DE1812251A1 - Zellen- bzw. Drehschieberpumpe - Google Patents

Description

DR. KURT-RUDOLF EIKENBERG PATENTANWALT

ABEX CORPORATION

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Zellen- bzw. Drehschieberpumpe

Die Erfindung betrifft eine Zellen- bzw. Drehschieberpumpe, deren in einem Rotor geführte Schieber durch Anliegen an einer Lauffläche eines Laufringes Zellen bilden, die ein Fördermedium - ausgehend von einer Saugöffnung im Bereich einer Saugzone - in Richtung auf eine Drucköffnung im Bereich einer Druckzone fördern, wobei die Schieber vermittels mit Fördermitteldruck beaufschlagten Betätigungsvorrichtungen gegen die Lauffläche gedrückt werden.

Im wesentlichen sind bei der Lauffläche eines Laufringes eine Sauglauffläche und eine Drucklauffläche zu unterschei-

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den. Die Sauglauffläche entfernt sich im Bereich der Saugzone der Pumpe von dem Durchmesser des Rotors, wodurch eine Volumenvergrößerung der durch zwei aufeinanderfolgende Schieter gebildeten Zellen entsteht und durch die Saugöffnung ein Medium in die Zelle gelangt. Die Zelle transportiert das Medium ,durch eine Leitzone zu der Druckzone. Der Druckzone entsprechend besitzt die Lauffläche des Laufringes hier eine Drucklauffläche, d.h. die Lauffläche nähert sich dem Rotorumfang. Werden durch diese Drucklauffläche die in Schlitzen in dem Rotor geführten Schieber in diesen zurückgedrückt, so verringert sich das Volumen der Zelle, so daß das Medium aus dieser durch die Druck- oder Abgabeöffnung entweicht.

Um bei den Pumpen dieses Typs einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, ist es notwendig, daß die Schieber genau auf der Lauffläche gleiten, d.h. während der Drehbewegung des Rotors muß eine Abdichtung zwischen der Lauffläche und den Schiebern gegeben sein. Normalerweise bewirkt bereits die Zentrifugalkraft ein Andrücken der Schieber nach außen gegen die Lauffläche, und bei einer genügend hohen Rotationsgeschwindigkeit genügt mitunter dieser Effekt zur Abdichtung zwischen Schieber und Lauffläche. Da jedoch die Pumpen im zunehmenden Maße auch bei geringen Rotationsgeschwindigkeiten verwandt werden oder ein Medium hoher Viskosität verarbeiten müssen, und da mitunter Schmutzpartikelchen oder ein fester Sitz des Schiebers

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in seinem Schlitz eine nach außen gerichtete Bewegung des Schiebers verhindern, ist die Zentrifugalkraft im allgemeinen nicht groß genug, um eine ständige und wirksame Abdichtung zwischen Schieberkante und lauffläche aufrechtzuerhalten.

Aus diesem Grunde werden Üblicherweise gesonderte Schieberbetätigungsvorrichtungen, die die Schieber zusätzlich nach außen drücken, verwandt. Als Schieberbetätigungsvorrichtungen können z.B. Federn verwandt werden, die jedoch auf Grund der relativ geringen Platzverhältnisse in dem Rotor eine zu kleine Größe besitzen, um in jedem Fall eine nach außen gerichtete Druckkraft auf die Schieber ausrichten zu können. Weiterhin unterliegen Federn der Werkstoffermüdung und Relaxation, so daß besonders im Hochleistungspumpenbau die Tendenz besteht, keine Federn als Betätigungsvorrichtungen für die Schieber zu verwenden.

Zu einer nach außen gerichteten Bewegung der Schieber kann weiterhin der Mediumsdruck in der Pumpe selbst verwandt werden· Als hydraulische Betätigungsvorrichtungen können entweder solche einer Zwei-Flächen-Beaufschlagung oder einer Drei-Flächen-Beaufschlagung verwandt werden. In jedem Fall wird ein Flüssigkeitsdruck auf eine Oberfläche des einzelnen Schiebers ausgeübt, so daß dieser in Richtung auf die Lauffläche gedrückt wird. Bei einer Betätigungsvorrichtung des Zwei-Flächen-Beaufschlagungstyps wirkt dieser Druck gewöhnlich

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auf die innere und äußere Fläche des Schiebers. Die Druckkraft auf der inneren Fläche des Schiebers (zweite Beaufschlägungsflache) versucht diesen nach außen gegen eine kleinere und entgegengesetzt gerichtete Druckkraft auf der äußeren Fläche oder Kante des Schiebers (erste Beaufschlagungsfläche) zu drücken. Die resultierende Kraft bewirkt dann die nach, außen gerichtete Bewegung des Schiebers.

Bei einer Sehieberpumpe des Drei-Flächen-Beaufschlagungstyps wirkt der Mediumdruck auf drei an jedem Schieber .· vorgesehenen Flächen, wobei die daraus resultierende Kraft den Schieber in Richtung auf die Lauffläche mit einer vorher bestimmbaren Stärke drückt. Die Druckkräfte auf zwei der an jedem Schieber vorgesehenen Flächen sind im wesentlichen gleich und einander entgegengesetzt, so daß sie sich gegenseitig aufheben. Die erste Beaufschlagungsfläche ist eine Fläche an dem äußeren Ende des Schiebers und ist einem Druck ausgesetzt» der nach innen auf den Sohieber wirkt. Die zweite Beauf- t schlagungsflache liegt am inneren Ende der Schieberoberfläche und ist einem Druck ausgesetzt, der nach außen und entgegen-. gesetzt zu dem Druck auf die erste Beaufschlagungsfläche wirkt.

Die dritte Beaufschlagungsflache an jedem Schieber ist ebenfalls an dem inneren Sude des Schiebers vorgesehen und bewirkt infolge des- auf ,sie aufgebrachten Druckes eine nach

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außen gerichtete Druckkraft, um die Flüssigkeitsdichtung zwischen dem äußeren Ende des Schiebers und der Lauffläche aufrechtzuerhalten. Ein Beispiel einer Pumpe des Drei-Flächen-Beaufschlagungstyps mit hydraulischen Betätigungsvorrichtungen für die Schieber ist in der US-Patentanmeldung 2 832 293 des gleichen Anmelders näher beschrieben. Mit jedem Schieber ist ein in dem Rotor angeordneter Kolben verbunden» der in radialer Richtung bewegbar* ist und auf das innere Ende des Schiebers wirkt* Der Umfang des Kolbens definiert in diesem Beispiel die dritte Beaufschlagungsfläche. Zur Betätigung der verschiedenen Kolben ist unter Druck stehendes Medium vorgesehen, das durch eine Kammer in dem Rotor aufgebracht wird, die wiederum durch einen Kanal in der stationär angeordneten Wandplatte an der Seite des Rotors und ausgehend von der Hochdruckzone der Pumpe gespeist wird.

Die deutsche Patentanmeldung Nr. P 15 28 934.6 des gleichen Anmelders zeigt eine dreiflächenbeaufschlagte Pumpe, bei der der Rotor eine innere Druckkammer besitzt, in die über Rückschlagventile in dem Rotor von einer Hochdruckzone der Pumpe unter Druck stehendes Medium eingespeist wird, wenn der Druck in der Kammer unter den Druck in der Hochdruckzone absinkt. Dieser Typ einer Drei-Flächen-Beaufschlagung kann z.B. einen Kolben enthalten, der eine axiale Bohrung besitzt und dessen äußeres Ende mit der inneren Kante des entsprechenden

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Schiebers ein Rückflußhinderventil bildet, um die Zugabe an Druckmittel von einer Druckzone in die Kammer zu steuern, die die inneren Enden der Kolben untereinander verbindet.^ Wenn der äußere Druck in dem Schieberschlitz den Druck in der inneren Kammer, der das Kolbenventil geschlossen hält, tibersteigt, dann drückt der Mediumsdruck in dem Schieberschlitz den Kolben von dem Sohieber weg, wodurch das Ventil geöffnet wird und ein Durchfluß durch den länglichen Kanal in dem Kolben in die Kammer stattfindet, bis ein im wesentlichen ausgeglichener Druck gegeben ist. Diese Druckkraft wirkt auf alle Kolben gleichermaßen und beaufschlagt durch die Kolben die Schieber, um diese gegen die lauffläche zu drücken.

