一种用于输送液体介质的包括凸面的轨道泵装置，方法及用途与流程

1.本发明涉及一种通过旋转运动来输送液体介质的轨道泵装置。本发明尤其涉及一种具有特别稳定运行特性的轨道泵装置，这里的运行特性尤其指特别恒定的体积流量。最后，本发明还涉及一种相应的方法以及在轨道泵装置中至少一个凸面的用途。本发明尤其涉及一种根据相应的独立权利要求的前序部分所述的装置和方法。


背景技术：

2.作旋转运动的泵，特别是轨道泵，应用广泛，并且根据应用可以输送液体和/或气体。轨道泵适用于输送液体。
3.由于过程变化的影响和制造公差，通常无法精确地指定输送量，例如，每单位时间里输送的体积(体积流量)在相对较大的范围内变化。基于该现有技术，人们感兴趣的是一种运行特性尽可能恒定的轨道泵，这里的运行特性特别指的是恒定的输送体积流量。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种装置和方法，借助该装置和方法可以优化轨道泵尽可能恒定的运行特性，这里的运行特性尤指输送体积流量，该输送体积流量尽可能的恒定，同时尽可能高。该目的尤其在于将轨道泵设计成使得该泵是有效的(良好的输送特性)，从而在广泛的运行参数范围内具有有利的运行特性，特别是在涉及有利的副作用的情况下尽可能恒定的输送体积流量和良好的密封性。
5.该目的通过根据权利要求1所述的轨道泵装置以及通过根据相应的独立方法权利要求所述的方法来解决。相应的从属权利要求中描述了本发明的有利的改进方案。下文描述的示例性实施例的特征可以彼此组合，前提条件是这种做法未被明确拒绝。
6.提供一种轨道泵装置，该轨道泵装置被设置为通过旋转运动，特别是通过偏心轮的致动来输送液体介质，该轨道泵装置包括：一液压壳体，以流体密封的方式包围液压腔；至少一个膜单元，可驱动该膜单元以产生泵送作用，并且该膜单元设在液压腔内部，与液压壳体的内护套表面平坦接触；一入口，设置在液压壳体中，并提供与液压腔的液压连接以引入介质；一出口，设置在液压壳体中，通过该出口可以将介质从液压腔中排出。
7.根据本发明，建议在内套表面和/或膜单元上设置至少一个凸面，使得在膜单元和内套表面之间的径向间隙通过圆周截面小于360
°
，特别是小于180
°
的凸面来限定。
8.这尤其在输送量方面具有稳定作用，并且还具有其他有利的运行特性。
9.已经显示出，特别是在液压壳体和膜单元之间的界面处的理想的尺寸或理想的参数的偏差，对输送量(流量)的波动具有很大的影响。本发明基于这样的知识，即鉴于在该界面处的几何测定，可以实现预定义的理想输送量，并且这种理想的输送量具有特别有利的效果。
10.本发明尤其基于这样的概念，即在径向上以圆形几何形状(分别与圆周部分相关
的凹部或空腔)提供不规则性(偏差)，这种不规则性(偏差)局部地增大了体积。优选地，基于在泵壳体中设置的入口或出口，可以通过在先前的圆形或圆柱形的护套表面上，特别是这些圆形或圆柱形的护套表面的局部位置处的材料凹部或材料去除来实现。
11.进一步显示出，在两个弯曲的，特别是圆柱形的表面之间的界面处的凸面对泵的运行特性具有特别积极的影响。输送体积流量尤其可以通过不规则地结合或设置的缓冲体积来稳定。优选地，将所述凸面设在壳体的凹入的(根据标准的，特别是管筒形的)内套表面处或者设在膜单元的凸出的(根据标准的，尤其是圆柱形的)外轮廓上。
12.与当前尝试的技术相反，根据本发明，可以通过在膜单元和壳体之间的界面处的几何尺寸来稳定泵的运行特性，该几何尺寸限于圆周部分。
