[0001] Die Erfindung bezieht sich auf eine Rotationspumpe. Derartige Pumpen sind bekannt.
[0002] Eine dieser bekannten Pumpen ist in der DE 38 12 794 A 1 beschrieben. Neben dem dort
ausführlich abgehandelten Stand der Technik sind die Vorzüge dieser Pumpe beschrieben.
Dort ist über den gesamten Umfangsbereich eine formschlüssige Zwangssteuerung vorhanden,
durch welche die Schieber unabhängig von der Rotordrehzahl dicht an der Pumpeninnenwand
anliegen. In der Beschreibung findet sich ein Hinweis, daß in den Schiebern in deren
Längserstreckung ein elastisches Zwischenstück vorgesehen sein kann. Dieses elastische
Zwischenstück könnte beispielsweise durch die beiden Außenteile eines Schiebers miteinander
verbindenden Silikonkleber gebildet werden (Spalte 4, Zeilen 55 bis 61).
[0003] Hier sei festgehalten, daß mit der Beschreibung dieser konstruktiven Einzelheit ein
gewisser Widerspruch zu der Aussage in der Beschreibungseinleitung besteht. Dort heißt
es: " so daß bei dieser Pumpe Schieber mit federnden Ausgleichselementen od.dgl. nicht
erforderlich sind..

(Spalte 2, Zeilen 25 bis 27). Durch diesen Widerspruch ist der Offenbarungsgehalt
für den Fachmann etwas unklar. Jedenfalls verliert der jeweilige Schieber durch die
Einfügung eines elastischen Zwischenstückes an Biegesteifigkeit.
[0004] Eine Rotationspumpe ähnlicher Bauweise findet sich in der EP 0 841 484 A 1 des gleichen
Anmelders, auf den die hier vorliegende Anmeldung einer Pumpe zurückgeht. Auch dort
ist beschrieben, daß die Längserstreckung eines Schiebers sich geringfügig verändern
kann. Durch diese Maßnahme soll es möglich sein, daß mit der dort beschriebenen Pumpe
auch inhomogene Flüssigkeiten wie Gülle od.dgl. gefördert werden kann.
[0005] Es hat sich in der Praxis gezeigt, daß allein diese Maßnahmen nicht ausreichen, um
für derartige Flüssigkeiten eine hinreichend zufriedenstellend arbeitende Pumpe zu
schaffen. Die beschriebene Pumpe erweist sich als im Betrieb noch nicht ganz störungsfrei
arbeitend. Es kommt zu Verklemmungen der Pumpenflügel weil diese im Rotor verkanten,
da sie innerhalb ihrer Längserstreckung elastische Zwischenstücke aufweisen, welche
ihre Biegesteifigkeit herabsetzen. Die aus fördertechnischen Gründen erforderliche
Elastizität in Richtung der Längserstreckung bringt erhebliche Nachteile hinsichtlich
der Biegesteifigkeit mit sich, welche die Funktionssicherheit der Pumpe beeinträchtigt.
Die Länge der Führungen innerhalb des Rotors ist aus technischen Gründen begrenzt,
da sich die reversierenden Schieber bis in die Endlagen innerhalb des Rotors bewegen.
Dort ist dann kaum noch genügend Führungslänge für die Schieber vorhanden und durch
ihre elastischen Zwischenbereiche werden sie labil.
[0006] Da die Pumpe im Verhältnis zum Pumpeninnenraum einen Rotor mit relativ kleinem Durchmesser
haben soll, damit in der Flüssigkeit enthaltende Fremdkörper die Funktion nicht durch
Festklemmen des Rotors vereiteln oder die Pumpe gar zerstören, ist die wirksame Länge
der Führungen der Pumpenflügel im Rotor zusätzlich begrenzt.
[0007] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotationspumpe zu schaffen, welche
die beschriebenen Nachteile nicht aufweist, die auch inhomogene Medien fördern kann,
deren Förderleistung exakt bestimmbar ist und die nach Art einer Kaskade durch einfache
Vervielfältigung eine höhere Förderleistung ermöglicht, und dennoch möglichst einfach
aufgebaut ist. Ferner soll auch - z.B. durch eine Funktionsumkehr - eine Durchflußmengenmessung
möglich sein.
