DE3014519A1

DE3014519A1 - Drehkolbenmaschine, insbesondere zellenpumpe

Info

Publication number: DE3014519A1
Application number: DE19803014519
Authority: DE
Inventors: Egon 8721 Dittelbrunn Pfaller; Otmar Dipl.-Ing. 8720 Schweinfurt Winkler
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1980-04-16
Filing date: 1980-04-16
Publication date: 1981-10-22
Also published as: GB2074247A; JPS56159587A; FR2480868A1

Description

Drehkolbenmaschine, insbesondere Zellenpumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehkolbenmaschine, insbesondere Zellenpumpe, mit in einem Gehäuse außermittig gelagertem Drehkolben und am Umfang des Drehkolbens in Ausnehmungen angeordneten, im wesentlichen radial hin- und herverschiebbaren und an einer zur Drehachse des Drehkolbens exzentrischen Bohrung anliegenden Schiebern.

Solche Drehkolbenmaschinen sind in den verschiedensten Ausführungen bekannt. Die Unterschiede liegen insbesondere in der Ausbildung und Anordnung der Schieber.

Bei den sogenannten Flügelzellenpumpen sind in radialen Ausnehmungen des Drehkolbens radial verschiebbare Schieber vorgesehen, die bei der Drehbewegung des Dreh

1300A3/0 25 0

30U519

kolbens radial hin- und hergleiten, wobei ihre über den Drehkolben vorstehenden Enden an der Bohrung des Gehäuses gleitend anliegen. Bei einer anderen Gruppe sind sogenannte Schwenkschieber schwenkbar am Drehkolben angelenkt, wobei die Schwenkschieber unter Einwirkung der Fliehkraft beim Umlauf des Drehkolbens ausschwingen und an der Bohrung des Gehäuses gleitend zur Anlage kommen„

Allen diesen bekannten Ausführungen gemeinsam ist die Tatsache, daß die Schieber mit bestimmten Flächen an der Bohrung des Gehäuses gleitend anlaufen. Dies führt zu erhöhter Reibung und zu Verschleiß der aufeinander qleitenden Flächen, so daß diese Drehkolbenmaschinen einerseits eine hohe Verlustleistung haben und andererseits sehr schnell ausfallen. Außerdem wird durch den Verschleiß die Dichtwirkung verschlechtert, so daß nach einer gewissen Zeit Spaltverluste auftreten, die sich auf die Leistung der Drehkolbenmaschine negativ auswirken.

Es ist bereits bekanntgeworden, die Schieber ganz aus besonderem reibungsminderndem und verschleißfestem Werkstoff, z. B. Kunststoff, zu fertigen oder die aufeinander aleitenden Flächen mit solchen Werkstoffen zu überziehen oder entsprechende Einsätze vorzusehen. Dadurch wird iedoch die Herstellung der Drehkolbenmaschine erschwert und verteuert, wobei sich insbesondere im Falle der Fertigung der Schieber ganz aus Kunststoff aufgrund des geringen spezifischen Gewichtes der Nachteil ergibt, daß sich die Zentrifugalkraft des Schiebers so verkleinert, daß die Dichtwirkung nicht mehr ausreichend ist.

130043/0250

Die vorliegende Erfindung hat sieh die Aufgabe gestellt, eine Drehkolbenmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach im Aufbau und damit in der Herstellung ist, die nur geringe Reibung und damit Leistungsverluste aufweist sowie geringen Verschleiß und damit eine lange Lebensdauer gewährleistet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Bohrung des Gehäuses eine zylindrische Hülse gegenüber dem Gehäuse relativ drehbar angeordnet wird.

Durch diese "schwimmende" Anordnung der Hülse in der Bohrung des Gehäuses kann diese Hülse sich beim Umlauf des Drehkolbens mit den an ihrer Bohrung anliegenden Schiebern drehen, so daß keine oder nur eine geringe Relativbewegung zwischen den Schiebern und der Hülse stattfindet, also nur sehr geringe Reibung und Verschleiß entsteht. Um das Mitdrehen der Hülse zu erleichtern, wird nach weiteren Merkmalen der Erfindung zwischen der Bohrung des Gehäuses und dem Mantel der zylindrischen Hülse ein Lager vorgesehen, wobei insbesondere Gleitlager, wie hydrodynamische, hydrostatische oder Spiralrillenlager oder Trokkengleitlager zur Anwendung gelangen können. Bei einem hydrodynamischen Gleitlager kann zur Optimierung der Reibung und der Tragfähigkeit nach einem weiteren Merkmal der Erfindung der Mantel der Hülse oder die Bohrung des Gehäuses mit umlaufenden Nuten oder VorSprüngen versehen werden.

