DE2835457A1

DE2835457A1 - Foerderaggregat fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2835457A1
Application number: DE19782835457
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Kemmer; Karl Ing Grad Ruhl
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1978-08-12
Filing date: 1978-08-12
Publication date: 1980-03-06
Also published as: US4538977A; GB2028430B; DE2835457C2; GB2028430A; JPS5525599A; JPS6316592B2

Description

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3. August 1978

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einem Förderaggregat nach der Gattung des Hauptanspruchs. Förderaggregate für Flüssigkeiten, beispielsweise die für eine Kraftstofförderung unter Druck häufig verwendeten Rollenzellenpumpen, sind in vielfältiger Ausführungsform bekannt; sie umfassen, wie die Darstellung der Fig. 1, die den bekannten Stand der Technik zeigt, schematisch angibt, eine Läuferscheibe oder Nutscheibe 1 mit über ihren Umfang verteilt angeordneten Aufnahmenuten 2, in denen sich Verdrängerkörper 3 befinden. Die Verdrängerkörper 3 können als Rollen ausgebildet sein, die in den Nuten 2 geführt sind und laufen und die an einer äußeren Rollenlaufbahn 4 anliegen, die, wie auch der Umfang der Nutscheibe 1 kreisförmig ausgebildet, zu deren Mittelpunkt aber um einen vorgegebenen Abstand exzentrisch versetzt ist, so daß sich sichelförmige Pumpenarbeitsräume ergeben, die um den Umfang des Systems wandern und angesaugte Flüssigkeit, beispielsweise Kraftstoff einer äußeren und - über das Spiel zwischen Rolle und Aufnahmeelement-einer inneren Drucknut 10 zuführen,wobei die zu fördernde Flüssigkeit oder Läuferscheibe dreht sich in ihrer exzentrischen Versetzung zur RoIlenlaufbahn 4 entlang dem Pfeil A. Aufgrund der Exzentrizität ergibt sich ein weitester Spalt WS zwischen der Rollenlaufbahn 4 und der Mantelfläche der Läuferscheibe sowie ein engster Spalt ES, die bei der Drehung der angetriebenen Läuferscheibe selbstverständlich periodisch von den Rollen 3 in ihren Nuten überlaufen werden.

Zum Verständnis vorliegender Erfindung ist es erforderlich, anhand der Darstellung der Figuren 2a bis 2c sowie der Figuren 3a bis 3e und den in diesen Figuren dargestellten einzelnen Arbeitsphasen auch den Funktionsablauf einer bekannten Rollenzellenpumpe in etwa zu erläutern, um so die bisherigen Nach-

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teile zu verdeutlichen.

Bei der Darstellung der Fig. 1 sind noch folgende Bezeichnungen angegeben, die auch bei den Arbeitsphasen der Figuren 2 und 3 auftreten. Mit V1 und V2 ist bezeichnet jeweils der Raum unter der Rolle 3^ bzw. der Rolle -3'₂; der Sichelraum zwischen der Rolle 3^ und 3₂ bzw. zwischen der Rolle 3₂ und 3₃ ist jeweils mit V3 bzw. V5 bezeichnet. Die Druckseite, die sich jeweils von der obersten Rolle ausgehend, die den weitesten Spalt WS passiert hat, nach unten auf der linken Seite des in Fig. 1 gezeigten Systems erstreckt, ist mit D bezeichnet; die Saugseite mit S.

Zunächst wird anhand der Darstellung der Figuren 2a bis 2c der Druckaufbau am weitesten Spalt WS in verschiedenen Arbeitsphasen dargestellt, wobei zur Vereinfachung ein bläsenfreies Fördermittel, beispielsweise also Kraftstoff angenommen wird. In Fig. 2a trennt die Rolle S₁ den Saugraum S, in welchem Saugdruck herrscht, von dem Raum V1 unter der Rolle 3^ und dem Sichelraum V3 zwischen den Rollen 3.. und 3₂· Ein Druckaufbau hat in den Räumen VI und V3 noch nicht stattgefunden, daher herrscht in diesen Räumen ebenfalls Saugdruck. Die vorderste Kante 8 des Raums V1 hat noch nicht dsn Uberdeckungsbereich des

erreicht, vorgestülpten Teilraums 9 der inneren Drucknut 10 /in welcher ebenso wie im Druckraum 11 sowie im vor der Rolle 3₂ liegenden Sichelraum V5 Betriebsdruck herrscht. Der Abstand der Vorderkante 8 zum vorgestülpten Bereich 9 der Drucknut 10 belauft sich auf ca. 10°, wie angegeben.

