DE1810868A1

DE1810868A1 - Drehkolbenmaschine

Info

Publication number: DE1810868A1
Application number: DE19681810868
Authority: DE
Inventors: Berthold Gaertner
Original assignee: Bronzavia SA
Current assignee: Bronzavia SA
Priority date: 1967-11-28
Filing date: 1968-11-26
Publication date: 1969-08-21
Also published as: FR1553040A; US3558247A; GB1246307A

Description

Köln, den 25.11.1968 Sch/DB/Ax

BRONZAVIA ,

207 Boulevard Saint-Denis, 92 Courbevoie (Frankreich).

Drehice lbeu-..ascr.n ne

Die Erfindung betrifft volumetrische Rotationspumpen, insbesondere die Einstellung des Seitenspiels der Rotoren dieser Pumpen.

Bei volumetrischen Rotationspumpen ist es wichtig, das Spiel, insbesondere das Seitenspiel, auf einen minimalen Wert herabzusetzen, um Leckverluste zu vermeiden und auf diese Weise die Charakteristiken der Pumpe zu verbessern.

Die Erfindung betrifft demgemäß ein Verfahren zur Einstellung des Seitenspiels in volumetrischen Pumpen, die ein Gehäuse aufweisen, in dem ein Rotor um eine Achse drehbar gelagert ist:. Das Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß man den Rotor zwischen zwei seitlichen Planschen befestigt» die im Gehäuse angeordnet sind, wobei wenigstens einer dieser Planschen axial zum Gehäuse und zum Rotor beweglich ist, und auf wenigstens einen Teil der dem Rotor zugewandten Fläche des beweglichen Flansches einen Druck, der in der Nähe des Drucks des Druckstutzens der Pumpe liegt, und auf wenigstens einen Teil der entgegengesetztten Fläche dieses beweglichen Flansches einen Gegendruck ausübt, dessen Wert die Größe des Seitenspiels zwischen dem Rotor und den Flanschen, zwischen denen er befestigt ist, bestimmt. 909834/0258

Durch dieses Verfahren ist es rieglich, in volumetrisch en Rotationspumpen das Seitenspiel zwischen dem oder jedem Rotor und den jeweiligen Flanschen des Gehäuses auf einen minimalen, nahezu konstanten Wert herabzusetzen.

Gegenstand der Erfindung ist ferner eine volumetrische Rotationspumpe mit einem Gehäuse,, in dem wenigstens ein Rotor drehbar gelagert ist«, Diese Pumpe ist gekennzeichnet durch zwei im Gehäuse angeordnete Flanschen, zwischen denen der Rotor befestigt ist, und von denen wenigstens einer axial zum Gehäuse und zum Rotor beweglich ist, wobei wenigstens ein Teil der Oberfläche des beweglichen Flansches unter einem Druck steht, der in der Nähe des Drucks der Druckseite der Pumpe liegt, und Mittel vorgesehen sind, die auf wenigstens einen Teil der anderen Fläche des beweglichen Flansches einen geregelten Gegendruck ausüben, dessen Größe den Wert des Seitenspiels zwischen dem Rotor und den Flanschen, zwischen denen er befestigt ist, bestimmt·

Die Erfindung ist insbesondere bei volumetrischen Zahnradpumpen anwendbar, in denen die Rotoren Zahnräder sind, die im Eingriff miteinander stehen·

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Abbildungen beschrieben, die ein Ausfiüirungsbeispiel der . Pumpe gemäß der Erfindung zeigen.

Fig.1 zeigt im Längsschnitt und teilweise aufgeschnitten. eine Teilansicht einer Zahnradpumpe, die mit einer Vorrichtung zur Regelung des Seitenspiels gemäß der Erfindung versehen ist.

Fig·2 ist ein Querschnitt durch diese Pumpe längs der Linie 2-2 von Fig.1.

