EP2556256A2 - Drehkolbenpumpe und verfahren zum betreiben einer drehkolbenpumpe - Google Patents

Drehkolbenpumpe und verfahren zum betreiben einer drehkolbenpumpe

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EP2556256A2
EP2556256A2 EP11729047A EP11729047A EP2556256A2 EP 2556256 A2 EP2556256 A2 EP 2556256A2 EP 11729047 A EP11729047 A EP 11729047A EP 11729047 A EP11729047 A EP 11729047A EP 2556256 A2 EP2556256 A2 EP 2556256A2
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EP
European Patent Office
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rotary
pump
rotary piston
output shaft
piston pump
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EP11729047A
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English (en)
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EP2556256B1 (de
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Hans Jürgen LINDE
Bernhard Murrenhoff
Robert Kurz
Reinhard Denk
Josef Strassl
Thomas Böhme
Hisham Kamal
Stefan Weigl
Roger Willis
Stefan Kern
Johann Kreidl
Gunter Herr
Franz Kneidl
Mikael Tekneyan
Erwin Weber
Marcel Verhoeven
Mathias Gradl
Udo Enderle
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Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
Original Assignee
Netzsch Pumpen and Systeme GmbH
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Publication date
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    • F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
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    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/126—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with radially from the rotor body extending elements, not necessarily co-operating with corresponding recesses in the other rotor, e.g. lobes, Roots type
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    • F04C2230/91—Coating
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/40—Electric motor
    • F04C2240/402—Plurality of electronically synchronised motors

Definitions

  • the present invention relates to a rotary lobe pump and a method of operating a rotary lobe pump.
  • the rotary piston pump according to the invention is equipped with at least one motor, which drives at least two rotary pistons moving in opposite directions to one another.
  • the rotary pistons move in a pump housing.
  • the at least two rotary pistons are arranged on a first output shaft and a second output shaft.
  • the two output shafts are synchronized and driven in such a way that the at least two rotary pistons are in operative connection with one another and form an active pair.
  • German patent application DE 38 25 372 A1 describes an engine with two arranged in a plane ring cylinders in which rotary piston are arranged.
  • the rotary pistons are attached to the periphery of a rotatably seated on a shaft rotor disk.
  • the rotor discs have peripherally a corresponding slot in which pass through the respective annular cylinder, wherein the two rotary pistons mesh with each other.
  • the task of the engine is to set by combustion, a suitable substance, the rotary piston in rotation and drive the waves over this.
  • a suitable substance Depending on the design of the design of the
  • German Patent DE 10 2005 062 892 B2 discloses a rotary piston machine which is used as an internal combustion engine or as a working machine.
  • the two diametrically arranged rotary pistons can periodically create variable-volume working chambers in a ring cylinder housing.
  • the rotary pistons are rotationally rigidly connected via shafts pushed into one another, so that the shafts act individually on a common output shaft via an envelope drive system with elliptical transmission disks.
  • the envelope can with
  • Timing belt, chain or chain to be built Every two symmetrically arranged elliptical timing gears in the system produce constant preload achieved in the Trum and at the same time a mutual transmission of torque when changing the direction of rotation.
  • the invention has for its object to provide a compact, low-maintenance and economical rotary lobe pump.
  • the invention has for its object to provide a method by which a rotary pump can be operated trouble-free and economical.
  • the rotary piston pump according to the invention is provided with at least one motor and with at least two rotary pistons moving in opposite directions to each other.
  • the at least two rotary pistons are arranged in a pump housing.
  • the at least two rotary pistons are arranged on a first output shaft and a second output shaft.
  • the first output shaft and the second output shaft are synchronized and driven with each other such that the at least two rotary pistons mesh with each other. This is realized by the fact that the output shafts can be driven and synchronized via an elastic element. Under the intermeshing is to be understood that the rotary pistons together form an action pair standing in operative connection.
  • Rotary pump and secondly, the rotary lobe pump can be operated oil-free.
  • This high solids permeability results from the fact that the elastic element, with blockages in the area of the rotary pistons, can yield.
  • the elastic element can be dispensed with a conventional transmission, which must run in oil.
  • the simultaneous driving and synchronizing of the rotary pistons increases the power density of the rotary piston pump and at the same time reduces the weight.
  • the elastic element is in a preferred embodiment, an endless, flexible element.
  • This endless, flexible element may be a double toothed belt, a chain or a link belt.
  • a double belt can be completely dispensed with the lubrication of the drive system, which is especially in the use of rotary lobe pump in the field of pharmaceutical and / or food industry advantage.
  • lubrication must be used. The effort for the
  • Lubrication of the chains or link belts is much lower than is the case with conventional gear-driven rotary lobe pumps.
  • the double toothed belt can have different profiles. It is important that the double toothed belt has a certain flexibility. Through this
  • the teeth of the double belt are always designed such that they form optimal pairs of action with the teeth of the gears located in the system and thus transfer the forces of the drive shaft optimally to the rotary piston.
  • the teeth of the double toothed belt should be designed so that they represent the weakest link in the active system in a complete blockage of the rotary pistons. As a result, for example, the teeth would be rubbed off at the point of highest load.
  • the endless, flexible element may have a free strand length.
