DE2541266A1 - Fluegelzellenpumpe - Google Patents

Description

Sundstrand Corporation, Rockford (Illinois), V.St.A.

Flügelzellenpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe, und zwar insbesondere auf eine Ausführung, bei der im Rotor zusätzliche Kanäle zum Füllen der von den Flügeln begrenzten Zellen auch bei hohen Pumpendrehzahlen angeordnet sind.

Bei bekannten, für hohe Drehzahlen ausgelegten Flügelzellenpumpen ist ein vollständiges Füllen der Zellen im Einströmbereich nicht möglich. Versuche zur Lösung dieses Problems führten zur Verwendung besonderer Hilfsmittel, z. B. zusätzlicher Pumpmechanismen, um einen hohen Eingangsdruck des der Pumpe zugeführten Fluides zu erreichen. Bei einer anderen Alternative ist eine öffnung in dem den Rotor umgebenden, die Flügelbewegungen steuernden Hubring

572-(BOO8l8-West)-SdSl

609829/018Q

7541266

vorgesehen. Diese Anordnung ergab jedoch einen vergrößerten Kontaktdruck zwischen der Flügelkante und der Hubringfläche. Die bisherigen Behelfsmittel führten entweder zu erheblich vergrößerten Kosten oder zu einem unbefriedigenden Pumpbetrieb bei langer Lebensdauer.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Flügelradpumpe, bei der ein vollständiges Füllen der Räume zwischen benachbarten Flügelrädern im Pumpeneinlaufbereich auch bei hohen Betriebsdrehzahlen sichergestellt ist.

Gegenstand der Erfindung ist insbesondere eine Flügelradpumpe, bei der jede von jeweils zwei Flügeln begrenzte Zelle im Ansaugbereich durch Kanäle mit der Fluidquelle kommuniziert, so daß das Fluid durch die Rotorkanäle in die Zellen zusätzlich zu dem normalen Fluß strömen kann, wie er bei einem herkömmlichen Pumpenzulauf erfolgt.

Erfindungsgemäß weist jeder Rotorkanal einen sich radial erstreckenden Auslaß in die zugeordnete Zelle auf, der im wesentlichen zentral zur Rotorlänge angeordnet ist und durch den das Fluid zentral in die Flügelzellen zugeführt wird, während bie bisher vorgeschlagenen Kanalführungen das Fluid an den Zellenenden neben den Rotorseitenflächen zugeführt wird.

Durch die erfindungsgemäße Führung der Kanäle ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß das Fluid in den Rotorkanälen Zentrifugalkräften ausgesetzt wird, die es gegen den Hubring (Statorlaufbahn) abziehen und dadurch die schnelle Füllung der Zellen weiter begünstigen.

Die erfindungsgemäße Flügelradpumpe besitzt einen die

609829/0180

Flügel enthaltenden Rotor, der von einem die Position der Flügel bestimmenden Hubring umgeben ist, sowie Platten mit Zu- und Abströmöffnungen an den Seitenflächen des Rotors, deren öffnungen zum Einführen des Fluides in die Zellen zwischen den Flügeln im Ansaugbereich und zum Abführen der Flüssigkeit unter erhöhtem Druck im Auslaßbereich dienen. Erfindungsgemäß ist eine zusätzliche gebogene öffnung im Ansaugbereich radial innerhalb der öffnungen zwischen den Flügeln mit einem langer gebogenen Teil vorgesehen, der ein Füllen von mehreren Zellen über annähernd den gesamten Drehzahlbereich des Rotors anders als im Auslaßbereich der Pumpe erlaubt.

Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe besitzt einen Rotor mit einer Vielzahl von in Rotorschlitzen beweglich angeordneten Flügeln, deren Position durch einen den Rotor umgebenden Hubring bestimmt wird, und mit Durchströmungsöffnungen zum Einführen des Fluides in die Zellen und Abführen des Fluides unter Druck aus diesen Zellen, wobei zusätzliche Durchströmöffnungen vorgesehen sind, die mit einer bestimmten Anzahl einer Vielzahl von Strömungskanälen im Rotor zusammenwirken und von denen einer mit jeder der Zellen verbunden ist, so daß die Zellen in herkömmlicher Weise und zusätzlich durch die Wirkung der Rotorkanäle gefüllt werden.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung im einzelnen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt quer zur Drehachse des Rotors durch die Flügelzellenpumpe längs der Schnittlinie 1-1 in Fig. 1;