Innerhalb der nächsten 3°, also im Abstand von 7° der beiden Teile 8 und 9 ergibt sich im abgeschlossenen Raum V1 und V3 ein erheblicher Druckaufbau (Kompression), und zwar durch die Volumenverkleinerung des Raums V3< Innerhalb dieser 3° kann in

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über diesem Raum V1 + V3 eine erhebliche Druckspitze von / 10 bar entstehen, wodurch die Rolle 3₂ von ihrer bisherigen Anlage an der in Drehrichtung hinteren Nutflanke abhebt. Hierdurch ergibt sich eine Verbindung des Sichelraums V3 und des Raums V1 zum Druckraum über den Bereich, in welchem sich der Pfeil B erstreckt. Der Raum V1 unter der Rolle 3, ist wie ersichtlich

direkt 1

noch immer nicht/mit der Drucknut verbunden.

Erst in der in Fig. 2c dargestellten Arbeitsphase ist sowohl der Sichelraum V3 als auch der Raum V1 über die Drucknut 10 mit dem Druckraum 11 verbunden, wobei die aus dem Raum V3 verdrängte Flüssigkeit entsprechend den Pfeilen B und B¹ an den Rollen 3.. und 3- vorbei in den Druckraum einströmt.

Die in den Figuren 3a bis 3e dargestellten Arbeitsphasen zeigen die Druckverhältnisse und die Abdichtung am engsten Spalt ES bei inzwischen in Drehrichtung weitergewanderten Pumpkörpern oder Rollen 3.| , 3₂ und 3₃. Wie ersichtlich erstreckt sich der Saugraum bzw. die Saugniere 12 bis nahe an den engsten Spalt ES heran und ist in der in Fig. 3a gezeigten Arbeitsphase schon mit dem Raum im Bereich der Rolle 3, verbunden. Der weiter vorn schon erwähnte Sichelraum V3 erfährt soeben eine Verbindung über den Pfeil C mit einer äußeren Drucknut 13

wobei die aus dem Sichelraum V3

verdrängte Flüssigkeit über die äußere Drucknut sowie entsprechend dem Pfeil E an der Rolle 3- vorbei über die innere Drucknut 10 in den Druckraum 11 einströmt. Die Spaltweite am engsten Spalt ES bestimmt die aus dem zwischen den Rollen 3„ und 3_? gebildeten Sichelraum V5 in den Saugraum überströmende Leckmenge. Im Sichelraum V5 herrscht der Betriebsdruck.

In der Arbeitsphase der Fig. 3b ist die Verbindung des Raums V2 unter der Rolle 3_ über die innere Drucknut 10 zum Druck-

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raum 11 unterbrochen, denn der Nutgrundbereich 14 wandert soeben aus der inneren Drucknut 10 aus. Die aus dem Raum V2 und dem immer enger werdenden Sichelraum V3 verdrängte Flüssigkeit strömt über die außenliegende Drucknut 13 entsprechend Pfeil F in den Druckraum, wobei der Raun V5 noch über die äußere Drucknut 13 mit dem Druckraum verbunden ist und Leckmenge weiter in den Saugraumbereich überströmt.

Erst in der Arbeitsphase der Fig. 3c wird der Raum V5 durch die Rolle 3_ von der äußeren Drucknut 13 abgetrennt, wobei sich der Druck in dem Raum V5 durch die überströmmenge über den engsten Spalt ES rasch abbaut. Die Rolle 3₂ wird durch den Betriebsdruck in dem Raum V2 und dem Sichelraum V3 an die vordere Nutflanke gedrückt, wie bei 15 angegeben und dichtet so die Räume V2 und V3 gegen den Raum V5 ab. Ab diesem Zeitpunkt bestimmt sich die Leckmenge am engsten Spalt nicht mehr durch die Spaltweite oder den Spaltabstand, sondern durch das Restvolumen des Raumes V5, wobei die aus den Räumen V2 und V3 weiter · verdrängte Flüssigkeit über die äußere Drucknut 13 in den Druckraum 11 einströmt, zwischen denen eine nicht dargestellte Verbindung existiert.