  • This free Trum represents a buffer area. Due to the free Trumin the solids handling of the rotary lobe pump is guaranteed.
  • the larger the free strand length the stronger the rotors can rotate against each other.
  • This rotation of the rotary pistons to each other is after a maximum of one revolution Rotary piston completed.
  • the length of the free strand can be adjusted by the radii of the first output gear and the second output gear.
  • the radii of the two output gears must always be the same size, otherwise there is no synchronicity of the rotary pistons.
  • the distance between the output shafts depends on the design of the rotary pistons. The larger the rotary pistons, the greater the distance between the output shafts. If the distance between the output shafts is large, then the active system can also have a large free strand length and thus a high solids permeability.
  • the free span length also influences the synchronization accuracy. The shorter the length of the free strand, the more accurate the rotary lobe pump can be synchronized. This also applies to the possible longitudinal expansion of the free strand.
  • the elasticity is ensured by plastic-coated gears.
  • the plastic coating is designed such that it allows the rotary piston a rotational angle offset. In this case, the greater the angle of rotation offset of the rotary pistons, the higher the solids permeability of the rotary piston pump.
  • This combination of motor and pump is commonly referred to as "piggy back.”
  • This embodiment has the advantage that the center of gravity of the motor and the rotary lobe pump are in one axis, the "piggy back" and the rotary lobe pump directly and with a short design to integrate into a piping system.
  • a device for maintaining the element voltage In order to ensure the operation of the rotary pump is associated with the endless, flexible element, a device for maintaining the element voltage. With the device for maintaining the element voltage at least one secondary machine can be driven.
  • a secondary machine may be, for example, another pump or a pre-shredder.
  • a secondary pump may be used, for example, for the addition of lubricant or for adding condensers to the medium to be pumped. Furthermore, it is also possible to use the secondary pump as a flushing pump for a mechanical seal.
  • the first output shaft and the second output shaft are driven and synchronized by at least one motor via an elastic element.
  • an elastic element an endless, flexible element or at least one elastically coated gear can be used.
  • the endless, flexible element is picked up by a device Held tension. Furthermore, with this device at least one
  • Figure 1 shows schematically the structure of a rotary lobe pump according to the invention with drive and synchronization device.
  • FIG. 2 schematically shows a rotary lobe pump with the pump housing open.
  • Figure 3 shows the schematic structure of a drive and synchronizing device with separate clamping device.
  • FIG. 4 shows schematically how the drive and synchronizing device can be tensioned without a separate tensioning device.
  • FIGS. 5a to 5c show various exemplary embodiments for arranging the motor for the rotary piston pump.
  • Figure 6a shows schematically the structure of a rotary piston pump, wherein the elastic element is a plastic-coated gear.
  • Figure 6b shows schematically the structure of a rotary piston pump, wherein the elastic member is a toothed belt, which drives a gear on the first output shaft.
  • Figure 7 shows schematically the course of the endless, flexible element with free Trumetz between the driven wheels.
  • FIG. 1 schematically shows the structure of a rotary piston pump 20 with a drive and synchronizing device 25 according to the invention.
  • a motor 22 is located above a pump housing 26 arranged.
  • the motor 22 is connected to a drive shaft 23 which moves a drive wheel 24.
  • an elastic element 44 is rotationally driven.
  • a first motor 22 is located above a pump housing 26 arranged.
  • the motor 22 is connected to a drive shaft 23 which moves a drive wheel 24.
  • an elastic element 44 is rotationally driven.
  • about the elastic member 44 are a first
  • the first output gear 42 is connected to a first output shaft 40 and the second output gear 43 is connected to a second output shaft 41 positively and / or non-positively.
  • the rotary pistons (see FIG. 2) are driven via the first output shaft 40 and via the second output shaft 41.
  • FIG. 2 schematically shows a rotary piston pump 20 with the pump housing 26 open.
  • the motor 22 is mounted above the pump housing 26.
  • the drive and synchronizing device 25 only one mounting plate 21 can be seen in FIG.
  • the rotary piston 32 In the pump housing 26 are the rotary piston 32.
  • a rotary piston 32 is of the first output shaft 40 and the second
  • Rotary piston 32 driven by the second output shaft 41.
  • FIG. 3 shows the schematic structure of a drive and synchronizing device 25 with a separate tensioning device 34.
  • the drive wheel 24 Via the drive shaft 23, the drive wheel 24 is driven, which transmits the rotational forces of the drive shaft 23 to the elastic member 44.
  • the elastic member 44 a double toothed belt, drives the first driven gear 42 and the second driven gear 43, and the first driven gear 42 rotates the first output shaft 40 and the second driven gear 43 rotates the second output shaft 41. So that the elastic element 44 always has the correct tension, it is held in tension by the tensioning device 34.
  • the strength of the bias is adjustable via a clamping element 36. Since the first output shaft 40 and the second output shaft 41 must rotate in opposite directions, the first output gear 42 is driven from the outside of the elastic member 44 and the second output gear 43 from the inside of the elastic member 44. This intervention change happens in area 48 between the
  • FIG. 4 schematically shows a drive and synchronizing device 25 without a separate tensioning device.
  • the elastic member 44 is led directly from the drive wheel 24 to the first driven gear 42. From there it is transferred via the region 48 to the second driven gear 43.