609829/0180

Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt längs der Linie 2-2 in Fig. 1;

Fig. 3 eine graphische Darstellung der verbesserten Füllwirkung der Pumpe.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Flügelradpumpe enthält ein Gehäuse 10, in dessen von einem Hubring 11 begrenzter Innenkammer ein Rotor 12 drehbar auf einer Antriebswelle 15 gelagert ist. Bei dieser Pumpenausführung erfolgen jeweils zwei Pumpzyklen bei jeder Rotorumdrehung. In Schlitzen des Rotors 12 sind eine Vielzahl von Flügeln 20 radial beweglich gehalten, von denen in Fig. 1 die Flügel 20a und 20b sich in dem einen Einlaß- bzw. Ansaugbereich und die Flügel 20c und 2Od in dem entsprechenden Auslaß- bzw. Abförderbereich befinden. Die Flügel 2Oe und 2Of stehen in dem zweiten Ansaug- und die Flügel 20g und 20h in einem zweiten Abförderbereich. Der Rotor weist zusätzlich zu dem umgebenden Hubring 11 ein Paar neben seinen beiden Seitenflächen angeordnete Durchström-Platten 25, 26 auf, von denen die Platte 25 sich an einem Teil des Gehäuses 10 abstützt. Die Platte 26 wird gegen den Rotor 12 durch einen druckbeaufschlagten Kolben 27 angedrückt und hält die Einzelteile zusammen, wobei der Kolben 27 mit einem Fluid unter dem Abführdruck in einem Raum 28 beaufschlagt wird.

Die Platten 25 und 26 enthalten Durchströmöffnungen in den beiden Zuströmbereichen und insbesondere bogenförmige Einlaßöffnungen J>0 und J>1, von denen jede einen gebogenen Bereich aufweist (Fig. 1). Die Zellen zwischen den Flügeln, und insbesondere die den Flügeln 20a und 20b folgenden Zellen werden bei einer Drehbewegung des Rotors in Richtung des Pfeiles 32 gefüllt. In den Durchströmplat-

609829/0180

ten 25 und 26 sind ferner bogenförmig ausgeführte Abströmöffnungen in den Druckbereichen in Form von Kanälen 35 und 36 vorgesehen, die zu den Auslassen 37 und 38 führen.

Die Pumpe besitzt ferner durch Teile der Rotorschlitze an den inneren Enden der Flügel gebildete Pumpenkammern. Die Durchströmplatte 25 weist ein Paar relativ kurzer Einströmkanäle 40 und 41 in den mit den Schlitzen unterhalb der Flügel kommunizierenden Einströmbereichen zur Zuführung des Fluides sowie ein Paar längerer bogenförmiger Auslaßkanäle 42 und 43 in den Druckbereich zur Aufnahme des Fluides unter Druck auf, wenn sich die Flügel in den Schlitzen bei einer Drehbewegung des Rotors unter der Wirkung des Hubringes 11 hineinbewegen. Diese zusätzliche Pumpwirkung durch Verwendung der Schlitzteile unter den Flügeln ist z. B. in der GB-Anmeldung 425 535 vom 17.12.1973 beschrieben, auf die zum vollständigen Verständnis dieser Pumpwirkungen Bezug genommen wird.

Die erfindungsgemäß angestrebte vollständige Füllung wird durch eine Vergrößerung der gesamten Strömungsbahn zum Zuführen des Fluides zu den Zellen und speziell durch Vorsehen einer Strömungsbahn zusätzlich zu den gebogenen Einlassen 30 und 31 in den Durchströmplatten 25 und 26 erreicht. Der Rotor 12 weist eine Serie von Durchströmkanälen 50 auf, die ihn in seiner gesamten Länge von einer Seite zur anderen durchsetzen und von denen jeweils ein Kanal jeder Zelle zwischen aufeinanderfolgenden Flügeln zugeordnet ist. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, öffnet sich der Kanal 50 an seiner einen Seite in einen Flügelhalteschlitz und zusätzlich zwischen seinen Enden radial in den zwischen aufeinanderfolgenden Flügeln durch eine Ausnehmung im Rotor gebildeten Raum

609829/0180

und besitzt eine Rückwand 51 sowie Seitenwände 51a und 51b.. Die gegenüberliegenden, zu den beiden Seitenflächen des Rotors offenen Enden des Kanals 50 kommunizieren mit einer ersten Serie von bogenförmigen Durchströmöffnungen 55 in den Platten 25 und 26 im Ansaugbereich und mit einer zweiten Serie von öffnungen 57 im anderen Ansaugbereich.