Schieberpumpen mit hydraulischen Sehieberbetätigungsvorrichtungen, insbesondere solche des Drei-Flächen-Beaufschlagungstyps, sind im allgemeinen hinsichtlich der Abdichtung zwischen dem Schieber und der lauffläche während des Pumpzyklus¹ gut geeignet. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß sich bei einem längeren Gebrauch dieser Pumpen sogenannte "chopjnarks" auf der lauffläche bilden. In der Regel tritt die Bildung dieser Stellen in der stromabwärts gelegenen Hälfte der Sauglauffläche auf.

Obwohl die Pumpe noch zufriedenstellend arbeitet, deuten diese rauhen Stellen auf einen Beginn eines unerwünschten Verformungsvorganges der Pumpenlaufflächen hin, der die Abnutzung

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des Schiebers und/oder des Laufringes "beschleunigt und die Lebensdauer der Pumpe absolut verkürzt.

Der tatsächliche Bewegungsablauf der Pumpenschieber während des Betriebes wurde durch ein Spezialfenster in der Wandplatte mit Hilfe einer stroboskopisch^. Lichtquelle erforscht. Biese Studien zeigen, daß die "chopmarks" von dem Auftreffen der Schieber auf die Sauglaufflächen herrühren, wenn diese über den ersten Seil der Sauglaufflächen springen oder hüpfen. Im Bereich der Sauglauffläche entfernt sich die Lauffläche sehr stark von der Oberfläche des Rotors, wodurch ein Anstieg des Volumens der Zellen, die das Medium aufnehmen, gegeben ist. Die Beobachtung zeigt, daß die Schieber an ihrem äußeren Ende nicht genügend schnell beschleunigt werden, um den Eontakt mit der Sauglauffläche, wenn diese sich von der Rotoroberfläche entfernt, aufrechtzuerhalten. Mit anderen Worten, wird der Schieber mit ungenügender Kraft nach außen gedrückt, um der nach außen ausweichenden Sauglauffläche bei höheren Umdrehungsgeschwindigkeiten folgen zu können.

Weitere Studien zeigten, daß die Phänomen im allgemeinen dann nicht auftritt, wenn die Pumpe unter Last arbeitet, sondern dann, wann die Pumpe im Leerlauf dreht, d.h., wenn der Auslaßdruck im Bereich zwischen 10 und 14 kp/cm oder darunter liegt. Solche Bedingungen treten während es Betriebes dann auf, wenn der der Pumpe nachgeschaltete hydrau-

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lieche Kreislauf oder das naohgesohaltete System nicht toe» . '■ lastet ist.

- Die Experimente haben gezeigt ₉ daß Tbei diesen Be-₁ - ' :;

dingungen.der. Auelaßdruok ungenügend -hoch ist _r* so i&i auf.

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die hydraulischen. Betätigungsvorrichtungen nicht die notwendige Kraft aufgebracht werden kann» um den Schieber in radialer Richtung nach außen schnell genug zu beschleunigen» damit die-" sei? in Eontakt mit der lauffläche !bleibt» ■" Somit besteht .das Problem darin» einen genügend hohen Druck in der Pumpe auch dann vorzusehen,, wenn die Pumpe im wesentlichen keinen Analaßdruck zu liefern braucht₍ um dadurch eine hydraulische Kraft auf die Sohieberbetätigungevorrichtung aufbringen zu können₉ die sur Verhinderung des Springens d@r Schieber über die Sauglauffläche notwendig ist.

Eine Möglichkeit sua? Lösung dieses Problems besteht darin,.eine-DurchfluibegrenBung duröh den Auslaßstutzen vor- -zusehenn um diesen zu drosseln mud dadurch einen lüokdruck * ,innerhalb der Pumpe zu erzeugen« Inalysen haben jedoch gezeigt» daß diese Maßnahme sogar.im Verlauf eine äußerst •hohe-Leistung .erfordert "(B₀Be . siaeKtslioh vier W) «ad d&i dadureh relativ "eclmell @ia<s tbea?hitzimg dee ÖXee- eintritt, wenn nicht-zusätzliche SptiialWialeinfaeiten vorgesehen Blnä«, Solchi eine Lösung ist dah©^--wirtschaftlich nicht akseptabel · Alternativ dazu wurde versmoliti, ela Druckgefalle zwischen .

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ORIGINALINSPECTED

dem inneren und äußeren Ende jedes Schiebers infolge einer dazwischenliegenden Durchflußbehinderung vorzusehen. Dieses hat zur Folge, daß auf die Schieber in anderen Phasen des Pumpenzyklusses unerwünscht hohe Kräfte aufgebracht werden. Passieren die Schieber die leitzonen, die Druckzonen und die Dichtungszonen, so sind dann die Kräfte auf den Schiebern wesentlich größer als dies zur Aufrechterhaltung der Dichtung in diesen Zonen notwendig ist. Dies führt zu einer wesentlich schärferen Abnutzung der äußeren Schieberkanten.

Das vorliegende Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lauffläche des Laufringes so angeordnet ist, daß bei rotierender Pumpe unmittelbar vor dem öffnen einer Zelle zur Drucköffnung in derselben ein vorübergehender Druckanstieg gegeben ist, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die den in der Zelle unmittelbar vor dem Öffnen zur Drucköffnung herrschenden Druck auf die Betätigungsvorrichtungen zumindest des oder der Schieber aufbringen, die sich in Rotationsrichtung vor der Saugöffnung befinden.

Die Erfindung ermöglicht es in vorteilhafter Weise, mit nur einem geringen Anteil des Pumpenausstoßvolumens die notwendige Kraft auf die Schieber aufzubringen. Dieser Anteil kann weniger als 10 % des Gesamtvolumens betragen. Der Leistungsabfall der Pumpe ist dadurch vernachlässigbar. Infolge der Erfindung kann das Springen der Schieber im Bereich der

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Saugöffnung wesentlich reduziert oder gar verhindert werden, ohne daß unerwünschte Nebeneffekte auftreten.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß ein geringer Teil des Mediums aus der Zelle durch einen Begrenzungsdurchfluß abgegeben wird, wenn die Zelle sich der Drucköffnung nähert, jedoch bevor die Zelle sich zu der Drucköffnung hin öffnet und damit ein unbehinderter Durchfluß zur Drucköffnung gegeben ist» Hat das Medium den Begrenzungsdurchfluß durchflossen, dann wird dieser geringe Anteil wieder mit dem verbliebenen Abgabefluß in dem Pumpenauslaß vermischt.

Der Begrenzungsdurchfluß ist zweckmäßig so gestaltet, daß ein im wesentlichen konstanter Rückdruck auf das Medium in der Zelle entsteht, wenn ein Seil des Mediums durch den Begrenzungsdurchfluß abgegeben wird und daß dieser Druck auf die Druckbetatigungsvorrichtung, z.B. einer dreiflächenbeschlagten Pumpe übertragen wird, die dann eine genügend hohe Kraft auf andere Schieber, die sich gerade an der Säuglauffläche befinden, weiterleitet, um so ein Springen der Schieber zu verhindern.

Versuche haben gezeigt, daß dadurch tatsächlich ein ständiger Kontakt zwischen Schieber und Lauffläche sogar bei Auslaßdrücken gegeben ist, bei denen vergleichbare Pumpen unter dem Springeffekt der Schieber in dem Bereich, der Sauglauf-

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fläche leiden. Versuche machten weiterhin deutlich, daß der LeietungBverlust einer Pumpe gemäß der Erfindung unbedeutend ist, daß aber hingegen die Lebensdauer der Pumpe wesentlich verlängert wird.

Besondere zweckmäßige Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigent

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine Drehschie-

berpumpe gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 der

I¹Ig. 1.

