DE2650814C3 - Flügelpumpe - Google Patents

Flügelpumpe

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DE2650814C3
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Albin Joseph Sterling Heights Niemiec
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/24Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C14/26Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
    • F04C14/265Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels being obtained by displacing a lateral sealing face
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine flügelpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1
Bei der Konstruktion von I lugelpumpen fur das Brennstoffsystem in Hiig/cugen ist es schwierig, den Anforderungen, die sich in einem weilen Bereich widersprechen, zu geniigen, und /war wegen des breiten Bereichs von Betriebsgcschwindigkciten. der niedrigen Schmierfähigkeit der /u fordernden Flüssigkeit und der Anforderung fur höchsten Wirkungsgrad bei niedrigen Geschwindigkeiten, während bei hohen Geschwindigkeiten sogenannte »Fresser« vermieden werden mus »en. Die förderung »hoher Wirkungsgrad bei niedriger Geschwindigkeit« macht enge Toleranzen /wischen dem Stalor und dem Rolor erforderlich, die am besten durch biegsame Wangenplalten erfüllt werden können, welche mit hydrostatischen Druckpolstcrn versehen kind, um den Abstand in Abhängigkeit von dem ■ngelroffenen l.ieferdruck ein/ustcllen. Diese konsiruk live Maßnahme erfüllt sehr gut die Anforderungen am Wirkungsgrad in dem Niedriggeschwindigkeilsbercich, beispielsweise während des Startens einer Turbojctmaschine, jedoch lsi die Konstruktion für die wesentlichen höheren Nörmalgeschwindigkeiten gänzlich ungeeignet, da bei kleinen Spalten durch die Scherkraft in der Flüssigkeit zuviel Wärme erzeugt wird, und weil die Möglichkeit der Metäll-auf'Metall-Kontakte sehr rasch zu den sogenannten »Fressern« kommt, was zur Zerstörung der Pumpe führt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Flügelpumpe speziell für die Brennstofforderung in Luftfahrzeugen zu schaffen, welche einen hohen Wirkungsgrad bei niedrigen Geschwindigkeiten zeigt, ohne daß gleichzeitig hei höheren Geschwindigkeiten übermäßige Wärme erzeugt und die »Festfressen« in Kauf genommen werden.
Die gestellte Aufgabe wird aufgrund der Maßnahmen des Hauptanspruches gelöst.
Die neue Flügelpumpe weist eine biegsame Wangenplatte auf. die auf die Pumpengeschwindigkeit in der Weise anspricht, daß bei niedrigen Geschwindigkeiten ein geringer Abstand oder Spalt erzeugt wird, während dieser Abstand zunimmt, wenn die Pumpengeschwindigkeit zunimmt.
Im ein/einen weist die neue Flügelpumpe ein Gehäuse mit Einlaß und Auslaß und eine dariii gelagerte Antriebswelle auf. ein Nockenring isl in dem Gehäuse befestig', ein Rotor wird von der Welle angetrieben und trägt eine Mehr/ah! vors verschiebbaren Flügeln, eine flexible Wangenplatte liegt mit einer Seite an der Endfläche des Rotors und eine Seile der Flügel nut einer /weiten Flache an dem Gehäuse an. in der ersten Seite der Wangenplalte sind Flussigkeitsauskißnulen in den Bögen vorgesehen, durch die sich die flügel radial nach innen bewegen, hydrostatische Dmckpolster sind neben der /weilen Seite der Wangenpl Hie bei den genannten Bögen und in offener Verbindung mit dem Auslaß vorgesehen, ferner sind Drosselk.inale /wischen den Aiislaßnuten und dem Druckpolslci geschaffen, wobei die W.ingenplatle /um Rotor hei niedrigen Geschwindigkeiten ausgelenkt wird und so einen minimalen Abstand oder Spalt /wischen dem Rolor und der Wangenpia I Ie schafft, jedoch bei höheren Geschwindigkeiten weniger ausgelenkt wird, um einen zunehmenden Abstand /wischen dem Rotor und der VVangeiip'aite /u bilden.
