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Title:
PUMP ARRANGEMENT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/079847
Kind Code:
A1
Abstract:
A pump arrangement has two separately drivable rotor elements (10, 12), each having conveying elements (14, 16). The conveying elements (14, 16) form conveying surfaces (18, 22). Depending on the position of the conveying elements relative to one another, different conveying surfaces (18, 22) are active, and therefore the flow direction of the conveyed medium can be changed, while the rotational direction of the rotor elements remains constant, by changing the position of the conveying elements (14, 16) relative to one another.

Inventors:
VODERMAYER, Bernhard (Kriegerstraße 68, Germering, 82110, DE)
GMEINER, Heinrich (Karolingerstraße 11a, Gilching, 82205, DE)
Application Number:
EP2013/074179
Publication Date:
May 30, 2014
Filing Date:
November 19, 2013
Export Citation:
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Assignee:
DEUTSCHES ZENTRUM FÜR LUFT- UND RAUMFAHRT E.V. (Linder Höhe, Köln, 51147, DE)
International Classes:
F04D3/00; F04D13/06; F04D15/00
Foreign References:
DE1028948B
DE102005038217A1
FR2595417A1
JPS63192995A
CN2688942Y
Attorney, Agent or Firm:
VON KREISLER SELTING WERNER (Deichmannhaus am Dom, Bahnhofsvorplatz 1, Köln, 50667, DE)
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Claims:
Ansprüche

1. Pumpvorrichtung mit zwei gesondert antreibbaren Rotorelementen (10, 12), die gemeinsam ein Fördern des Mediums durch Drehung der Rotorelemente bewirken, wobei jedes Rotorelement (10, 12) mindestens ein Förderelement (14, 16) aufweist, wobei durch die Förderelemente (14, 16) Förderflächen (18, 22) ausgebildet sind, die das Medium in die ein oder andere Förderrichtung fördern, und wobei eine Stellung der Förderelemente (14, 16) relativ zueinander veränderbar ist, und je nach Stellung der Förderelemente (14, 16) zueinander unterschiedliche Förderflächen (18, 22) aktiv sind.

2. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich je nach Stellung der Förderelemente (14, 16) zueinander die Förderrichtung (20, 24) ändert, wobei die Drehrichtung insbesondere beider Rotorelemente (14, 16) stets unverändert bleibt.

3. Pumpvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderelemente (14) eines ersten der beiden Rotorelemente (14) bei einer ersten Förderrichtung (20) an einer der Drehrichtung abgewandten Seite der Förderelemente des zweiten der beiden Rotorelemente (16) anliegt.

4. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderelemente (16) eines ersten der beiden Rotorelemente (10) bei einer zweiten Förderrichtung (24) an einer der Drehrichtung zugewandten Seite der Förderelemente des zweiten der beiden Förderelemente (16) anliegt.

5. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Förderelemente (14, 16) der beiden Rotorelemente (10, 12) zumindest teilweise in axialer Richtung überdecken.

6. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei kurzfristigem Wechseln der Stellung der Förderelemente (14, 16) zueinander oder bei einer Anordnung der aktiven Förderflächen in einem maximalen Abstand die Pumpvorrichtung als Sperrventil wirkt.

7. Pumpvorrichtung mit zwei gesondert antreibbaren Rotorelementen (30, 32), wobei jedes Rotorelement (30, 32) mehrere Förderelemente (36, 42) aufweist, wobei durch die Förderelemente (36, 42) Förderflächen (34, 38) ausgebildet sind und wobei eine relative Drehgeschwindigkeit der beiden Rotorelemente (30, 32) zueinander veränderbar ist und je nach relativer Drehgeschwindigkeit der beiden Rotorelemente (30, 32) zueinander unterschiedliche Förderflächen (36, 38) aktiv sind.

8. Pumpvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer ersten Förderrichtung ein erstes der beiden Rotorelemente (30) schneller dreht als ein zweites der beiden Rotorelemente (32) und dass bei einer zweiten Förderrichtung das zweite der beiden Rotorelemente (32) schneller dreht als das erste der beiden Rotorelemente (30).

9. Pumpvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass eines der beiden Rotorelemente (32) das andere der beiden Rotorelemente (30) umgibt.

10. Pumpvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein äußeres Rotorelement (32) an seiner Innenseite (44) erste aktive Flächen (42) und das innere Rotorelement (30) an seiner Außenseite (46) zweite aktive Flächen (36) aufweist.

11. Pumpvorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass je nach Förderrichtung Fluid von der ersten aktive Fläche (42) in die zweite aktive Fläche (36) oder von der zweiten aktiven Fläche (36) in die erste aktive Fläche (44) gelangt.

12. Pumpvorrichtung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ersten und zweiten aktiven Flächen (36, 42) in axialer Richtung nur über einen Teil der axialen Breite der Rotorelemente (30, 32) erstrecken.

13. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer relativen Drehgeschwindigkeit von null und bei größtmöglichem Abstand der aktiven Flächen 36, 42 beider Rotorelemente (10, 12; 30, 32) zueinander die Pumpvorrichtung als Sperrventil wirkt.

14. Pumpvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorelemente (10, 12; 30, 32) zum gesonderten Antrieb jeweils mit einem Antriebsmotor verbunden sind .

Description:
Pumpyorrichtung

Die Erfindung betrifft eine insbesondere elektrofluidische Pumpvorrichtung .

Derartige Pumpvorrichtungen weisen zum Fördern von Fluiden, d.h . Flüssigkeiten und/ oder Gasen Rotorelemente auf.

Hydraulische Antriebssysteme für einen reversierenden Pumpbetrieb weisen vorwiegend Anordnungen auf, welche mit konstanter Drehrichtung arbeiten und die Förderrichtung des Pumpmediums über Stellventile einstellen. Je nach Druckumgebung sind die Ventilanlagen mehr oder weniger aufwendig und schwerfällig aufgebaut. Die Ventiltechnik in Industrieanlagen benötigt dabei aufgrund von Sicherheitsanforderungen auch dann Strom, wenn sie sich nicht bewegen. Ein hoher Energieaufwand der Gesamteinrichtung ist die Folge. Diese Methode hat weiterhin den Nachteil, dass enorme Druckstöße durch das Öffnen und Schließen der Ventile entstehen können, welche die Lebensdauer aller im hydraulischen Kreis vorhandenen Teile stark reduziert. Insbesondere betrifft dies die Ventil- und Leitungstechnik sowie die Pumpe selbst. Alle beteiligten Komponenten müssen robuster und damit größer und schwerer ausgelegt sein. Ferner steigt auch die Anzahl der verbauten Teile.

JP63-192995 offenbart beispielsweise eine Flügelpumpe, wobei die Förderrichtung durch Änderung der Drehrichtung des Rotors und zusätzlich eine Ventiltechnik erfolgt. Dies führt zu einem schlechten Wirkungsgrad und hohem mechanischen Verschleiß der Teile.

Ferner sind Pumpen bekannt, die die Drehrichtung wechseln um eine Änderung der Förderrichtung zu realisieren. Hier sind zum Beispiel Antriebssysteme für submarine oder aeronautische Anwendungen, also U- Boote oder Zeppeline zu nennen, welche Turbinen oder Propeller zur Fortbewegung oder zum Manövrieren benötigen. Submarine Anwendungen stützen sich dabei oft auf Impeiieranwendungen, welche in ihrem Aufbau und in ihrer Funktionsweise einer reversierend arbeitenden Axialpumpe gleichen.