  • the motor 22 is moved with drive shaft 23 and the drive wheel 24 in this embodiment. With the clamping element 36, the motor 22 is moved away so far from the drive wheels 42 and 43 until the necessary bias of the elastic member 44 is present.
  • FIGS. 5 a to 5 c show various exemplary embodiments for arranging the motor 22 for the rotary piston pump 20.
  • FIG 5a schematically a laterally offset to the drive and synchronizing device 25 motor 22 is shown.
  • a tension roller 38 is provided, which holds the elastic member 44 under bias.
  • the fact that the motor 22 is mounted laterally offset increases the length of the elastic member 44, whereby the use of a tensioning device 34 is essential.
  • FIG. 5b is a driving and synchronizing device 25 for a
  • Rotary pump shown, in which the motor 22 is not arranged in close proximity to the drive and synchronizer 25.
  • the motor 22 is not arranged in close proximity to the drive and synchronizer 25.
  • FIG. 5 c shows schematically how a rotary piston pump (not shown here) can be configured, which is driven by two motors 22.
  • a rotary piston pump (not shown here) can be configured, which is driven by two motors 22.
  • Embodiment two motors 22 are arranged above the drive and synchronizer 25.
  • Each of the two motors 22 has a separate drive shaft 23 and a drive wheel 24 associated with the drive shaft 23.
  • the elastic element 44 extends over the two drive wheels 24 and is guided from there to the first driven gear 42 and the second driven gear 43.
  • the bias for the elastic member 44 is generated by one of the motors 22 being movably connected to the driving and synchronizing device 25.
  • the movable motor 22 is displaced until the elastic member 44 has the required tension.
  • Figure 6a shows schematically the structure of a rotary piston pump 20, wherein the elastic member 44 is a plastic coated gear. As in the embodiments in Figures 1 and 2, the motor 22 is above the
  • FIG. 6 b schematically shows the structure of a rotary piston pump 20, in which the elastic element 44 is a toothed belt which drives a toothed wheel 46 on the first output shaft 40.
  • the elastic member 44 is rotationally moved by the motor 22 via the drive wheel 24. This movement is transmitted from the elastic member 44 to a gear 46 disposed on the first output shaft 40.
  • the first output gear 42 and the first rotary piston which is located in the pump housing 26, driven. From the first driven gear 42, the movement is transmitted to the second driven gear 43.
  • the second output gear 43 is on the second output shaft 41
  • FIG. 7 schematically shows the course of the endless, flexible element 44, with free strand length Xi, between the driven wheels 42 and 43.
  • Truminate Xi is determined by the design of the effective radii Ri of the driven wheels 42 and 43. The greater the effective radii Ri of the driven wheels 42 and 43, the lower is the free strand length Xi. Another way to vary the length of the free strand Xi is to change a distance A between the first output shaft 40 and the second output shaft 41. In the embodiment described in FIG. 8, a relatively large free strand length Xi is shown due to the low effective radii Ri of the output wheels 42 and 43. This results in a relatively large Verwindungsmöaige ⁇ the driven wheels.
  • the invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, it will be apparent to those skilled in the art that modifications or changes may be made to the invention without departing from the scope of the following claims.

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Abstract

Drehkolbenpumpe (20) mit mindestens einem Motor (22) mit mindestens zwei sich gegeneinander rotatorisch bewegenden Drehkolben (32). Die mindestens zwei Drehkolben (32) sind in einem ovalen Pumpengehäuse (26) angeordnet. Weiterhin sind die mindestens zwei Drehkolben (32) auf einer ersten Abtriebswelle (40) und einer zweiten Abtriebswelle (41) angeordnet. Die erste Abtriebswelle (40) und die zweite Abtriebswelle (41) sind über mindestens ein elastisches Element (44) angetrieben und synchronisiert.

Description

DREHKOLBENPUMPE UND VERFAHREN ZUM BETREIBEN EINER
DREHKOLBENPUMPE
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehkolbenpumpe und ein Verfahren zum Betreiben einer Drehkolbenpumpe.
Die erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe ist mit mindestens einem Motor, der mindestens zwei sich gegeneinander rotatorisch bewegende Drehkolben antreibt, ausgestattet. Die Drehkolben bewegen sich in einem Pumpengehäuse. Die mindestens zwei Drehkolben sind auf einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle angeordnet. Die beiden Abtriebswellen sind derart synchronisiert und angetrieben, dass die mindestens zwei Drehkolben zueinander in Wirkzusammenhang stehen und ein Wirkpaar bilden.
Die deutsche Patentanmeldung DE 38 25 372 A1 beschreibt eine Kraftmaschine mit zwei in einer Ebene angeordneten Ringzylindern, in denen Umlaufkolben angeordnet sind. Die Umlaufkolben sind an der Peripherie einer je auf einer Welle drehfest sitzenden Rotorscheibe befestigt. Die Rotorscheiben besitzen peripher einen entsprechenden Schlitz in dem die jeweiligen Ringzylinder durchgreifen, wobei die beiden Umlaufkolben ineinanderkämmen. Die Aufgabe der Kraftmaschine ist es durch Verbrennung, eines geeigneten Stoffes, die Umlaufkolben in Rotation zu versetzen und über diese die Wellen anzutreiben. Je nach Ausgestaltung des
Getriebes können die Umlaufkolben sowohl gleich- als auch gegensinnig rotieren.
