DE10029969C1 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

Abstract

Es handelt sich um eine Flügelzellenpumpe mit einem radial verschiebbare Rotorflügel (22) aufweisenden Pumpenrotor (20), der in einem Pumpenstator (12) gelagert ist, der seinerseits innerhalb eines Pumpenlagergehäuses (10) um eine stationäre Schwenkachse (34) radial zum Pumpenrotor (20) verschwenkbar ist. DOLLAR A Dem Pumpenstator (12) ist eine Regelvorrichtung (30) zur selbsttätigen Druckregelung zugeordnet, die außenseitig ein von diesem quer zu dessen Schwenkachse (34) abragendes Stellglied aufweist, das einen in einer Führung (10') des Pumpenlagergehäuses (10) und vom Fördermedium unmittelbar beaufschlagten Schwenkkolben (38) bildet, der gegen die Wirkung einer Druckfeder (50) verschwenkbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.

Eine derartige Pumpe ist aus der DE 195 32 703 C1 bekannt. Bei ihr ist der kreisförmigen Querschnitt aufweisende Pumpenstator an einer radial äußeren Stelle schwenkbar gelagert. An einer diametral gegenüberliegenden Stelle ist an den Stator ein Stellglied angeformt, welches von einer Feder beaufschlagt wird. Durch den Stator, das Stellglied und die Schwenklagerung werden Saug- und Druckseite voneinander getrennt.

Die bekannte Flügelzellenpumpe baut jedoch relativ groß.

Eine andere Flügelzellenpumpe ist aus der DE 33 33 647 A1 bekannt.

Ihre Konstruktion gewährleistet, dass die Menge und der Druck eines zu fördernden flüssigen Mediums, beispielsweise Schmieröl für eine Druckumlaufschmierung, an die Erfordernisse und den jeweiligen Zustand eines zu schmierenden Aggregates, wie Verbrennungsmotor, selbsttätig angepasst werden.

Zu diesem Zweck wird das Stellglied des zur Druckregelung relativ zum Rotor radial verschwenkbaren Stators entsprechend verlagert, wozu auf dasselbe ein in einem Führungszylinder des Pumpenlagergehäuses geführter Stellkolben der Druckregelvorrichtung einwirkt. Der Zylinderraum steht dabei über einen Kanal unmittelbar, mit der Druckseite der Flügelzellenpumpe ständig in Verbindung. Dem Stellkolben wirkt eine am Stellglied angreifende Gegenkraft der Druckregelvorrichtung entgegen, die durch wenigstens eine einen Anschlag bildende Druckfeder erzeugt wird. Diese stützt sich einerseits am Boden eines zum Führungszylinder des Stellkolbens koaxialen, weiteren Führungszylinders und andererseits an einem in letzterem geführten und am Stellglied anliegenden Gegenkolben ab.

Durch entsprechende Vorspannung der Druckfeder der Druckregelvorrichtung lässt sich dabei der Förderdruck in Abhängigkeit von der Federcharakteristik einstellen.

Die Druckregelvorrichtung dieser bekannten Flügelzellenpumpe erfordert einen entsprechend großen technischen und montagemäßigen Aufwand, wobei zur Unterbringung der beiden zueinander koaxial geführten Stell- und Gegenkolben im Pumpenlagergehäuse entsprechend viel Platz benötigt wird.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Konstruktion der Druckregelvorrichtung von Flügelzellenpumpen der im Oberbegriff des Anspruches 1 erläuterten Art wesentlich zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion umfasst somit die Druckregelvorrichtung lediglich noch ein Stellglied in Form eines in einer Führung des Pumpenlagergehäuses druck- und flüssigkeitsdicht geführten und vom Druckmedium unmittelbar beaufschlagten Schwenkkolbens, wobei die als Gegenkraft auf den Pumpenstator wirkende Speicherkraft z. B. an geeigneter Stelle im Lagergehäuse auf diesen direkt einwirken kann.

Die erfindungsgemäße Konstruktion benötigt somit in ihrer einfachsten Form zum regelnden Verschwenken des Pumpenstators lediglich noch ein druck- und flüssigkeitsdicht verschwenkbares Stellglied sowie wenigstens einen im Pumpenlagergehäuse in Bezug auf den Pumpenstator in frei wählbarer Anordnung unterzubringenden Kraftspeicher. Der Pumpenstator bildet einen zweiarmigen Hebel, wobei der vom Pumpenrotor abgekehrte Hebelarm den Schwenkkolben bilden kann.

Bevorzugt wird man hierbei den Schwenkkolben gegen wenigstens eine sich an diesem abstützende, die Speicherkraft erzeugende Druckfeder arbeiten lassen.