Fig. 3 einen Querschnitt länge der Linie 3-3

*\ ■ der Fig. 1, wobei die Pumpe in einer

Position gezeigt ist, in der die Rückdruckerz eugungepbase des Pumpzyklus¹ gerade beginnt,

Fig. 4 einen Querschnitt der Pumpe ähnlich dem in Fig. 3» der jedoch die Pumpe in einer Position zeigt, in der die Rückdruckerzeugungßphaee gerade abgeschlossen ist,

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Pig. 5. eine vergrößerte leildarsteilung eines Schiebers in dem Rotor, wenn j dieser sich in der Leitzone "befindet,

Pig. 6·. eine vergrößerte !Eeildars teilung ähnlich Pig. 5, jedoch wenn der Schieber sich in der Dichtungszone befindet, ;

Pig. 7 eine perspektivische Aneicht eines Schiebers gemäßdes $yps wie er in Pig, und β gezeigt ist, ,

Pig. 8 eine Draufsicht auf einen Laufring oder Stator mit einem tiberlagerten Polarnetz, um die verschiedenen Opera-■"■'■■ tionszonen der Lauffläche darzustellen» die den größten und kleinsten Durchmesser und die Druck- und Sauglauffläche enthält, .

Pig. 9 eine Draufsicht auf die Rückseite des Laufringes gemäß Pig. 8 in verkleinertem Maßstab,

Pig. 10 einen Schnitt entlang Linie 10-10 der

Pig. 1 (vordere Wandplatte), ■■""*■■». Pig. 11 einen Schnitt entlang der Linie 11-11 der Pig. 1 (hintere Wandplatte),

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Pig. 12a - 12e in grafischer Darstellung in Abhängigkeit der Schiefcerposition in bezug auf die Lauffläche ;

a) die radiale Bewegung des Schiebers,

b) das Volumen der Korbendruckkammer,

c) den Riickdruck auf die Schieberbetätigungsvorrichtungen,

d) die radiale Geschwindigkeit des Schiebers,

e) die Zentrifugalkraft und die erforderliche radiale Beschleunigung des Schiebers in einer Pumpe des in 3?ig. 1

, bis 11 dargestellten lyps, Pig. 13 zeigt in grafischer Darstellung die Mediumabgaberate einer Zelle während der Rückdruckerzeugungsphase des Pumpzyklus ',

Fig. 14 einen schematischen Querschnitt einer Drehschieberpumpe des Zwei-Flächen-Beaufschlagungstyps gemäß der Erfindung.

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Die nachfolgend näher beschriebene Erfindung ist im weiten Bereich anwendbar für Drehschieberpumpen, bei denen die Drehschieber (auch Flügel genannt) vermittels einer hydraulischen Kraft nach außen gegen eine Lauffläche gedrückt werden* In den Anwendungsbereich mit eingeschlossen sind sowohl Pumpen des Zwei-Flächen-Beauf schlagungstyps als auch des Drei-Flächen-Beaufschlagungstyps. Zunächst wird die Erfindung im Zusammenhang mit einer Pumpe des Drei-Flächen-Beauf-

* schlagungstyps beschrieben, die ventilgesteuerte Kolben für die Schieberbewegung besitzt, und sodann erfolgt die Beschreibung einer erfindungsgemäßen Pumpe des Zwei-Flächen-Beaufschlagungstyps.

Die Pumpe gemäß Fig. 1 besteht aus einem Gehäuse 1 mit einer im wesentlichen zylindrischen inneren Kammer und einer Abschlußkappe 2, die vermittels eines Flansches 3 teleskopartig in das eine Ende des Gehäuses eingreift und dort selbst mit einem O-Ring 4 abgedichtet ist.-Das Gehäuse und.

\ die Abschlußkappe sind miteinander durch Bolzen, wie in Fig. ersichtlich, verbunden.

Die vordere Wandfläche 5 der Kappe 2 besitzt eine Öffnung, durch die die Pumpwelle 6 eingeführt ist. Die Welle 6 ist in Kugellagern 7 gelagert, die wiederum gegen axiales Verschieben gesichert sind. Eine flexible Dichtung 8 liegt an der Welle 6 an und verhindert Öl-Leckverluste. Die Pumpen-

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welle erstreckt sich durch das Gehäuse 1 ausgehend von der Kappe 2 hindurch und ist an ihrem gegenüberliegenden Ende vermittels eines Nadellagers 9 innerhalb einer Zentralbohrung in der Gehäusewand gelagert.

Die Abschlußkappe 2 trägt eine Wandplatte 10 und ist gegenüber dieser rundherum abgedichtet. Die Wandplatte 10 . besitzt eine glatte» flache, innere Oberfläche 11, die an einer Radialfläche 13 eines ringförmigen Laufringes 14 anliegt· Der Laufring 14 liegt mit seiner gegenüberliegenden Radialfläche 17 an, einer flachen, glatten Oberfläche 18 einer rückseitigen Wandplatte 19 an und drückt diese Wandplatte gegen eine innere Schulter im Gehäuse 1. Der Laufring selbst, bzw. Gehäuse und Laufring zusammen werden zeitweilig als eine Art Stator bezeichnet· Der Laufring ist zwischen den beiden Wandplatten vermittels vier Bolzen (nicht gezeigt) eingespannt, wobei die Bolzen durch die Bolzenlöcher 20 (Fig. 3) in dem Laufring und durch fluchtende Löcher 21 (Pig. 10) in beiden Wandplatten 10 und 19 hindurchgeführt sind.

Der Einlaß 22 führt radial in das Gehäuse 1 hinein und steht in Verbindung mit einem Paar innerer ringförmiger Kanäle 23» 24» die den inneren Hohlraum innerhalb des Gehäuses umgeben. Diese Ringförmigen Kanäle 23 und 24 verteilen das durch den Einlaß 22 eingekommene gasförmige Medium auf Saugmündungen in den Wandplatten.

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Der Laufring 14 wird radial abgestützt durch eine ■-;. ringförmige Rippe 26, die in dem Gehäuse 1 zwischen den ringförmigen Kanälen 23 und 24 gebildet ist. Der Laufring umgibt einen Rotor 28, der auf der Welle'6 aufgesetzt ist und über eine Keilverzahnung 29 mitgenommen wird». Die Keilverbindung erlaubt eine geeignete Ausrichtung des Rotors während dee Laufes zwischen den gegenüberliegenden'glatten Oberflächen und 18 der vorderen und hinteren Wandplatte. Beide Wandplatten

™ besitzen zentral angeordnete Durchbrüche, durch die die Welle 6 hindurchgeführt ist. Der Rotor besitzt eine Anzahl radial angeordneter Schieberschlitze 31 (S¹Ig« 3) in denen je ein Schieber angeordnet, ist.

Wie in Fig. 3 gezeigt, besitzt der Laufring 14 eine nach innen weisende Lauffläche 34» deren Leitkurve eine ausbalancierte oder symmetrische Pumpenkonstruktion ermöglicht, bei der paarweise, diametral gegenüberliegende Niederdruck-, Einlaß- oder Saugzonen 36, Leitzonen 37» Hochdruck-> Auslaß- \

) oder Druckzonen 38 und Dichtungszonen 39 zwischen der Lauffläche 34 und dem Rotor 28 vorhanden sind. Zur Bildung der gegenüberliegenden Zonen ist die Lauffläche 34 abschnittsweise so geformt, daß ein erstes Paar Bögen gegeben ist, das sich über die Leitzonen 37 erstreckt. Obwohl diese Bögen zeitweise auch als größter Durchmesser der Lauffläche bezeichnet werden (s. Flg. 8), so sind sie doch leicht in Rotationsricb-

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tung eingezogen, d.h. nach innen geführt. Ein zweites Paar Bögen mit geringerem Durchmesser erstreckt sich über die Sichtungszonen 39 und ist als kleinster Durchmesser der lauffläche definiert. Diese Bögenpaare sind untereinander durch Führungsebenen für die Saugzonen und Druckzonen verbunden» die sich über die Niederdruck- und Hochdruckzonen 36 "bzw. 38 erstrecken. Diese Art der Ausbildung der Leitkurven der Laufflächen ist vom Grundsätzlichen her bekannt.

Zusammen mit dem Rotor und den Schiebern bildet die Lauffläche drehbare "Zellen". Die äußeren Kanten der Schieber halten ständig Kontakt mit der Lauffläche 34 des Laufringes Hi und die Seitenkanten der Schieber gleiten über die flache glatte Oberfläche 11 und 18 der Wandplatten an den gegenüberliegenden Seiten des Rotors. Somit teilt ein Paar benachbarter Schieber den Pumpspalt zwischen dem Rotor, der Lauffläche und den Wandplatten in eine Anzahl Zellen zur Aufnahme, Transport oder Abgabe eines gasförmigen Mediums, das damit vom Einlaß zum Auslaß geführt wird* Eine dieser Zellen 40 zeigt Pig. 3.