Fig.3 zeigt im Längsschnitt und im größeren Maßstab eine Teilansicht einer Variante·

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Zunächst wird an Hand von Fig.1 und 2 eine volumetrische Rotationspumpe gemäß der Erfindung, im vorliegenden Fall eine Zahnradpumpe, "beschrieben·

a b Die Pumpe hat ein Gehäuse 1 aus zwei Teilen 1 und 1 , die in beliebiger geeigneter (nicht dargestellter) Weise miteinander verbunden sind. Der Teil 1^a des Gehäuses wird von leitungen 2, 3 durchzogen, die die Saugleitung und Druckleitung darstellen, und ist mit zwei abgestuften identischen Bohrungen 4 mit den Achsen Σ-j-X-i und ^2~^2 versehen. Der Teil 1 dieses Gehäuses ist ebenfalls mit zwei identischen abgestuften Bohrungen 5 versehen, die die gleich
aufweisen.

die gleichen Achsen X^-X., und X₂-X₂ wie die Bohrungen 4

In die Bohrungen 4 sind zwei gleiche Plansche 6 verschiebbar eingesetzt. Einer dieser Flansche wird nachstehend ausführlich beschrieben. Dieser Flansch ist gleitend in der Bohrung 4 und einem Teil eines Rings 7 mit S-förmigem Querschnitt befestigt. Dieser Ring ist durch einen Ring 8 gesichert und mit Dichtungen 9, 10 versehen.

Der Flansch 6 ist abgestuft und begrenzt mit der Bohrung und dem Ring 7 ringförmige Kammern Cj, C₂ und C^. Die ringförmigen Seitenflächen des Flansches 6, die teilweise die Kammern Cj, C₂ und C, begrenzen, sind mit S.j, S₂ und S, bezeichnet. Die Kammer C, ist über eine Leitung von kleinem Durchmesser, die eine Düse bildet, mit dem Innenraum 12 des Flansches 6 verbunden, der mit der Saugseite der Pumpe verbunden ist.

Der Flansch 6 ist ferner an seiner Außenseite S, die den Flächen S^, S₂ und S, gegenüberliegt, mit Nuten 13, 14» 15 versehen, die teilweise ringförmig und in Fig·2 besser erkennbar sind. Die Nut 14 ist über Durchgänge 16,17 mit den Kammern C₂ bzw. C, verbunden. Der Durchgang 17 ist ferner über einen Durchgang 18 mit der Kammer C₂ verbunden.

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Die Kammer C. ist ülber einen Durchgang 19 mit der Außenfläche S des Flansches 4 verbunden«

Der Plansch 6 ist ferner mit einem Lager 20 und einer Dichtung 21 versehen und steht unter der Einwirkung von Druckfedern 22, die als Gegenlager einerseits den Ring und andererseits den Boden der in die Fläche S, eingearbeiteten Nuten, 23 haben. Auf die Aufgabe dieser Federn wird im Rahmen der Beschreibung der Arbeitsweise der Vorrichtung eingegangen.

In die abgestuften Bohrungen 5 sind identische Plansche eingesetzt, die an ihrer Außenflache die Muten 25j26„27 aufweisen, die mit den Muten 13,14,15 identisch sind, die ihnen gegenüberliegen. Diese Plansche 24 sind ebenfalls mit Lagern 28 versehen«

In den fluchtenden Lagern 19»28 dreht sich eine Welle 29, die kraftschlüssig mit einem Zahnrad 50 verbunden ist, das zwistfhen den beiden Planschen 6 und 24 angeordnet ist« In klassischer Weise ist die Pumpe mit zwei gleichen Zahnrädern versehen, die im Eingriff stehen«, Gemäß der Erfindung ist jedes Zahnrad 30 mit jswei Reihen von in Längsrichtung verlaufenden Durchgängen 31»32 versehen® Die Durchgänge 31 münden auf den Seitenflächen der Zähne gegenüber den Schlitzen 14 und 26 der entsprechenden Plansche« Die Durchgänge 32 münden auf den Seitenflächen des Zahnrades gegenüber den Muten 13 und 25 und sind durch radiale Durchgang© 23 mit dem FuJB der Zähne und demzufolge mit den Kammern verbunden, die durch die Zahnräder und das Gehäuse begrenzt sind« Die Nuten 15»27 haben eine solche Länge, daß sie immer mit wenigstens einem Zwischenraum sswischen zwei aufeinanderfolgenden. Zähnen in "Verbindung stehen»

Ebenso sind die Muten 14,26 immer mit einem Durchgang und die Nuten 13,25 mit einem Durchgang 32 in Verbindung«

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Diese Anordnung hat zur Folge, daß ein Druck, der etwa dem Druck der Druckseite entspricht, sich in dieser Zone beiderseits der Zahnräder 28 trotz des sehr geringen Spiels zwischen diesen Zahnrädern und den Seitenflanschen einstellt.