In der Arbeitsphase der Fig. 3d dichtet dann die Rolle 3₂ die Räume V2 und V3 gegen den Saugraum am engsten Spalt ab, da die Rolle 3₂ weiter an der vorderen Nutflanke anliegt. Von jetzt an vergrößert sich wieder der Raum V2 unter der Rolle, da die Rolle 3₂ mit sich von der Läuferscheibe zunehmend entfernender Rollenlaufbahn aus ihrer Nut immer mehr heraustritt. Gleichzeitig nimmt der Spalt 16 zwischen hinterer Nutkante und der Laufbahn immer mehr ab und erreicht schließlich den durch den engsten Spalt ES vorgegebenen Spaltabstand.

Der im Raum V2 vorhandene Betriebsdruck nimmt dann ebenfalls

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ab, und zwar wenn die vom Raum V3 nach dem Raum V2 strömende Menge kleiner als die sich durch das Weiterdrehen der Läuferscheibe ergebende Volumenzunähme des Raums V2 ist.

In der Arbeitsphase 3e steht die hintere Nutkante am engsten Spalt ES; der Spalt zwischen Nutkante 17 und Laufbahn hat sein Minimum erreicht. Sobald die über den engsten Spalt ES fließende Leckmenge kleiner als die Volumenvergrößerung des Raums V2 ist, hebt die Rolle 3_ von der vorderen Nutkante bei 18 ab

^ bzw.unter

und der Druck im Raum V2 sinkt praktisch schlagartig aufKden geringeren Saugdruck ab. Die Differenz zwischen dem jeweiligen Nutvolumen und dem Rollenvolumen jeweils beim Durchlauf einer Rolle am engsten Spalt ES ist das sogenannte Totvolumen, welches beim Übergang über den engsten Spalt ES vom Betriebsdruck auf den Saugdruck entspannt wird.

Bei einer solchen Förderpumpe für Flüssigkeiten mit einer exzentrischen, kreisförmigen Rollenlaufbahn können sich zum Teil erhebliche Schwierigkeiten durch die mangelnde Abdichtung am

- und Kompressionsengsten Spalt sowie durch ungünstige ExpansionsXrerhältnisse nach dem engsten Spalt ES und vor dem weitesten Radialspalt WS ergeben, und zwar, bezogen auf eine Kraftstofförderpumpe speziell im sogenannten Heißbenzinbetrieb.

Da die Dichtstelle zwischen dem Druckraum D und dem Saugraum S nur durch eine Mantellinie mit dem gewünschten Radialspiel (ES) von wenigen jum gebildet wird und sich, wie erläutert, der Abstand zwischen dem Läufer und der RoIlenlaufbahn mit wachsender Entfernung vom engsten Spalt ES rasch vergrößert, kann speziell im Heißbenzinbetrieb eine beträchtliche Kraftstoffmenge von der Druck- zur Saugseite zurückströmen und führt dann dort infolge von Verdampfung zu Funktionsstörungen.

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Der Beginn der Saugniere 12 darf auch nicht zu nahe an den engsten Spalt ES herangeführt werden, da es sonst zu einer direkten Verbindung zwischen Druck- und Saugseite durch Kurzschluß über die Rollennut in der Läuferscheibe kommen kann. Dies hat aber zur Folge, daß es nach dem engsten Spalt zu einer Expansion des abgeschlossenen Kammervolumens kommt, was bis zur Ansteuerung der Saugniere, also bis zum Erreichen der Saugniere 12 zu beträchtlichen Unterdrücken führen kann, so daß die Kraftstoffrückströmung und die Verdampfung noch weiter gefördert wird.

Außerdem ergibt sich bei der Absteuerung der Saugniere 12 vor dem weitesten Spalt WS (s. Figuren 2a bis 2c), d.h. beim Heraustreten eines jeweiligen Rollenbereichs aus dem Saugnierenbereich schon eine Kompressionsphase für das äußere Teilkammervolumen zwischen Läufermd Laufbahn, wohingegen das innere Teilkammervolumen in der Rollennut sich noch weiter vergrößert, was ebenfalls zu unerwünschten Auswirkungen führen kann.