Der Einlaß 22 steht über die ringförmigen Kanäle 23 und 24 um den Laufring 14 und über in die Wandplatten 10 und 19 eingearbeiteten Durchlässen mit den Saugöffnungspaaren in Verbindung, die einen Abstand von 180 ° besitzen und in den Oberflächen 11 und 18 der Wandplatten angeordnet sind.

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Fig. 10 zeigt zwei Saugöffnungen 43 und 44; die in die Wandplatte 10 eingeformt sind und über den Kanal 24 be-. .^! ■ schickt werden» Pig. 11 zeigt zwei zusätzliche Saugöffnungen und 46, die in die Wandplatte 19 eingefonat sind und durch den Kanal 23 gespeist werden. Diese vier Säugöffnungen sind in identischer Größe in den inneren Oberflächen 11 und 18 der Wandplatten vorhanden und stehen in Verbindung mit den Saugzonen 36 zwischen dem Rotor und der Lauffläche, Jede Saugöffnung ist weiterhin über einen Abzweigdurchfluß 47 mit einer öffnung 50 verbunden, die mit den inneren Enden 48 der Schieberschlitze 31 bei drehendem Rotor kommunizieren.

Wie Fig. 10 zeigt, besitzt die Wandplatte 10 zwei diametral gegenüberliegende Drucköffnungen 51 und 52. Diese öffnungen sind vorzugsweise Φ-förmig in der planen Oberfläche der Wandplatte 11 angeordnet, um eine ReversiMlitat des Laufringes zu ermöglichen und damit einen Wechsel in der Rotationsrichtung der Pumpe zu erlauben. Die Drucköffnmigen sind nahezu 90 ° entfernt von den Saugöffnungen 43 und 44 angeordnet und münden in die Druckzonen 38 zwischen dem Eotor und der lauffläche. Fig. 3 zeigt, daß die vordere Kante jeder Drucköffnung sich stromabwärts am Beginn der laufring-Druckfläche befindet.

Die Drucköffnungen 51 und 52 sind über innere Durchflüsse 54 und 55 in der Wandplatte 10 und der Abschlußkappe

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-mit einem Auslaß- oder Abgabestutzen 56 verbunden. Während des Betriebes ist an dem Abgabestutzen 56 ein äußerer Hydraulikkreislauf (nicht gezeigt) angeschlossen.

Jede I-förmige Drucköffnung 51 und 52 ist durch verbindende halbkreisförmige Nuten 59 und 60 bis zu dem Ende der

Druckfläche, die der Dichtungszone benachbart ist, verlängert. Die Hüten sind in den Laufringoberflachen 13 und 17 (s. Fig. 2, 3, 8 und 9) eingeformt. Jede Nut 59 und 60 öffnet den Pumpspalt um die Zelle herum in Richtung auf die unmittelbar stromabwärts gelegene Drucköffnung in der Druckzone 38 der entsprechenden Wandplatte.

Der laufring ist zu den beiden Wandplatten vermittels eines Zylinderatiftes 61 in jeder Oberfläche 13 und 17 des Laufringes ausgerichtet. Dieser Zylinderstift ist in einem der beiden Löcher 62 und 63 in jeder der Wandplattenoberflächen 11 und 18 des Laufringes geführt. Die Löcher 62 und 63 sind um 90 ° Voneinander entfernt, so daß die Rotationsrichtung der Welle 6 bei einer Umrüstung der Pumpe umgekehrt werden kann, indem der Laufring um 180 ° um eine Achse quer zu seiner eigenen Achse gedreht wird und der Zylinderstif t auf ein anderes Loch 63 oder 62 in der Wandplatte ausgerichtet wird.

Die Laufringnuten 59 und 60 sind bereits für eine

Reversibilität der Pumpe vorgesehen und verlängern die Wand-

! plattendrucköffnungen 51 und 52 bis zum Ende der Druckfläche,

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d.h. bis zur benachbarten Dichtungszone, und zwar unabhängig , von der Drehrichtung der Welle.

Wie Eige 4 zeigt, ist in Bewegungsrichtung des Rotors der Saugflächenteil der lauffläche 34 progressiv von der Peripherie des Rotors 28 über jede Saugz-one 36 zurückgezogen, so daß in diesem Bereich das Yolumen einer Zelle 40 zwischen den Schiebern zunimmt.

Entlang der Leitzone 37 nähert sich der größere Durchmesser der Lauffläche 34 leicht dem Rotor. Entlang der Druckzone 38 nähert sich die Druckfläche stärker dem Rotor 28 und. geht im Bereich der Dichtungszonen 39 nahe an den Umfang des Rotors heran. Die dabei stattfindende radiale Bewegung eines Schiebers ist graphisch in Pig. 12 dargestellt. Das gasförmige Medium wird in eine Zelle 40 durch die Saugöffnung eingesogen, wenn die Zelle sich entlang der Saugzone 36 vergrößert* Der größte Xeil des Inhalts der Zelle wird wieder abgegeben, wenn sich deren Volumen infolge der Bewegung durch die Druckzone 38 verkleinert, so daß damit ein PumpVorgang verbunden ist.

Jeder Schieber 32 ist in seiner äußeren Kante und den beiden gegenüberliegenden Seitenkanten mit tiefen Auskehlungen 67 versehen. Die Auskehlungen 67 stellen sicher, daß die Kraft auf den Schieber infolge der Beaufschlagung der äußeren Endoberfläche des Schiebers mit dem Druckmedium zu jeder Zeit

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in weitgehendem Gleichgewicht steht mit der Kraft, die infolge der Beaufschlagung der inneren Endoberfläche 79 des Schiebers mit dem Druck in der Schlitzführung 48 gegeben ist.

PUr einen hohen Wirkungsgrad des Pumpbetriebes ist es notwendig, daß zwischen der Schieberspitze und der Lauffläche 34 ein ständiger Dichtungskontakt aufrechterhalten wird, und zwar unabhängig von einem Wechsel der Wölbung der lauffläche. Verwendet man einen Schiebertyp mit einer doppelten Dichtlippe, ähnlich dem in Pig. 3 dargestellten Beispiel, dann berührt lediglich die vordere oder führende Dichtlippe des Schiebers die Druckfläche, während nur die hintere oder nachfolgende Dichtlippe die Saugfläche berührt.

Um den hydraulischen Betätigungsdruck auf die Schieber aufzubringen, sind ein oder mehrere radiale Bohrungen oder Zylinderkolben 69 in dem Rotor 28 vorgesehen, die sich von dem in Form einer Schlitzbohrung 48 abgerundeten inneren Ende eines jeden Schieberschlitzes 31 nach innen erstrecken. Die Bohrungen 69 sind mit ihrem inneren Ende durch eine ringförmige Kolbendruckkammer 71 verbunden. Abgesehen von geringen Leckverlusten kann das Medium nur über die radialen Bohrungen 69 der Kolbendruckkammer 71 zugeführt bzw. entnommen werden.

Die Druckkammer 71 wird gebildet durch eine ringförmige Nut 72 in dem Rotor 28 und einer kleineren Nut 73 in einer Lagerbuchse 74. Die Lagerbuchse ist in einr zentralen öffnung

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im Rotor 28 befestigt und abgedichtet, z.B. durch Schweißen oder Hartlöten, und grenzt die Druckkammer 71 ab.

Ein im wesentlichen zylindrisches Kolben-Absperrelement 76 befindet sich in jeder radialen Bohrung 69. Jeder Kolben 76 besitzt eine Axialbohrung 77 (s. Pig. 5) und ist in der Bohrung 69 gleitbar angeordnet, wobei jedoch seine äußere Gleitfläche der der Bohrung so angepaßt ist, daß nur vernachlässigbare, geringe Leckverluste zwischen diesen Gleitflächen auftreten können. Das äußere Ende jedes Kolbens 76 besitzt eine konisch eingezogene Kante 78, die zusammen mit der flachen, inneren Endoberfläche 79 jedes Schiebers 32 ein Absperrorgan bildet. Die innere Endoberfläche jedes Kolbens besitzt vorzugsweise eins Afcrundung 80, die eine dritte, weitere Beaufschlagungsfläche für den Mediumdruck innerhalb der Druckkammer 71 darstellt, wobei die daraus resultierende Kraft den Kolben gegen die innere Endoberfläche 79 des betreffenden Schiebers drückt. Der Einlaß des Druckmittels in die Kammer 71 wird durch das Kräfteverhältnis am Kolben reguliert, das auf der einen Seite durch die nach innen von dem Schieber weggerichtete Druckkraft auf die konisch abgeschrägte Kante 78 des Kolbens und auf der anderen Seite durch eine entgegengesetzte, auf den Schieber zu gerichtete Druckkraft gegeben ist, die sich aus dem Mediumdruck in der Kammer 71 und der Zentrifugalkraft zusammensetzt. Die Länge des Kolbens 76

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■ ist so "bemessen, daß eine in radialer Richtung hin- und hergehende Bewegung zusammen mit der Schieberendoberfläche 79

möglich ist, und zwar unabhängig von der radialen Position des Schiebers in dem Schieberschlitz.