Die Speicherkraft kann dabei veränderbar sein, um den maximalen Förderdruck variabel einstellen zu können.

Dies kann durch Hintereinanderschalten von Druckfedern schrittweise oder dadurch erfolgen, dass eine Druckfeder stufenlos vorspannbar vorgesehen ist.

Der Pumpenstator kann im Lagergehäuse auf einer gehäusefesten Schwenkachse angeordnet oder mit einem zwischen seinen beiden Hebelarmen vorgesehenen, teilzylindrischen Gelenkabschnitt mit zwei einander gegenüberliegenden, gehäusefesten Lagerschalen des Pumpenlagergehäuses in formschlüssigen Eingriff gebracht sein.

Die wesentlichen Einzelheiten der Erfindung sind aus in der Zeichnung beispielhaft und vereinfacht dargestellten Ausführungsformen von Flügelzellenpumpen zu entnehmen.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die Flügelzellenpumpe, wobei anhand der Abbildungen a) bis c) durch die Druckregelvorrichtung bewirkte, unterschiedliche Einstellungen des Pumpenstators zur Anpassung des Fördervolumens veranschaulicht sind; und

Fig. 2 einen Querschnitt der Flügelzellenpumpe.

Die in den Fig. 1 und 2 gezeigten Flügelzellenpumpen sind in ihren hauptsächlichen Konstruktionsmerkmalen identisch und weisen jeweils ein vorzugsweise hohlzylindrisches Pumpenlagergehäuse 10 auf, dessen kreiszylindrischer, einen Pumpenstator 12 aufnehmender Gehäuseinnenraum 14 in bekannter Weise stirnseitig von planen Stirnwänden verschlossen sowie, was einfachheitshalber nicht dargestellt ist, analog zur Konstruktion gemäß DE 333 33 647 A1, an einer Druck- und einer Saugleitung angeschlossen ist.

Der Pumpenstator 12 enthält eine kreiszylindrische Rotorkammer 16, in der ein von einer in den Stirnwänden des Pumpenlagergehäuses 10 gelagerten Pumpenantriebswelle 18 antreibbarer Rotor 20 vorzugsweise etwas exzentrisch gelagert ist. Letzterer trägt umfangsseitig in bekannter Weise eine Vielzahl von radial verschiebbaren, plattenartigen Rotorflügeln 22, deren beiden Flügelstirnenden in der Rotorkammer 16 mit jeweils einer kreisförmigen Führungsbahn 24 in Eingriff sind, die an beiden Kammerstirnwänden der Rotorkammer 16 zueinander koaxial und feststehend vorgesehen sind. Die Führungsbahnen 24 sind vorzugsweise durch Ringbunde 26 gebildet, die an die Kammerstirnwände der Rotorkammer 16 angeformt sind.

Durch das Zusammenwirken der Führungsbahnen 24 mit den Flügelstirnenden ist sichergestellt, dass die Rotorflügel 22 auch bei Rotorstillstand in einer solchen Radialstellung zur Umfangswand 28 der Rotorkammer 16 sich befinden, dass bereits zu Beginn einer Rotordrehung Strömungsmittel gefördert wird.

Zur selbsttätigen Regelung der Fördermenge dient eine als Ganzes mit 30 bezeichnete Regelvorrichtung, mit deren Hilfe hierzu die Relativstellung der Rotorkammerumfangswand 28 samt Ringbunden 26 bzw. des Pumpenstators 12 zum Rotor 20 vorzugsweise stufenlos veränderbar ist.

Zu diesem Zweck ist der Pumpenstator 12 im Pumpenlagergehäuse 10 um eine zur Rotorachse 32 parallele, gehäusefeste Schwenkachse 34 verschwenkbar.

Bei den gezeigten Ausführungsbeispielen bildet hierzu der Pumpenstator 12 einen doppelarmigen Hebel, dessen einer Hebelarm 36 die Rotorkammer 16 enthält, während dessen anderer Hebelarm 38 als Teil der Regelvorrichtung 30 die Funktion eines Schwenkkolbens zum Verschwenken des Pumpenstators 12 erfüllt.

Dieser Schwenkkolben 38 ist sektorförmig und in einem an das Pumpenlagergehäuse 10 umfangsseitig angeformten Führungsgehäuseteil 10' druck- und flüssigkeitsdicht geführt, wobei der Abstand seiner Kolbenaußenfläche 40 zu dessen Schwenkachse 34 deren Krümmungsradius bestimmt.