[0008] Diese Aufgabe wird durch eine Rotationspumpe mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
Weitere, den Gegenstand gemäß der Erfindung vorteilhaft ausgestaltende Merkmale, entnimmt
man den abhängigen Ansprüchen.
[0009] Die Vorteile der erfindungsgemäßen Rotationspumpe liegen in ihrer besonders einfachen
Bauweise, die nur sehr wenige Einzelteile erfordert und bei der die dem Verschleiß
unterliegenden beweglichen Bauelemente auf ein Minimum reduziert sind. Dabei ist die
Rotorpumpe extrem robust, da ihre beweglichen Elemente einfache Formteile sind, die
mechanisch stabil sind und einfach miteinander zusammenwirken, so daß ein störungsfreier
Betrieb - auch beim Pumpen von inhomogenen Flüssigkeiten, in denen sogar Fremdkörper
enthalten sein können - zu erwarten ist.
[0010] Durch den einfachen Aufbau der Pumpe ist sie besonders kostengünstig herstellbar,
was sie auch vielseitig einsetzbar macht. Ferner ist es möglich, mehrere derartige
Rotorpumpen nebeneinander auf einer gemeinsamen Rotorwelle anzuordnen, wodurch eine
Pumpe geschaffen wird, die beliebig zu einer Einheit aus mehreren Einzelpumpen zusammengestellt
werden kann, so daß die Summe der Förderleistung exakt bestimmbar und die Pumpe leicht
herstellbar ist.
[0011] Mit Hilfe einiger Ausführungsbeispiele wird die Erfindung nachstehend anhand der
Zeichnungen noch näher erläutert.
[0012] Es zeigt:
- FIGUR 1
- einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Rotorpumpe;
- FIGUR 2
- einen Rotationskörper mit Pumpflügeln;
- FIGUR 3
- Pumpflügel mit Geradführung,
- FIGUR 4
- eine Seitenansicht einer Pumpe mit kreisförmiger Einlaßöffnung,
- FIGUR 5
- eine Seitenansicht einer Pumpe mit polygoner Einlaßöffnung und
- FIGUR 6
- eine Pumpenreihe mit mehreren Pumpen auf einer Welle.
[0013] In Figur 1 ist eine Rotorpumpe 1 im Schnitt dargestellt. Ein rohrförmiges Gehäuse
2 weist zwei Öffnungen 3 und 4 auf, welche in das Gehäuse 2 einmünden. Diese Öffnungen
stellen die Einlaßöffnung 3 und die Auslaßöffnung 4 für die Rotorpumpe 1 dar. Im Innern
des Gehäuses 2 ist exzentrisch ein Rotor 5 derart gelagert, daß sich zwischen ihm
und dem Gehäuse 2 eine Engstelle 6 ergibt. Die Öffnungen 3 und 4 befinden sich jeweils
auf einer gegenüberliegenden Seite der Engstelle 6. Durch das Zentrum des Rotors 5
erstrecken sich diametral zwei Pumpflügel 71, 72 welche durch ihre endseitigen Stirnflächen
Dichtflächen 8, 9 bilden, mit denen die Pumpflügel 71, 72 die Innenwand 10 des Gehäuses
2 berühren. Um inhomogene Flüssigkeiten ohne Beschädigungen der Pumpenflügel 71 und
72 und der Innenwand 10 pumpen zu können, besitzen die Pumpflügel 71, 72 bevorzugt
an ihren stirnseitigen Enden gummielastische Dichtelemente 8a, 9a. Diese elastischen
Dichtelemente 8a und 9a sind von Vorteil, wenn sich Feststoffpartikel im zu fördernden
Medium befinden, denn die Dichtelernente 8a und 9a können dann etwas nachgeben.