13.基于本发明的概念，尤其可以实现以下优点：分别稳定输送量或输送体积流量；平衡或补偿直径公差；有效缓冲；增加可获得的抽取量；工艺稳定性；尽管输送率较高，但仍具有良好的密封性。
14.在此，输送特性(关键词：输送切割器)也尤其可以分别根据凸面或凹部的直径比或其深度，在圆周轮廓的另外的角度范围内通过相应的角度范围内的体积增加或间隙增大的不同程度而受到影响。取决于凸面的相对布置，由此也可以获得良好的密封效果。
15.在此，凸面尤其应理解为在膜单元与壳体的内套表面之间的界面处特指相应的公称直径，特指圆柱形几何形状或具有圆形横截面的几何形状与标准几何形状的局部偏差。
16.凸面以几何方式在圆周的部分区域上引起间隙增加效果。凸面因此可以是反的(在膜单元上的布置，向内弯曲到液压腔的中心点)，或者可以是正的(在壳体上的布置，向径向上弯曲到外部)。因此，术语“凸面”不限于特定的几何形状或特定的制造方法或特定的材料组合。从狭义上讲，术语“凸面”可以指在金属材料上的尺寸，但是在当前情况下，还可以指在膜单元的优选材料上的相应尺寸。
17.术语“液体密封”由此也可以更具体地简化为含义“流体密封”。
18.因此也可以针对相应的应用分别优化凸面的几何形状。例如，凸面以镰刀形的方式切向收缩并切向逐渐变细。同样可以单独选择相对于入口或出口的周向位置。
19.轨道泵装置还可以在膜单元的内部具有膜支撑件以及轴承(滚针轴承)和偏心轮。泵送运动可以例如从偏心轮转移到膜单元。膜单元可包括以下组件，即膜支撑件、轴承和偏心轮，或者可替代地与这些组件分开设置。
20.根据一个示例性实施例，由凸面限定的径向间隙是镰刀形的，尤其是切向地收缩和切向地逐渐变细。已经表明，凸起或间隙的镰刀形几何形状分别提供了特别良好的缓冲效果。切向逐渐变细还对运行特性产生有利的影响，特别是在振动或推动方面具有有利的影响。
21.由此也可以不通过镰刀的几何形状来实现切向收缩和/或切向逐渐变细的设计。已经表明，通过从标准区域到凸出区域的这种稳定过渡，可以实现特别有利的运行特性。切向收缩/逐渐变细的设计的其它特征还有例如连续变化的曲率半径。
22.根据一个示例性实施例，通过凸面在圆周部分中提供具有增大的体积的补偿几何形状(补偿腔)，尤其用于液体介质。这促进了特别稳定的运行特性。
23.根据一个示例性实施例，凸面在其周向延伸的一半位置处具有最大径向深度。根据一个示例性实施例，凸面在周向方向上对称地设计。在任何情况下，这种设计都对运行特
性具有有利的影响。
24.根据一个示例性实施例，凸面的曲率半径根据周向位置而变化，特别是在到内护套表面的相应过渡处的凸面的曲率半径根据周向位置而变化。换句话说，曲率不是恒定的，而是会增大或减小。该几何尺寸可以进一步优化运行行为。
25.根据一个示例性实施例，凸面沿着膜单元的整个纵向延伸(特别是平行于偏心轮的轴线的方向)形成。这提供了良好的效果。
26.根据一个示例性实施例，凸面限定了与周向位置相关的最大间隙尺寸，就值而言，该最大间隙尺寸相对于膜单元或液压腔的公称直径位于千分之几的单位范围内，例如，范围是每千分之1到3。事实证明，在获得凸面的效果和与标准几何形状偏差之间获得很好的平衡方面，该范围是有利的。
27.根据一个示例性实施例，凸面布置成与入口和/或出口液压连通。这还提供了系统的影响，不仅影响运行行为，而且影响泵的功率特性。因此，在这种情况下，凸面的相对位置与入口液压地相互作用并且特别是还影响流动特性或流速的布置被理解为“液压连通”。这种布置特别是包括凸面在周向上的重叠。
