Energieeffizienz Drehkolbenpumpen mit epi- und hypozykloidischen Drehkolben

Mit neuen Drehkolbenpumpen lassen sich viel bessere Wirkungsgrade erzielen, als bei den bisher bekannten Systemen. Dabei lassen sich zwei verschiedene Systeme unterscheiden: die Ausführung E mit epizykloidischen Drehkolben und die Ausführung H mit hypozykloidischen Drehkolben.

Anbieter zum Thema

Klinkhammer Intralogistics GmbH

Treston Deutschland GmbH

JESSBERGER GmbH

Die epizykloidische Drehkolbenpumpe (DKP-EZ) für mittlere bis hohe Drücke geeignet benötigt immer selbstöffnende Einlass- und selbstschließende Auslassventile. Die hypozykloidische Drehkolbenpumpe (DKP-HZ) kommt hauptsächlich für niedrige bis mittlere Drücke zum Einsatz und benötigt in der einfachsten Ausführung keine Ventile.

Gerade formt bei Umdrehungen des Exzenterpunktes vollständige Epizykloide

Bei einer einspitzigen (einbogigen) Epizykloide nach dem 1. und dem 3. Jura-Bildungsgesetz (BG) sei die Exzentrizität e=r und der Zykloidenstrahl E-P mit der Länge l=2r. Wird dieser Zykloidenstrahl E-P um ein beliebiges Maß c über den Punkt P hinaus bis Pa verlängert, so soll dieser neue Punkt die Ausgangslage für eine vergrößerte (gestreckte) Epizykloide EZ1a sein.

Wird nach dem 3. BG dieser Zykloidenstrahl (a=l+c) mit seinem einen Endpunkt E auf dem Exzenterkreis EK so geführt, dass die Drehgeschwindigkeit dieser Geraden halb so groß wie die des Exzenterpunktes E ist (β=2α) und die Drehrichtungen gleich sind, beschreibt der zweite Endpunkt Pa eine vergrößerte (gestreckte) Epizykloide EZ1a. Nach zwei vollen Umdrehungen des Exzenterpunktes E um den Mittelpunkt M_EZ1 hat sich die Gerade E-Pa, von ihrer Ausgangslage E₀-Pa₀ ausgehend, ein Mal um 360° gedreht und dabei eine vollständige, vergrößerte Epizykloide EZa erzeugt (Bild 1 – siehe Bildergalerie).

Drehkolbenform orientiert sich an der vergrößerten Epizykloide

Um eine brauchbare Drehkolbenform zu bekommen, die sich an zwei gegenüberliegenden, um 180° versetzten Dichtrollen DR1 und DR2 mit dem Durchmesser D=2d abrollen, die im Pumpengehäuse ortsfest mit dem Abstand A=2a montiert sind, muss die EZ1a umlaufend mit dem Radius d verkleinert werden und es entsteht eine neue Hüllkurve EZ1d.

Extrudiert man diese Hüllkurve um eine bestimmte Höhe h, so erhält man einen epizykloidischen Drehkolben, DK-EZ1 genannt. Wird er auf eine Exzenterwelle EW, die mittels zweier Kugellager im Pumpengehäuse PG montiert ist und die die gleiche Exzentrizität e hat, drehbar gelagert, so rollt er sich bei Drehung an die beiden Dichtrollen DR1 und DR2 spielfrei ab, wobei die Drehgeschwindigkeiten von DK und EW gleich groß, die Drehrichtungen jedoch entgegengesetzt sind (δ=–γ).

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