DE2902301C2

DE2902301C2 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: DE2902301C2
Application number: DE2902301A
Authority: DE
Inventors: Toshiyuki Ageo Saitama Maeda; Tadashi Toyota Aichi Saitou; Hiroshi Utsunomiya Tochigi Sakamaki; Fumihiro Ushijima
Original assignee: Toyota Jidosha Kogyo KK
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1978-01-27
Filing date: 1979-01-22
Publication date: 1985-06-13
Also published as: JPS57234Y2; CA1160906A; JPS54112608U; US4257753A; DE2902301A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, bestehend aus einem Statorgehäuse mit einer im wesentlichen zylindrischen, durchgehenden Bohrung, zwei mit Ausnehmungen versehenen Stirndeckeln, die an den beiden Enden des Pumpengehäuses befestigt sind und mit diesem eine Pumpenkammer festlegen, einer in den Stirndeckeln gelagerten und sich exzentrisch durch die Pumpenkammer erstreckenden Antriebswelle, einem in der¹ Pumpenkammer auf der Antriebswelle montierten Pumpenläufer, zwei jeweils zwischen den Enden des Pumpengehäuses an den Stirndeckeln angeordneten Dicht- bzw. Stirnplatten, welche die Pumpenkammer in zwei Endkammern, die zwischen den StirndeekeKAusriehmungen und den Stirnplatten Festgelegt sind, und einen dazwischen befindlichen, durch die Stirnplatten begrenzten Läuferraum unterteilen, mehreren Flügeln, die in einer gleichgroßen Zahl von im Pumpenläufer vorgesehenen Radialnuten angeordnet sind und durch Einrichtungen zur Verhinderung einer Axialverschiebung der Antriebswelle, wobei der Pumpenläufer in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Antriebswelle verbunden ist.

Eine bisherige Flügelzellenpumpe umfaßt ein Pumpen- bzw. Statorgehäuse, das von einer im wesentlichen zylindrischen Bohrung durchsetzt wird, und zwei an den beiden Enden des Pumpengehäuses montierte Stirndekkel, welche die Enden der Bohrung verschließen und eine Pumpenkammer bilden. In jedem Stirndeckel ist eine mit der Gehäusebohrung in Verbindung stehende Ausnehmung vorgesehen, wobei eine in mindestens einem der Stirndeckel gelagerte Antriebswelle die Pumpenkarnmer in exzentrischer Beziehung zur Bohrungswand durchsetzt. Innerhalb der Pumpenkammer ist ein Rotor oder Läufer auf der Antriebswelle montiert, wobei zwei Stirnplatten, die jeweils zwischen einem Ende des Pumpengehäuses und dem angrenzenden Stirndekkel angeordnet sind, die Pumpenkammer vort zwei Endkammern trennen, die jeweils zwischen den betreffenden Stirndeckel-Ausnehmungen und den jeweiligen Seitenplatten festgelegt sind. In den Läufer sind mehrere in seiner Radialrichtung verschiebbare Flügel eingesetzt, die im Zusammenwirken mit der Pumpenkammer für das Ansaugen, Verdichten und Ausstoßen eines Strömungsmittel sorgen.
Bei dieser Pumpenkonstruktion müssen die Innenum-

fangsflächen der Seitenplatten mit den Seiten- bzw. Stirnflächen des Läufers in Berührung stehen, um während der Drehung des Läufers eine Abdichtung in ihm aufrechtzuerhalten. Bei dieser Konstruktion sind jedoch keine speziellen Elemente zur Verhinderung einer Axialverschiebung der Antriebswelle vorgesehen, vielmehr ist der Läufer lediglich mittels einer Keilverzahnung oder einer Keilfeder mit der Antriebswelle verbunden. Infolgedessen kann sich der Läufer ungewollt in Axialrichtung verschieben.

Wenn die Stirnplatten die Verschiebung des Läufers mitmachen, bleibt die Abdichtung zwischen den Stirnplatten und den Läufer-Stirnflächen erhalten. In der Praxis vermögen jedoch die Stirnplatten der Axialverschiebung des Pumpenläufer nicht genügend zu folgen, so daß es sehr schwierig ist, bei einer solchen Verschiebung die Abdichtung zwischen den Stirnplatten und den Läufer-Stirnflächen aufrechtzuerhalten.

