DE2920759C2 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

Description

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die Reibberührung zwischen dem Gehäuse und den Flü- wandelten Ausführungsform der Erfindung,
geln erzeugten Wärme ein Spalt zwischen den Stirnsei- F ig. 4. eine den F-ig.1 und 3 ähnelnde Darstellung ten des Rotors bzw. der Flügel und den Stirnflächen des einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Gehäuses bildet, wodurch die Abdichtung zwischen die- Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausfühsen Flächen beeinträchtigt und damit der Wirkungsgrad 5 rungsform der Erfindung ist ein Läufer bzw. Rotor 8 der Pumpe verschlechtert wird. Materialien mit unter- mittels einer kreissegmentförmigen Keilfeder 40 auf eischiedlichem Temperaturkoeffizienten für das Rotprge- ner Antriebswelle tÖ montiert und exzentrisch in einer häuse und die Lagerbüchse können nicht verwendet Rotorkammer angeordnet, die durch ein Rotorgehäuse werden, da sonst im Betrieb unzulässig hohe mechani- 2 und zwei Gehäuse(stirn)deckel 4,6 gebildet wird. Der sehe Spannungen auftreten, die beispielsweise zu einer io Rotor kann dabei auch auf die Antriebswelle aufgepreßt Verformung-der Lagerbüchse führen können. oder auf dieser mittels eines Stifts oder eines Klebemit-Mit der durch diese Entgegenhaltung bekannten Flü- tels befestigt sein. Die am einen Ende antriebsmäßig mit gelzellenpumpe ist es somit nicht möglich, gleichzeitig einer Keilriemenscheibe 20 verbundene Antriebswelle eine hohe Abdichtung und einen geringen Verschleiß zu 10 ruht in Lagern 17,18, die ihrerseits in den Gehäuseerzielen. 15 deckein 4 bzw. 6 angeordnet sind.

Durch die CH-PS 1 92 648 ist es bekannt, eine Lauf- In den Läufer bzw. Rotor 8 sind mehrere, radiale Flü-

büchse in das Gehäuse einer Flügelzellenpumpe einzu- gelnuten 12 eingestochen, die gemäß F i g. 2 eine gleich

pressen. Es handelt sich bei dieser Pumpe jedoch ledig- große Anzahl von Flügeln 14 aus Kohlenstoff aufneh-

iich um einen Teil eines Innengehäuses bzw. eines in das men, welche sich ihrerseits bei der Drehur.«? des Rotors

Rötorgehäuse eingesetzten Gehäusefutters. Die Entge- 20 8 unter FliehkrafteinfluS und Strömungsmitteldruck in

genhaltung enthält zwar eine beispielhafte Aufzäb'_:ang den Nuten 12 radial nach außen verschieben. Dabei ste-

von Materialien, die für das Gehäusefutter in Frage hen die Stirnflächen der Flügel 14 in Flächenberührung

kommen können. Es werden dabei hochvergütete mit den Innenflächen 4a, 6a der Gehäusedeckel 4 bzw. 6,

Leichtmetallegierungen, jedoch auch vergütete Stähle während ihre in Radialrichtung äußeren Endflächen mit

oder Gußeisen sowie vergütete Bronzelegierungen ge- 25 der Innenumtangs- bzw. Lauffläche des Rotorgehäuses

nannt Über die Materialien des Pumpengehäuses und in Gleitberührung stehen. Bei der Rotordrehung erfol-

der Pumpenflügel werden jedoch keine Angaben ge- gen somit die Arbeitstakte des Ansaugens, Verdichtens