In der deutschen Patentschrift DE 10 2005 062 892 B2 ist eine Rotationskolbenmaschine offenbart, die als Verbrennungskraftmaschine oder als Arbeitsmaschine verwendet wird. Die zwei diametral angeordneten Rotationskolben lassen periodisch volumenveränderliche Arbeitskammern in einem Ringzylindergehäuse entstehen. Die Rotationskolben sind über ineinander geschobene Wellen drehstarr verbunden, so dass die Wellen einzeln über je ein Hülltriebsystem mit elliptischen Übertragungsscheiben auf eine gemeinsame Abtriebswelle wirken. Der Hülltrieb kann mit
Zahnriemen, Zahnkette oder Kette aufgebaut sein. Durch je zwei symmetrisch angeordnete elliptische Steuerzahnritzel im System werden konstante Vorspann- kräfte im Trum erreicht und zugleich eine wechselseitige Übertragung des Drehmomentes bei Drehrichtungsänderung.
Bei den zwei vorab zitierten Druckschriften handelt es sich um Kraftmaschinen, welche derart aufgebaut sind, dass über Drehkolben und eine entsprechende
Vorrichtung eine Abtriebswelle bewegt wird. Trotz der Verwendung von ähnlichen Bauteilen sind die Maschinen nicht mit Drehkolbenpumpen der vorliegenden
Erfindung vergleichbar.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte, wartungsarme und ökonomische Drehkolbenpumpe bereit zu stellen.
Die obige Aufgabe wird durch eine Drehkolbenpumpe gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.
Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu schaffen, mit dem eine Drehkolbenpumpe störungsfrei und ökonomisch betrieben werden kann.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 13 umfasst.
Weitere erfindungsgemäße Gestaltungen sin den jeweiligen Unteransprüchen zu entnehmen.
Die erfindungsgemäße Drehkolbenpumpe ist mit mindestens einem Motor und mit mindestens zwei sich gegeneinander rotatorisch bewegenden Drehkolben versehen. Die mindestens zwei Drehkolben sind in einem Pumpengehäuse angeordnet. Weiterhin sind die mindestens zwei Drehkolben auf einer ersten Abtriebswelle und einer zweiten Abtriebswelle angeordnet. Die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle sind derart miteinander synchronisiert und angetrieben, dass die mindestens zwei Drehkolben ineinanderkämmen. Dies wird dadurch realisiert, dass die Abtriebs- wellen über ein elastisches Element antreib- und synchronisierbar sind. Unter dem ineinanderkämmen ist zu verstehen, dass die Drehkolben miteinander ein in Wirkzusammenhang stehendes Wirkungspaar bilden.
Die Ausgestaltung der Drehkolbenpumpe mit einem elastischen Element hat erhebliche Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Erstens ergibt sich eine Sicherung der Drehkolben gegen das Verstopfen durch Verklemmen von Festkörpern in der
Drehkolbenpumpe und zweitens kann die Drehkolbenpumpe ölfrei betrieben werden. Diese hohe Feststoffgängigkeit ergibt sich dadurch, dass das elastische Element, bei Verstopfungen im Bereich der Drehkolben, nachgeben kann. Durch den Einsatz des elastischen Elements kann auf ein herkömmliches Getriebe, welches in Öl laufen muss, verzichtet werden. Weiterhin wird durch das gleichzeitige Antreiben und Synchronisieren der Drehkolben die Leistungsdichte der Drehkolbenpumpe erhöht und gleichzeitig das Gewicht reduziert.
Das elastische Element ist in einer bevorzugten Ausführungsform ein endloses, flexibles Element. Dieses endlose, flexible Element kann ein Doppelzahnriemen, eine Kette oder ein Gliederband sein. Bei der Verwendung eines Doppelzahnriemens kann vollständig auf die Schmierung des Antriebssystems verzichtet werden, was vor allem bei der Verwendung der Drehkolbenpumpe im Bereich der Pharma- und/oder Lebensmittelindustrie von Vorteil ist. Bei der Verwendung von Ketten oder Gliederbändern muss mit einer Schmierung gearbeitet werden. Der Aufwand für die
Schmierung der Ketten oder Gliederbänder ist wesentlich geringer als es bei herkömmlichen, über Getriebe angetriebenen Drehkolbenpumpen der Fall ist.
Der Doppelzahnriemen kann verschiedene Profile aufweisen. Wichtig ist hierbei, dass der Doppelzahnriemen eine gewisse Flexibilität aufweist. Durch diese
Flexibilität ist es möglich, bei einer Blockade die momentan auftretende synchrone Rotation der Drehkolben über eine Dehnung des Doppelzahnriemens kurzzeitig zu kompensieren. Die Zähne des Doppelzahnriemens sind immer derart ausgestaltet, dass sie mit den Zähnen der im System befindlichen Zahnräder optimale Wirkpaare bilden und somit die Kräfte von der Antriebswelle optimal an die Drehkolben übertragen. Weiterhin sollen die Zähne des Doppelzahnriemens so ausgestaltet sein, dass sie bei einer vollständigen Blockade der Drehkolben das schwächste Glied im Wirksystem darstellen. Hierdurch würden zum Beispiel die Zähne am Punkt der höchsten Belastung abgerieben.