Eine Flügelzellenpumpe der anfangs genannten Art ist aus der US-PS 37 52 609 bekannt. Bei dieser wird das Spiel zwischen der Dichtplatte und den Seitenflächen des Rotors und der Flügel automatisch mil der Änderung des Austrittsdrucks eingestellt, um einen hohen volumetrischen mechanischen Wirkungsgrad zu erhalten. Um dies zu verwirklichen, umfaßt die bekannte Flügelzellenpumpe ein mit einem Pumpenaustrittskanal versehenes Statorgehäuse mit einem Lager zur Lagerung der Antriebswelle. Mit dem Statorgehäuse ist ein Grundkörper zum Verspannen eines Läufers mit Schrauben verbunden. Ein breiteres umfassendes Gehäuseteil mit einem Eintrittskanal umgibt das Hauptteil und den Läufer. Die axiale Dicke des Läufers ist etwas kleiner als die des Läuferrings. An den Außenflächen der Dichtplatten sind Drucktaschen vorgesehen, denen der Austrittsdruck zugeführt wird, um automatisch das Spiel zwischen den Dichtplatten und den Seitenflächen des Rotors und der Flügel einzustellen.

Durch das Aufbringen des Austrittsdrucks auf die Dichtplatten wird zwar eine gewisse Dichtwirkung der Pumpe erzielt. Da jedoch eine Axialverschiebung der Antriebswelle möglich und weiter der Läufer an der Antriebswelle nur mittels eines Keils befestigt ist, kann sich der Läufer in Axialrichtung verschieben. Einer derartigen Axialverschiebung können die Dichtplatten nicht folgen, wodurch die Dichtwirkung zwischen dem Läufer und den Dichtplatten verschlechtert wird.

Aus der DE-OS 27 26 348 ist eine Rotationspumpe bekannt, bei der die Verformung der flexiblen Dichtflächen infolge der Verschiebung des Rotors längs seiner Axialrichtung verhindert wird, indem ein Paar Vorsprünge innerhalb der Kammer vorgesehen sind, um die Dichtwirkung aufrechtzuerhalten. Bei dieser bekannten Konstruktion kann sich der Läufer axial verschieben, d. h. die Verschiebung des Läufers kann die Dichtplatte in Richtung der Endkammer verformen. Durch diese Verformung wird die Dichtwirkung zwischen dem Läufer und den Dichtplatten verschlechtert. Um dies zu verhindern, sind Vorsprünge vorgesehen, die einer Auswärtsbewegung der Seitenplatten entgegenwirken.

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die eine erhöhte Dichtwirkung zwischen den Dichtplatlen und dem Läufer aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Pumpenläufer ebenfalls in axialer Richtung form- bzw. kraftschlüssig mit der Antriebswelle verbunden ist, und daß eine der Dichtplatten mit den Seitenflächen des Pumpenläufers in enger Berührung steht und eine Dicke aufweist, die größer als die der anderen Dichtplatte ist.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Kreiselpumpe gemäß der Erfindung,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie ΙΙ-Π in F i g. 1,
Fig.3 einen Längsschnitt durch eine abgewandelte

ίο Ausführungsform der Erfindung und

F i g. 4 cine F i g. 3 ähnelnde Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Bei der in F i g. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist ein Pumpen-Rotor bzw. -Läufer 8 mittels einer Halbkreis-Keilfeder 40 auf einer Antriebswelle 10 in einer Läuferkammer montiert, die durch ein Pumpengehäuse 2 und Stirndeckel 4 und 6 gebildet wird. Wahlweise kann der Läufer mit der Welle verstiftet, verklebt oder auf sie aufgeschrumpft sein. Gemäß F i g. 2 nehmen mehrere radiale Nuten 9 eine gleich große Zahl von Flügeln 12 auf, die bei der Drehbewegung des Läufers 8 unter Flichkrafteinfluß und Strömungsmitteldruck in den Nuten radial nach außen verlagert werden, so daß sie die Stellungen nach Fig.2 einnehmen. Die (axialen) Stirnflächen der Flügel 12 liegen mit Flächenberührung an Stirnflächen 14 und 16 an, die jeweils zwischen dem Pumpengehäuse 2 und den Stirndeckeln 4 bzw. 6 festgelegt sind. Die radialen Außenflächen der Flügel 12 liegen an der Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses 2 an. Im Betrieb arbeitet die Pumpe in an sich bekannter Weise mit den Arbeitstakten Ansaugen, Verdichten und Ausstoßen.