28.根据一个示例性实施例，凸面在周向方向上从入口(或其垂直于内套表面的垂直方向)或至出口开始延伸，特别是在凸面的绝对周向延伸的圆周重叠最大为25％。重叠因此也可以影响凸面与入口或出口之间的流体连通的水平，从而可以调节所获得的效果，特别是施加在液体介质上的效果。
29.根据一个示例性的实施方式，凸面的延伸圆周角在5至120
°
内的范围内，特别是至少40至80
°
内的范围内，特别是约为70
°
。圆周角可以单独地适合于各自的情况，并且尤其也可以根据径向间隙的深度来调节。如果需要在进口侧或出口侧重叠，则圆周角可以相对较大。
30.根据一个示例性实施例，膜单元与内护套表面之间的界面(接触区域)被分成相等大小的四个圆周部分，其中，凸面仅在一个圆周部分中或在最大的两个相邻圆周部分中/之上延伸。已经表明，这种类型的局部限制就凸面相对于凸面的效果以及相对于泵的其它参数进行布置而言是有利的。
31.根据一个示例性实施例，凸面至少大约在90
°
圆周角+10
°
上延伸，从而使入口或出口与5到20
°
圆周角重叠。这种特定的设计(凸面的延伸量基本上超过了总圆周的1/4)已被证明对许多类型的泵都是有利的。
32.根据一个示例性实施例，膜单元设计为环形，并且通过位于内侧的膜支撑件，特别是通过环形膜支撑件支撑，该环形膜支撑件围绕轨道泵装置的偏心轮。对于许多类型的轨道泵，已证明这种设计是有利的。在这种类型的布置中，凸出分别被证明是特别有利或有效的。
33.根据一个示例性的实施方式，内护套表面以管圆柱形的方式设计。据此，当凸面设在内护套表面上时，其表示与该管-圆柱几何形状的偏差。
34.根据一个示例性实施例，凸面的直径与膜单元或液压腔的公称直径的比率在0.9至1.1的范围内(比率s1)，特别是在0.95至1.05的范围内。径向不规则的这一水平(最大约10％，尤其是0.1％至5％)被证明是有利的。
35.根据一个示例性实施例，凸面仅设置在内护套表面上(负凸面)。例如，在某些材料
组合(膜单元和内护套表面)的情况下，这可能是有利的。替代地，凸面仅可设置在膜单元上。根据壳体的设计并且根据个别情况的要求，这可以是特别有利的。
36.根据一个示例性实施例，凸面仅按照以下方式布置，即，与入口液压连通。凸面的稳定作用由此特别明显。因此，可以特别有效地缓冲直径公差。因此，凸面优选地完全覆盖入口。
37.可选地，凸面专门设置成与出口液压连通。特别是仅设置在出口处的凸面尤其在优化密封性方面也具有优势。特别是可以在壳体轮廓处确保基本上恒定的密封间隙。因此，凸面优选地完全覆盖出口开口。
38.上述目的还通过一种用于通过旋转运动来输送液体介质的轨道泵装置来解决，该轨道泵装置包括：以流体密封的方式围绕着液压腔的液压壳体；包括至少一个膜单元，可以致动该膜单元以产生泵送作用；并且包括设置在液压壳体中的入口和出口；特别是上述轨道泵装置，其通过在内护套表面和/或膜单元上设计至少一个凸面来限定膜单元与内护套表面之间的径向间隙来制造，特别通过凸面来制造。这产生了上述优点，特别是还通过相对简单，有效的措施对泵进行了操作上的改进，这可以以简单的方式在多种不同的泵类型上实现。凸面例如用于金属材料。凸面也可以可选地用于其他材料。尤其是在径向深度上进行凸面设置，该径向深度大于或等于受影响的部件的公差范围，尤其是大于或等于液压腔的内径的累积公差范围以及膜单元的外径的累积公差范围。