Zwischen einem ersten Abtriebsrad und einem zweiten Abtriebsrad kann das endlose, flexible Element eine freie Trumlänge besitzen. Diese freie Trumlänge stellt einen Pufferbereich dar. Durch die freie Trumlänge wird die Feststoffgängigkeit der Drehkolbenpumpe gewährleistet. Je größer die freie Trumlänge ist, desto stärker können sich die Drehkolben gegeneinander verdrehen. Diese Verdrehung der Drehkolben zueinander ist nach maximal einer vollständigen Umdrehung der Drehkolben abgeschlossen. Dadurch, dass die Verdrehung nach maximal einem vollständigen Umlauf wieder aufgehoben ist, ist die ordnungsgemäße Funktion der Drehkolbenpumpe gewährleistet. Hieraus ergibt sich, dass die Länge des freien Trums in direkter Abhängigkeit zur Größe der Feststoffteile im zu fördernden Medium steht. Je größer die Feststoffkörper im Medium, desto größer muss die freie
Trumlänge sein. Dies ist natürlich nur bis zu einer bestimmten Feststoffgröße möglich. Die Feststoffgängigkeit der Drehkolbenpumpe ist weiterhin von den
Drehkolben und deren Oberflächenbeschaffenheit abhängig.
Gemäß einem Ausführungsbeispiel lässt sich die Länge des freien Trums durch die Radien des ersten Abtriebsrades und des zweiten Abtriebsrades einstellen. Je größer die Radien sind, umso geringer ist die freie Trumlänge. Die Radien der zwei Abtriebsräder müssen immer gleich groß sein, da sonst keine Synchronität der Drehkolben gegeben ist. Weiterhin ist es möglich die Länge des freien Trums durch einen Abstand zwischen der ersten Abtriebswelle und der zweiten Abtriebswelle ein- zustellen. Der Abstand der Abtriebswellen ist von der Ausgestaltung der Drehkolben abhängig. Je größer die Drehkolben sind umso größer ist auch der Abstand zwischen den Abtriebswellen. Ist der Abstand zwischen den Abtriebswellen groß, so kann auch das Wirksystem über eine große freie Trumlänge und somit über eine große Feststoffgängigkeit verfügen. Die freie Trumlänge hat ebenfalls Einfluss auf die Synchronisationsgenauigkeit. Je kürzer die Länge des freien Trums ist, desto genauer ist die Drehkolbenpumpe synchronisierbar. Dies gilt auch für die mögliche Längsdehnung des freien Trums.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Elastizität durch kunststoffbeschichtete Zahnräder sicher gestellt. Die Kunststoffbesch ichtung ist derart ausgestaltet, dass sie den Drehkolben einen Drehwinkelversatz gestattet. Hierbei gilt, je größer der Drehwinkelversatz der Drehkolben untereinander desto höher ist die Feststoffgängigkeit der Drehkolbenpumpe.
Durch die Verwendung eines elastischen Elements zum Antreiben der Drehkolbenpumpe ist es möglich den Motor oberhalb und/oder seitlich des Pumpenge- häuses zu positionieren. Dadurch, dass auf ein festes Getriebe verzichtet wird ist die
Position des Motors zu der Drehkolbenpumpe den Bedürfnissen des Einbauortes anpassbar. In einer bevorzugen Ausführungsform wird der Motor über dem eigentlichen
Pumpengehäuse angebracht. Diese Kombination von Motor und Pumpe wird allgemein als„Piggy back" bezeichnet. Diese Ausgestaltungform bringt den Vorteil mit sich, dass der Schwerpunkt des Motors und der Drehkolbenpumpe in einer Achse liegen. Weiterhin ist es durch das„Piggy Back" möglich, die Drehkolbenpumpe direkt und mit kurzer Bauform in ein Rohrleitungssystem zu integrieren.
Bei großen Drehkolbenpumpen ist es durch das elastische Element möglich die Drehkolbenpumpe durch mehrere Motoren anzutreiben. Somit ist es möglich zum Beispiel zwei kleinere Motoren zu wählen um das Gewicht des gesamten Wirk- Systems besser zu verteilen. Beispielsweise werden zum Antrieb der Drehkolbenpumpe Motoren verwendet, die exakt synchron laufen.
Um den Betrieb der Drehkolbenpumpe sicher zu stellen ist dem endlosen, flexiblen Element eine Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Elementspannung zugeordnet. Mit der Vorrichtung zur Aufrechterhaltung der Elementspannung ist mindestens eine Sekundärmaschine antreibbar. Eine Sekundärmaschine kann zum Beispiel eine weitere Pumpe oder ein Vorzerkleinerer sein. Eine Sekundärpumpe kann zum Beispiel für die Zugabe von Schmiermittel oder zur Zugabe von Verflüssigern zu dem zu pumpenden Medium verwendet werden. Weiterhin ist es auch möglich, die Sekundärpumpe als Spülpumpe für eine Gleitringdichtung einzusetzen.