Die Vorrichtung gemäß der Erfindung arbeitet wie folgt: Beim Einschalten drücken die Federn 22, deren Kraft gerade genügt, um die Reibungen zu überwinden, die Flansche 6 gegen die Zahnräder 30, so daß zu starke Leckverluste vermieden werden. Bei normalem Betrieb kann angenommen verden, daß 3/4 der Oberfläche S des Flansches 6, die dem Zahnrad zugewandt ist, unter einem Druck stehen, der etwa dem Druck am Druckstutzen Bq entspricht, während das restliche Viertel unter einem Druck steht, der etwa dem Druck des Saugstutzens Pg entspricht«

Bedingt durch den Kanal 19 herrscht in der Kammer Cj ein Druck, der ebenfalls in der Nähe des Drucks am Druckstutzen Pp entspricht· Der Druck, der sich in den Kammern C₂ und C, einstellt, hängt vom Durchmesser des Durchgangs 11, ab, der als Düse für das in der Kammer C, enthaltene Medium wirksam ist. Dieser Druck stellt einen geregelten Gegendruck dar, der den mittleren Wert Pg hat und unter dem Druck am Druckstutzen P^ liegt· Die axiale Lage des Flansohee 6 wird bestimmt durch das Gleichgewicht zwischen den Druckkraften

s + P₃

die auf eine Seite in einer Richtung zur Einwirkung kommen,und den Druckkräften P^ S^ + Pg (S₂ +S₅), die auf die anderen Flächen in entgegengesetzter Richtung einwirken· Ein geregelter Gegendruck P_& entspricht somit einem Wert des Seitenspiels zwischen dem Zahnrad und den Flanschen 6 und 24» and dieser Gegendruck ist im wesentlichen durch die Abmessung des Durchgangs 11 bestimmt.

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■ Dieser Gegendruck könnte jedoch Schwankungen als Folge der örtlichen Druckschwankungen in unmittelbarer Nähe der Nut 14 unterliegen« Die Anordnung der Nuten 13 und 15 zu beiden Seiten dieser Nut 14 ermöglicht es jedoch, in der Nähe dieser Nute einen konstanten Druck aufrecht zu erhalten, der dem Druck am Druckstutzen entspricht·

Ferner ist es durch die Anordnung der gleichen Nuten auf den beiden gegenüberliegenden Flanschen und der verschiedenen Durchlässe im Zahnrad ohne Bedeutung für den Wert des eingestellten Drucks, daß das gleiche SpJeL auf der einen oder anderen Seite des Zahnrades eingestellt oder zwischen den beiden Seiten verteilt ist·

Wenn das Seitenspiel sich aus dem einen oder anderen Grunde ändert, hat dies eine Änderung des entsprechenden Drucks in den Kammern C₂, C, zur Folge, wodurch das Spiel wieder auf seinen feststehenden Wert gebracht wird, bis der Gegendruck seinen eingestellten Wert wieder angenommen hat. Die Wahl der jeweiligen Größe der Oberflächen S, S₁, S₂ und S, und des Durchmessers des Durchgangs 11 oder, was auf dasselbe hinausgeht, des Gegendrucks P„ bestimmt somit das Seitenspiel, das sich zwischen dem Zahnrad und den benachbarten Flächen der Flansche einstellt. Dieses Spiel, das sehr gering bleiben muß, kann somit bei einem Wert von einigen u., beispielsweise unterhalb von 5 Ά gehalten werden. Es ist schwierig, die Beziehung zwischen dem Seitenspiel und dem Durchmesser des Durchgangs 11 zu kennzeichnen. Diese Beziehung kann empirisch bestimmt werden· Es kann jedoch festgestellt werden, daß der Durchmesser dieses Durchgangs bei den vorstehend genannten Werten des Spiels nicht größer sein darf als etwa O₉3 mm»

Das Verfahren und die Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglichen es, den Wert des Seitenspiels tee Rotors oder der Rotoren einer volumetrische!! Eotationspiampe auf einem

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nahezu konstanten minimalen Wert einzustellen, wodurch die Leistung einer solchen Pumpe verbessert und geregelt wird, ohne die Herstellungsgenauigkeit der verschiedenen Teile zu steigern.