Reversierend arbeitende Pumpensysteme haben den großen Nachteil, dass sie die Drehrichtung wechseln müssen, um die Umkehrung der Förderrichtung zu erzielen. Gerade bei Systemen, welche zum Manövrieren von nautischen Fahrzeugen oder beispielsweise in der Medizintechnik zur Erzeugung eines pulsatilen Volumenstromes verwendet werden, schränkt ein reversierender Betrieb die Lebensdauer erheblich ein, da die Lagerung wesentlich stärker belastet wird, als bei einem Antrieb mit konstanter Drehrichtung. Bei marinen oder submarinen Anwendungen weicht man daher oft auf einen schwenkbaren Antrieb aus, welcher allerdings wiederum einen erheblichen, mechanischen Mehraufwand und damit ein höheres Ausfallsrisiko mit sich bringt.

Ein weiterer großer Nachteil der Drehrichtungsumkehr bei Verdränger- oder Strömungspumpen sind enorme Verschleißerscheinungen an allen mechanisch beweglichen Teilen, insbesondere an Teilen, welche mit dem Fördermedium in Kontakt stehen. Dieser Sachverhalt trägt weiter zur Verringerung der Lebensdauer bei.

Im Stand der Technik kann ferner Redundanz nur durch den parallelen Aufbau mehrere Anordnungen erzeugt werden, dies bedeutet, dass die Gesamtanlagen groß dimensioniert sein müssen, um das Risiko eines Ausfalls zu minimieren. Des Weiteren sind Anordnungen bekannt, die die Förderrichtung des Arbeitsmediums über verstellbare Schaufeln einstellen. Ein bekanntes Beispiel hierfür ist der sogenannte Schottel-Schiffspropeller. Diese Art von Pumpen besitzt dann nur einen Rotor, dessen Drehrichtung konstant beibehalten wird . Die mechanische Verstellung der Anstellwinkel der Rotorschaufeln hat eine Umkehrung der Förderrichtung zur Folge. Ähnlich wie bei der Ventiltechnik ist dieses Vorgehen nur bei räumlich ausgedehnteren Systemen möglich, da die Blattverstellung robust ausgelegt werden muss und hierfür eine Mechanik erforderlich ist. Ebenso lässt sich dieses System daher schlecht miniaturisieren. Die verwendete Mechanik ist je nach Anzahl der erforderlichen Wechselzyklen erhöhtem Verschleiß unterworfen. Die in CN 2688942 beschriebene Anordnung weist verstellbare Leitschaufeln mit aufwendig gestalteter Mechanik auf.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine fluidische Pumpvorrichtung zu schaffen, die eine hohe Lebensdauer aufweist.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Pumpvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 6.

Eine erste bevorzugte Ausführungsform der Pumpvorrichtung weist zwei gesondert angetriebene Rotorelemente auf. Besonders bevorzugt ist es, zwei gesonderte Antriebe vorzusehen, so dass insbesondere die Drehzahl der beiden Rotorelemente auf einfache Weise unabhängig voneinander gesteuert werden kann. Durch das Vorsehen zweier, insbesondere leistungsfähiger Elektromotoren kann der Aufbau einer derartigen Pumpvorrichtung deutlich vereinfacht werden. Moderne Elektromotoren weisen neben einer hohen Leistungsdichte einen hohen Wirkungsgrad und eine lange Lebensdauer auf.

Jedes der beiden erfindungsgemäß vorgesehen Rotorelemente weist mehrere Förderelemente wie Rotorschaufeln auf. Durch die Förderelemente sind Förderflächen ausgebildet, die auf das zu fördernde Medium aufgrund der Drehung der Rotorelemente eine Kraft ausüben und ein Fördern des Mediums bewirken. Erfindungsgemäß ist es möglich, die Stellung der Förderelemente des ersten Rotorelements relativ zu den Förderelementen des zweiten Rotorelements zu verändern. Je nach Stellung der Förderelemente zueinander sind unterschiedliche Förderflächen aktiv. Dies hat zur Folge, dass wenn beispielsweise die Förderflächen der Förderelemente des ersten Rotorelements aktiv sind, Fluid in eine Förderrichtung strömt und wenn die Förderflächen der Förderelemente des anderen Rotorelements aktiv sind, das Fluid in die entgegengesetzte Richtung strömt. Dies kann insbesondere dadurch erreicht werden, dass beispielsweise bei gleicher Drehrichtung der beiden Rotorelemente je nach Strömungsrichtung das erste Rotorelement dem zweiten Rotorelement nacheilt oder umgekehrt.