Vorrichtungen für das Spannen von Zahnriemen und/oder Ketten sind aus dem
Stand der Technik bekannt. Ebenso ist es bekannt, dass es eine Vielzahl von Sekundärgeräten gibt, die einer Drehkolbenpumpe zugeordnet sein können. Die vorab gemachten Angaben stellen somit keine abschließende Einschränkung des Schutzbereiches dar.
Entsprechen dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Betreiben einer Drehkolbenpumpe wird die erste Abtriebswelle und die zweite Abtriebswelle durch mindestens einen Motor über ein elastisches Element angetrieben und synchronisiert. Für das elastische Element kann ein endloses, flexibles Element oder mindestens ein elastisch beschichtetes Zahnrad verwendet werden.
In einer weiteren Ausführungsform wird die Drehkolbenpumpe von mindestens zwei
Motoren angetrieben. Das endlose, flexible Element wird von einer Vorrichtung auf Spannung gehalten. Weiterhin kann mit dieser Vorrichtung mindestens eine
Sekundärmaschine angetrieben werden.
Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.
Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Drehkolbenpumpe mit erfindungsgemäßer Antriebs- und Synchronisiervorrichtung.
Figur 2 zeigt schematisch eine Drehkolbenpumpe mit geöffnetem Pumpengehäuse.
Figur 3 zeigt den schematischen Aufbau einer Antriebs- und Synchronisiervorrichtung mit separater Spannvorrichtung.
Figur 4 zeigt schematisch wie die Antriebs- und Synchronisiervorrichtung ohne separate Spannvorrichtung spannbar ist.
Figuren 5a bis 5c zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele zur Anordnung des Motors zur Drehkolbenpumpe.
Figur 6a zeigt schematisch den Aufbau einer Drehkolbenpumpe, bei der das elastische Element ein mit Kunststoff beschichtetes Zahnrad ist.
Figur 6b zeigt schematisch den Aufbau einer Drehkolbenpumpe, bei der das elastische Element ein Zahnriemen ist, der ein Zahnrad auf der ersten Abtriebswelle antreibt.
Figur 7 zeigt schematisch den Verlauf des endlosen, flexiblen Elementes mit freier Trumlänge zwischen den Abtriebsrädern.
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugs- zeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
Figur 1 zeigt schematisch den Aufbau einer Drehkolbenpumpe 20 mit einer erfindungsgemäßen Antriebs- und Synchronisiervorrichtung 25. Bei der erfindungs- gemäßen Drehkolbenpumpe 20 ist ein Motor 22 oberhalb eines Pumpengehäuses 26 angeordnet. Der Motor 22 ist mit einer Antriebswelle 23 verbunden, welche ein Antriebsrad 24 bewegt. Über das Antriebsrad 24 wird ein elastisches Element 44 rotatorisch angetrieben. Über das elastische Element 44 werden ein erstes
Abtriebsrad 42 und ein zweites Abtriebsrad 43 angetrieben. Das erste Abtriebsrad 42 ist mit einer ersten Abtriebswelle 40 und das zweite Abtriebsrad 43 ist mit einer zweiten Abtriebswelle 41 form- und/oder kraftschlüssig verbunden. Über die erste Abtriebswelle 40 und über die zweite Abtriebswelle 41 werden die Drehkolben (siehe Figur 2) angetrieben.
In der Figur 2 ist eine Drehkolbenpumpe 20 mit geöffnetem Pumpengehäuse 26 schematisch dargestellt. Der Motor 22 ist oberhalb des Pumpengehäuses 26 angebracht. Von der Antriebs- und Synchronisiervorrichtung 25 ist in der Figur 2 nur eine Montageplatte 21 zu erkennen. Im Pumpengehäuse 26 befinden sich die Drehkolben 32. Ein Drehkolben 32 wird von der ersten Abtriebswelle 40 und der zweite
Drehkolben 32 von der zweiten Abtriebswelle 41 angetrieben.
Figur 3 zeigt den schematischen Aufbau einer Antriebs- und Synchronisiervorrichtung 25 mit einer separater Spannvorrichtung 34. Über die Antriebswelle 23 wird das Antriebsrad 24 angetrieben, welches die rotatorischen Kräfte der Antriebswelle 23 auf das elastische Element 44 überträgt. Das elastische Element 44, ein Doppelzahnriemen, treibt das erste Abtriebsrad 42 und das zweite Abtriebsrad 43 an, wobei das erste Abtriebsrad 42 die erste Abtriebswelle 40 und das zweite Abtriebsrad 43 die zweite Abtriebswelle 41 rotieren lässt. Damit das elastische Element 44 immer die richtige Spannung aufweist wird es über die Spannvorrichtung 34 auf Spannung gehalten. Die Stärke der Vorspannung ist über ein Spannelement 36 einstellbar. Da sich die erste Abtriebswelle 40 und die zweite Abtriebswelle 41 gegensinnig drehen müssen, wird das erste Abtriebsrad 42 von der Außenseite des elastischen Elements 44 und das zweite Abtriebsrad 43 von der Innenseite des elastischen Elements 44 angetrieben. Dieser Eingriffswechsel geschieht im Bereich 48 zwischen den
Antriebsrädern 42 und 43.
