Die Erfindung betrifft eine Rotationsverdrängerpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE-U-296 09 865 ist eine Rotationsverdrängerpumpe bestehend aus einem Stator und einem Rotor der eingangs angegebenen Art bekannt. Der Stator weist eine Ringfläche mit Zulauf und Ablauf auf, welche von einer Membran zur Ausbildung eines Pumpkanals überdeckt ist. Auf der Membran befindet sich ein Kranz von einzeln gegen die Membran beweglichen Druckübertragungsglieder in Form von Stößeln, welche aus hochkant stehenden Plattenelementen gebildet sind. Weiterhin ist ein Rotor vorgesehen, welcher die konzentrische Achse der Ringfläche umläuft. Dieser Rotor weist Rollen auf, welche auf der Oberseite der Druckübertragungsglieder laufen und dadurch die Membran fortlaufend lokal gegen die Ringfläche drücken, so daß die Membran den Weg vom Zulauf zum Ablauf fortschreitend unterbricht und das Pumpmaterial vor sich her schiebt. - Es gibt jedoch kritische Pumpmedien, die bei einem Fördern durch eine derartige Pumpe verklumpen. Zu den kritischen Pumpmedien gehören beispielsweise Dispersionen für Strukturputze, Effekt-Farben (Farbdispersionen, welche schuppenförmige Pigmente, Plättchen oder Schnitzel enthalten) und faserige Dispersionen (z.B. Baumwollfasern in Dispersion zur Bildung von "flüssigen Tapeten"). Durch Verklumpen werden die Dispersionen unbrauchbar.
Die DE-A-35 42 454 offenbart eine Membran-Rotationspumpe. Dabei ist zwischen der Membran und dem Gehäuse auf der inneren Laufbahn eine Gummieinlage angeordnet. Der Vorteil dieser Gummieinlage soll darin bestehen, daß zum einen eine besonders günstige Dichtung insbesondere bei körnigen Materialien erzielbar ist und daß andererseits aufgrund der höheren Elastizität eine längere Lebensdauer bei größerem Leiselauf erreichbar ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Neigung zur Verklumpung bei kritischen Pumpmedien beim Fördern durch eine Rotationsverdrängerpumpe der eingangs angegebenen Art herabzusetzen.
Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Patentanspruchs 1.
Indem die Ringfläche längs des Pumpkanals durch ein weicheres Material als das Material der Grundplatte gebildet ist, kann überraschenderweise verhindert werden, daß kritische Pumpmedien verklumpen oder sich noch in der Pumpe verfestigen. Indem dieses weichere Material in eine Vertiefung der Grundplatte eingebracht ist, gibt diese Vertiefung dem Material seitlichen Halt, und der Verschleiß an ihm wird dadurch beim Herunterdrücken der Druckübertragungsglieder gemindert. Indem weiterhin das weichere Material über die Vertiefung heraussteht, kann die Membran nicht gegen eine frei herausstehende Oberkante der Vertiefung gedrückt und dabei beschädigt werden.
Zweckmässigerweise erstreckt sich die Lage aus dem weicherem Material gemäß der Weiterbildung in Anspruch 2 nur über denjenigen Bereich, der von den Druckübertragungsgliedern überdeckt ist. Das genügt für eine optimale Wirksamkeit.
Der Vorteil der Weiterbildung gemäß Anspruch 3 besteht darin, dass zwischen die Lage und die Grundplatte kein Pumpmedium gelangen kann und sich dort ablagert.
Silikone eignen sich gemäß der Weiterbildung in Anspruch 4 als weicheres Material.
Sie können in verschiedenen Härtegraden hergestellt werden. Härten von 20 bis 50 Shore haben sich gemäß der Weiterbildung in Anspruch 5 für das weichere Material besonders bewährt.