Es besteht daher Bedarf nach einem Förderaggregat für Flüssigkeiten, dessen Grundprinzip einer Rollen- oder Flügelzellenpumpe entspricht und bei dem die Nachteile der bekannten exzentrischen kreisförmigen Rollenlaufbahn, die soeben geschildert worden sind, vermieden werden, d.h. bei der die Dichtwirkung des Radialspaltes vergrößert und die Expansions- und Kompressionsphasen den An- und Absteuerverhältnissen der Saug- und Drucknieren angepaßt sind.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Förderaggregat für Flüssigkeiten mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß das durch Verschiebung der Zwischenplatte,

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die in einer inneren Bohrung die Rollenlaufbahn bildet, einstellbare Radialspiel zwischen der Rollenlaufbahn und der Nutscheibe - bzw. allgemein ausgedrückt das durch eine Relativverschiebung zwischen Zwischenplatte und Läuferscheibe oder Nutscheibe einstellbare Radialspiel - bei der erfindungsgemäßen Ausbildung der Rollenlaufbahn in einem großen Winkelbereich vor und nach dem engsten Spalt konstant gehalten werden kann, und zwar um etwa - 20° vor und nach dem engsten Spalt. Dadurch läßt sich eine erheblich bessere Dichtwirkung erzielen, verglichen mit der Dichtwirkung bei einer exzentrischen, kreisförmigen Laufbahn, bei der sich das Radialspiel vom engsten Spalt weg progressiv vergrößert.

Durch den übergang der Rollenlaufbahn in eine, zum Mittelpunkt des Läufers bzw. der Nutscheibe konzentrische Kreiskontur läßt sich die Kompressionsphase der Pumpenkammer schon weit vor dem engsten Spalt beenden. Die Absteuerung der Drucknut kann dann früher erfolgen, wobei analog dazu die Expansion der (jeweiligen) Pumpenkammer nach dem engsten Spalt später einsetzt und daher die Saugnut auch dementsprechend später angesteuert werden kann.

Von besonderem Vorteil ist, daß sich die stark ausgeprägte Unterdruckbildung bei der Expansion des Kammervolumens nach dem engsten Spalt vor der Ansteuerung der Saugnut weitgehend vermeiden läßt.

Am weitesten Spalt, also beim übergang von der Saug- zur Druckseite bewirkt die ebenfalls zum Läufermittelpunkt konzentrische Kreisbahn der Rollenlaufbahn, daß die Saugniere dann abgesteuert werden kann, wenn sowohl das äußere Teilkammervolumen als auch das unter der Rolle liegende ihre Expansionsphase schon abgeschlossen haben. Daher läßt sich der zeitliche Verlauf der Kompression im Bereich der negativen über-

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deckung, d.h. wenn Sickelraum V₃ und Raum V₁ unter der Rolle weder mit der Druck- noch mit der Saugseite Verbindung haben mit sanfterem Übergang gestalten.

Außerdem ergibt sich auch eine sanftere Gestaltung der Kompression im weiteren. Verlauf der Pumpendrehung.

Die weiter vorn erwähnten, relativ hohen Druckspitzen durch Kompression der Flüssigkeit in dem über einen Drehwinkel von 10° (s. Fig. 2a bis 2c) völlig abgeschlossenen Kammervolumen können durch entsprechende Lage der Steuerkanten völlig unterbunden werden, indem man diesen 10°-Bereich so legt, daß er mit dem Winkelbereich zusammenfällt, in dem keine oder eine

extrem geringe Kompression stattfindet. Auch kann hieraus eine Geräuschreduzierung resultieren, da die zu einem Schwingungsverhalten des Fördermediums Anlaß gebenden starken Druckschwankungen abgebaut werden.

Außerdem ergibt sich speziell für eine Rollenzellenpumpe eine zusätzliche Sicherheit gegen Druckspitzen, auch wenn diese schon durch entsprechende Rollenbewegungen bis zu einem ge-

selbsttatig
wissen Grad abgebaut werden.