Während des Betriebes arbeitet der Kolben mit dem Schieber zusammen und bildet ein Ventil 78, 79» das in der Weise eines Rückschlagventils wirkt/ d.h. das Einbringen des Druckmediums in die Kammer 71 erlaubt und den Rückfluß aus der Kammer verhindert. Wenn der Mediumsdruck in einer Schlitzbohrung, der auf die konisch, abgeschrägte Kante 78 des Kolbens 76 wirkt, den Druck in der Kammer 71 genügend übersteigt, dann bewegt sich der Kolben in seiner Bohrung 69 nach innen und das Ventil 78, 79 öffnet sich. Das Druckmedium in der Schiitsbohrung 48 fließt sodann nach innen durch die Bohrungen 77 und 69 in die Druckkammer 71» wodurch der Mediumsdruck in dieser Kammer wieder ansteigt, bis ein Ausgleich des Mediumdruckes, der die öffnung des Ventils 78, 79 bewirkt hat, gegeben ist. Diese Bewegung findet dann statt, wenn der Schieberschlitz 31 sich in einer Zone befindet, in der der Druck gegenüber dem Druck in der Kammer 71 genügend hoch ist, um das Ventil zu öffnen. Solche Hohlkolbenventile für die Schieberbewegung sind in der noch schwebenden deutschen Patentanmeldung Nr. P 15 28 934.6 näher beschrieben.

Jeder Schieber 32 ist mit einem Kanal oder einer Aus-

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kehlung 82 auf seiner stromabwärts, d.h. nacheilenden Seite

versehen. In Pig. 7 ist dies® Auskehlung dargestellt, die von., der inneren oder unteren'Kante" 79 des Schiebers bis kurz unter, jedoch nicht bis an die nacheilende obere Dicbtungalippe 83 des Schiebers geführt ist. In der Querschnittszeichnung ist ersichtlich,· daß die Außenfläche 64 des !Rotors einen zentralen Randvorsprung 84 besitzt. Eig. 5 und 6 zeigen, daß die Aus-• kehlung 82 mit dem Randvorsprung 84 ein Ventil bildet. Dieses

^ Ventil 1st geöffnet,-wenn der Schieber aus dem Rotor herausragt, z.B. wenn diese Stelle des Rotors sich in einer Leitzone 37 befindet und ist geschlossen, wenn der Schieber, nur -. gering aus dem Rotor herausragt, z.B. wenn dieser Schieber eine Dichtungezone 39 passiert«

Solche mediumführenden Auskehlungen sind im einzelnen in der schwebenden Anmeldung von Adams & Griffith, US-Patentnummer 490 220, näher beschrieben. Die Auskehlungen 82 werden in dieser Anmeldung nicht beansprucht, jedoch ist die Verwendung solcher Auskehlungen für Pumpen gemäß der Erfindung

* angebracht, da sie generell bessere Betriebsbedingungen ermöglichen.

Die Erfindung betrifft eine Rückdruckerzeugung oder das Vorsehen eines gegenüber dem Auslaßdruck größeren Druckes auf die Schieberbetatigungsvorrichtungen, um in Augenblicken, , in denen der normale Auslaßdruck zu gering ist, eine genügende

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Kraft aufzubringen, die ein Springen oder Überspringen der Schieber über die Sauglauffläche verhindert. Bei dem näher beschriebenen Ausführungsbeispiel wird dadurch im gleichen Augenblick ein kleiner Eeil des in jeder Zelle sich befindenden Mediums durch ■Durchflußbegrenzungsvorrichtungen verdrängt und der so entstandene Rückdruck in der Korbendruckkammer 71 aufgebracht, der auf alle hydraulischen Betätigungsvorrichtungen des Kolbens 7.6 wirkt. Der Druck in der Kammer 71 wirkt somit auf die Kolben der Schieber, die an der Sauflauffläche entlanggleiten, und verhindert somit ein Springen dieser Schieber.

Die Durohflußbegrenzungsvorrichtungen sind zweckmäßig in der vorderen Wandplatte eingeformt, wie es Pig. 10 zeigt. In die Wandplatte 10 ist unmittelbar vor Beginn der Druckzone (s. Pig. 3) eine kleine unverstellbare Öffnung oder ein Begrenzungsdurchfluß 88 eingebohrt. Diese Öffnung 88 steht mit dem Durchfluß 54 in Verbindung, der wiederum zum Auslaß- oder Abgabestutzen 56 weite-rgeführt ist (s. Pig. 1 und 2). Die Öffnung 88 ist an der Oberfläche 11 der Wandplatte 10 zu einer Öffnung mit größerem Durchmesser 89 aufgebohrt. Von der aufgebohrten Öffnung 89 erstreckt sich ein T-förmig eingekerbter Ausflußschlitz 90, so daß die Öffnung in dem Augenblick mit der Auskehlung 67 eines Schiebers kommuniziert, indem der

nachfolgende Schieber gerade die dazwischenliegende Zelle

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gegen die Saugöffnung abgedichtet hät.(s» Pig. 3). Die aufgebohrte öffnung 89 und der Ausflußsohlita 90 sind in.radialer Richtung angeordnet, so daß beide in den Pumpspalt zwischen der Rotoraußenfläche 64 und der lauffläche 34 münden.

Eine zweite, größer ausgelegte Durchflußöffnung 91? ebenfalls inform eines spitz zulaufenden V-Einschnitts erstreckt sich von der Vorderkante jeder Drucköffnuhg" 51 und 52 bis zu einer Stelle, von der aus eine Kommunikation mit der Schieberkantenauskehlung 67 in dem Augenblick gegeben ist, in dem die vordere Dichtungslippe die Drucklauffläche berührt. (s. lig. 3). Im Idealfall hat die Außenfläche der aufgebohrten öffnung 89 von der Spitze der eingekerbten Durchflußöffnung 91 in Umfangsrichtung einen Abstand, der der Entfernung zur vor» . deren Dichtungslippe eines Schiebers gleich ist.

Sowohl der Begrenzungsdurchfluß 88 als auch die Durchflußöffnung 91 sind lediglich auf der stromaufwärts gelegenen Seite jeder Drucköffnung 51, 52 notwendig. -Soll jedoch die ) Pumpe reversibel ausgeführt werden, so sind gleiche und entsprechende Begrenzungsdurchflüsse 88, aufgebohrte Öffnungen 899 V-förmige Ausflußschlitze 90 und eingekerbte Durchflußöffnungen 91 symmetrisch auf der anderen Seite jeder Drucköffnung 51» 52 (s. Fig. 10) vorzusehen, um eine gleiche Funktionsweise zu ermöglich, wenn der Laufring bei entgegengesetzter Rotation der Welle umgekehrt orientiert angeordnet ist* Eür

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den Pall, daß die Pumpe lediglich mit einer Drehrichtung arbeiten soll, ist es daher nicht notwendig, solche Durchflußbegrenzungsvorriehtungen auf der stromabwärts gelegenen Seite der Drucköffnung vorzusehen. Die Drucköffnung in der Wandplatte selbst kann dann eine Länge besitzen, die der in der konstruktion vorgesehenen, zusammen durch die Wandplatten-

öffnung und die Laufringaussparung verdeutlichte effektive Länge gleich ist.