macht und Ausstoßens von Strömungsmittel in an. sich bekann-

Auch durch die DE-PS 8 78835 ist es bekannt eine ter Weise,

Laufbuchse in das Verdichtergehäuse eines Flügelzel- 30 In das Innere bzw. die Bohrung 2a des Rotorgehäuses lenverdichters einzupressen. Bei diesem Verdichter be- 2 ist eine zylindrische Büchse 16 aus Aluminium oder j stehen die Fiügel aus einem Kunstharzpreßstoff. Hin- Aluminiumlegierung so eingepreßt, daß die radialen Aus sichtlich des Materials der Laufbuchse wird lediglich ßenendflächen der Flügel 14 mit dieser Büchse 16 in ausgeführt, daß diese aus einem Sinterwerkstoff besteht Flächen- bzw. Gleitberührung stehen. Der Reibungsko-Nähere Angaben über dieses Material werden dagegen 35 effizient zwischen der aus Aluminiumlegierung) bestenicht gemacht henden Büchse und den aus Kohlenstoff hergestellten s Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Pumpenflügeln ist vergleichsweise klein, so daß der Ver- . durch geeignete Wahl der Werkstoffe der Pumpenflü- schleiß dieser Pumpenflügel herabgesetzt wird und sogel, der Laufbuchse und des Rotorgehäuses sowie durch mit über lange Betriebszeiträume hinweg eine ausge- : eine geeignete Ausbildung der Laufbüchse eine Flügel- 40 zeichnete Abdichtung zwischen Pumpenflügeln und ' zellenpumpe zu schaffen, bei der trotz erheblicher War- Lauffläche erhalten bleibt Vorzugsweise ist die axiale meschwankungen die Dichtigkeit zwischen dem Pum- Länge 1 der Büchse 16 kleiner als die axiale Läng« L des ■ penrotor und dem Pumpengehäuse bzw. der Laufbüch- Rotorgehäuses 2, so daß Zwischenräume 5 entstehen, se erhalten bleibt sowie eine hohe Verschleißfestigkeit die bei hohen Drehzahlen des Rotors 8 eine thermische ' gewährleistet ist. 45 Ausdehnung der Büchse 16 in Axialrichtung zulassen. Diese Aufgabe wird bei der anfangs genannten Flü- Falls die beiden Längen L und 1 gleich groß wären, gelzellenpumpe erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß könnten infolge der thermischen Ausdehnung der Büchse Zwischenräume bzw. Spalte zwischen den Stirnflä-

a) die Laufbuchse aus Aluminium oder einer Alumini- chen des Rotors und den Gehäusedeckeln und/oder umlegierung besteht sowie 50 zwischen der Büchse und den Flügeln entstehen, wo-

b) in an sich bekannter Weise in das Rotorgehäuse durch die Abdichtung zwischen diesen Teilen beeineingepreßt ist, wobei trächtigt werden würde. Der Längenunterschied

c) die axiale Länge der Laufbüchse so bemessen ist, (L — 1) entspricht dem Unterschied in der axialen Ländaß an mindestens einer Stirnseite zwischen ihr und ge der Büchse vor und r?.ch ihrer thermischen Ausdehdem zugewandten Gehäusedeckel eine Dehnfuge 55 nung.

entsteht, deren axiale Länge etwa der thermischen Bei der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe ist

Ausdehnung der Laufbüchse entspricht. dieser Längenunterschied auf einen Faktorbereich von

2,2/1O⁴ bis 6.6/10³ der axialen Länge des Rotorgehäuses

Vorteilhafte Ausgestaltungen dieser Flügelzellen- festgelegt, und zwar aus folgendem Grund:

pumpe werden durch die in den Unteransprüchen ent- 60 Wenn der Längenunterschied (Länge des Zwiscnsn-

haltenen Merkmale dargestellt. raums) weniger als 2,2/1O⁴ der Axiallänge des Hotorge-

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen häuses beträgt, kann sich die Büchse bei thermischer

der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es Ausdehnung im Querschnitt derart bogenförmig verfor-

zeigt men, daß ihr Mittelbereic» (in Längsrichtung) nach in·

F i g. I einen Längsschnitt durch eine Flügelzeilen- 65 nen gewölbt ist und somit nur noch dieser Mittelbereich

pumpe mit Merkmalen nach der Erfindung, mit den Flügeln in Berührung steht, wodurch sich die

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie H-Il in F i g. 1, Abdichtung zwischen Büchse und Flügeln verschlech-

F i R. 3 eine F i g. 1 ähnelndi Darstellung einer abge- tert. Bei der noch zu beschreibenden Ausführungsform

gemäß Fig.4 kann sich die Büchse 16 sogar in die Dichtscheiben hineindrücken, wodurch ebenfalls die Abdichtung zwischen der Rotorstirnfläche und der betreffenden Seitenplatte verschlechtert wird.

Wenn dagegen der Längenunterschied mehr als s 6,6/1O³ der axialen Länge des Rotorgehäuses beträgt, bleibt der Zwischenraum weiter bestehen, weil die axiale Wärmedehnung der Büchse nicht ausreicht, um den Zwischenraum vollständig zu schließen.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, auf der Innenfläche der Büchse 16 einen anodischen Oxydationsfilm zur Verbesserung der Gleiteigenschaften und mithin zur Verringerung des Verschleißes der Kohlenstoff-Flügel vorzusehen. Ein solcher Film kann in an sich bekannter Weise durch Elektrolyse (Eloxieren) aufgebracht werden, wobei das Aluminium bzw. die Aluminiumlegierung als Anode wirkt.

Weiterhin wird die AuSenfläche der Büchse 16 vorzugsweise gerändelt, um im Betrieb ein Drehen der Büchse im Gehäuse zu verhindern. Wahlweise kann die Büchse 16 mit Hilfe eines Klebmittels im Rotorgehäuse befestigt werden.