Die Stirndeckel sind jeweils an der Innenfläche mit einer Vertiefung oder Ausnehmung versehen, so daß zwischen den Stirndeckeln und den zugewandten Stirnplatten 14 und 16 Endkammern 28 bzw. 30 festgelegt werden. Bei 34 und 36 sind Zulasse-für den Eintritt von Strömungsmittel, wie Luft, in die Endkammern 28 bzw. 30 angedeutet.

Die Antriebswelle 10 ist in Lagern 18 und 20 drehbar gelagert, die in den Stirndeckeln 4 bzw. 6 sitzen. Die Antriebswelle 10 weist dabei ein Lageranlageelement bzw. einen Anschlag 10a mit einem größeren Durchmesser als dem der Antriebswelle auf. Die in Axialrichtung innere Seiten- bzw. Stirnfläche des Lagers 18 steht dabei mit dem Anschlag 10a in Berührung, während seine axiale Außenfläche mit einer Wellenbefestigungs einheit in Berührung steht. Letztere besteht aus einem Schmiermittel-Dichtdeckel 42, der auf die Welle 10 aufgesetzt und am Stirndeckel 4 befestigt ist, einem auf die Welle aufgesetzten zylindrischen Element 22 und einer mittels einer Halbkreis-Keilfeder 38 an der Antriebswelle 10 befestigten Keilriemenscheibe 24. Diese Teile sind durch eine auf das eine Wellenende aufgeschraubte Mutter 26 in der vorgesehenen Stellung festgelegt.

An der Antriebswelle 10 ist eine Scheibe 32 angebracht, die einen Eintritt vcn Abriebteilchen von den Flügeln 12 in die Endkammer und in das Lager 20 verhindert. Obgleich zwischen der Antriebswelle 10 und der Zentralbohrung der Stirnplatte 16 ein gewisser Zwischenraum besteht, verhindert die Scheibe wirksam ein Eindringen von Abriebteilchen.

Eine zweite Schmiermittel-Dichtplatte 44 steht mit der axialen Innenfläche des Lagers 18 in Berührung. Die Dichtplatten 42 und 44 dienen zur Festlegung der ReIalivpositionen des Lagers 18 und der Antriebswelle 10 sowie zur Verhinderung eines Schmiermittelaustritts aus dem Lager 18.

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Bei der Montage der erTindungsgemäßen Kreisel pumpe wird das Doppelläger 18 so auf die Antriebswelle 10 aufgesetzt, daß ein Teil eines Innenlaufrings 186 an der in Axialrichtuhg' inheren Stirnfläche des Lagers 18 an dem Lager-Anschlag 10a anliegt, dessen Durchmesser den der Welle übersteigt! Sodann wird die Schmiermittel-DichtplaUe 42 so auf die¹ Welle 10 aufgesetzt, daß sie an der in Axialrichtung äußeren Stirnfläche des Doppellagers 18 anliegt. Insbesondere stecht dabei der Innenumfangs-Endabschnitt der¹ Dichtplatte 42 mit einem Außenlaufring 18a des Lagers 18 in Berührung, wobei die Dichtplatte 42 an ihrem Außenümfang mit Hilfe einer Schraube 53 am Stirndeckel 4 befestigt ist. Infolgedessen ist das Lager in einer vorbestimmten Stellung festgelegt bzw. gesichert, so daß eine Verschiebung der Antriebswelle 1Ö gemäß F i g. 1 nach links verhindert wird.

Anschließend wird das zylindrische Element 22 so auf die Antriebswelle 10 aufgesetzt, daß seine Innenstirnfläche mit dem lnnenlaufrihg i8£> an der Außenstirnfläche des Lagers !8 in Berührung steht. Hierauf wird die Keil· riemenscheibe 24 in Anlage gegen die Außeristirnfläche des zylindrischen Elements 22 auf die Antriebswelle 10 aufgesetzt. An diesem Ende der Antriebswelle 10 ist ein Gewinde vorgesehen, auf das eine Mütter 26 zum Festziehen der Keilriemenscheibe 24 und des zylindrischen Elements 22 aufschraubbar ist, so daß eine Verschiebung der Antriebswelle 10 gemäß F i g. 1 nach rechts verhindert wird.