Eine weitere Senkung der Kosten - und gleichzeitig eine Gewichtsersparnis - bringt die Ausführung der Grundplatte in Kunststoff gemäß der Weiterbildung in Anspruch 6. Dabei ist ein formstabiler Kunststoff nötig, der den auftretenden Kräften widersteht, ohne dabei beschädigt zu werden. Als formstabile Kunststoffe eignen sich besonders: Polyamid, ABS-Polymere und Polystyrol.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem in den beigefügten Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel. Es zeigt:
Die Pumpe hat einen Stator 1 und einen Rotor 2. Der Stator 1 ist ein Teil des Gehäuses der Pumpe und weist eine Spannplatte 24, einen Niederhalter 6, eine Grundplatte 3 und eine Membran 11 auf. Die Grundplatte 3 ist ringförmig ausgebildet und koaxial zur Achse 4 des Rotors 2 angeordnet. Die Grundplatte 3 hat eine ebene Ringfläche 5, welche begrenzt wird durch zwei konische Klemmflächen 9 und 10, welche vom Rotor 2 aus gesehen hinter der Ringfläche 5 liegen; ihnen liegen zwei weitere Klemmflächen 7 und 8 gegenüber, die am Niederhalter 6 ausgebildet sind und mit den Klemmflächen 9 und 10 zusammenwirken, um dazwischen die Membran 11 einzuklemmen, welche aus einem elastomeren Werkstoff besteht, in entspanntem, nicht eingebautem Zustand ein ringförmiges, ebenes Gebilde ist und durch das Einspannen zwischen den konischen Klemmflächen 7 bis 10 gebogen wird, so dass sie die ebene Ringfläche 5 überwölbt. Zwischen der gewölbten und dadurch elastisch vorgespannten Membran 11 und der Ringfläche 5 ist auf diese Weise ein Pumpkanal 12 gebildet, in welchen ein Zulauf 13 und ein Ablauf 15, welcher zweckmässigerweise dicht neben dem Zulauf 13 liegt, münden und - nur um ihn darstellen zu können - in Figur 1 in diagonaler Anordnung vorgesehen ist. Der Pumpkanal 12 ist auf dem kurzen Weg vom Zulauf 13 zum Ablauf 15 durch jeweils eine Erhebung 39 auf der ringförmigen Grundplatte 3 blockiert, indem die Erhebungen 39 in ihrem senkrecht zur Grundplatte 3 gelegten Radialschnitt kreissegmentförmig ausgebildet sind. Die beiden Erhebungen 39 sind radial auf der Ringfläche 5 der Grundplatte 3 angeordnet. Durch sie wird verhindert, dass das Pumpmedium in den Bereich eindringen kann, der in Drehrichtung des Rotors 2 zwischen Ablauf 15 und Zulauf 13 liegt.
In einer in der Ringfläche 5 vorhandenen Vertiefung 41, ist ein Füllmaterial eingebracht. Die Vertiefung 41 erstreckt sich annähernd entlang des gesamten Pumpkanals 12 vom Zulauf 13 bis zum Ablauf 15. Vorzugsweise verwendet man als Füllmaterial ein einstückiges Silikonbett 35. Die Vertiefung 41 ist zweckmässigerweise rechteckig im Querschnitt, genauso wie das Silikonbett 35, welches passgenau in die Vertiefung 41 eingesetzt ist. Die Vertiefung 41 und das in ihr liegende Silikonbett 35 sind an ihren dem Zu- bzw. Ablauf 13, 15 zugewandten Enden so begrenzt, dass sie mit ihrem dortigen Rand jeweils auf einem Radius der Grundplatte 3 liegen. Die Tiefe der Vertiefung 41 und dadurch auch die Dicke des Silikonbetts 35 hängen vom Pumpentyp und von dem zu pumpendem Medium ab. Das Silikonbett 35 steht zweckmässigerweise über die Ringfläche 5 der Grundplatte 3 heraus, damit die von den Druckübertragungsgliedern 14 herabgedrückte Membran 11 nicht an den Kanten der Vertiefung 41 beschädigt werden kann. Überraschenderweise verhindert dieses Silikonbett 35 eine Verfestigung und eine Entmischung einer zu pumpenden Dispersion beim Pumpvorgang.
Auf der Aussenseite der Membran 11 ist ein Kranz von Stösseln 14 angeordnet, welche als Druckübertragungsglieder dienen. Die Stössel 14 sind im Längsschnitt T-förmig, erstrecken sich parallel zur Achse 4 und sind längs des gesamten Pumpkanals 12 angeordnet, der den Zulauf 13 mit dem Ablauf 15 verbindet, nicht aber über jenem Abschnitt der Membran 11, welcher in Drehrichtung des Rotors 2 vom Ablauf 15 zum Zulauf 13 führt, weil dort der Pumpkanal 12 durch die auf der ringförmigen Grundplatte 3 vorgesehene Erhebung 39 unterbrochen ist.