Erfindungsgemäß ist es somit möglich, die Strömungsrichtung des durch die Pumpvorrichtung gepumpten Fluids zu verändern, ohne die Rotationsrichtung der Rotorelemente zu verändern. Lediglich der Versatz der beiden Rotorelemente zueinander muss verändert werden. Dies kann auf einfache Weise dadurch erzielt werden, dass eines der Rotorelemente kurzfristig schneller oder langsamer als das andere Rotorelement gedreht wird und anschließend sich die beiden Rotorelemente wieder mit gleicher Drehgeschwindigkeit drehen. Hierdurch wird eine Veränderung des Versatzes und somit ein Verändern der Strömungsrichtung dadurch realisiert, dass andere Förderflächen der Förderelemente zumindest hauptsächlich aktiv sind . Auch können die Förderflächen der unterschiedlichen Förderelemente je nach Stellung zueinander gemeinsam jeweils eine Förderfläche mit unterschiedlicher Kontur ausbilden, so dass hierdurch die Strömungsrichtung verändert werden kann. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Pumpvorrichtung handelt es sich somit insbesondere um eine Axialpumpe, wobei ein Variieren der Förderrichtung durch eine Phasendifferenz bzw. ein Ändern des Versatzes zwischen den Förderflächen realisiert wird . Insbesondere ist es möglich, eine derartige Pumpe auch als Sperrventil zu verwenden. Dies erfolgt dadurch, dass ein periodisches Ändern des Versatzes zwischen den beiden Rotorelementen erfolgt. Dies bewirkt ein periodisches Ändern der Strömungsrichtung . Bei einer relativ hohen Änderungsfrequenz wirkt die Pumpe somit als Sperrventil. Die Sperrwirkung kann auch erzielt werden, wenn die Förderflächen der Rotorelemente in die äußerste Kontraposition gebracht werden, also den größten Abstand zueinander haben. In diesem Fall genügt es, mit einer höheren Drehzahl zu drehen, somit wird der Flusswiderstand durch die Pumpe erhöht und eine Sperrwirkung erreicht. Hierbei sind die beiden aktiven Flächen der Förderelemente in einer Stellung angeordnet, in der keine der beiden aktiven Flächen eine bevorzugte Förderrichtung aufweist.

In besonders bevorzugter Ausführungsform überdecken sich die Förderelemente der beiden Rotorelemente in axialer Richtung zumindest teilweise. Zur Ausbildung einer gegebenenfalls gemeinsamen Förderfläche ist es bevorzugt, dass die Förderelemente aneinander anliegen und insofern eine Kontaktfläche zwischen den beiden Förderelementen besteht. Hierbei ist es möglich, dass beispielsweise die Förderelemente eines ersten der beiden Rotorelemente bezogen auf die Drehrichtung der beiden Rotorelemente an eine der Drehrichtung abgewandten oder der Drehrichtung zugewandten Seite der Förderelemente des anderen bzw. zweiten Rotorelements anliegen. Die Förderelemente des ersten Rotorelements eilen somit den Förderelementen des zweiten Rotorelements nach oder voraus. Die Kontaktflächen, an denen die Förderelemente aneinander anliegen, sind vorzugsweise kongruent zueinander ausgebildet, so dass ein flächiges abdichtendes Anliegen der beiden Förderelemente gewährleistet ist.

