen Vorteilen, wie vorstehend in Verbindung mit der Gehäuseinnenwand 8a bereits erläutert.

Kennzeichnend für die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe ist also - auch bei konischer Ausbildung der Teile 8a, 2 und 6a -, daß die Förderschnecke durch ein schraubenförmig ge­ wundenes und an seinen Stirnseiten jeweils zumindest teil­ weise offenes Rohr gebildet ist, in dessen Inneres ein dem jeweils engsten Querschnitt des Förderschneckenrohres bezüg­ lich seines Außendurchmessers angepaßtes Verdrängerteil ragt, und daß der jeweilige Außendurchmesser im Bereich der Förderschnecke unter Bildung eines weiteren Förderraumes et­ wa dem lichten Kerndurchmesser im Rohrinneren der Förder­ schnecke entspricht.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe 1 ist, daß - je nach der Viskosität des Fördermediums - die Förderschnecke 2, 2a bzw. 2b sich bis zu 5000 U/min drehen kann. Daraus ergibt sich zunächst ohne weiteres der Vorteil, daß man Normmotoren mit den üblichen Drehzahlen von 3000 U/min ohne Zwischenschaltung eines Getriebes oder zusätz­ licher Maßnahmen als Antrieb einsetzen kann. Im Bedarfsfall kann man aber auch mit solchen Motoren oder anderen Hilfs­ maßnahmen durch entsprechende Vergrößerung der Drehzahl auch entsprechend höhere Drücke mit der Pumpe 1 erzeugen.

Claims (19)

1. Rotationskolbenpumpe zum Fördern von insbesondere zähflüssigen Fördermedien mit wenigstens einer etwa um ihre Längsachse antreibbaren Förderschnecke, die in einem Innenraum eines Pumpengehäuses drehbar lagert, dessen Kontur den jeweils radial äußeren Ausbuchtungen der Förderschnecke angepaßt ist, wobei eine sich wenigstens etwa über die axiale Schneckenlänge erstreckende Außenkontur der Förderschnecke mit der Innenwand des Pumpengehäuse-Innenraumes (Gehäuse-Innenwand) einen Förderraum bildet und die Förderschnecke zumindest einen Einlaß- und einen Auslaß für das Fördermedium hat, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke (2, 2a, 2b) durch ein schraubenförmig gewundenes und an seinen Stirnseiten jeweils zumindest teilweise offenes Rohr gebildet ist, in dessen Inneres ein dem jeweiligen Innenhüllmantel des Förderschneckenrohres bezüglich seines Außendurchmessers angepaßtes Verdrängerteil (6) ragt, das zwischen dem jeweiligen Außendurchmesser des Verdrängerteils im Bereich der Förderschnecke (2, 2a, 2b) sowie der Förderschnecken- Innenseite ein weiterer Förderraum (10) gebildet ist, und daß das Verdrängerteil (6) relativ zur Drehbewegung der Förderschnecke feststehend ausgebildet sowie mit dem Pumpengehäuse verbunden ist.

2. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrängerteil (6) an seinem aus der Förderschnecke (2, 2a) überstehenden Endbereich mit der Gehäuseinnenwand (8) verbunden ist.

3. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpeneinlaß (11) im Bereich des einen Endes und der Pumpenauslaß (12) im Bereich des anderen Endes der Förderschnecke (2, 2a, 2b) vorgesehen ist.

4. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie (1b) zwei koaxiale, drehfest miteinander verbundene Förderschnecken (2a, 2b) hat, die gegenläufig schraubenförmig gewunden sind.

5. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ihre beiden Förderschnecken (2a, 2b) über einen gemeinsamen Förderschnecken-Antrieb antreibbar sind, wobei die Förderschnecken in ihrem Verbindungsbereich (27) zumindest eine Durchflußöffnung (26) aufweisen, daß das Rohrinnere beider Förderschnecken (2a, 2b) von einem hohlen, zum Eintritt bei der pumpeneinlaßfernen Einströmöffnung der zweiten Förderschnecke (2b) führendes Verdrängerteil (6) durchsetzt ist und daß am Pumpengehäuse (4) im Verbindungsbereich (27) der Förderschnecken (2a, 2b) zumindest ein Pumpen-Einlaß oder ein Pumpen-Auslaß (12) vorgesehen ist.

6. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß beide Förderschnecken (2a, 2b) jeweils zumindest eine Durchflußöffnung (26) aufweisen, die beidseits des Verbindungsbereiches (27) dieser Förderschnecken angeordnet sind.

7. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Förderschnecken (2a, 2b) in einem gemeinsamen Pumpengehäuse (4) drehbar gelagert sind, daß der Gehäuse-Innenraum (3) an dem einen Endbereich der beiden Förderschnecken flüssigkeitsdicht verschlossen und an dem anderen Endbereich der beiden Förderschnecken in den Pumpeneinlaß (11) oder -auslaß für das Fördermedium übergeht, und daß im Verbindungsbereich (27) beider Förderschnecken der andere, als Pumpen-Auslaß (12) oder Pumpen-Einlaß dienende Pumpenanschluß vorgesehen ist.

8. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Spaltrohrantrieb (16) hat.

9. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderschnecke(n) (2, 2a, 2b) über ggfs. etwa axial orientierte Verbindungsstege mit einer Antriebswelle (10) verbunden ist (sind).

10. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der der Antriebswelle (5) abgewandte Endbereich des Verdrängerteiles (6) stromlinienförmig zugespitzt und der dazu benachbarte Bereich der Gehäuse-Innenwand (8) an diese Form des Verdrängerteiles (6) etwa formangepaßt ist.

11. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur der Förderschnecke (2) von einem zylindrischen Höhlkreis (41), der auf die Gehäuse-Innenseite (8) abgestimmt ist, umschlossen ist, und daß das Innere der Förderschnecke (2) einen im wesentlichen zylindrischen lichten Hüllmantel (43) aufweist, der auf das zylindrische Verdrängerteil (6) abgestimmt ist.

12. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verdrängerteil (6) zum Befestigen am Pumpengehäuse (4) zumindest einen Verbindungssteg (7) hat.

13. Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Verbindungssteg (7) mit seiner Flachseite etwa parallel zur Förderrichtung beim Pumpeneinlauf angeordnet ist.

14. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl ihrer Förderschnecke(n) (2, 2a, 2b) oberhalb von 1400 U/min liegt.

15. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl ihrer Förderschnecke (2, 2a, 2b) bei oder oberhalb von 3000 U/min liegt.

16. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungstege der Förderschnecke(n) (2, 2a, 2b) mit der Antriebswelle (5) bzw. der zugehörigen Ringwand (21) als Förderschaufeln (52) eines Propellerlaufrades (21, 55) ausgebildet sind.

17. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstege (7a) zum Befestigen des Verdrängerteiles (6) leicht schaufelartig mit einem Anstellwinkel (W) angeordnet sind, welcher dem einströmenden Fördermedium einen auf den Strömungsverlauf am Anfang der Förderschnecke (2, 2a, 2b) abgestimmte Einlaufrichtung gibt.

18. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseinnenwandung (6a) leicht konisch ausgebildet, der äußere Hüllmantel (41) der Förderschnecke (2, 2a, 2b) daran angepaßt und die Förderschnecke sowie der Gehäuseinnenmantel (8a) relativ zueinander axial verschiebbar sind.

19. Rotationskolbenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel des Verdrängerkörpers leicht konisch ausgebildet und der innere Hüllmantel (43) der Förderschnecke (2, 2a, 2b) daran angepaßt und Förderschnecke sowie Verdrängerteil (6) relativ zueinander axial verschiebbar sind.