Die Stössel 14 sind im Niederhalter 6 parallel zur Achse 4 verschieblich angeordnet und durch einen Stellring 17 gesichert, welcher gegen die Rückstellkraft der Membran 11 in Richtung der Achse 4 mittels eines Exzenters 19 verlagerbar ist, so dass die Stössel 14 einen veränderlichen Endanschlag haben, der es gestattet, den maximalen Qürschnitt des Pumpkanals 12 zu verringern und damit die Förderleistung der Pumpe einzustellen.
Der Rotor 2 dreht sich um eine Welle 20, welche in einem Wälzlager 26 im Niederhalter 6 und in einem weiteren Wälzlager 27 im hinteren Gehäuseteil gelagert ist. Der Rotor 2 hat wenigstens zwei freilaufende Rollen 21 - neben freilaufenden Rollen 21 sind genauso angetriebene Rollen denkbar - welche über die Stössel 14 hinwegrollen und sie niederdrücken, wodurch die Membran 11 lokal an die Ringfläche 5 gedrückt wird. Diese lokale Andrückstelle wandert mit der Rotorbewegung längs des Pumpkanals 12, schiebt die davor stehende Flüssigkeitsmenge durch den Ablauf 15 hinaus und saugt gleichzeitig durch den Zulauf 13 weitere Flüssigkeit nach.
Der Förderdruck der Pumpe hängt von der Vorspannung der Membran 11 ab. Diese Vorspannung hängt vom Material und der Dicke der Membran 11 ab, aber auch vom Ausmass ihrer Biegung. Darüberhinaus hängt der Förderdruck von der Kraft ab, mit welcher die Stössel 14 auf die Membran 11 einwirken. Sie kann mittels eines zweiten Exzenters 22 verändert werden, welcher über das hintere Wälzlager 27 auf einen Kragen 28 an der Welle 20 einwirkt und dadurch eine Feder 29 mehr oder weniger spannt, welche auf dem axial verschieblichen Träger 30 der Rollen 21 lastet. Durch Verdrehen des Exzenters 22 z.B. mittels eines an der Aussenseite angebrachten Handrades kann die Kraft, mit welcher die Rollen 21 auf die Membran 11 einwirken, erhöht oder erniedrigt werden. Bei exzessivem Druckaufbau unter der Membran 11 können die Stössel 14 dem Druck ausweichen, soweit die Druckkraft die durch Verdrehen des Exzenters 22 veränderliche Rückstellkraft der Feder 29 übersteigt.
Die Verspannung der Membran 11 geschieht mittels eines Gewindebolzens 31, welcher in den Niederhalter 6 eingedreht ist, sich durch die Spannplatte 24 erstreckt und eine Mutter 32 trägt, die, wenn sie angezogen wird, die Spannplatte 24 gegen die Grundplatte 3 und damit die Grundplatte 3 gegen den Rand der Membran 11 drückt. Ebenso besteht die Möglichkeit zur Verspannung der Membran 11 statt der Mutter 32 auf einen Schnellspannverschluss zurückzugreifen. Damit werden die Membran 11 und die Grundplatte 3 eingespannt und gleichzeitig der Pumpkanal 12 abgedichtet. Falls bei einem Verschleiss die Membran 11 und/oder die Grundplatte 3 ausgetauscht werden müssen, muss lediglich die Mutter 32 gelöst werden. Danach kann die Spannplatte 24 abgenommen werden und die Grundplatte 3 und die Membran 11 sind frei zugänglich. Der Verschleiss tritt in erster Linie an der harten Grundplatte 3, bzw. am weichen Silikonbett 35 auf und äussert sich infolge des Abriebs von der Grundplatte 3, bzw. des Silikonbetts 35 in einer Vergrösserung des Pumpkanals 12, die ihrerseits eine Verringerung des Förderdrucks nach sich zieht. Am Absinken des Förderdrucks kann man daher leicht erkennen, wann ein Austausch erforderlich ist.
Neben der Ausbildung des Pumpkanals 12 durch eine die Ringfläche 5 der Grundplatte 3 überspannende Membran 11, kann der Pumpkanal 12 auch durch einen Schlauch gebildet werden, der zwischen Niederhalter 6 und Spannplatte 24 eingespannt ist und den gesamten, von den Stösseln 14 überdeckten Bereich bedeckt.