[0014] Der Rotor 5 rotiert um seine Rotationsachse 11, durch die sein Zentrum gebildet wird
und die sich in exzentrischer Lage zur Innenwand 10 des Gehäuses 2 befindet. Die Pumpflügel
71, 72 sind derart längsverschieblich im Rotor 5 gelagert, daß ihre Längsachsen 121,
122 entlang derer sie verschieblich sind, das Zentrum des Rotors 5 mit der Rotationsachse
11 stets schneiden. Die Pumpflügel 71, 72 nehmen also während der Rotation des Rotors
5 ständig eine andere Lage relativ zum Gehäuse 2 ein. Da der Rotor 5 exzentrisch zum
Inneren des Gehäuses 2 gelagert ist, bewegen sich die Pumpflügel 71, 72 jeweils reversierend
stets auf einer um die Rotationsachse 11 des Rotors 5 rotierenden Geraden, die mit
der Längsachse des jeweiligen Pumpflügels 71, 72 zusammenfällt. Dabei verlieren die
Dichtflächen 8 und 9 des Pumpflügels 7 im Wesentlichen nie den Kontakt mit der Innenwand
10 des Gehäuses 2.
[0015] Ein zu förderndes Medium, welches an der Einlaßöffnung 3 der Rotorpumpe 1 ansteht,
wird von dein die Engstelle 6 verlassenden Pumpflügel 7 in eine

rotierende" Kammer 13 gedrängt, die von der Außenkontur des Rotors 5, den Dichtflächen
8 und 9 der entsprechenden Abschnitte der Pumpflügel 71, 72 und dein momentan zwischen
diesen Dichtflächen 8 und 9 liegenden Bereich der Innenwand 10 des Gehäuses 2 gebildet
wird. Mit der Rotation des Rotors 5 wird das Medium von der Einlaßöffnung 3 mittels
der

rotierenden" Kammer 13 innerhalb des Gehäuses 2 zur Auslaßöffnung 4 gefördert und
auf diese Weise transportiert. Da das Volumen der Kammer 13 jeweils für eine Umdrehung
konstant ist, läßt sich die Fördermenge exakt berechnen, so daß ein direkter Zusammenhang
zwischen der Förderleistung der Rotorpumpe 1 und der Drehzahl des Rotors 5 besteht.
[0016] Bei Rotation des Rotors 5 verändern die Pumpflügel 71 und 72 ständig ihre Position
innerhalb des durch die Innenwand 10 des Gehäuses gebildeten Innenraumes, wobei sie
den gemeinsamen Schnittpunkt mit der Rotationsachse 11 des Rotors 5 beibehalten und
auch ständig mit ihren Dichtflächen 8 und 9 im Kontakt zu der Innenwand 10 des Gehäuses
bleiben. Aus der Darstellung wird ersichtlich, daß sich die Pumpflügel 71 und 72 ständig
reversierend entlang ihrer Längsachsen 121 und 122 bewegen, während der Rotor 5 rotiert.
Sie verlieren dabei nie den abdichtenden Kontakt zur Innenwand 10 des Gehäuses, wodurch
der Verdrängungseffekt der Rotorpumpe 1 entsteht.
[0017] Die längsverschieblichen und in ihrer Länge etwas veränderbaren Pumpflügel 71 und
72 erlauben das Fördern inhomogener Flüssigkeiten, da Feststoffanteile ohne weiteres
durch die vorbeschriebene

rotierende" Kammer 13 transportiert werden können, wie in den Figuren 2 und 3 gezeigt
und nachstehend noch näher erläutert werden wird.
[0018] Der Rotor 5 hat einen prismatischen Querschnitt und seine Aussparungen 14 vergrößern
das Volumen der

rotierenden" Kammer 13. Das vergrößerte Kammervolumen ermöglicht vor allem die Förderung
von inhomogenen Flüssigkeiten mit gröberen Feststoffanteilen. Das Pumpvolumen errechnet
sich aus der Differenz von maximaler Kammergröße abzüglich der minimalen Kammergröße.