Bei der bisherigen Pumpenkonstruktion ist bekanntlich zwischen den Stirnflächen des Läufers und den Stirnplatten jeweils ein kleines Spiel vorhanden, so daß die Dicht- oder Stirnplatten eine Verschiebung der Antriebswelle und des Läufers in Axialrichtung mitzumachen vermögen. Da bei der erfindungsgemäßein Pumpe eine Axialbewegung der Antriebswelle und des Läufers dagegen praktisch ausgeschlossen ist, ist ein solches Spiel nicht erforderlich. Stattdessen sitzt der Läufer so auf der Antriebsweile, daß er sich mit seinen Stirnflächen eng an die jeweiligen Stirnplatten anlegt und dabei eine ausgezeichnete Abdichtung mit diesen herstellt.

Bei der dargestellten Ausführungsform besitzen die Stirnplatten 14 Und 16 eine Dicke von etwa 3 mm bzw. etwa 2 mm. Die dickere Stirnplatte 14 ist dabei um das 1,1- bis 2,0-fache dicker als die dünnere Stirnplatte 16. Wenn die Stirnplatte 14 um weniger als das 1,1-fache dicker ist als die Stirnplatte 16, ist es aufgrund der fehlenden Festigkeit oder Steifheit der Stirnplatte 14 schwierig, eine spielfreie Berührung zwischen der Stirnplatte und der Stirnfläche des Läufers herzustellen. Beträgt die Dicke der Stirnplatte 14 dagegen mehr als das 2,0-fache der Dicke der Stirnplatte 16, so kann letztere aufgrund ihrer großen Festigkeit oder Steifheit einer Axialverschiebung des Läufers nicht zufriedenstellend folgen, wodurch die Abdichtung beeinträchtigt wird.

Zur Gewährleistung einer besseren Wirkungsweise der Dicht- bzw. Stirnplatten 14 und 16 sind weiterhin die Innenumfangsflächen 28' und 30' der Endkammern nicht auf die Innenumfangsfläche 2' des Pumpengehäuses 2 ausgerichtet, vielmehr sind die Flächen 28' und 30' in Radialrichtung nach außen gegenüber der Gehäuse-Innenfläche 2' versetzt. Aufgrund dieser Anordnung können die Stirnplatten bei einer gegebenenfalls auftretenden Axialverschiebung des Läufers dieser Verschiebung folgen.

In den F i g. 3 und 4 sind abgewandelte Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, wobei den vorher beschriebenen Teilen entsprechende Bauteile mit densel-

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65 bein Bezugszeichen wie zuvor bezeichnet sind.

Gemäß Fig. 3 ist anstelle des Lager^Anschlags 10a gemäß Fig. 1 am anderen Ende der Antriebswelle 10 eine Anschlagscheibe 10£> vorgesehen, während eine Anschlagschiene 46 und eine auf die Welle aufgeschraubte Sicherungsmutter 48 zur Festlegung des Innenlaufrings 18£'des Lagers 18' dienen. Der Adßenlaufring 18a'des Lagers 18' ist mittels einer Schraube 53 gegen den Stirndeckel festgelegt, wobei eine mäßige Druckbelastung auf das Lager 18' ausgeübt wird.

Gemäß Fig,4 ist eine Anschlagscheibe 10cso an der Antriebswelle 10 angeordnet, daß sie an der in Axialrichtung inneren Stirnfläche des Innenlaufrings des Lagers 20 anliegt und dabei eine Verschiebung der Antriebswelle 10 nach rechts verhindert. Die axiale Außenstirnfläche des Lagers 20 wird durch einer! Lagerdeckel 52 über eine ringförmige Wellenfeder 50 abgestützt, die am Aüßenlaufring des Lagers 20 angreift.

Weiterhin ist eine Platte bzw. ein Lagerdeckel 54 mittels einer Schraube 53 so befestigt, daß er gegen die axiale Außenstimflädhe des Lagers 18" andrückt. Der Innenlaufring des Lagers 18" wird an der axialen Innenstirnfläche durch einen Lager-Anschlag 10a abgestützt, ähnlich wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1.