Da das Medium lediglich durch die vordere Wandplatte 10, jedoch nicht durch die hintere Wandplatte, an den Auslaßstutzen 56 abgegeben wird, ist in der hinteren Wandplatte keine Drucköffnung notwendig, um jedoch einen wünsohenswerten Druckausgleich zu erzielen, ist es angebracht, daß In der Oberfläche 18 der hinteren Wandplatte 19 blind endende Ausflußschlitze 93 vorgesehen werden, die in ihrer Anordnung denen der vorderen Wandplatte im wesentlichen entsprechen* Die V-förmigen Schlitze 93 in der hinteren Wandplatte werden zweckmäßig in Rotationsrichtung durch eine flache Blindbohrung 94 begrenzt. Diese Schlitze 93 sind nicht Bestandteil der erfindungsgemäßen Rückdruckerzeugung und können dementsprechend fortfallen. Ihre Vorsehung ist jedoch ein einfaches Mittel, um einen graduellen Ausgleich des Druckes entlang der Dichtlippen eines Schiebers in dieser Position zu erzielen.

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Die mit unveränderbarem Querschnitt versehenen Begrenzungsdurchflüsse 88 und'die mit veränderbarem Querschnitt versehenen Durchflußöffnungen 91 bilden zusammen Durchflußkanäle, durch die das Medium bereits aus jeder Zelle abfließen kann, wenn diese sich den in der Wandplatte angeordneten Druckauslaßöffnungen 51 und $2 nähert, ohne daß jedoch die direkte Verbindung mit den Druckauslaßöffnungen bereits hergestellt ist. In diesem Zusammenhang ist

zu beachten, daß die vordere Kante jeder Drucköffnung stromabwärts auf der imaginären Linie zwischen der Achse und dem Beginn der Druoklauffläche liegt.(31g. 3). Der vorgerückte Teil der Spitze des "T" öffnet sich nicht in die Druökzone und ist lediglich vorgesehen, um eine bessere Kommunikation mit den Laufringnuten 59 und 60 zu ermöglichen, wenn die Rotationsriohtung reversiert»

Die Abgabe des Mediums aus jeder Zelle durch diese Begrenzungsdurchfltisse dauert lediglich einen Moment, jedoch wird zur gleichen Zeit während der darauffolgenden Vorwärtsbewegung der Zelle eine Veränderung des Druckes entlang der Durchflüsse verursacht. Bei einem geringen Auslaßdruck ist infolge der Strömung durch die Durchflüsse eine Veränderung des Druckes gegeben, so daß das Medium in der Zelle während dieses Momentes unter höherem Druck steht, als es dem Druck an der Auslaßöffnung, die sich an dem stromabwärts gelegenen Ende eines jeden Durchflusses befindet, entspricht.

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Diese Rüokdruckerzeugung des Mediums in einer Zelle "beginnt, wenn die Zelle, z.B. 40, sich annähernd in der der •Pig. 3 gezeigten Position befindet, d.h. wenn die vordere Kante des führenden Schiebers der Zelle gerade die Saugöffnung abgedichtet hat und der fest angeordnete Durchfluß 88 gerade über den Ausflußschlitz 90 und durch die Seitenauskehlung 67 des führenden Schiebers mit der Zelle, in Verbindung gekommen ist. Beide Schieber der Zelle 40 liegen mit ihren vorderen Dichtlippen auf, da ein leichtes Gefälle des G.rößendurchmessers in dem Bereich der Leitzone gegeben ist. Dieses Gefälle vermindert das Volumen der Zelle, vorzugsweise in einer annähernd gleichbleibenden Rate, wenn die Zelle sich der Drucklauffläohe nähert (beaohte Pig. 12a). Infolge dieser Reduktion des Zellvolumens wird Medium aus der Zelle abgegeben, zunächst durch den S^egrenzungsdurchfluß 88, dann durch die Durchflußöffnung 91. Der resultierende, d.h. ansteigende Druck beaufschlagt durch die Seitenauskehlung 67 und die Auskehlung 82 in dem Schieber das innere Ende 48 des Schieberschlitzes und verursacht dadurch die Öffnung des Ventils 78, 79 und eine Nachfüllung des Vorrates an Medium in der Kammer 71, sofern dies, notwendig ist.

Vorzugsweise soll die Abgaberate von Medium aus der Zelle für die Zeitdauer, in der beide Schieber (die die Zelle 40 begrenzen) in Kontakt mit dem Größendurchmesser der

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Lauffläche stehen, im. wesentlichen konstant gehalten werden, wi© dies Pig. 13 zeigt. Dieses Medium wird &ixr®h den im Querschnitt konstant bleibenden Begrenzungsdurchfluß 88 abgegeben, so daß die Durchflußströmung einen im wesentlichen konstanten Druckabfall entlang des Durchflusses 88 verursacht. Dadurch ist auch der

Rückdruck in der Zelle 40 annähernd konstant. Erreicht der stromaufwärts gelegene Schieber die Drucklauffläche, so wird er in zunehmendem Maße nach innen gedrückt (s. Mg. 12d) und dementsprechend steigt die Abgaberate des Mediums aus der Zelle' an. Um zu verhindern, daß die ansteigendeAbgaberate einen unnötig hohen Rückdruck erzeugt, ist es zweckmäßig, einen zweiten, in der Fläche veränderbaren Durchfluß 91 vorzusehen, so daß im Augenblick des Ansteigens der Abgaberate eine zunehmende Durchflußfläche infolge des schräg zulaufenden Durchflusses 91 vorgesehen ist, so daß ein im wesentlichen konstanter Rückdruck aufrechterhalten werden kann.

Während dieser Rückdruck in einer Zelle verursacht wird, gleiten aidere. Schieber über die Sauglauffläche (s. Pig. 3X Der Druck in der Kammer 71 wirkt auf alle Schieberbetätigungsvorrichtungen, einschl. der, die den Schiebern an der Sauflauffläche zugeordnet sind, und verhindert damit ein Springeader Schieber.

Die Höhe des sich einstellenden Rüekäruckes kann durch geeignete Auswahl der Durchflußfläche der Begrensungsdurch-

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fHlese 88 und 91 verändert werden.

Arbeitet die Pumpe unter Last, dann erzeugt das Druckayatem selbst genügend Kraft in den SonieberbetaMgungB-vorrichtungen, um eine konstante Anlage der Schieber an die Lauffläche zu gewährleisten. Ist jedoch der Druck In dem Drucksystem gering oder nahezu Null, z.B. wenn sich die Pumpe im . Leerlauf befindet und keinen Druck gegen eine Arbeitslast erzeugt, dann kann der Abgabedruck, selbst wenn man die Wirkung der Zentrifugalkraft (s. Fig. 12e) berücksichtigt, nicht ausreichen, um die Schieber in radialer Richtung genügend weit auszufahren, wie es für ein sicheres Anliegen der Schieber an der Sauglauffl&ohe notwendig ist· Der sich einstellende Rüokdruok sollte im Idealfall etwas größer sein als der minimale Druck, der notwendig ist, um ein sicheres Anliegen der Sohieber zu gewährleisten, wenn die Pumpe eich im Leerlauf befindet. Im allgemeinen genügt unter normalen Betriebsbedingungen ein Druck zwischen 7 bis H kp/cm , so daß die Größe der Durchflüsse nach diesen Werten ausgelegt werden kann.

Die Rückdruckerzeugung in der Zelle 40 ist in der Dauer begrenzt, und zwar bed dem beschriebenen, bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung bis zu dem Zeitpunkt, in dem zwischen der Zelle und der Drucköffnung eine direkte Verbindung gegeben ist. Es ist ersichtlich, daß somit die Druckerzeugungsphase sich lediglich über einen kurzen Zeitraum des

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Pumpzyklus¹ jeder Zelle erstreckt. *

Der Anteil des Mediums, .der durch die Begrenzungen · durchflüsse 88 und 91 strömt und zur Erzeugung des Rtiokflüssee dient, wird in vorteilhafter Weise mit dem Hauptetrom des Mediums in dem Durchfluß 54 vermischt, der dem Auslaß- ( stutzen 56 zugeführt wird. Der prozentuale Anteil des insgesamt geförderten Mediums, der durch die Begrenzungsdürchfltts~ se geleitet wird, ist, gering und liegt etwa in der Größenordnung von 10 i» oder weniger.