Da ferner der Flansch 6 die Fähigkeit hat, sich axial bis in eine äußerste Stellung zu verschieben, die durch den Anschlag am Vorsprung der abgestuften Bohrung 14 bestimmt ist, vermeidet man eine Beschädigung der gegenüberliegenden Flächen des Zahnrades und der Flansche, wenn ein Fremdkörper, z.B. ein kleiner Span, zwischen diese gegenüberliegenden Flächen gelangt. In diesem Fall kann die Pumpe zwar mit weniger guten Charakteristiken, aber ohne die Gefahr einer Blockierung oder schweren Beschädigung weiterarbeiten.

In Fig.4 ist eine Variante einer Pumpe gemäß der Erfindung dargestellt, bei der der Durchgang 11 mit unveränderlichem Durchmesser durch eine Vorrichtung ersetzt ist, die eine Düse mit regelbaren Abmessungen e» Diese Vorrichtung besteht aus einer Schraube 34, durch die sich eine axiale Bohrung 35 erstreckt, die eine Düse bildet, und die in ein Gewinde 36 geschraubt ist, das in einem Ring 37 vorgesehen ist, dessen Form sich leicht von der Form des Rings 9 der in Fig.1 dargestellten Ausführungsform unterscheidet. Die Schraube 34 ragt mit ihrem Ende 34a in die Kammer C, gegenüber dem mittleren vollen Teil einer Scheibe 38, die mit Bohrungen 39 versehen ist. Diese Scheibe liegt in einer Ausnehmung 40 des Flansches und wird durch eine Feder 41 gegen einen Verriegelungsring 42 gedrückt.

Die Eigenschaften der so gebildeten Düse werden durch das Spiel bestimmt, das zwischen dem Ende 34a der Schraube 24 und dem mittleren Teil der Scheibe 38 vorhanden ist. Durch Veränderung der Lage der Schraube 34 kann man das Seitenspiel zwischen dem Zahnrad und den seitlichen Flanschen 6

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und 24 einstellen· Diese Einstellung kann beispielsweise bei der Prüfung oder Abnahme der Pumpe erfolgen«, Diese Anordnung ermöglicht eine genauere und gesohmeidigere Einstellung als die oben beschriebene erste Ausführungsform. Die Arbeitsweise dieser Ausführungsform ist im ■ übrigen die gleiche«

Die Anwesenheit der Feder 41 ermöglicht ferner eine verhältnismäßig starke Verschiebung des Flansches, wenn ein Fremdkörper zwischen das Zahnrad und die gegenüberliegenden Flächen des einen oder anderen Flansches gelangt» In diesem Fall legt sich die Scheibe 38 gegen Has Ende 34a der einstellbaren Düse und drückt die Feder 41 zusammen«

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Claims

- 9 - Ansprüche

l) Anordnung zur Einstellung des Spiels, insbesondere des Seitenspiels, einer Drehkolbenmaschine, in deren Gehäuse wenigstens ein Rotor um eine Achse drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß an wenigstens einer Seite jedes Rotors ein Plansch (6, 24) in dem Gehäuse angeordnet ist, der relativ zum Gehäuse (l) und zum Rotor (^o) axial beweglich ist, wobei auf wenigstens einen Teil der dem Rotor zugewandten Stirnfläche (S) des gleitbaren Flansches (6) eine Druckkraft einwirkt, die etwa dem Druck am Druckstutzen der Pumpe entspricht, während auf wenigstens einen Teil (S2, S3) der gegenüberliegenden Stirnfläche dieses Flansches ein Gegendruck einwirkt, dessen Wert die Größe des Seitenspiels zwischen dem Rotor (j5o) und den seitlich an ihn anliegenden Flanschen (6, 24) bestimmt.

2) Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegendruck eine Funktion des in der Nähe des Drucks am Druckstutzen liegenden Drucks ist, der auf die dem Rotor (Jo) zugewandte Stirnfläche (S) des Flansches (6) ausgeübt wird.