Obgleich bei den Ausführungsformen nach Fig.3 und 4 die Innenumfangsflächen der Endkammern mit der Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses übereinstimmen, werden hierdurch etwa dieselben Funktionen gewährleistet wie bei der zuerst beschriebenen AusführungsTorm.

_4i Selbstverständlich sind dem Fachmann verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich, ohne daß vom Rahmen der Erfindung abgewichen wird.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Flügelzellenpumpe, bestehend aus einem Statorgehäuse mn einer im we.entliehen zylindrischen, durchgehenden Bohrung, zwei mit Ausnehmungen versehenen Stirndeckeln, die an den beiden Enden des Pumpengehäuses befestigt sind und mit diesem eine Pumpenkammer festlegen, einer in den Stirndeckeln gelagerten und sich exzentrisch durch die Pumpenkammer erstreckenden Antriebswelle, einem in der Pumpenkammer auf der Antriebswelle montierten Pumpenläufer, zwei jeweils zwischen den Enden des Pumpengehäuses an den Stirndekkeln angeordneten Dicht- bzw. Stirnplatten, welche die Pumpenkammer in zwei Endkammern, die zwischen den Stirndeckel-Ausn^hmungen und den Stirnplatten festgelegt sind, und einen dazwischen befindlichen, durch die Stirnplatten begrenzten Läuferraum unterteilen, mehreren Flügeln, die in einer gleichgroßen Zahl von im Pumpenläufer vorgesehenen Radialnuten angeordnet sind und durch Einrichtungen zur Verhinderung einer Axialverschiebung der Antriebswelle, wobei der Pumpenläufer in Umfangsrichtung formschlüssig mit der Antriebswelle verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenläufer (8) ebenfalls in axialer Richtung form- bzw. kraftschlüssig mit der Antriebswelle (10) verbunden ist, und daß eine der Dichtplatten (14) mit den Seitenflächen des Pumpenläufers (8) in enger Berührung steht und eine Dicke aufweist, die größer als die der anderen Dichtplatte (16) ist.

2. Flügelzellenpumpe nacn Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (10) in Lagern (18, 20) gelagert ist und daß die eine Axialverschiebung verhindernden Einrichtungen einen auf der Antriebswelle (10) angeordneten Lager-Anschlag (z. B. 10a,7, der mit einem Lager (18) in Berührung steht, und Mittel (4?, 53) zur Befestigung des Lagers an einem Stirndeckel (4) für die Ausrichtung des Lagers und zur Verhinderung einer Axialverschiebung der Antriebswelle umfassen.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, d?ß die Innenumfangsflächen (28, 30) der Endkammern (28, 30) gegenüber der Innenumfangsfläche (2') des Pumpengehäuses (2) in Radialrichtung nach außen versetzt sind.

4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (10) ein zylindrisches Element (22) angeordnet ist, das mit seinem einen Ende mit dem zugeordneten Lager (18) in Berührung steht, und daß an der Antriebswelle (10) eine Riemenscheibe (24) montiert ist, die mit dem anderen Ende des zylindrischen Elements (22) in Berührung steht.

5. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Lager-Anschlag (1Oa^ einen größeren Durchmesser besitzt als die Antriebswelle (10) und daß der Innenlaufring (18£>^ des benachbarten Lagers (18) mit dem Lager-Anschlag (1Oa^ in Flächenberührung steht.

6. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die dickere Dichtplatte (14) um das 1,1- bis 2,0fache dicker ist als die andere Dicht* platte (16).

7. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (10) außerhalb der Pumpenkanirrier in zwei Lagern (18; 20) gelagert ist und daß die eine Axialverschiebung der Antriebswelle (10) verhindernden Einrichtungen zwei außerhalb der Lager (18; 20) an dei Antriebswelle (10) angeordnete Scheiben (106,46) und Mittel zur Festlegung mindestens eines Lagers an seiner Stirnfläche umfassen.

8. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Axialverschiebung verhindernden Einrichtungen eine an der Innenseite des einen Lagers (20) angeordnete Scheibe (10), einen an der Außenseite dieses Lagers (20) vorgesehenen Lagerdeckel (52) und ein den Lagerdeckel (52) gegen das eine Lager (20) vorbelastendes Mittel (50) umfassen.

9. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das andere Lager (18") mit Hilfe einer Befestigungsvorrichtung (53, 54) festgelegt ist und daß das Vorbelastungsmittel eine Wellenfeder (50) ist.