In der Figur 4 ist schematisch eine Antriebs- und Synchronisiervorrichtung 25 ohne separate Spannvorrichtung dargestellt. In dieser Ausführungsform wird das elastische Element 44 direkt von dem Antriebsrad 24 zum ersten Abtriebsrad 42 geleitet. Von dort wird es über den Bereich 48 an das zweite Abtriebsrad 43 übergeben. Um die benötigte Spannung auf dem elastischen Element 44 zu halten, wird in diesem Ausführungsbeispiel der Motor 22 mit Antriebswelle 23 und dem Antriebsrad 24 bewegt. Mit dem Spannelement 36 wird der Motor 22 so weit von den Antriebsräder 42 und 43 wegbewegt, bis die nötige Vorspannung des elastischen Elements 44 vorhanden ist.
Die Figuren 5a bis 5c zeigen verschiedene Ausführungsbeispiele zur Anordnung des Motors 22 zur Drehkolbenpumpe 20.
In der Figur 5a ist schematisch ein seitlich zur Antriebs- und Synchronisiervorrichtung 25 versetzter Motor 22 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist eine Spann- rolle 38 vorhanden, die das elastische Element 44 unter Vorspannung hält. Dadurch das der Motor 22 seitlich versetzt angebracht ist, erhöht sich die Länge des elastischen Elementes 44, wodurch die Verwendung einer Spannvorrichtung 34 unerlässlich ist.
In der Figur 5b ist eine Antriebs- und Synchronisiervorrichtung 25 für eine
Drehkolbenpumpe dargestellt, bei der der Motor 22 nicht in räumlicher Nähe zur Antriebs- und Synchronisiervorrichtung 25 angeordnet ist. In diesem Ausführungsbeispiel soll dargestellt werden, dass es unter Verwendung eines elastischen Elements 44 möglich ist, den Motor 22 weiter entfernt von der Drehkolbenpumpe zu installieren. Auch hier ist eine Spannvorrichtung 34 notwendig um das elastische Element 44 auf Spannung zu halten.
Figur 5c zeigt schematisch, wie eine Drehkolbenpumpe (hier nicht dargestellt) ausgestaltet sein kann, die von zwei Motoren 22 angetrieben wird. In diesem
Ausführungsbeispiel sind zwei Motoren 22 oberhalb der Antriebs- und Synchronisiervorrichtung 25 angeordnet. Jeder der zwei Motoren 22 verfügt über eine separate Antriebswelle 23 und über ein der Antriebswelle 23 zugeordnetes Antriebsrad 24. Das elastische Element 44 verläuft über die zwei Antriebsräder 24 und wird von dort um das erste Abtriebsrad 42 und um das zweite Abtriebsrad 43 geführt. Die Vorspannung für das elastische Element 44 wird dadurch erzeugt, dass einer der Motoren 22 beweglich mit der Antriebs- und Synchronisiervorrichtung 25 verbunden ist. Der bewegliche Motor 22 wird soweit verschoben, bis das elastische Element 44 die benötigte Spannung besitzt. Die Figur 6a zeigt schematisch den Aufbau einer Drehkolbenpumpe 20, bei der das elastische Element 44 ein mit Kunststoff beschichtetes Zahnrad ist. Wie bei den Ausführungsbeispielen in den Figuren 1 und 2, ist der Motor 22 oberhalb des
Pumpengehäuses 26 angeordnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel greift das
Antriebsrad 24, welches auf der Antriebswelle 23 angeordnet ist, direkt in das als Zahnrad ausgebildete elastische Element 44 ein. Dieses Zahnrad wiederum greift in das erste Abtriebsrad 42 ein. Das erste Abtriebsrad 42 steht in direktem Wirkzusammenhang mit dem zweiten Abtriebsrad 43. Die Abtriebsräder 42 und 43 treiben die erste Abtriebswelle 40 und die zweite Abtriebswelle 41 an, welche wiederum die Drehkolben (hier nicht dargestellt) der Drehkolbenpumpe 20 antreiben. Um eine bestmögliche Feststoffgängigkeit zu erhalten können das erste und/oder das zweite Antriebsrad 42, 43 ebenfalls zusätzlich elastisch beschichtet sein.
Die Figur 6b zeigt schematisch den Aufbau einer Drehkolbenpumpe 20, bei der das elastische Element 44 ein Zahnriemen ist, der ein Zahnrad 46 auf der ersten Abtriebswelle 40 antreibt. Das elastische Element 44 wird von dem Motor 22 über das Antriebsrad 24 rotatorisch bewegt. Diese Bewegung wird von dem elastischen Element 44 an ein Zahnrad 46 übertragen das auf der ersten Abtriebswelle 40 angeordnet ist. Über die erste Abtriebswelle 40 werden das erste Abtriebsrad 42 und der erste Drehkolben, welcher sich im Pumpengehäuse 26 befindet, angetrieben. Von dem ersten Abtriebsrad 42 wird die Bewegung auf das zweite Abtriebsrad 43 übertragen. Das zweite Abtriebsrad 43 ist auf der zweiten Abtriebswelle 41
angelenkt. Über die zweite Abtriebswelle 41 wird der zweite Drehkolben angetrieben, welcher sich im Pumpengehäuse 26 befindet.