Bei Flügelzellenpumpen, wo eine solche Selbstregelfunktion nicht vorhanden ist und wo bisher solche Druckspitzen lediglich über Quetschöl-Nuten oder Quetschöl-Bohrungen abgebaut werden konnten, bedeutet dieser Effekt einer "gebremsten" Kompression eine entscheidende Verbesserung.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Förderaggregats möglich. Besonders vorteilhaft ist, daß sich die aufgestellte Forderung eines konzentrischen Kreisbahnverlaufs der Rollenlaufbahn um den Mittelpunkt der Nutscheibe bzw. des Läufers dadurch sehr gut erfüllen läßt, daß die Rollenlaufbahn sich aus zwei Ellipsenhälften zusammen-

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setzen läßt, wobei dann die EHipsenform um die Scheitelpunkte herum durch deren Hauptkrümmungskreise praktisch vollkommen
angenähert wird.

Die Erfindung läßt sich ohne vergleichsweise größeren Aufwand realisieren, denn die Mittelpunkte der beiden Ellipsenhälften sind identisch, außerdem ist der Laufermittelpunkt identisch
mit den Mittelpunkten der jeweiligen Hauptkrümmungskreise der Ellipsen.

Zeichnung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen die Figuren 1 sowie 2a bis 2c und 3a bis 3e verschiedene Arbeitsphasen einer bekannten Rollenzellenpumpe, und zwar bezüglich der Figuren 2a und 2c die Funktion und den Druckaufbau einer Rollenzellenpumpe am weitesten Spalt in einer schematischen Draufsicht auf Läufer, in Nuten desselben gelagerte Rollen und die Rollenlaufbahn, während die Figuren 3a
bis 3e die Druckverhältnisse und die Abdichtung am engsten
Spalt beschreiben; die Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Rollenlaufbahn für eine nach dem
Grundprinzip einer Rollenzellenpumpe arbeitende Förderpumpe
für Flüssigkeiten mit nicht kreisförmiger Kontur.

Beschreibung der Erfindungsbeispiele

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung beruht darauf, eine
Funktionsverbesserung von Förderpumpen insbesondere im Heißbetrieb des zu fördernden Mediums, bei einer Kraftstofförderpumpe also im Heißbenzinbetrieb durch eine neue Gestaltung der exzentrisch zum Läufer angeordneten RoIlenlaufbahn zu er-

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zielen, die so ausgebildet ist, daß diese nahezu und im praktischen Bereich absolut identisch ist mit einer Kreisbahn, die in einem bestimmten Winkelbereich um den engsten und weitesten Spalt herum konzentrisch um den Läufermittelpunkt, also um den Mittelpunkt der Nutscheibe bzw. der Läuferscheibe verläuft, die in Nuten die Pumpkörper oder Rollen aufnimmt.

In der Darstellung der Fig. 4 ist der Läufer- oder Nutscheibenmittelpunkt mit M bezeichnet; von diesem Mittelpunkt geht der Radius R2 aus, der die Mantellinie der Nutscheibe umlaufend um den Mittelpunkt M definiert, die in Fig. 4 in gestrichelter Linienführung gezeigt und mit 20 bezeichnet ist.

Bei der bekannten Rollenzellenpumpe befindet sich dann im Abstand e. und damit exzentrisch zum Mittelpunkt M angeordnet der Mittelpunkt M¹ der exzentrischen Kreiskontur der bekannten Rollenlaufbahn 21 mit dem Radius R1, die sich als Kreis in dünner Linienführung um den Mittelpunkt M¹ erstreckt.

Von diesem System weicht die Erfindung dadurch ab, daß sie zur Bildung der erfindungsgemäßen Rollenlaufbahn diese, die in Fig. 4 in dick durchgezogener Linienführung dargestellt und mit 22 bezeichnet ist, in zwei Hälften aufteilt, nämlich eine obere Hälfte 22a, die etwas weniger als einen "Halbkreis" bildet und bei 23 und 24 in eine untere Hälfte 22b übergeht, die etwas größer als ein "Halbkreis" ist und die jeweils gebildet sind von um den Mittelpunkt M der Nutscheibe laufenden Radiusvektoren /i (bezüglich der oberen Hälfte 22a)bzw. f2 (bezüglich der unteren Hälfte 22b) , deren Länge eine Funktion des Winkels ψ ist.