Ss wurde bereits erwähnt, daß der Auskehlung 82 im : Zusammenhang mit der Rückdruckerzeugung eine besondere« gewünschte Aufgabe zukommt. Befindet sich ein Schieber in einer ■ Leitzone, dann ermöglichen diese Auskehlungen eine Kommunikation zwischen dem Raum hinter dem Schieber und der Inneren · Schlitzbohrung 48 des.Schieberschlitzes. Wie in Pig. 5 gezeigt, wird der Druck, der sich in der Zelle zwischen zwei Schiebern . entwickelt, wenn das Schiebervolumen abnimmt, durch diese Auskehlungen 82 dem unteren Ende der Schieberachlitze züge- · leitet, wo er das Ventil 78, 79 beaufschlagt.

Es ist festzustellen, daß bei einem Pumpe, wie sie in den Zeichnungen dargestellt ist, die Volumenkapazität der Kolbendruckkammer 71 während des Betriebes schwankt, da sich in den verschiedenen Rötorpoeitionen eine unterschiedliche Anzahl der Schieber auf den Druok- bzw* Sauglaufflächen be»

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: findet. Dieser Wechsel der Volumenkapazität ist durch eine wellenförmige linie in Pig. 12b dargestellt. Das Volumen der Kolbendruckkammer 71 nimmt ab, wenn der Schieber beginnt, eine • Sauglauffläche zu berühren (s. Pig. 12b). Da das Medium durch das geschlossene Ventil 78, 79 im Grunde genommen eingesperrt ist, kann erwartet werden, daß diese Abnahme der Kapazität der Kammer 71 einen Anstieg des Mediumdruckes in ihr verursacht. Es hat sich jedoch gezeigt, daß unter der Bedingung eines geringen Auslaß- bzw. Abgabedruckes die Kammer 71 nicht immer vollständig mit Medium gefüllt ist, sogar dann nicht, wenn die Volumenkapazität abnimmt. Z.B. kann durch das Vorhandensein von einigen Schaum- oder luftblasen bewirkt werden, daß durch die Abnahme des Volumens die Kammer 71 nicht unter Druck gesetzt wird. Die Rückdruckerzeugung hat zur Folge, daß die Kammer 71 mit Medium gefüllt wird und ein minimaler Druck in der Kammer gegeben ist, der über dem Auslaßdruck liegt, so daß eine hinreichende Kraft auf die Betätigungsoberflächen, die mit den Schiebern in Verbindung stehen, aufgebracht wird, und der Kontakt zwischen der Lauffläche und den Schiebern, einschl. den Schiebern an der Sauglauffläche, aufrecherterhalten wird.

Weiterhin ergibt sich bei abnehmender Volumenkapazität ein zusätzlicher Druck infolge der pulsierenden Druckschwankungen in der Kammer 71, der ein Ansteigen der Druckkraft

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verursacht. Aus Pig. 12a und 12o ist ersichtlich, daß der Kammerdruck ansteigt, bevor ein Schieber auf die Sauglauffläche aufläuft. Dieser Anstieg verursacht eine Kraft auf die Schieberbetätigungsvorrichtungen, die ausreicht, den in Fig. 12e schraffiert dargestellten Fehlbetrag auszugleichen.

Die Druckkammer 71" sollte zweckmäßigerweis, e.so groß sein, daß der Druckanstieg in ihr einen genügenden Kontakt zwischen Schieber und Lauffläche zur Folge hat, jedoch nicht so groß, daß durch eine übermäßige Anpressung zwischen Schieber und Lauffläche die Pumpe zerstört werden könnte. Mit anderen Worten dient die Kammer 71 sowohl als Zwischenspeicher als auch als innere Verbindung zwischen den verschiedenen inneren Betätigungsflächen der Schieber. Die hier beschriebene Druckkammer 71 unterscheidet sich von den bekannten Kolbenkammern dadurch, daß letztere zu klein ausgelegt waren, um den Druckanstieg zu begrenzen und daher als Folge Schieberverkantungen und Laufringverschleiß eintraten. Die Druckkammer 71 gemäß der Erfindung kann gegenüber der Yolumenkapazität der bekannten Kolbenkammern mehr als die vierfache Größe aufweisen.

Die Druckkammer dient ebenso dazu, in ihrer Funktion als Zwischenspeicher einen Minimaldruck über dem normalen Auslaßdruck aufrechtzuerhalten. In der Praxis wird die Kammer 71 bevorzugt so ausgelegt, daß ein-Druck aufrechterhalten wird.,

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- der um 70 bis 105 kp/cm höher liegt als der minimale Abgasdruck. Die bekannten Ausführungen der Kammern waren zu klein bemessen, um ein ähnlich brauchbares Volumen effektiv unter Druck halten zu können.

Pig. 13 zeigt die Veränderung der Abgaberate einer Zelle, wenn diese sich duröh die Druckerzeugungsphase des Umlaufzyklus ' von der Leitzone in die Druckzone bewegt. Die Abgaberate ist bis zum Beginn der Druckzone im wesentlichen konstant. Di© Abgabe des Mediums durch den in der Fläche veränderbaren Durchfluß 91 beginnt, wenn der führende Schieber der Zelle auf die Drucklauffläche aufläuft. Die dann eintretende Zunahme der Durchflußrate ist in Pig. 13 durch den ansteigenden Verlauf der Kurve dargestellt. Der unbehinderte Fluß des Mediums zu der Drucköffnung beginnt nicht schon in dem Moment, wenn der führende Schieber auf die Drucklauffläche aufläuft, sondern vorzugsweise dann, wenn ein Seil des Mediums in der Zelle durch die Durchflußöffnung 91 abgegeben worden ist. Dadurch wird die Zeit der Rückdruckerzeugung verlängert, so daß sichergestellt ist, daß der Druck in der Kammer 71 lange genug in ausreichender Höhe aufrechterhalten wird und die auf die Betätigungekolben der. Schieber einschl. die? Schieber, die sich noch auf der Sauglauffläche befinden, aufgebrachte Kraft eine Verkantung der Schieber verhindert.

Die bisher beschriebene bevorzugte Ausführungsform der

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Erfindung "betraf eine Pumpe des Drei-Flächen-Beaufsöhiagungs-· „⁴ type. Die in Pig. 14 erläuterte Pumpe betrifft dagegen eine de sV^v . Zwei-Flächen-Beaufschlagungstyps, die erfindungsgemäß ausgestaltet worden ist. , ;

Ir. Die Pumpe gemäß Pig. 14 besitzt einige gleiöh ausge-

staltete Elemente, wie die vorher beschriebene Pumpe des Drei-Flächen-Be'aufsehlagungstyps. Diese gleich ausgestalteten Elemente sind daher mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In

W Fig. 14 gleicht die Formgebung des Laufringes^14, der Drucköffnungen 51, 52 und der Säugöffnungen 43> 44 den im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebenen Elementen. Ebenso ist, um eine Reversion der Rotationsrichtung der Welle β zu ermöglichen, der Laufring mit Nuten 59, 60 versehen, die mit den Druököffnungen 51» 52 der Wandplatte in der gleichen Weise wie vorher beschrieben, zusammenarbeiten. ·

Der Gehäuseaufbau gemäß Fig. 14 unterscheidet sich dadurch, daß leeine hydraulischen Kolben zur Betätigung der Schieber 101 in ihren Schlitzen vorgesehen sind, und daß die inneren Enden 102 der Schieberschlitze untereinander durch ringförmige Kerben oder Druclcräume 104 verbunden sind, die in den gegenüberliegenden Oberflächenseiten des Rotors eingearbeitet sind. Ebenso gibt es keine unteren Schiebersaugöffnungen, entsprechend denen, die mit dem Bezugszeichen 47 bei der ' Pumpe des Drei-Flächen-Beaufechlagungstyps versehen sind«

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• ORlGiNALiNSPECTEO

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Dadurch werden der Druckraum 104 und die inneren Enden der Schieberschlitze von den Saugöffnungen getrennt.

Die Schieber 101 besitzen eine Dichtlippe, d.h. sie ■besitzen nicht zwei durch Kantenauskehlungen der Schieber gebildeten Dichtlippen, wie sie vorstehend beschrieben wurden. Ebenso sind diese Schieber nicht mit einem Durchlaß entsprechend der Auskehlung 82 versehen. Bei dieser Pumpe des Zwei-Flächen-Beaufschlagungstyps wirkt der Druck auf die äußere Endoberfläche (1. Beaufsohlagungsflache) des Schiebers nach innen und der Mediumdruck in dem inneren Ende 102 des Schieberschlitzes auf die innere Fläche 105 (2. Beaufschlagungsfläche) des Schiebers nach außen.