Besonders bevorzugt ist es, dass insbesondere zwei Antriebsmotoren, die jeweils mit einem der beiden Rotorelemente verbunden sind, in einem entsprechend hydro- bzw. aerodynamisch ausgebildeten Gehäuse angeordnet sind, so dass dieses unmittelbar in den Fluidstrom integriert werden kann. Dies hat den Vorteil, dass die Antriebswelle der Motoren unmittelbar mit den Rotorelementen verbunden werden kann.

Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der Pumpvorrichtung weist ebenfalls zwei gesondert antreibbare Rotorelemente auf, die in bevorzugter Ausführungsform wiederum über zwei gesonderte Antriebsmotoren, insbesondere Elektromotoren angetrieben sind. Bei dieser Pumpvorrichtung, bei der es sich um eine alternative Struktur der Axialpumpe handelt, wird das Verändern der Förderrichtung, d.h. das Verändern der Strömungsrichtung des Fluids dadurch realisiert, dass die relative Drehgeschwindigkeit der beiden Rotorelemente zueinander verändert wird . Erfindungsgemäß erfolgt hierbei kein Umkehren der Drehrichtung eines oder gar beider Rotorelemente, sondern lediglich ein Verändern der Relativgeschwindigkeit der beiden Rotorelemente zueinander. Beispielsweise wird ein erstes Rotorelemente schneller gedreht als das zweite Rotorelement, wodurch ein Fördern in eine Richtung, beispielsweise axial von links nach rechts erfolgt. Durch Verändern der Relativgeschwindigkeit, indem das zweite Rotorelement schneller als das erste Rotorelement gedreht wird, erfolgt eine Umkehr der Förderrichtung, beispielsweise einem Fördern des Fluids axial von rechts nach links. Die Förderflächen der Förderelemente sind hierbei derart ausgestaltet, dass in Abhängigkeit der relativen Drehgeschwindigkeit unterschiedliche Förderflächen aktiv sind und somit insbesondere ein Fördern des Fluids axial nach rechts oder links bewirken.

Besonders bevorzugt ist es, dass eines der beiden Rotorelemente das andere Rotorelement zumindest teilweise umgibt. Insbesondere sind die beiden Rotorelemente koaxial zueinander angeordnet. Bei bevorzugt im Wesentlichen zylindrisch ausgestalteten Rotorelementen kann ein Rotorelement das andere vollständig umgeben. Je nach Förderrichtung dreht sich somit das innere Rotorelement schneller oder langsamer als das äußere Rotorelement. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform ist es bevorzugt, dass das äußere Rotorelement an seiner Innenseite erste aktive Flächen, insbesondere Kavitäten aufweist, die mit an der Außenseite des inneren Rotorelements vorgesehenen zweiten aktiven Flächen, insbesondere Kavitäten zusammenwirken. Diese Kavitäten bilden die Förderflächen aus, so dass je nach relativer Drehgeschwindigkeit der beiden Rotorelemente zueinander unterschiedliche Förderflächen wirksam bzw. aktiv sind . Insbesondere erfolgt je nach Förderrichtung ein Fördern des Fluids von den ersten in die zweiten Kavitäten oder von den zweiten in die ersten Kavitäten. Z. B. wird das Fluid von den ersten Kavitäten angesaugt und in die zweiten Kavitäten gefördert. Die zweiten Kavitäten stoßen das Fluid sodann aus. Bei entsprechender Änderung der Relativdrehgeschwindigkeit erfolgt ein umgekehrtes Fördern des Fluids.

Bei einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform sind sowohl die ersten als auch die zweiten Kavitäten derart ausgebildet, dass diese sich in axialer Richtung der Rotorelemente nur über einen Teil der axialen Breite der Rotorelemente erstrecken. Keine der Kavitäten ist somit in axialer Richtung durchgängig . Dies hat zunächst den Vorteil, dass ein definiertes Fördern von den ersten Kavitäten in die zweiten Kavitäten oder umgekehrt erfolgt.

