Rotationskolbenpumpe

Der Begriff Rotationskolbenpumpe ist der Sammelbegriff für die Drehschieberpumpe und die Drehkolbenpumpe.

Kolbenmaschine

Kolbenmaschinen sind Maschinen, die die potentielle Energie eines Fluids (der Druck eines Gases oder einer Flüssigkeit) durch Zufuhr oder Entnahme mechanischer Energie mit Hilfe eines Verdränger-Bauteils (Kolben) entweder erhöhen oder vermindern. Im Falle eines Verdichters (für Gase) oder einer Pumpe (für Flüssigkeiten) wird dem Medium über den Kolben potentielle Energie zugeführt (Druckerhöhung). Im umgekehrten Fall, bei Motoren, wird die potentielle Energie des Mediums über den Kolben in mechanische Energie umgewandelt, die dann über die Pleuelstange an der Kurbelwelle abgegriffen werden kann.

Rotationskolben

Abhängig von der Art der Bewegung unterscheidet man zwischen Hubkolben und Rotationskolben.

Im ersten Fall bewegt sich als Verdränger ein zylindrischer Kolben axial in einem Zylinder zwischen zwei Endlagen (unterer und oberer Totpunkt).

Bei den Rotationskolbenmaschinen bewirkt ein rotierender Verdränger das Atmen des Arbeitsraumes mit dem Fluid.

Grundformen der Rotationskolbenpumpen

Nach der Schwerpunktlage des Verdrängers und des Arbeitsraumes, der ebenfalls eine rotierende Bewegung ausführen kann, wird zwischen vier Grundformen der Rotationskolbenpumpen unterschieden.

Die Drehkolbenpumpe ist gekennzeichnet durch eine außenachsige Bauart nach Philander und Francis Roots (1848). Sie ist frei von rotierenden und oszillierenden Massenkräften (Unwucht).
Die Kreiskolbenpumpen haben eine innenachsige Bauart nach Felix Wankel (1954). Dem Prinzip ihrer Bauform nach weisen sie eine Unwucht auf, die aber durch abgeschlossene Kammern und Materialdichteunterschiede innerhalb des Kolbens vollständig ausgeglichen werden kann.
Die drehkolbenartigen Umlaufkolbenpumpen nach Trotter (1805).
Die kreiskolbenartigen Umlaufkolbenpumpen nach Karl Wittig (1908)^[1]^[2] bzw. Drehschieberpumpen.

Die beiden letztgenannten Pumpenarten besitzen infolge der rotierenden und oszillierenden Bewegung von Verdränger und auch arbeitsraumbildenden Wandteilen freie, nicht auszugleichende Massenkräfte. Sie sind daher in ihrer Schnellläufigkeit auf niedrige bis mittlere Drehzahlen beschränkt, wogegen sich Drehkolbenpumpen für hohe bis höchste Drehzahlen eignen.

Einzelnachweise

↑ Erwin Ruppelt: Druckluft-Handbuch. 4. Auflage. Essen 2003, ISBN 978-3-8027-2548-7, S. 118 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche): „Mit der Entwicklung eines frischölgeschmierten Rotationsverdichters mit Laufringen durch Karl Wittig im Jahre 1908 wurde die Basis für eine Generation von Verdichtern und Motoren geschaffen, die heute weltweit in Gebrauch sind. Maßgeblich für die Erfindung war die Verwendung eines mitrotierenden Laufringes, der bei deutlich reduzierter Relativgeschwindigkeit des Rotorschiebers gegenüber dem Gehäuse die wesentlichen radialen Schieberkräfte aufnehmen konnte.“
↑ In der Geschichte verwurzelt. Auf die Zukunft fokussiert. Abgerufen am 25. Mai 2022 (deutsch): „1908: Die Maschinenfabrik Karl Wittig entwickelt ein Patent für einen Drehschieber-Kompressor; dieser wird fünf Jahre später als „System Wittig“ lizenziert.“

[1] Erwin Ruppelt: Druckluft-Handbuch. 4. Auflage. Essen 2003, ISBN 978-3-8027-2548-7, S. 118 (eingeschränkte Vorschau in der Google-Buchsuche): „Mit der Entwicklung eines frischölgeschmierten Rotationsverdichters mit Laufringen durch Karl Wittig im Jahre 1908 wurde die Basis für eine Generation von Verdichtern und Motoren geschaffen, die heute weltweit in Gebrauch sind. Maßgeblich für die Erfindung war die Verwendung eines mitrotierenden Laufringes, der bei deutlich reduzierter Relativgeschwindigkeit des Rotorschiebers gegenüber dem Gehäuse die wesentlichen radialen Schieberkräfte aufnehmen konnte.“

[2] In der Geschichte verwurzelt. Auf die Zukunft fokussiert. Abgerufen am 25. Mai 2022 (deutsch): „1908: Die Maschinenfabrik Karl Wittig entwickelt ein Patent für einen Drehschieber-Kompressor; dieser wird fünf Jahre später als „System Wittig“ lizenziert.“

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