In F i g. 3 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung dargestellt, bei welcher den vorher beschriebenen Teilen entsprechende Teile mit denselben Bezugsziffern wie vorher bezeichnet sind. Bei dieser Ausführungsform entspricht die axiale Länge der Büchse derjenigen des Rotorgehäuses 2, wobei jedoch zwei Zwischenscheiben 22, 24 zwischen das Rotorgehäuse 2 und die Gehäusedeckel 4 bzw. δ eingefügt sind, um jeweils einen Zwi- schenraum Si festzulegen. Die Dicke der Zwischenscheiben entspricht der Größe der thermischen Ausdehnung der Büchse 6 in Axialrichtung derselben. Diese Ausführungsform bietet dieselbe Wirkung wie die Ausführungsform nach F i g. 1 und 2.

Bei der in F i g. 4 dargestellten, weiteren Ausführungsform der Erfindung sind zwei Dichtplatten bzw. -scheiben 25 jeweils zwischen das Rotorgehäuse 2 und die Gehäusedeckel 4 bzw. 6 eingefügt. Durch einen Raum zwischen dem betreffenden Gehäusedeckel 4, 6 und der zugeordneten Dichtscheibe 25 wird weiterhin an jedem Ende je eine End- oder Stirnkammer 26 gebildet. Bei dieser Ausführungsform ist in jede Dichtscheibe 25 an einer auf die Büchse 16 ausgerichteten Steile jeweils eine Ringnut S2 eingestochen, deren Tiefe der Größe der thermischen Ausdehnung der Büchse 16 entspricht. Diese Ausführungsform bietet ebenfalls dieselbe Wirkung und dieselben Vorteile wie die vorher beschriebenen Ausfük/ungsformen.

so

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

55

65

Claims (1)

1 2

hende Flügel verschieblich gelagert sind, und mit einer

Patentansprüche: ün Rotorgehäuse eingesetzten* aus Metall bestehenden

zylindrischen Laufbuchse.

1. Flügelzellenpumpe mit einem zylindrischen Ro- Die Pumpenrotorgehäuse bestehen üblicherweise aus torgehäuse, zwei Gehäusedeckeln, die mit dem Ro- 5 Grauguß, oder sie weisen eine Verchromung ihrer Intorgehäuse eine Rotorkammer bilden, einem in letz- nenumfangs- bzw. Lauffläche auf, während die mit dieterer angeordneten Rotor, der mehrere gleichmäßig ser Lauffläche des Rotorgehäuses in Berührung stehenüber den Umfang verteilt angeordnete radiale den Flügel im Hinblick auf Verschleißfestigkeit und Schlitze aufweist, in denen aus Kohlenstoff beste- Selbstschmiereigenschaften im allgemeinen aus Kohhende Flügel verschiebüch gelagert sind, und mit 10 lenstoff bestehen. Der Reibungskoeffizient der Werkeiner im Rotorgehäuse eingesetzten, aus Metall be- Stoffpaarung Kohlenstoff/Grauguß oder Kohlenstoff/ stehenden zylindrischen Laufbüchse, dadurch Chrom ist jedoch vergleichsweise hoch, d. h. er liegt bei gekennzeichnet, daß 0,15 bzw. 0,16. Infolgedessen erfahren die Flügel einen

schnellen Verschleiß, wodurch die Abdichtung zwischen

a) die Laufbuchse (16) aus Aluminium oder einer 15 ihnen und dem Rotorgehäuse verschlechtert wird. Hier-Aluminiumlegierung besteht sowie durch verkürzt sich auch die Betriebslebensdauer der

b) in an sich bekannter Weise in das Rotorgehäuse Pumpe.

(2) eingepreßt ist, wobei Zur Oberwindung dieser Schwierigkeit ist bereits ein

c) die axiale Länge der Laufbuchse (16) so bemes- Rotorgehäuse aus Aluminium oder Aluminiumlegiesen ist. SaS an mindestens einer Stirnseite zwi- 20 rung vorgeschlagen worden, das mit Pumpenflügeln aus sehen ihr und dem zugewandten Gehäusedek- Kohlenstoff in Gleitberührung gelangt, wobei aufgrund kel (4 und/oder 6) eine Dehnfuge (S; Su £?) ent- des niedrigen Reibungskoeffizienten von 0,06 zwischen steht, deren axiale Länge etwa der thermischen Aluminium (Aluminiumlegierung) und Kohlenstoff der Ausdehnung der Laufbüchse (16) entspricht Verschleiß an den aus Kohlenstoff bestehenden Flügeln