Bei axial nicht durchgängigen Kavitäten, die vorzugsweise auch in Umfangsrichtung einen gewissen Abstand zueinander aufweisen, besteht ferner die Möglichkeit, die ersten und zweiten Kavitäten derart anzuordnen, dass keine Verbindung zwischen den Kavitäten besteht. Bei einem derartigen Anordnen der ersten Kavitäten auf Lücke zu den zweiten Kavitäten, bilden die beiden Rotorelemente ein Sperrventil .

Auch bei dieser bevorzugten Ausführungsform der Pumpvorrichtung, bei der es sich insbesondere um eine alternative Form einer Axialpumpe handelt, sind die insbesondere zwei Antriebsmotoren wiederum innerhalb des Fluidstroms angeordnet, so dass eine kompakte Bauweise realisiert ist. Bei beiden vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ist es bevorzugt, eine hoch dynamische Regelung vorzusehen. Dies ist durch Anordnen von insbesondere zwei Fluss- oder Drucksensoren im Fluidstrom möglich. Diese sind vorzugsweise in die Antriebseinheiten auf den Rotor abgewandten Seiten integriert. Bei der Verwendung von Drucksensoren kann etwa über die Druckdifferenz und Drehzahldifferenz auf den aktuellen Volumenstrom geschlossen werden. Durch eine derartig zentrale Anordnung der Sensoren wird die Latenzzeit für eine Regelung erheblich verringert und somit auch die Genauigkeit erhöht.

Ein wesentlicher Vorteil der beiden erfindungsgemäßen Ausführungsformen der Pumpvorrichtung besteht darin, dass zum Ändern der Förderrichtung des Fluids keine Veränderung der Drehrichtung der Rotorelemente erfolgen muss. Vorzugsweise bewegen sich, unabhängig von der Änderung der Richtung des Volumenstromes, nur die beiden Rotorelemente. Dies hat zur Folge, dass die Lebensdauer der Lagerungen erheblich vergrößert wird. Des Weiteren ist es möglich, dass beide Rotorelemente nach dem Anlaufen auf eine ausreichend hohe Drehzahl beschleunigt werden, so dass beispielsweise bei als Gleitlager ausgebildeten Lagern eine hydrodynamische Schmierung erfolgt. Hierdurch kann der Verschleiß minimiert werden. Für Anwendungen mit hohen Sicherheitsanforderungen bzw. hoher Ausfallsicherheit kann die Pumpenvorrichtung bei Ausfall eines der beiden Rotorelemente weiterhin in beide Richtungen das Medium fördern. Dies kann dadurch erfolgen, dass das verbleibende Rotorelement bei einer Änderung der Förderrichtung seine Drehrichtung ändert und somit dieselben Pumpmechanismen, wie bei der vorher beschriebenen Drehzahldifferenz hervorrufen kann.

Da bei den erfindungsgemäßen Pumpvorrichtungen ein Verändern der Strömungsrichtung entweder durch Verändern der Phasenlage der Rotorelemente zueinander oder durch Verändern der relativen Drehgeschwindigkeit der Rotorelemente zueinander erfolgt, ist des Weiteren auch das Vorsehen von Ventilen und aufwendigen mechanischen Einrichtungen zur Veränderung der Förderrichtung nicht erforderlich. Insbesondere ist durch die erfindungsgemäßen Pumpvorrichtungen eine kontinuierliche Änderung der Strömungsrichtung möglich. Bei bekannten mechanischen Einrichtungen erfolgt häufig ein diskretes Stellen der Ventile. Dies hat hohe Druckstöße im Fluidkreislauf zur Folge, die die Pumpeinrichtung, insbesondere die Lager belasten. Durch ein kontinuierliches Verändern der Förderrichtung erfolgt eine gezielte Dämpfung derartiger Druckstöße. Der Umschaltvorgang kann bei den erfindungsgemäßen Pumpen dynamisch erfolgen. Insofern ist ein Anpassen des Umschaltvorgangs an die vorherrschende Druck- bzw. Flussumgebung möglich. Dies ist bei diskreten Ventilen oder verstellbaren Schaufelwinkeln nicht möglich.