[0019] Damit sich die Längsachsen 121 und 122 mit der Rotationsachse 11 des Rotors 5a schneiden
können, sind die Pumpflügel 71 und 72 zweigeteilt. Die zwei Abschnitte 71a und 71b
bzw. 72a und 72b der jeweiligen Pumpflügel 71 und 72 weisen an den sich zugewandten
Seiten 15 und 16 Geradführungen 73, 74 und 75, 76 auf, die eine Längsverschieblichkeit
der Pumpflügel 71 und 72 in einer radialen Ebene durch den Rotor 5 ermöglichen. Zwischen
diesen Geradführungen 73, 74 und 75, 76, welche die zwei Abschnitte 71a, 71b und 72a,
72b der Pumpflügel 71 und 72 verbinden befindet sich Freiräume 153 und 163, in welchem
das zu pumpende Medium in gewissem Umfang zirkulieren kann. Diese Freiräume 153 und
163 sind in Figur 3 besonders deutlich gemacht.
[0020] Die Pumpflügel 71 und 72 sind - wie bereits beschrieben -in jeweils zwei Einzelabschnitte
71a, 71b und 72a, 72b aufgeteilt; diese sind jeweils mittels Geradführungen 73, 74
und 75, 76 miteinander verbunden und Federelemente 78, 79 und 80, 81 bestimmen ihre
wirksame Länge. Die Zwischenräume zwischen den Abschnitten 71a, 71b und 72a, 72b sind
hier als vollkommene Freiräume 153 und 163 realisiert. Diese Freiräume 153 und 163
ermöglichen das ungehinderte Zirkulieren der zu pumpenden Flüssigkeit innerhalb des
Rotors 5. Die inhomogene Flüssigkeit kann durch die ungehinderte Zirkulation den Pumpvorgang
nicht behindern, wie dies sonst leicht der Fall ist, wenn Pumpflüssigkeit in den Rotorraum
respektive die Führungsspalten des Rotors eintritt und durch die sich bewegenden Pumpflügel
durch verbleibenden Spalte und sonstige Engstellen gepreßt werden muß. Diese bei herkömmlichen
Lösungsvorschlägen vorhandenen Spalte wirken wie Drosseln, welche die Rotation des
Rotors behindern.
[0021] Durch die Ausführungsform mit mehreren Pumpflügeln 71 und 72 wird die Rotorpumpe
1 zu einer Mehrkammerpumpe, was sich günstig auf die Laufruhe auswirkt. Eine verbesserte
Laufruhe verringert den Verschleiß der beweglichen Bauteile und erhöht dadurch die
Lebensdauer
[0022] In Figur 2 ist der Rotor 5a perspektivisch mit den Pumpflügeln 71 und 72 in Alleinstellung
gezeigt, wobei diese Ausführungsform selbstverständlich auch ohne Aussparungen 14
mit einem zylindrischen Rotor sinnvoll ist, wenn dieser von geringerem Durchmesser
ist, als die Länge der Pumpflügel 71, 72. Die Pumpflügel 71 und 72 weisen zwischen
ihren Abschnitten 71a, 71b und 72a, 72b die bereits genannten Geradführungen 73, 74,
75, 76 so daß jeder der Pumpflügel 71 und 72 um ein bestimmtes Maß entlang seiner
zugehörigen Längsachse 121 und 122 verschieblich ist und seine Länge ändern kann.
Durch diese Maßnahme können die Pumpflügel 71 und 72 in einer gemeinsamen radialen
Ebene liegen und sind dennoch jeweils in Längsrichtung frei beweglich.
[0023] In Figur 4 ist die schematische Seitenansicht der Pumpe 1 gezeigt. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist eine kreisförmige Einlaßöffnung 3 dargestellt. Diese Darstellung kann ebenso für
die Seite der Auslaßöffnung angenommen werden. Durch die Durchdringung der kreisförmigen
Einlaßöffnung 3 mit der weitgehend zylindrischen Innenwand 10 des Gehäuses 2 der Pumpe
1 entsteht eine Kante 20, die einen räumlich gekrümmten Verlauf hat. Die Dichtflächen
8, 9 der Pumpflügel 71, 72 verlaufen hingegen parallel zur Rotationsachse 11 des Rotors
5, so daß beim Überstreichen der räumlich gekrümmten Kante 20 durch die Dichtflächen
8, 9 ein stetiger Übergang stattfindet.