Der im Übergangsbereich der beiden Hebelarme 36 und 38 vorhandene und die Schwenkachse 34 aufnehmende Teil 12' des Pumpenstators 12 liegt mit entsprechend teilkreisförmiger, konvexer Krümmung 42 an einem komplementären Wandteil 44 des Führungsgehäuseteils 10' druck- und flüssigkeitsdicht an, so dass dadurch ein Druckraum 46 für die Beaufschlagung des Schwenkkolbens 38 mit Strömungsmittel gebildet ist, der, was einfachheitshalber nicht gezeigt ist, über einen Verbindungs- bzw. Regelkanal mit der Pumpendruckseite (bei 48) ständig in Verbindung steht.

An der dem Druckraum 46 gegenüberliegendem Kolbenseite stützt sich am Schwenkkolben 38 zur Erzeugung der für die Regelung erforderlichen Gegenkraft ein Kraftspeicher, vorzugsweise in Form wenigstens einer Druckfeder 50 ab, die mit ihrem anderen Ende an einem entsprechenden Wandteil des Führungsgehäuseteils 10' anliegt und die versucht, den Pumpenstator 12 relativ zum Pumpenrotor 20 ständig in der Schwenkendstellung, d. h. in Anschlagposition im Innenraum 14 des Pumpenlagergehäuses 10 zu halten, die maximale Pumpenleistung gewährleistet (s. Abbildung a) der Fig. 1).

Die Regelvorrichtung 30 stellt dabei sicher, dass die Fördermenge sowie der Arbeitsdruck an gegebene Erfordernisse selbsttätig angepasst wird.

Die Abbildung b) der Fig. 1 zeigt beispielsweise die sich selbsttätig einregelnde Einstellung des Pumpenstators 12, sofern den Erfordernissen entsprechend lediglich noch die halbe Pumpleistung gefordert ist.

Die Abbildung c) veranschaulicht hingegen eine Einstellung des Pumpenstators 12 bei Förderleistung Null.

Bei der Ausführungsform der Flügelzellenpumpe gemäß Fig. 2 besteht ein konstruktiver Unterschied lediglich in der Schwenklagerung und des die Schwenkachse 34 aufnehmenden Teils 12' des doppelarmigen Pumpenstators 12. Der Statorteil 12' bildet in diesem Falle einen teilzylindrischen Gelenkabschnitt, der mit zwei an das Pumpenlagergehäuse 10 angeformten, einander gegenüberliegenden, segmentförmigen Lagerschalen in formschlüssigem Eingriff ist, von denen die eine durch den Wandteil 44 des Pumpenlagergehäuses 10' gebildet und die andere mit 52 bezeichnet ist. Hierbei ist entscheidend, dass die Lagerüberdeckung < als 180° ausgelegt ist.

Es ist klar, dass die erläuterte Erfindung gleich vorteilhaft auch auf Flügelzellenmotoren übertragbar ist.

Claims (5)

1. Flügelzellenpumpe, mit einem auf einer Antriebswelle (18) sitzenden und eine Vielzahl radial verschiebbarer Rotorflügel (22) aufweisenden Pumpenrotor (20), der in einer einen Zufluss und einen Abfluss aufweisenden Rotorkammer (16) eines Pumpenstators (12) gelagert ist, der innerhalb eines Pumpenlagergehäuses (10) um eine stationäre Schwenkachse (34) radial zum Pumpenrotor (20) verschwenkbar ist, wobei dem Pumpenstator (12) eine Regelvorrichtung (30) zur selbsttätigen Druckregelung zugeordnet ist, die ein vom Pumpenstator (12) außenseitig quer zu dessen Schwenkachse (34) abragendes Stellglied (38) aufweist, das durch ein auf der Druckseite der Rotorkammer (16) anstehendes Fördermedium gegen die Wirkung einer Speicherkraft verschwenkbar ist, wobei das Stellglied einen in einer Führung (10') des Pumpenlagergehäuses (10) geführten und vom Fördermedium unmittelbar beaufschlagten Schwenkkolben (38) bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenstator (12) einen doppelarmigen Hebel bildet, dessen einer Hebelarm (36) die Rotorkammer (16) enthält und dessen anderer Hebelarm den Schwenkkolben (38) bildet.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Speicherkraft stufenlos oder schrittweise veränderbar ist.

3. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schwenkkolben (38) gegen wenigstens eine sich an diesem abstützende Druckfeder (50) verschwenkbar ist.

4. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenstator (12) auf einer gehäusefesten Schwenkachse (34) gelagert ist.

5. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenstator (12) zwischen seinen beiden Hebelarmen (36, 38) einen teilzylindrischen Gelenkabschnitt (12') aufweist, der mit zwei einander gegenüberliegenden, segmentförmigen Lagerschalen (44, 52) des Pumpenlagergehäuses (10) in formschlüssigem Eingriff ist.