Im speziellen Ausführungsbeispiel ist die Ausbildung der beiden Rollenlaufbahn-Hälften 22a und 22b so, daß sie gebildet

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sind von zwei Ellipsenhälften, die zusammengesetzt mit übergängen bei 23 und 24 die erfindungsgemäße RoIlenlaufbahn bilden. Da sich die Ellipsenform um die Scheitelpunkte herum durch ihre Hauptkrüiranungskreise nahezu vollkommen annähern läßt, erfüllt dieses Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Rollenlaufbahn den Grundgedanken vorliegender Erfindung, wie er weiter vorn schon definiert und im folgenden nochmals wiederholt wird, nämlich in einem bestimmten Winkelbereich um den engsten und weitesten Spalt mit einer konzentrischen Kreisbahn um den Läufermittelpunkt identisch zu sein, außerordentlich gut.

Die Mittelpunkte der beiden Ellipsenhälften sind identisch und in der Darstellung der Fig. 4 als ein Mittelpunkt M„ bezeichnet; der Läufermittelpunkt M ist identisch mit den Mittelpunkten der jeweiligen Hauptkrümmungskreise, die die Ellipsenform um die Scheitelpunkte herum praktisch identisch darstellen.

Es ergibt sich ein Abstand S2 des Ellipsenmittelpunktes M

lit

vom Läufermittelpunkt M, der auf die Notwendigkeit einer ausreichenden Uberdeckung der Nutflanke zur anliegenden Rollenmantellinie zurückzuführen ist.

Die große Halbachse a.. der oberen Ellipsenhälfte ist identisch mit der kleinen Halbachse b₂ der unteren Ellipsenhälfte. Der (konstante) Radius des Hauptkrümmungskreises der unteren Ellipsenhälfte 22b entspricht dem konstanten Radius R2 der Läuferscheibe, für die obere Hälfte 22a ist der Krümmungskreisradius gleich dem Läuferradius R2 + der Mittelpunktsverschiebung S2, wie ohne weiteres anhand der im folgenden angegebenen Gleichungen für die RoIlenlaufbahn, in Polarkoordinaten ausgedrückt, nachgeprüft werden kann. Für den vom Winkel V abhängigen und daher veränderlichen Radius Pi ergibt sich die folgende Gleichung

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AS

fR2+S2) S2 cosY>

fur.f1 - arctan

bis "fi = arctan (+-i^R2(R2-t-S2)'\

S2 ~ '

Die Gleichung für die untere Laufbahn- bzw. Ellipsenhälfte 22b ergibt sich zu

(2) 9 2 = R2 5

^R2+S2)^+(R2+S2)S2sin²f

R2+S2sin²y

für Ϋ2 = arctan

bis f2 = arctan (--yRT(R2+S2)

S2

Die beiden vom Winkel 1° abhängigen Radien f 1 und S* 2 sind identisch jeweils an den Ubergangspunkten 23 und 24, wie sich durch Einsetzen von Größen in die beiden Gleichungen (1) und (2) leicht feststellen läßt, so daß sich eine Rollenlaufbahn mit kontinuierlichem Übergang ergibt.

Die folgende Tabellel zeigt die berechneten, sich in Abhängigkeit zum Winkel jf ändernden Radien beider Rollenlaufbahnhälften 22a, 22b als Ausführungsbeispiel, wobei es sich versteht, daß die Erfindung selbstverständlich hierauf nicht beschränkt ist. Die ausgerechneten Werte zeigen aber besonders gut die Vorteile, die sich beim praktischen Betrieb einer Rollenzellenpumpe oder eines vergleichbaren Aggregats auf der Basis der erfindungsgemäßen Rollenlaufbahn ergeben.

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Der Berechnung zugrunde gelegt sind folgende Werte: R2 = 15 mm
S2 = 2 mm

wobei in der Zeichnung der Fig. 4 im gleichen Bezugsmaßstab

aufweist
R1 einen Wert von 16 mm/und der exzentrische Abstand e, = 1 mm beträgt.

Der Tabelle läßt sich die Abhängigkeit der die beiden unterschiedlichen Ellipsenhälften definierenden Radiusvektoren ?"\ und f³ 2 vom Winkel ψ jeweils in Sprüngen von 2 Winkelgraden entnehmen, wobei sich beim Winkel ψ = 82,86° die Identität des Radiusvektors f\ zum Radiusvektor *? 2 ergibt. Man geht daher dann vom Winkel 82,86° vom Radius f*1 über auf den Radius ? 2 und läßt den Winkelψ2 für die untere Ellipsenhälfte 22b von 82,86° bis zu 277,14° weiterlaufen entsprechend dem Umfangspunkt 24, an welchem dann der RadiusP 2 entsprechend der Tabelle mit einem numerischen Wert von 16,094 wieder übergeht in den Radius P1 der oberen Ellipsenhälfte 22a.