[0024] Ein solch stetiger Übergang an einer Kante 21 von der Einlaß-und/oder Auslaßöffnung
3, 4 zur Innenwand 10 des Gehäuses 2 kann auch erzielt werden, wenn die Ein- und/oder
Auslaßöffnung 3, 4 eine polygone Kontur aufweist, deren gerade Abschnitte 22, 23 unter
einem schrägen Winkel zu der Querachse der Pumpflügel 71, 72 verlaufen. Dies ist schematisch
in Figur 5 dargestellt. Diese Maßnahmen sind besonders vorteilhaft, weil sie einen
sehr ruhigen Lauf der Pumpe 1 ermöglichen. Auch die Lebensdauer wird deutlich erhöht,
weil - anders als bei Kanten von Einlaß- bzw. Auslaßöffnungen, welche parallel zu
den Dichtflächen 8, 9 verlaufen - an den Einlaß- und Auslaßöffnungen keine abruppten
Übergänge stattfinden.
[0025] Figur 6 zeigt eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Rotationspumpe.
Eine langgestreckte Welle bildet einen Rotor 5, in welchem axial und radial versetzt
eine Anzahl von Durchbrüchen 5n angeordnet ist. Die Durchbrüche 5n dienen zur Aufnahme
einer entsprechenden Anzahl von Pumpflügeln 7n. Um den Rotor 5 herum ist in axialer
Richtung eine entsprechende Anzahl von Gehäusen 2n angeordnet. Jedes dieser Gehäuse
2n weist jeweils eine Einlaß- und eine Auslaßöffnung 3n und 4n auf Die Einlaß- und
Auslaßöffnungen 3n und 4n sind mit nicht dargestellten Zu- und Ableitungen verbunden.
Die einzelnen Pumpen 1n bilden zusammen mit dem gemeinsamen Rotor 5 eine besonders
leistungsfähige Pumpe 1G, bei der die gesamte Förderleistung durch die Summe der einzelnen
Pumpenleistungen ausgedrückt werden kann. Bei Störungen an einer der Pumpen 1n ist
nicht die Gesamtheit der Pumpe 1G betroffen, und zur Beseitigung der Störung muß auch
nur die einzelne Pumpe 1n repariert werden.
[0026] Durch Variation der Rotordrehzahl läßt sich die Förderleistung der Pumpe 1G ändern,
wobei die Änderung der Förderleistung alle Einzelpumpen 1n im gleichen Ausmaß betrifft.
[0027] Durch die voneinander getrennten Einzelpumpen 1n lassen sich gleichzeitig verschiedene
inhomogene Medien fördern, wobei deren Mischung auf der Ausgangsseite möglich ist.