In der Figur 7 ist schematisch der Verlauf des endlosen, flexiblen Elementes 44, mit freier Trumlänge Xi, zwischen den Abtriebsrädern 42 und 43 dargestellt. Die freie
Trumlänge Xi ist durch die Ausgestaltung der Wirkradien Ri der Abtriebsräder 42 und 43 bestimmt. Je größer die Wirkradien Ri der Abtriebsräder 42 und 43 sind umso geringer ist die freie Trumlänge Xi. Eine weitere Möglichkeit die Länge des freien Trums Xi zu variieren besteht darin einen Abstand A zwischen der ersten Ab- triebswelle 40 und der zweiten Abtriebswelle 41 zu verändern. In der in der Figur 8 beschriebenen Ausführungsform, ist Aufgrund der geringen Wirkradien Ri der Abtriebsräder 42 und 43, eine relativ große freie Trumlänge Xi dargestellt. Somit ergibt sich eine relativ große Verdrehungsmöalichkeit ΔΦ der Abtriebsräder. Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.
Bezugszeichen
20 Drehkolbenpumpe
21 Montageplatte der Antriebs- / Synchronisationseinheit
22 Motor
23 Antriebswelle
24 Antriebsrad
25 Antriebs- / Synchronisationsvorrichtung
26 Pumpengehäuse
32 Drehkolben
34 Spannvorrichtung
36 Spannelement
38 Spannrolle
40 erste Abtriebswelle
41 zweite Abtriebswelle
42 erstes Abtriebsrad
43 zweites Abtriebsrad
44 elastisches Element
46 Zahnrad
48 Bereich
Xi freien Trumlänge
Ri Wirkradius der Abtriebsräder
A Abstand zwischen den Abtriebswellen
ΔΦ Verdrehung der Abtriebsscheiben
H Bauhöhe
L Baulänge

Claims

Patentansprüche
1. Drehkolbenpumpe (20) mit mindestens einem Motor (22) mit mindestens zwei sich gegeneinander rotatorisch bewegenden Drehkolben (32) und einem Pumpengehäuse (26), wobei die mindestens zwei Drehkolben (32) auf einer ersten Abtriebswelle (40) und einer zweiten Abtriebswelle (41) angeordnet sind und wobei die erste Abtriebswelle (40) und die zweite Abtriebswellen (41) derart synchronisiert und angetrieben sind, dass die mindestens zwei Drehkolben (32) ineinandergreifen, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkolben (32) antriebsseitig über mindestens ein elastisches Element (44) miteinander verbunden sind.
2. Drehkolbenpumpe (20) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element (44) ein endloses, flexibles Element ist.
3. Drehkolbenpumpe (20) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das endlose, flexible Element (44) ein Doppelzahnriemen und/oder eine Kette und/oder ein Gliederband und/oder mindestens ein beschichtetes Zahnrad (46) ist.
4. Drehkolbenpumpe (20) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des freien Trums (Xi) durch den Wirkradius (Ri) des ersten Abtriebsrades (42) und des zweiten Abtriebsrades (43) einstellbar ist und/oder dass der Grad der Synchronisationsgenauigkeit mittels einer freien Länge eines Trums (Xi) zwischen dem ersten Abtriebsrad (42) und dem zweiten
Abtriebsrad (43) einstellbar ist.
5. Drehkolbenpumpe (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge des freien Trums (Xi) durch den Abstand (A) zwischen der ersten Abtriebswelle (40) und der zweiten Abtriebswelle (41) einstellbar ist.
6. Drehkolbenpumpe (20) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das beschichtete Zahnrad (46) mit einem elastischen Material, vorzugsweise mit einem Kunststoff beschichtet ist.
7. Drehkolbenpumpe (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Motor (22) oberhalb und/oder seitlich des Pumpengehäuses (26) positionierbar ist.
8. Drehkolbenpumpe (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkolbenpumpe (20) durch mehrere Motoren (22) antreibbar ist.
9. Drehkolbenpumpe (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass mehrere Drehkolbenpumpen (20) durch einen Motor (22) über das mindestens eine elastische Element antreibbar sind.
10. Drehkolbenpumpe (20) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass dem endlosen, flexiblen Element (44) eine Vorrichtung (34) zur Aufrechterhaltung der Elementspannung zugeordnet ist.
11. Drehkolbenpumpe (20) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit der Vorrichtung (34) zur Aufrechterhaltung der Elementspannung mindestens eine Sekundärmaschine antreibbar ist.
12. Verfahren zum Betreiben einer Drehkolbenpumpe (20) gemäß der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Abtriebswelle (40) und die zweite Abtriebswelle (41) durch mindestens einen Motor (22) über mindestens ein elastisches Element (44) angetrieben und gleichzeitig synchronisiert werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass als elastisches Element (44) ein endloses, flexibles Element verwendet wird.
14. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 und 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehkolbenpumpe (20) von mindestens zwei Motoren (22) angetrieben wird.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das endlose, flexible Element von einer Vorrichtung (34) auf Spannung gehalten wird und dass mit dieser Vorrichtung (34) mindestens eine Sekundärmaschine angetrieben wird.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass für das elastische Element mindestens ein mit Kunststoff beschichtetes Zahnrad verwendet wird.
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