Aus der Tabelle erkennt man, daß fi praktisch auf vier Stellen konstant ist für einen Winkel V1 = ί 20° um /i = 0 herum,- das gleiche trifft erkennbar/für den numerischen Wert von 15,00 für fl zu im Bereich 180° ± 20°. Ein solcher Verlauf der Rollenlaufbahn 22 um den weitesten Spalt WS und den engsten Spalt ES ist besonders vorteilhaft, wie ein Vergleich der sich mit hoher Steilheit in Richtung auf den engsten Spalt ES verengenden und von diesem wiecter/erweiternden Verläufe der Kreisbahnen von Läuferscheibe 20 und kreisförmiger Rollenlaufbahnkontur (gestrichelte und dünne Linienführung; bekannte Ausführungs-

nahezu eine Identität der formen) mit den Verhältnissen ergibt, die / erfindungsgemäßen Rollenlaufbahn schon mehr als 20° vor dem engsten Spalt und mehr als 20° hinter dem engsten Spalt mit Bezug auf die Kreisform der Läuferscheibe ermöglichen.,Es ergibt sich praktisch in

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3.8.1978 - +5—/j*J.

I.

ί 1(1)1 2 2(2) 2

0° 17,000 360° 82,86 16,094 277,14

2 " 358 84 16,054 276

4 " 356 86 15,986 274

6 " 354 88 15,921 272

8 " 352 90 15,858 270

10 17,ΟΟΟ 350 92 15,797 268

12 16,999 348 94 15,740 266

14 16,999 346 96 15,684 264

16 16,998 344 98 15,632 262

18 16,997 342 100 15,581 260

20 16,996 340 102 15,534 258

22 16,994 338 104 15,489 256

24 16,991 336 106 15,446 254

26 16,988 334 108 15,406 252

28 16,984 332 110 15,368 250

30 16,979 330 112 15,332 248

32 16,973 328 114 15,299 246

34 16,966 326 116 15,268 244

36 16,958 324 118 15,239 242

38 16,948 322 120 15,213 240

40 16,936 320 122 15,188 238

42 16,923 318 124 15,166 236

44 16,908 316 126 15,145 234

46 16,891 314 128 15,126 232

48 16,872 312 130 15,109 230

50 16,850 310 132 15,094 228

52 16,826 308 134 15,080 226

54 16,800 306 136 15,068 224

56 16,771 304 138 15,057 222

58 16,739 302 140 15,047 220

60 16,704 300 142 15,039 218

62 16,667 298 144 15,032 216

64 16,626 296 146 15,025 214

66 16,582 294 148 15,020 212

68 16,536 292 150 15,016 210

70 16,486 290 152 15,012 208

72 16,433 288 154 15,009 2Ο6

74 16,377 286 156 15,007 204

76 16,318 284 158 15,005 202

78 16,256 282 160 15,003 200

80 16,191 280 162 15,002 198

82,86 16,094 277,14 164 15,001 196

166 15,000 194

168 " 192

170 " 190

172 " 188

174 " 186

176 " 184

178 " 182

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diesem Bereich vor und hinter dem engsten Spalt ES (und analog angewendet mit Bezug auf den weitesten Spalt WS)keine merkliche Volumensänderung mehr zwischen der Rollenlaufbahn und dem Nutscheiben- oder Läufermantel, so daß auch hier keine zu extremen Arbeitsbedingungen Anlaß gebende Volumensverschiebungen mehr auftreten können. Dennoch verfügt die erfindungsgemäße Rollenlaufbahn über praktisch die gleichen, wenn auch verlagerten Volumen-AbstandsbeZiehungen zur Läuferscheibe, denn was beispielsweise als sehr schmaler Sichelraum 25 im dritten Quadranten (erste vordere Hälfte der unteren Ellipsenhälfte 22b) fehlt, ergibt sich als zusätzlicher Raum bei 25' im zweiten Quadranten, wobei die Annäherung der Rollenlaufbahn an die Mantelfläche der Läuferscheibe etwa im Bereich 26 am größten ist und wesentlich steiler verläuft als

kreisförmigen

bei einer konzentrischen bekannten/Rollenlaufbahn Diese "Kompressionsphase" ist aber dann schon weit vor dem engsten Spalt beendet; entsprechende Verhältnisse ergeben sich an allen, weiter vorn ausführlich geschilderten kritischen Ubergangsbereichen, so daß sich insgesamt ein wesentlich weicherer sanfter Betrieb, eine gebremste Kompression und eine Sicherheit gegen Druckspitzen, aber auch gegen durch diese bewirkte erhöhte Abnutzungs- und gegebenenfalls Schwing.ungserscheinungen ergibt.