1. Rotationspumpe (1) mit einem Gehäuse (2) und einem Rotor (5), in welchem wenigstens
ein Pumpflügel (71, 72) in Richtung seiner Längsachse (121, 122) verschieblich gelagert
ist und mit diesem um dessen Rotationsachse (11) rotiert, wobei der Rotor (5) eine
Längsführung für den wenigstens einen Pumpflügel (71, 72) bildet und im Gehäuse (2)
derart exzentrisch gelagert ist, daß sich zwischen dein Rotor (5) und dein Innenraum
(R) des Gehäuses (2) eine Engstelle (6) bildet, und daß in der Innenwandung (10) des
Gehäuses (2) wenigstens eine Einlaß (3)- und eine Auslaßöffnung (4) vorhanden ist,
wobei die Länge des wenigstens einen längsverschieblichen Pumpflügels (71, 72) geringfügig
veränderbar und so auf den Innenraum (R) des Gehäuses (2) abgestimmt ist, daß die
beiden stirnseitigen Enden des Pumpflügels (71, 72), die als Dichtflächen (8, 9) ausgebildet
sind, während ihrer Rotation mit dem Rotor (5) die Innenwandung (10) des Gehäuses
(2) stets abdichtend berühren, und daß sich der wenigstens eine Pumpflügel (71, 72)
während der Rotation stets in Richtung seiner Längsachse (121, 122) reversierend um
das die Rotationsachse (11) verkörpernde Zentrum des Rotors (5) bewegt, wobei sich
die Längsachse (121, 122) und die Rotationsachse (11) ständig schneiden, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpflügel (71 72) wenigstens zweiteilig ausgeführt ist, und daß die sich
zugewandten Seiten (15a, 15b und 16a, 16b) des geteilten Pumpenflügels (71, 72) mittels
wenigstens einer Geradführung (73, 74 und 75, 76) so miteinander verbunden sind, daß
die Teile (71a, 71b und 72a, 72b) des Pumpflügels (71, 72) in Richtung der Längserstreckung
des Pumpflügels (71, 72) relativ zueinander beweglich, jedoch quer zu ihrer Längsachse
starr sind.
2. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geradführung (73, 74, 75, 76) durch parallele Zylinderstifte (Z) gebildet
werden, welche in Gleitsitzen (G) gleiten, wobei die Längenänderung zwischen den Teilen
(71a, 71b und 72a, 72b) des Pumpflügels (71, 72) gegen eine Federkraft erfolgt.
3. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Enden (8, 9) der Pumpflügel (71, 72) gummielastische Dichtelemente
(8a, 9a) aufweisen.
4. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (5) derart ausgebildet ist, daß ihn die Pumpflügel (71, 72) auf seiner
ganzen Länge diametral durchdringen, wobei die Pumpflügel (71, 72) stets die Außenkontur
des Rotors (5) überragen.
5. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor als prismatischer Formkörper (5) ausgebildet ist, der zur Vergrößerung
des Innenraumes (R) der Rotorpumpe (1) Aussparungen (14) aufweist.
6. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor als Zylinder ausgebildet ist.
7. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpflügel als Lamellen (71, 72) ausgebildet sind, die sich an ihren stirnseitigen
Enden zur Bildung von Dichtflächen (8, 9) verjüngen.
8. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie zwei Pumpflügel (71,72) aufweist, die sich im Rotor (5) kreuzen, wozu sie
im Bereich des Rotors (5) jeweils Ausklinkungen (15,16) aufweisen, die ihre freie
Bewegung entlang ihrer Längsachse (121,122) ermöglichen.
9. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in axialer Richtung des Rotors (5) mehrere Gehäuse (2n) hintereinander angeordnet
sind, die der Rotor (5) axial durchdringt, und daß in jedem Gehäuse (2n) der Rotor
(5) wenigstens einen Pumpflügel (7n) aufweist.
10. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (10) des Gehäuses (2) eine beliebige Kontur aufweist.
11. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (10) des Gehäuses (2) eine nahezu kreisförmige Kontur aufweist.
12. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwand (10) des Gehäuses (2) im Bereich ihres Überganges zu den Einlaß-
und/oder Auslaßöffnungen (3,4) eine Kante (20, 21) aufweist, die unparallel zur Querachse
der Pumpflügel (71, 72) verläuft.
13. Rotationspumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch kreisförmige Ein- und/oder Auslaßöffnungen (3, 4), welche in die im wesentlichen
zylindrische Innenwand (10) des Gehäuses (2) einmünden, eine Kante (20) gebildet wird,
welche eine räumlich gekrümmte Kontur aufweist.
14. Rotationspumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß durch polygone Ein- und/oder Auslaßöffnungen (3, 4), welche in die im wesentlichen
zylindrische Innenwand (10) des Gehäuses (2) einmünden, Kanten (21, 22, 23) gebildet
werden, welche unparallel zur Querachse der Pumpflügel (71, 72) verlaufen.
15. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Durchflußmengenmesser arbeitet.