25 herabgesetzt werden soll. Da Aluminium jedoch eine

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch große Wärmeausdehcjng besitzt, kann steh ein solches gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Laufbüch- Rotorgehäuse aufgrund der durch die Reibberührung se (16) kleiner ist als diejenige des Rotorgehäuses (2). zwischen dem Gehäuse und den Flügeln erzeugten

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch Wärme in Axialrichtung ausdehnen. Hierdurch entsteht gekennzeichnet, daß die axiale Länge der Laufbüch- 30 in nachteiliger Weise ein sich vergrößernder Zwischense (16) derjenigen des Rotorgehäuses (2) entspricht raum bzw. Spalt zwischen den Stirnseiten des Rotors und daß zwischen Roto/gehäuse (2) und Gehäuse- bzw. Pumpenläufers und den Stirnflächen des Gehäuses, deckel (4, 6) Zwischensd<eiben (22, 24) eingefügt wodurch die Abdichtung zwischen diesen Flächen versind, welche die axiale Dehnfuge pi) festlegen. schlechten wird.

4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, dadurch 35 Durch die US-PS 26 62 483 ist eine Flügelzellcnpumgekennzeichnet, daß statt der Zwischenscheiben (22, pe mit einer im Rotorgehäuse eingesetzten, aus Metall 24) zwischen Rotorgehäusc (2) und Gehäusedeckel bestehenden zylindrischen Laufbuchse bekannt Hierbei (4, 6) Dichtplatten (2S) eingefügt sind, die jeweils ist die Laufbüchse in axialer Richtung spielfrei zwischen eine den Stirnseiten der Laufbüchse (16) zugewand- einer Druckplatte und einer Lagerbüchse im Rotorgete Ringnut zur Bildung der Dehnfuge (S2) aufweisen. 40 häuse angeordnet Gegen Verdrehen ist sie durch einen

5. Flügelzellenpumpe nach einem oder mehreren axialen Haltestift gesichert. Die Lagerbüchse besteht der Ansprüche 1—4, dadurch gekennzeichnet, daß aus einem korrosionsbeständigen Metall, wobei jedoch die axiale Länge der Dehnfuge (S; Su St) in der Grö- offen gelassen ist aus welchem Metall speziell sie hergcßenordnung von 2,2/1O⁴-6,6/1O³ der axialen Länge stellt sein soll. Aufgrund der in axialer Richtung spieldes Rotorgehäuses (2) liegt. 45 freien Anordnung muß die Lagerbuchse jedoch aus ειδ. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprü- nem Metall bestehen, das dieselbe thermische Ausdeh-

chel— 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lauf- nung wie das Material besitzt, aus dem das Rotorgehäu-

büchse (16) an ihrer Lauffläche mit einem anodi- se hergestellt ist. Gewöhnlich bestehen die Gehäuse für

sehen Oxydationsfilm versehen ist Flügelzelienpumpen aus Grauguß. Dementsprechend

7. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprü- 50 muß die Lagerbüchse ebenfalls aus Grauguß oder eiche 1 —6, dadurch gekennzeichnet, daß die Außen- nem Material mit entsprechender thermischer Ausdehumfangsfläche der Laufbuchse (16) zur Verbesse- nungscharakteristik bestehen. Derartige Materialien rung des Sitzes im Rotorgehäuse (2) bzw. in dessen zeichnen sich jedoch durch einen hohen Reibungskoeffi-Bohrung(2aJgerändelt ist. zienten im Verhältnis zu den Kohlenstofflügeln sowie

8. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprü- 55 durch geringe Selbstschmiereigenschaften aus. Die FoI-chel—7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen ge hiervon ist, daß die aus Kohlenstoff bestehenden Flü-Laufbüchse (16) und Rotorgehäuse (2) ein Klebmit- gel einem relativ schnellen Verschleiß unterliegen, wotel vorgesehen ist. durch die Abdichtung zwischen ihnen und dem Rotorgehäuse bzw. der Laufbüchse verschlechtert wird. Die

60 Betriebslebensdauer der Pumpe ist somit relativ beschränkt.

Verwendet man für die Lagerbüchse wegen des nicd-

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit ei- rigen Reibungskoeffizienten zwischen Aluminium und nem zylindrischen Rotorgehäuse, zwei Gehäusedeckeln, Kohlenstoff Aluminium oder eine Aluminiumlegierung, die mit dem Rotorgehäuse eine Rotorkammer bilden, 65 dann muß auch das Gehäuse aus einem Metall mit eieinem in letzterer angeordneten Rotor, der mehrere nem entsprechenden Temperaturkoeffizienten bestegleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnete ra- hen. Wie bereits dargelegt, besitzt Aluminium eine grodiale Schlitze aufweist, in denen aus Kohlenstoff beste- ße Wärmeausdehnung, so daß sich aufgrund der durch