39.上述目的还通过一种用于操作轨道泵装置的方法来解决，该轨道泵装置通过旋转运动，特别是通过偏心轮，特别是上述的偏心轮对膜单元的致动来输送液体介质。特别是上述的轨道泵装置，其中，控制或调解所述轨道泵装置的膜单元相对于所述轨道泵装置的液压壳体的内护套表面的相对运动以输送液体介质，其中膜单元接触内护套表面；其中膜单元相对于至少一个凸面运动，所述至少一个凸面布置在所述膜单元与所述内护套表面之间的界面处并且与所述入口和/或与所述出口液压连通，其中所述凸面限定在小于360
°
，特别是小于180
°
的圆周部分中用于在膜单元和内护套表面之间容纳液体介质的间隙。这产生了上述优点，特别是在泵的操作期间产生上述优点。可以优化操作行为。膜单元尤其被致动并且相对于壳体运动，使得径向间隙可以/仍然可以用作介质的泵腔。
40.该方法还可以包括例如特别通过速度调节来调节流量(分别是每时间单位的输送体积流量或输送体积)。
41.还通过使用设置在轨道泵装置的膜单元或轨道泵装置的液压壳体的内护套表面上的凸面来解决上述目的，该凸面用于在小于360
°
，特别是小于180
°
的圆周部分中限定用于容纳液体介质的径向间隙，液体介质特别在上述轨道泵装置中，特别是在上述方法中，通过膜单元和内护套表面之间的泵送运送来输送。
附图说明
42.在下面的附图中将更详细地描述本发明，其中，对于在相应附图中未明确描述的附图标记，将参考其他附图。具体而言，示出了用于根据本发明的轨道泵装置的凸面的布置和设计的各个替代方案，其中：
43.图1以侧视剖视图示出了根据示例性实施例的包括凸面的轨道泵装置。
44.图2、5以剖视侧视图示出了根据示例性实施例的在轨道泵装置的液压壳体处的凸
面的特殊几何特征。
45.图3以剖视侧视图示出了根据示例性实施例之一的轨道泵装置的凸面的示例性直径比。
46.图4以透视侧视图示出了根据示例性实施例的在轨道泵装置的液压壳体处的凸面的示例性布置；
47.图5以透视侧视图示出了根据示例性实施例的在轨道泵装置的液压壳体处的凸面的示例性布置；
48.图6、7、8、9示出了根据示例性实施例的在轨道泵装置的情况下在液压壳体或膜单元处的凸面的示例性布置和设计，每幅图均以示意图示出。
49.附图标记列表
50.1 膜支撑件
51.3 轴承，特别是滚针轴承
52.5 偏心轮
53.7 入口
54.9 出口
55.10 轨道泵装置
56.11 液压腔
57.12 液压壳体
58.13 内护套表面
59.14 膜单元
60.15 凸面
61.16 径向间隙
62.a 凸面的圆周点起始
63.b 凸面区域的中心点，特别是最大间隙
64.c 凸面的圆周点结束
65.d11 分别为液压腔或内护套表面的公称直径
66.d14 膜单元的公称直径(外径)
67.d15 凸面直径
68.r15 间隙尺寸
69.α 入口或出口特别相对于垂直方向(0
°
)的圆周角位置
70.β 分别为凸面或圆周部分开始的圆周角位置
71.β0 过渡到凸面或圆周部分的过渡区域
72.β1 分别为凸面或缓冲镰刀的逐渐变细的区域
73.γ 分别为凸面或缓冲区域，或缓冲镰刀的圆周部分
74.δ 分别为标准区域或默认区域
75.s1 凸面直径与液压腔公称直径或膜单元公称直径的比率
76.s2 液压腔公称直径与间隙尺寸或凸面的径向延伸的比率。
具体实施方式
77.首先参考所有附图标记共同描述附图。通过参考每个附图来强调各个方面。
78.轨道泵装置10包括液压腔11(公称直径d11)，包括内套表面13的液压壳体12，以及膜单元14(公称直径d14)。一膜支撑件1，支撑在轴承3上，特别是滚针轴承上，并由偏心轮5致动。待泵送的液体通过入口7输送到腔室11中，并进一步通过出口9泵送。