Fm Ausfuhrungsbeispiel der !!."'milling wird anhand der /dehnung crlaiilcrl. dabei /cigi
Fig.] einen Längsschnitt gemäß eines Vicrlelaus Schnittes einer driickausgegliclienen I lugelpiimpc ge maß bevorzugter Aiisfiihrungsform der Lrfindimg.
I ι g. 2 eine 1 m/elheil gemali Ansicht 2 2 in I ι g. 1 etwas vergroßi und
I ι g. 3 einen Schmu entlang der Linie 5 3 m Fig. 2.
Die Pumpe weist ein Gehäuse 10 mit einem Einlaß 12. einem zylindrischen Hohlraum 14 und einem Gehäuse deckel !6 mn Auslaß 18 auf In Lagern 20 und 22 lies Gehäuses b/w Gchansedeckels ist eine Antriebswelle 24 gelagert, /wischen einer Schulter 2fules Gehäuses 10 und dem Gehäusedeckel 14 ist ein Puiiipemsal/ geklemmt, der in F ι g. 2 näher dargestellt ist und aus einer I inlaßplalte 28. einer Auslaßplalle 30. Wangen planen 32. einem Nockenring 34 sowie einem Rotor 56 besieht. Der Rolor 36 ist mit der Antriebswelle 24 über eine Keilvcr/ahnung verbunden und weist eine Mehr zahl von Schhl/cn 38 auf. in welchen Flügel 40 radial gleitbar geführt sind. Die f ι η I η 1.5 platte 28 besil/i bogenförmige Einlaßöffnungen 42. die mn entsprechenden Öffnungen in den Wangciiplatlcn 32 fluchten. Die Auslaßplatlc30 besitzt zwei gebogene Lieferöffnungen 44, die mit entsprechenden Öffnungen in der anliegen' den Wangenplalte 32 fluchten. Der soweit beschriebene Aufbau stellt lediglich ein Ausfuhrungsbeispiel einer Vielzahl von Rotationsflügelpumpen dar, in welcher die vorliegende Erfindung eingebaut sein kann.
.3
Is wird auf I ig. 2 und 3 Ikvug genommen. Die in I ig. I links dargestellte Wangenplalie 32 weist zwei riussigkeitsauslalinuten 46 auf der dem Rotor Jh benachbarten Seite auf. die sich längs eines Bogens erstrecken, innerhalb welchem sich die Flügel 40 nach innen bewegen, wenn sich der Rotor dreht. Die I lugel 40 stellen gewissermaßen Kolben in den Schlitzen 38 dar, d.h. durch die Hin- und Herbewegung wird Flüssigkeit gepumpt, und die Nuten 36 empfangen die gepumpte FU Viigkeit. Die Auslaliplaile 30 oder die Rückseite der Wangenplatie 32 weist ein hydrostatisches Druckpolsier 48 auf, welches durch einen O-Ring 50 bc-i jeder Auslaßöffnung 44 umschlossen ist und dessen fläche so gewählt ist. daß das Druckfeld zwischen dem Rotor und der Wangenplatte, welches durch die Auslaßflüssigkeit erzeugt wird, mehr als ausgeglichen wird. Drosselkanäle 52 erstrecken sich von den Nuten 46 durch die Druckplatte /u den hydrostatischen Druckpolstern 48. I lüssigkeilszuführnuten 54 unterhalb der Hügel sind gemäß Hinlaßbögen vorgesehen.
Beim Antrieb der Weile 24 läuft der Pumpbetrieb ahnlich dem einer bekannten druckausg^gliehenen Flügelpumpe ab. Die biegsame Druckplatte 32 wird durch den Licferdruek des hydrostatischen Polsters 48 im Sinne einer engen Toleranz zu dem Rotor und den Seiten der Flügel herausgewölbt. Bei niedrigen Geschwindigkeiten, die beispielsweise beim Start der Maschine vorkommen, ist das aus dem Raum unterhalb der Flügel 40 verdrängte I liissigkeilsvolirnen pro Zeiteinheit relativ klein, uiiil dieses Volumen gelangt über die F'ördernuten 46 durch den Drosselkanal 52 im wesentlichen ohne Druckabfall. Fs sind somit zwei einander entgegenwirkende Druekfelder vorgesehen, nämlich das Druckfeld in dem Spalt zwischen Rotor und Wangenplatie einerseits und das Druckfeld ties hydrostatischen Druckpolsters 48 andererseits. Wegen der größeren Fläche überwiegt das Druckfeld des hydrostatischen Druckpolsters 48 und die Wangenplatte wird unter den beschriebenen Bedingungen .im weitesten nach außen gebogen.