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Claims

Dipl. Ing. Peter O*te 7033 Herrenberg (Kuppingen) Patentanwalt Eifelstraße 7 Telefon (0 70 32) 319 99 1362/ot/wi 3.8.1978 Robert Bosch GmbH, 7000 Stuttgart Patentansprüche Γλ

1.) Förderaggregat für Flüssigkeiten, insbesondere Kraftstoffförderpumpe in Form einer Rollen- oder Flügelzellenpumpe, die zusammen mit einem antreibenden Elektromotor in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet ist, mit einer Vielzahl von einzelnen Pumpkörpern (Rollen), die in Nuten einer angetriebenen Läuferscheibe gehalten sind und an einer hierzu exzentrisch angeordneten Rollenlaufbahn anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollenlaufbahn (22) in einem bestimmten Winkelbereich (-20°) um den engsten und weitesten Spaltabstand (ES, WS) jeweils mit einer konzentrischen Kreisbahn um den Mittelpunkt (M) der Läuferscheibe im wesentlichen identisch ist.

2. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die RoIlenlaufbahn (22) aus zwei Ellipsenhälften (22a, 22b) zusammengesetzt ist, wobei die Ellipsenform um die Scheitelpunkte entsprechend den Bereichen des engsten und weitesten Spalts (ES, WS) der Rollenzellenpumpe durch deren Hauptkrümmungskreise vollkommen angenähert ist.

3. Förderaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte (Mg) beider Ellipsenhälften (22a, 22b) identisch sind, zum Mittelpunkt (M) der Nutscheibe einen Abstand (S2) aufweisen und daß die Mittelpunkte der

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jeweiligen Hauptkrümmungskreise der beiden Ellipsenhälften identisch sind mit dem Mittelpunkt (M) der Läuferoder Nutscheibe.

4. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die große Halbachse der oberen Ellipsenhälfte (22a) identisch ist mit der kleinen Halbachse der unteren Ellipsenhälfte.

5. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius des Hauptkrümmungskreises der unteren Ellipsenhälfte dem Radius (R2) der Nutscheibe entspricht und daß der Radius des Hauptkrümmungskreises der oberen Ellipsenhälfte (22a) gleich ist dem Radius (R2) der Nutscheibe zuzüglich der Mittelpunktsverschiebung (S2) zwischen Mittelpunkt (M) der Läuferscheibe und dem Ellipsenhälftenmittelpunkt

6. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Radien (Pi,f2) der beiden die Rollenlaufbahn bildenden Ellipsenhälften eine Funktion des Winkels (^) sind, wobei die beiden Radien an zwei Übergangsstellen (23, 24) identisch sind und ihren Mittelpunkt im Mittelpunkt der Läuferscheibe (M) haben.

7. Förderaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die in Polarkoordinaten ausgedrückten Radien (Pi ,> 2) der sich aus zwei Ellipsenhälften zusammensetzenden Rollenlaufbahn folgenden Gleichungen gehorchen:

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= (R2IC2) ^S2cosf+^^R2 (R2-S2sinV)

R2+S2cos f

für Y1 = arctan (-

bis Ji = arctan <+

S2cosf+-y(R~2+S2)²+(R2+S2)S2sin²7^i!> R2+S2sin²-f

für f2 = arctan (+

bis f2 = arctan (- ^

wobei R2 der konstante Radius der Läuferscheibe und S2 der Abstand des Ellipsenmittelpunkts (M ) zum Läuferscheibenmittelpunkt (M) ist.

8. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß rieben der Identität der beiden Radien (If 1, f 2) an den Übergangsstellen (23, 24) auch die Steigungen, d.h. die ersten Ableitungen der die Kurve darstellenden Funktionen an den Übergangsstellen (23, 24) gleich sind.

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