Die Einlaßöffnungen 30 und 31, die in herkömmlicher Weise die Zellenräume zwischen aufeinanderfolgenden Flügeln beliefern und ebenso die zusätzlichen, sich an den Seitenflächen des Rotors 12 erstreckenden öffnungen 55 und 57 werden mit dem zulaufenden Fluid durch Zuströmkanäle im Pumpengehäuse 10 beaufschlagt. Ein in Fig. 2 dargestellter Gehäusekanal 60 führt Fluid zu dem Einlaß 40 unter dem Flügel. Eine Kammer 6l für die Durchströmplatte 26 ist mit einem - nicht dargestellten - Gehäusekanal verbunden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Einlaßöffnungen 30 und 31 gebogen und radial außerhalb der zusätzlichen Einlaßöffnungen 55 und 57 angeordnet, wobei die letzteren eine wesentlich größere Bogenlänge aufweisen. Alle diese öffnungen liegen in Kreisen um die Drehachse des Rotors 15·

Die zusätzlichen Einlaßöffnungen 55 und 57 erlauben eine Füllung einer Zelle von dem Zeitpunkt ab, bei dem die Zelle äen einem Abförderbereich folgenden Kreuzungspunkt verläßt, bis zu dem Ort, wo die Zelle den Druckbereich wieder erreicht. Der Kanal 50 in Fig. 1 hinter dem Flügel 20a ist mit dem zusätzlichen Strömungskanal 55 unmittelbar vor dem Zeitpunkt in Verbindung, bei welchem die Zelle mit der Einlaßöffnung 30 in Verbindung tritt. Die Zelle hinter dem Flügel 20c ist noch mit den beiden Einlaßöffnungen 30 und 55 verbunden. Die Verbindung mit der Einlaßöffnung 55 wird

609829/0180

kurz nach Beendigung der Verbindung mit der Einlaßöffnung abgebrochen. Diese Wirkung ist in Fig. 3 graphisch dargestellt, bei welcher die Linien 70 und 71 den Zuströmbereich zu den Zellen zwischen den Flügeln gegenüber der Drehbewegung des Rotors bei herkömmlicher Einlaßöffnung 30 und Auslaßöffnung 35 kennzeichnen. Die Linie : 72 umschließt
einen schraffiert gezeichneten Einlaßbereich für jede
der zusätzlichen Einlaßöffnungen 55 und 57 und die Linie 73 gibt den Gesamt-Zuführungsbereich an und kennzeichnet damit die Gesamt-Strömungsbahn, die sich auf der Kombination der Füllung durch entweder die öffnungen 30 und 31
ebenso wie durch eine der zusätzlichen öffnungen 55 und ergibt. Die in der .graphischen Drasteilung nach Fig. 3
angezeigten Werte dienen lediglich der Illustration und
haben keine die Erfindung begrenzende Bedeutung.

Ein verbesserter Betrieb kann durch eines oder mehrere der folgenden Merkmale erreicht werden: Die Kanäle 50 in dem Pumpenrotor können mit den Fluideinlaßöffnungen 55 und 57 im Einlaßbereich langer als die gebräuchliche Füllzeit durch die Einlaßkanäle 30 und 3I verbunden werden; die
Kanäle 50 vergrößern den Einlaßbereich und damit die
Gesamt-Strömungsbahn, in der Fluid zu den Zellen strömen kann; die Strömung durch die Kanäle 50 ist zentral zu
den Räumen zwischen den Flügeln gerichtet, während die
Fluidzufuhr durch die Einlaßöffnungen 30 und 31 an den
Enden dieser Räume erfolgt; und die radiale Zufuhr durch die Kanäle 50 läßt Zentrifugalkräfte zur Wirkung kommen, die auf das Fluid in Richtung auf den äußeren Hubring 11 einwirken.