Bei Zunahme der Linidrehung der Welle 24 und Annäherung an die normale Betnebsgeschwindigkeit führt der Drosselkanal 52 zu einem Druckaufbau π der Nut 46. was zu einer entsprechenden Zunahme der Kraft des Druckfeldes in dem Spalt zwischen Rotor und Wangenplatte führt. Diese Kraft steht wie erwähnt der Auswölbkraft infolge des hydrostatischen Polsters 48 entgegen, so daß die vorherige Auswölbung der Wangenplatte 32 teilweise oder gänzlich zurückgeht, wenn die höheren Geschwindigkeit!.η erreicht werden. Ob/war dadurch der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe durch diese .Spalterweiterung vermindert wird, ist dies ohne Bedeutung auf d;1 F.rfordernis der Lieferung von Brennstoff an den D^-.enniotor. da das I.iefervolumen bei stark zugenommener Geschwindigkeit ebenfalls ausreicht. Die Zunahme des Abstandes im Spalt zwischen Rotor und Wangenplatie führt aber zu einer Verringerung der erzeugten Wärme infolge der Scherkräfte der Flüssigkeit, so daß die F'rwärmung der Pumpe in dem Spallbereich zurückgehl und auch die Möglichkeit des Kontakles zwischen Metall-Metail weitgehend vermieden wird. Diese beiden Faktoren verringern oder beseitigen die Möglichkeit des Fressens der Pumpe.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Druekausgeglichene Flügelpumpe mit einem Gehäuse, welches einen Einlaß und AusIuU aufweist. mit einer im Gehäuse gelagerten Antriebswelle, mit einem im Gehäuse befestigten Nockenring, mit einem von der Welle angetriebenen Rotor, der eine Mehrzahl von verschieblichen Flügeln tragt, mit einer flexiblen Wangenplatte, die eine erste Seite angrenzend zur Endfläche des Rotors und einer Seite der Flügel sowie eine /weile Seite angrenzend dem Gehäuse aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung zur Vergrößerung der Spaltweile zwischen Rotor (36) und Wangenplatte (32) in Abhängigkeit von der Zunahme der Antriebsgeschwindigkeit vorgesehen ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die geschwindigkeitsabhängigc Einrichtung Flüssigkeitsauslaßnuten (46) in der ersten Seite der Wangenplalte (32) im Bereich der Bögen aufweist, entlang welchen sich die Flügel (38) radial nach innen bewegen, ferner hyJrosv.iische Druekpolster (48) neben der zweiten Seite der Wangenplatte (32) und im Bereich dieser Bögen besitzen, die in offener Verbindung mit dem Auslaß stehen und über Drosselkanäle (52) mi: den Auslaßnuten (46) verbunden sind, wobei die Bemessung d.'rart getroffen ist. daß die Wangenplalte (32) sich in Richtung auf den Rotor (36) bei niedrigen Geschwindigkeiten «luswolbt. um eine minim.ile Spaltwcitc zwischen Rotor und Wangenplatlc /ti bilden, und hei höheren ·. ■eschwindigkeilen sich weniger stark ausvvolbt. um eine vergrößerte Spallweiu· /wischen Rotor und Wangenpialte zu erzeugen.
5 Pumpe nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Rand der W.i.igenplalle (32) starr /wischen dem Nockenring (34) und dem Gehäuse (30, 16,10) geklemmt ist.
DE2650814A 1975-11-07 1976-11-06 Flügelpumpe Expired DE2650814C3 (de)

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DE2650814A1 DE2650814A1 (de) 1977-05-18
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