Gegebenenfalls kann bei den erfindungsgemäßen Pumpvorrichtungen, insbesondere bei der Radialpumpe der Effekt auftreten, dass der sich mit einer niedrigeren Drehzahl drehende Rotor von dem sich mit einer schnelleren Drehzahl drehenden Rotor beschleunigt wird. Insofern muss ein Abbremsen des langsameren Rotors erfolgen. Dies kann auf einfache Weise durch den mit diesem Rotorelement verbundenen Elektromotor erfolgen. Der Elektromotor kann hierbei als Generator betrieben werden, so dass eine Energierückspeisung möglich ist. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der Pumpe weiter verbessert werden.

Da in bevorzugter Ausführungsform zwei Antriebsmotoren eingesetzt werden, kann die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung auch bei Hochsicherheitsanwendungen eingesetzt werden, da das Ausfallrisiko der gesamten Pumpvorrichtung aufgrund dieser Redundanz vermieden ist. Die Pumpvorrichtung kann auch mit einem Motor, zumindest in einem Art Notbetrieb betrieben werden. Wenn ein Motor ausfällt, kann die Strömungsrichtung immer noch durch Umkehr der Drehrichtung des Rotors verändert werden. Insbesondere aufgrund der hohen Zuverlässigkeit und der Redundanz der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung können diese auch in der Medizintechnik eingesetzt werden. Beispielsweise sind die erfindungsgemäßen Pumpvorrichtungen für hochintegrierte hydraulische Antriebe, wie beispielsweise in künstlichen Arm-, Hand- oder Beinprothesen einsetzbar.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen näher erläutert.

Es zeigen :

Figuren 1 bis 3 Prinzipskizzen einer Axialpumpe in unterschiedlichen

Förderzuständen,

Figur 4 eine schematische perspektivische Ansicht der beiden Rotorelemente einer weiteren Axial- Pumpvorrichtung in demontiertem Zustand,

Figur 5 eine schematische perspektivische Ansicht der beiden Rotorelemente einer weiteren Axial- Pumpvorrichtung in montiertem Zustand, und

Figur 6 eine schematische perspektivische Darstellung eines

Ausschnitts einer Kavität eines inneren Rotorelements, der in den Figuren 4 und 5 dargestellten Pumpvorrichtung .

Bei einer ersten Ausführungsform (Figuren 1 bis 3), bei der es sich um eine schematische Darstellung einer Pumpvorrichtung zum axialen Pumpen von Fluid handelt, sind zwei Rotorelemente 10, 12 vorgesehen. Die Rotorelemente weisen jeweils als Schaufeln ausgebildete im Wesentlichen axial verlaufende Förderelemente 14, 16 auf. Im dargestellten Ausführungsbeispiel überlappen sich die Förderelemente in axialer Richtung vollständig. Insofern sind je nach Stellung der Förderelemente zueinander unterschiedliche Förderflächen aktiv. In Figur 1 werden beide Rotorelemente 10, 12 mit der gleichen Drehgeschwindigkeit entgegen des Uhrzeigersinns gedreht. Die Hauptfläche, durch die ein Fördern des Fluids erfolgt, ist somit jeweils die Förderfläche 18 der Förderelemente 14. Hierdurch erfolgt im dargestellten Ausführungsbeispiel, wie durch die Pfeile 20 dargestellt, ein Fördern des Fluids in der unteren Ansicht der Figur 1 von links nach rechts.