79.膜单元14与内套表面13之间的径向间隙16通过凸面15(分别为虚拟直径或数学直径d15)在周向特定位置处形成。凸面在圆周点a处开始，并且凸面在圆周点c处结束。凸面区域的圆周中心点b特别是具有最大径向间隙(间隙尺寸r15)的位置。
80.基于以下几何特征编号，可以更详细地表征凸面：
81.α入口或出口特别相对于垂直方向(0
°
)的圆周角位置
82.β凸面开始的圆周角位置
83.β0过渡到凸面的过渡区域
84.β1分别为凸面或缓冲镰刀的逐渐变细的区域
85.γ凸面的圆周部分(缓冲镰刀)
86.δ分别为标准区域或默认区域(无凸面)
87.s1凸面直径与液压腔公称直径或膜单元公称直径的比率
88.s2液压腔公称直径与间隙尺寸或凸面的径向延伸的比率。
89.凸面的过渡区域β0或逐渐变细的区域β1可以描述为这样的区域，在该区域中，由于凸面的存在，特别是在压力方面已经产生了液压作用。过渡区域可尤其在个位数范围内，这取决于凸面的几何设计，以及取决于凸面与入口/出口之间的圆周重叠部分是否就在眼前。比率s1，s2在每种情况下都可以表征凸面，但是这不是唯一的参数，通过该参数可以解释凸面。
90.图1示出了轨道泵装置10的横截面，其观察方向与偏心轮平行。与入口7重叠的凸面设置在大约20
°
至大约125
°
的角度范围内(四分之一圆，右上角)。除此之外，膜单元14抵靠壳体12的内护套表面。
91.在图2中示出了与凸面15相比的标准区域δ(没有径向间隙)。在此不容易看到凸面15，特别是因为未示出膜单元。凸面15在例如40
°
至80
°
的圆周部分上延伸，并且相应的过渡区域β0和β1在每种情况下都延伸约10
°
。
92.图3更详细地描述了直径d15和d11。凸面直径d15是腔室11的公称直径d11和间隙的径向深度r15之和。d15与d11的直径比(比率s1)例如在1.002的范围内(相当于每千个凸面深度为2左右)。但是，根据允许的公差，间隙尺寸r15也可以明显更大，尤其是高达腔室标准直径的10％。也可以由液压腔的公称直径d11和间隙尺寸r15(d11：r15)形成另一比率s2。
93.在图4中以透视图即在与入口7重叠的布置中示出了设置在内护套表面处的凸面15的示例性位置。
94.图5中示出了相对较长的凸面15(延伸部>120
°
)，其中以相对大的方式示出了径向间隙r15。凸面具有镰刀形的几何形状并且与入口区域重叠。
95.在图6中更详细地描述了其中一个示例性实施例。凸面15设在内护套表面13上，并从入口的区域(β＜α)中开始。由此，通过内护套表面的更大(凹入)的曲率(比标准直径小的曲率半径)来确保局部间隙的增大。凸面的圆周部分γ大约为70
°
。在这种情况下以及在其
他示例性实施例的情况下，可以分别单独选择或调整入口7的圆周位置和壳体的内径。
96.图7示出了一个相对较长和较深的凸面15。凸面设在内护套表面上，并从入口的区域中开始，但重叠区域较大(β
–
α≈20
°
)。凸面的圆周部分γ大约为120
°
。
97.图8中示出了相对较弱的凸面15。该凸面设置在膜单元处。由此通过膜单元的较弱的(凹入的)曲率(比膜单元的外护套表面的标准截面更大的曲率半径)来确保局部间隙的增大。凸面的圆周部分γ大约为170
°
。
98.图9示出了凸面15，其与图6中的凸面相当，但是相比之下，图9中的凸面15设在出口侧。凸面可以可选地设置在内护套表面处或膜单元处(负的)。凸面的圆周部分γ约为170
°
。
99.在图6和图9的示例性实施例中，圆周部分也可以可选地在5
°
至120
°
的范围内变化。在每种情况下，凸面分别与入口(β<α)或出口的圆周位置重叠(图9)。