609829/01 80

Claims (8)

1. Ansprüche

   (. 1./Flügelzellenpumpe mit einem in einem Gehäuse aufgenommenen Rotor, in dessen Radialschlitzen eine entsprechende Anzahl von Flügeln beweglich gehalten sind, einem den Rotor umgebenden Hubring zur Verschiebung der Flügel im Rotor, wobei die von jeweils zwei Flügeln begrenzten Zellen bei einer Drehbewegung des Rotors durch einen Einlaßbereich und danach durch einen Druck-Auslaßbereich bewegbar und Einlaßöffnungen sowie Auslaßöffnungen in diesen Bereichen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß von einer Vielzahl von im Rotor (15) angeordneten Kanälen (50) jeweils einer jeder Zelle zwischen aufeinanderfolgenden Flügeln (20) zugeordnet ist, von denen sich jeder zwischen der Zelle und einer Seitenfläche des Rotors (15) erstreckt, und daß zusätzliche Einlaßöffnungen im Einströmbereich zum zusätzlichen Zuführen und Füllen der Zelle durch bestimmte dieser Kanäle vorgesehen sind.
2. 2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (50) jeweils eine öffnung (51) in die Zelle aufweist, die zwischen den Seitenflächen des Rotors zum zentralen Füllen der Zelle angeordnet ist.
3. 3· Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kanal (60) durch die gesamte Breite des Rotors hindurchgeführt und an den beiden Rotorseitenflächen offen ist.

   6 0 9 8 2 9/0180
4. 4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zusätzlichen Einlaßöffnungen zu einem der Kanäle vor der Verbindung dieser öffnungen mit einer Zelle offen sind.
5. 5. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (30, 31) sowie die zusätzlichen Einlasse (50, 55) einen auf Kreisen angeordneten bogenförmigen Teil mit einer gemeinsamen Achse haben, wobei die Einlaßöffnungen (30, 31) radial außerhalb der zusätzlichen Einlasse (50, 55) liegen und letztere eine größere Bogenlänge zur Erhöhung der Füllzeit aufweisen.
6. 6. Flügelzellenpumpe mit einem in einem Gehäuse aufgenommenen Rotor, in dessen Radialschlitzen eine entsprechende Anzahl von Flügeln beweglich gehalten sind, einem den Rotor umgebenden Hubring zum Verschieben der Flügel im Rotor bei dessen Verdrehung, wobei die von aufeinanderfolgenden Flügeln begrenzten Zellen zuerst durch einen Einlaßbereich und danach durch einen Druck-Auslaßbereich bewegt werden und bogenförmige öffnungen im Einlaßbereich zum Zuführen von Fluid zu den Zellen sowie Auslaßöffnungen im Druckbereich zur Aufnahme des Druckfluides auf den Zellen vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von Kanälen (50) im Rotor (12), die sich zwischen den Seitenflächen des Rotors erstrecken und gegenüber diesen offen sind, wobei jeweils einer dieser Kanäle jeder der Zellen zugeordnet ist und eine mittig im Rotor angeordnete öffnung (5I) zur Zelle aufweist, und daß zusätzliche bogenförmige Einströmöffnungen (55) in dem Einströmbereich zu den Rotorseitenflächen gerichtet sind, deren Länge größer als die ersten bogenförmigen Einströmöffnungen (30, 31) ist, die einen zusätzlichen Einström-

   609829/0180

   bereich zur Zelle und eine Vergrößerung der Füllzeit darstellen.
7. 7. Flügelzellenpumpe mit einem in einem Gehäuse aufgenommenen Rotor, in dessen Radialschlitzen eine entsprechende Anzahl von Flügeln beweglich gehalten sind, einem Doppel-Hubring um den Rotor zum Antrieb der Flügel, wobei die durch jeweils zwei Flügel begrenzte Zelle nacheinander durch erste und zweite Einlaßbereiche sowie erste und zweite Druckbereiche bewegt wird und Einlaßöffnungen in den Einlaßbereichen zur Fluidzuführung in die Zellen, Auslaßöffnungen in jedem Druck-Abführbereich zur Aufnahme des Fluides unter Druck vorgesehen sind, gekennzeichnet durch eine Vielzahl von sich über die gesamte Rotorbreite erstreckenden Kanälen, deren eine Seite zu einem Rotorschlitz an der nachlaufenden Seite eines Flügels offen ist und jeweils eine öffnung zur Zelle sowie an den beiden Kanalenden zu den Seitenflächen des Rotors aufweist, und daß zusätzliche öffnungen in den Einlaßbereichen zur Verbindung mit den Seitenflächen des Rotors vorgesehen sind, durch die eine Zelle über· einen Kanal mit Druckmittel beaufschlagbar ist.
8. 8. Flügelzellenpumpe nach Anspruch J, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle nach radial auswärts und zentrisch zur Rotorbreite zu den Zellen offen sind, so daß bei einer Drehbewegung des Rotors das Fluid unter der Wirkung von Zentrifugalkräften in die Zellen einströmt.

   609829/0180

   Leerseite