3) Volumetrische Rotationspumpe mit einem Gehäuse, in dem wenigstens ein Rotor drehbar gelagert ist, gekennzeichnet durch zwei im Gehäuse (1) angeordnete Flansche (6j24), zwischen denen der Rotor (30) gelagert ist, und von denen wenigstens einer (6) relativ zum Rotor axial beweglich ist, wobei wenigstens ein Teil der dem Rotor zugewandten Stirnfläche (S) des beweglichen Flansches unter einem Druck steht, der In der Nähe des Drucks am Druckstutzen der Pumpe liegt, und Mittel vorgesehen sind, durch die auf wenigstens einen Teil (S₂* S-.) der anderen Stirnfläche des beweglichen Flansches

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ein geregelter Gegendruck ausgeübt wird, dessen Größe die Größe des Seitenspiels zwischen dem Rotor und den Planschen, zwischen denen er gelagert ist, bestimmt·

A) Rotationspumpe nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Plansch (6,24) mit einem Lager (20,28) versehen ist, das zur Aufnahme einer Welle (29) bestimmt ist, die kraftschlüssig mit dem Rotor (30) verbunden ist.

5) Rotationspumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Flansch (15) mit dem Gehäuse (1) wenigstens eine Kammer (C₂, C^) bildet, in der der Gegendruck zur Einwirkung kommt, und mit wenigstens einem Verbindungskanal (16,17) zwischen der dem Rotor (30) zugewandten Stirnfläche (S) and der Kammer (C₂, C,) versehen ist·

6) Rotationspumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer-(C,) über eine Bohrung, die eine Düse (Jt) bildet, mit einem mit dem Saugstutzen der Pumpe verbundenen Teil (12) des Gehäuses in Verbindung steht«

7) Rotationspumpe nach Anspruch 6* dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (11) einen unveränderlichen Durchmesser hat.

8) Rotationspumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse verstellbar ist·

9) Rotationspumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einem Teil (7) dea C-ehäuses (1) und dem beweglichen Flansch (6) wenigstens ein elastisches Organ (22) angeordnet ist, das diesen Flansch (6) gegen den Rotor (30) drückt»

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10) Rotationspumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der bewegliche Flansch (6) abgestuft ist und an seinem Umfang drei ringförmige Absätze (S-, Sp, S,) aufweist und das Gehäuse mit einer in entsprechender Weise abgestuften Bohrung versehen ist, wodurch drei Kammern (C₁, Cp, C,) mit dem beweglichen Flansch gebildet werden.

11) Als Zahnradpumpe ausgebildete volumetrische Rotationspumpe nach Anspruch 3 bis 10, in der der Rotor ein Zahnrad ist, dadurch gekennzeichnet, daß in der dem Zahnrad (30) zugewandten Stirnfläche (S) jedes Flansches (6) eine gekrümmte Nut (15) eingearbeitet ist, die sich über einen Kreisbogen erstreckt, dessen Länge wenigstens der Dicke der Zähne des Zahnrades

(30) an dieser Stelle entspricht.

12) Rotationspumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnrad (30) mit einer ersten Reihe von Bohrungen (31) versehen ist, die sich parallel zur Achse (X₁-X-, i-r^-o^ ^^es Zahnrades und über seine gesamte Dicke erstrecken und zu dieser Achse einen solchen Abstand haben, daß die Bohrungen während der Drehung des Zahnrades nacheinander mit dem Kanal (17) in Verbindung kommen, und in der gegenüberliegenden Stirnfläche (S) des bewegl:ü:heji Flansches (6) eine

, _x in der der Kanal ΊΤ mundet und Nut (14) vorhanden ist,/die sich in einem Kreisbogen erstreckt, der wenigstens die gleiche Länge hat wie der Kreisbogen, der zwei aufeinanderfolgende Bohrungen

(31) der Reihe trennt.

13) Rotationspumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß Nuten (26,27), die mit den Nuten (14,15) identisch sind, auf der gegenüberliegenden Stirnfläche des feststehenden Flansches (24) vorgesehen sind.

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14) Rotationspumpe nach Anspruch. 12, dadurch gekennzeichnet, daß im Zahnrad (30) eine zweite Reihe Ton Bohrungen (32) vorhanden sind, die sioh parallel zur Achse (X^-X₁J, X₂-X₂) erstrecken und jeweils über einen radialen Durchgang (33) mit dem Faß zwischen zwei Zähnen verbunden sind,_sund eine Nut (13,25) jeweils in jedem Seitenflansch (6,24) gegenüber den Bohrungen (32) dieser aweiten Reihe vorhanden ist und sich über einen Kreisbogen erstreckt, der wenigstens die gleiche Länge hat wie der Kreisbogen, der zwei aufeinanderfolgende Bohrungen (32) dieser zweiten leihe trennt«,

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