Um die Förderrichtung zu verändern, wird entweder der Rotor 10 kurzfristig beschleunigt oder der Rotor 12 kurzfristig abgebremst. Hierdurch gelangen die beiden Rotoren 10, 12 über die in Figur 2 dargestellte Zwischenstellung, in die in Figur 3 dargestellte Stellung . Die Drehrichtung der beiden Rotoren entgegen dem Uhrzeigersinn bleibt beibehalten. Die Förderung des Fluids erfolgt nunmehr durch die Förderflächen 22 der Förderelemente 16. Aufgrund der Ausgestaltungen der Förderflächen erfolgt ein Fördern des Fluids in entgegengesetzte Richtung, d.h. in Richtung der Pfeile 24 in der unteren Darstellung der Figur 3, von rechts nach links, wobei keine Änderung der Drehrichtung erfolgt.

Da sich bei der in den Figuren 1 bis 3 dargestellten Ausführungsform der Pumpvorrichtung die beiden Rotorelemente 10, 12 stets in dieselbe Richtung drehen, ist es auch denkbar, dass nur der jeweils bezogen auf die Drehrichtung nacheilende Rotor angetrieben wird. In der in Figur 1 dargestellten Stellung wäre es somit ausreichend, wenn das Rotorelement 12 angetrieben wird. In der in Figur 3 dargestellten Stellung wäre es ausreichend, wenn das Rotorelement 10 angetrieben wird.

Bei der zweiten bevorzugten Ausführungsform der Pumpvorrichtung (Figuren 3 bis 5), bei der es sich um eine Radialpumpe handelt, sind ebenfalls zwei Rotorelemente 30, 32 vorgesehen. Bei diesen Rotorelementen handelt es sich um im Wesentlichen zylindrisch aufgebaute Rotorelemente, die koaxial zueinander angeordnet sind. Das innere Rotorelement 30 ist hierbei vorzugsweise von dem äußeren Rotorelement 32 umgeben. Die Förderrichtung dieser Pumpvorrichtung hängt von der relativen Drehgeschwindigkeit der beiden Rotorelemente 30, 32 zueinander ab, wobei die Drehrichtung stets unverändert bleibt. Bei einer Drehrichtung entgegen den Uhrzeigersinn (Figur 5) erfolgt ein Beschleunigen des Fluids durch die Kanten bzw. Bereiche 34 der aktiven Flächen bzw. Kavitäten 36 und ein Umlenken des Fluids durch die Kanten bzw. Bereiche 38. Die Kavitäten des in Figur 5 dargestellten inneren Rotorelements 30 sind hierbei an einer Außenseite 40 des Rotorelements 30 vorgesehen und erstrecken sich nicht über die gesamte axiale Breite des Rotorelements 30. Die Kavitäten 36 sind wie in Figur 5 dargestellt, nach links offen und nach rechts verschlossen.

In dem äußeren Rotorelement 32 sind ebenfalls Kavitäten vorgesehen. Die entsprechenden aktiven Flächen bzw. Kavitäten 42 (Figur 3) sind an der Innenseite 44 des zylindrisch ausgebildeten äußeren Rotorelements 32 angeordnet. Die Kavitäten 42 erstrecken sich ebenfalls nicht über die gesamte axiale Breite des Rotorelements 32, sondern sind nur in eine Richtung offen. Insbesondere ist aus den Figuren 3 und 4 ersichtlich, dass die Öffnungen der Kavitäten 36, 42 entgegengesetzt gerichtet ist. In Abhängigkeit der relativen Drehgeschwindigkeit der beiden Rotorelemente 30, 32 zueinander erfolgt beispielsweise ein Ansaugen des Fluids von den inneren Kavitäten 36, ein Fördern des Fluids aus den inneren Kavitäten 36 in die äußeren Kavitäten 42 und sodann aus den Öffnungen der äußeren Kavitäten 42 heraus. Bei entsprechender Änderung der relativen Drehgeschwindigkeit zueinander erfolgt ein Fördern des Fluids in umgekehrte Richtung .