Die öffnungen 89 in den leitzonen 37 zwischen den Saug- und Drucköffnungen sind über Durchflußbegrenzer mit dem Druck-. auslaß- oder Abfabestutzen 56 der Pumpe verbunden, wie dies schematisch in Pig. 14 mit dem Bezugszeichen 88 dargestellt ist. Jede öffnung 89 ist mit einem abgeschrägten Schlitzauslauf 90, ähnlich dem varher beschriebenen versehen. Der Scheitel des Schlitzes 90 erstreckt sich vorzugsweise bis gerade über die vordere Kante des stromaufwärts gelegenen Schiebers einer Zelle, wenn der führende Schieber dieser Zelle •gerade die Saugöffnung abgedichtet hat. Durch diese optimale Bedingung ist ein Kanal für den Mediumsabfluß vorgesehen, wenn das Volumen der abgeschlossenen Zelle sich durch. Übergang der

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Lauffläche in die Leitzone verringert.

Der Druck in Stromrichtung oberhalb der öffnung 88 wird vermittels Durchflußvorrichtungen 107 (schematisch dargestellt) in die Druckräume 104 weitergeleitet. Dieser Druck beaufschlagt alle Schieber und drückt dieselben nach außen.

Wenn die Pumpe - wie dargestellt - reversibel ist, dann sind ähnliche Begrenzungsdurchflüsse auf der gegenüberliegenden Seite, d.h. auf der stromabwärts gelegenen Seite jeder Drucköffnung 51, 52 vorgesehen. In jedem Durchfluß 107 sind in einer Richtung sperrende Vorrichtungen 108, z.B. Einwegventile, vorgesehen, so daß das Medium zwar in die Druckräume 104 eingegeben werden kann,™diese aber nicht wieder verlassen kann, wodurch die öffnungen 89 sich immer unter dem höheren Rückdruck befinden. Somit kommt die andere öffnung 89 auf der gegenüberliegenden Seite der Drucköffnung nur zum Einsatz, wenn die Rotationsrichtung der Pumpe reversiert, und kann natürlich - wie vorher auch - wegfallen, wenn es sich lediglich um eine Pumpe mit einer Drehrichtung handelt.

Ein in der Fläche veränderbarer Begrenzungs-durchfluß 91 erstreckt sich von der vorderen Kante der Drucköffnung. Vorzugsweise ist der Scheitel der abgeschrägten V-förmigen Auskehlung 91 so angeordnet, daß Druckmedium von der Zelle durch diesen Durchfluß direkt zur Auslaßöffnung abgegeben wird, wenn der führende Schieber einer Zelle gerade auf die Drucklauf-

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"fläche aufläuft und dadurch nach innen gedrückt wird. Das bedeutet, daß der Scheitel der Auskehlung 91 sich gerade bis über die Rückseite des führenden Schiebers erstreckt, wenn

dieser sich am Anfang der Drucklauffläche befindet.

Während des Betriebes der Pumpe des Zwei-Flächen-Beaufschlagungstyps gemäß ^ig. 14 bewirkt die leicht nach innen geführte lauffläche 34 im Bereicht der Leitzone eine Reduzierung des Zellenvolumens, wenn diese sich entlang der Leitzone bewegt. Es ist vorteilhaft, den Einzugswinkel konstant zu halten, so daß die Abgaberate an Medium durch den Durchfluß 88 mit gleichbleibender Fläche ebenfalls konstant gehalten wird, und dementsprechend ein konstanter Rückdruck in der Zelle aufrechterhalten wird. Dieser Druck beaufschlagt über den Durchfluß 107 und das Ventil 108 den Druckraum 104. Der Druck in dem Druokraum 104 wirkt auf die inneren Enden 105 aller Schieber und drückt diese nach außen. Die Durchflußöffnung 88 sollte bevorzugt so ausgelegt sein, daß der Rückdruck eine genügende Höhe besitzt, um das Verkanten des Schiebers während seiner Bewegung über die Sauglauffläche zu verhindern. Ähnlich vorteilhaft ist die Quersobnittsfläche des V-Schlitzes 91 auszulegen, um einen im wesentlichen konstanten Rückdruck in der Zelle und damit in dem Druckraum 104 zu erhalten, wenn der führende Schieber infolge Auflaufens auf die Drucklauffläche nach innen gedrückt wird.

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Die genaue Anordnung"der Durchflüsse 88 und 91 ist unter dem Gesichtspunkt der optimalen Steuerung durchgeführt, doch es ist naheliegend, daß auch abweichende Anordnungen zumindest teilweise die Vorteile der Erfindung erbringen» Es ist z.B. offensichtlich, daß durch die Anordnung eines einzigen der beiden Durchflüsse 88 oder 91 auch noch eine Rückdruckerzeugung erreicht werden kann, obwohl die Ergebnisse . -.. dann nicht optimiert sind. Wesentlich ist, daß ein innerer Rückdruck erzeugt wird, der genügend hoch ist, um für eine ausreichende Zeit eine Druckkraft auf die Schieberbetätigungsvorrichtungen auszuüben, so daß ein gleichbleibender Kontakt zwischen den Schiebern und der Lauffläche aufrechterhalten wird. , ' ' ■ " ... 'Γ'"'

Patentansprüche »

Iiv/bf

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Claims (1)

1. Patentansprüche :

   1. Zellen- "bzw. Drehschieberpumpe, deren in einem Rotor geführte Schieber durch Anliegen an einer lauffläche eines lauf ringes Zellen bilden, die ein !Fördermedium - ausgehend von einer Säugöffnung im Bereich einer Saugzone - in Richtung auf eine Drucköffnung im Bereich einer Druckzone fördern, wobei die Schieber vermittels mit Fördermitteidruck beaufschlagten Betätigungsvorrichtungen gegen die lauffläche gedrückt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die lauffläche des Laufringes (14) so angeordnet ist, daß bei rotierender Pumpe unmittelbar vor dem öffnen einer Zelle zur Drucköffnung (51» 52) in derselben ein vorübergehender Druckanstieg gegeben ist,, und daß Einrichtungen vorgesehen sind, die den in der Zelle unmittelbar vor dem Öffnen zur Drucköffnung herrschenden Druck auf die Betätigungsvorrichtungen (76) zumindest des oder der Schieber (32) aufbringen, die sich in Rotationsrichtung vor der Saugöffnung (43» 44) befinden.

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   2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucköffnung (51» 52) in Rotationsrichtung versetzt von der Druokzone (38) angeordnet ist und daß vor dem öffnen einer Zelle zur Dfucköffnung (51, 52) ein Begrenzungsdurchfluß (88, 89) die Drucköffnung mit der Zelle verbindet«

   3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Begrenzungsdurchfluß (88) eine Öffnung (89) mit einer Formgebung zur Konstanthaltung der Höhe des vorübergehenden Druckanstieges während seiner Dauer "besitzt.

   4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet _t daß der oder die Begrenzungsdurchflüsse (88) in zu beiden Seiten des Rotors (28) sich befindenden Wandplatten (10, 14) eingeformt sind.

   5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der entgegen der Rotationsrichtung gelegenen Seite der Drucköffnung (51 > 52) in der Wandplatte (10) eine Auskehlung (91) angeordnet ist.

   6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen weisenden Beaufschlagungs-

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   flächen (79) der Schieber-Betätigungsvorrichtung (76) in einer gemeinsamen, ringförmigen Druckkammer (71) angeordnet sind, wobei die Druckkammer mit mindestens einem bei einem gegenüber dem Kammerdruck höheren Zellendruck sich öffnenden Rückschlagventil (78, „79) zur Druckmittelauffüllung der Kammer (71) versehen ist.

   7t Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verbindungsdurohfluß (107» 108) zwischen der Zone der Pumpe, in der der vorübergehende Druckanstieg gegeben ist, und den Beaufschlagungsflächen (79) der Schieber im Bereich der Saugöffnung (43, 44) vorgesehen ist«

   8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsdurchflüsse (88, 69) und/oder Auskehlungen (90, 91) symmetrisch zu beiden Seiten der Drucköffnungen (51, 52) angeordnet sind.

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