Zur weiteren Verringerung der Reibungsverluste wird nach weiteren Merkmalen der Erfindung vorgeschlagen, den Drehkolben an den Stirnseiten oder die Gehäusedeckel an den den Stirnseiten des Drehkolbens gegenüberliegenden Stirnflächen niit Nuten zur Zuleitung von Schmiermittel zu versehen. Diese Nuten können als Spiralrillen ausgebildet sein.

13004 3/0250

Anstelle dieser Nuten an den Stirnseiten bzw. Stirnflächen ist es nach einem weiteren Merkmal der Erfindung möglich, eine oder mehrere dieser relativ zueinander beweglichen Flächen mit einer Schicht eines reibungsmindernden Werkstoffes zu versehen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den beiliegenden Zeichnungen dargestellt und soll nachstehend näher beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Drehkolbenmaschine mit abgenommenem

Gehäusedeckel in Seitenansicht und

Fig. 2 einen Schnitt durch die Drehkolbenmaschine nach Figur 1 im zusammengebauten Zustand.

Die in den Zeichnungen dargestellte Drehkolbenmaschine besteht aus dem Gehäuse 1 und den beiden mit dem Gehäuse 1 verschraubten Gehäusedeckeln 2 und 3, dem in der Bohrung 4 des Gehäuses 1 exzentrisch angeordneten Drehkolben 5, der auf einer exzentrisch zur Bohrung 4 angeordneten Welle 6 mit dieser drehbar befestigt ist, sowie den in radialen Ausnehmungen 7 des Drehkolbens 5 hin- und herschiebbaren Schiebern 8. In der Bohrung 4 des Gehäuses 1 ist eine zylindrische Hülse 9 in Bezug auf das Gehäuse 1 drehbar angeordnet, an deren Bohrung 10 bei Drehung des Drehkolbens 5 die Endflächen 11 der Schieber 8 sich anlegen. Der eine Gehäusedeckel 2 ist mit einem Saugstutzen 12 und einem Druckstutzen 13 versehen. Der saugseitige Strömungskanal 14 erstreckt sich ebenso wie der druckseitige Strömungskanal 15 durch das Gehäuse 1 bis

130043/0250

in den anderen Gehäusedeckel 3. Bei einer Drehung des Drehkolbens 5 im Uhrzeigersinn legen sich die Schieber an die Bohrung 10 der Hülse 9 an und fördern so das Medium durch den sichelförmigen Pumpenraum 16 von der Saugauf die Druckseite. Dabei wird die zylindrische Hülse mitgenommen, d. h. sie dreht sich in Bezug auf die Bohrung 4 des Gehäuses 1, nicht aber in Bezug auf die Schieber 8, so daß hier keine Reibung und kein Verschleiß stattfinden kann. Ist die Haftung zwischen den Teilen nicht ausreichend, so kann zwar eine Relativbewegung zwischen Schieber 8 und Hülse 9 stattfinden, diese ist aber äußerst gering, um das "Schwimmen" dieser Hülse 9 zu erleichtern, wird beim vorliegenden Ausführungbexspxel durch Bohrungen 17 im Gehäuse 1 Schmiermittel zu der Bohrung 4 des Gehäuses 1 geführt, so daß sich zwischen dieser und dem Mantel 18 der Hülse 9 ein diese Flächen trennender, hydrodynamischer Schmierfilm aufbauen kann. Die Ausbildung des hydrodynamischen Schmierfilms kann verbessert werden, wenn in der Bohrung 4 des Gehäuses in Umfangsrichtung keilförmige Schmiertaschen 19 vorgesehen werden.

Um auch die Reibung zwischen dem Drehkolben 5 und den entsprechenden Stirnflächen 20 bzw. 21 der Gehäusedeckel 2 bzw. 3 zu verringern, sind die Stirnseiten 22 und 23 des Drehkolbens 5 mit Spiralrillen 24 oder dgl. versehen, die Schmiermittel zwischen die Stirnflächen 20 bzw. 21 und die Stirnseiten 22 bzw. 23 fördern und dort verteilen.

Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Beispiel beschränkt. So ist es insbesondere möglich, die Schmiertaschen 19 statt in der Bohrung 4 des Gehäuses 1 auf dem

1300 A3/0260

30H519

Mantel 18 der Hülse 9 und die Spiralrillen 24 statt in den Stirnseiten 22 und 23 des Drehkolbens 5 in den Stirnflächen 20 und 21 der Gehäusedeckel 2 und 3 vorzusehen. Außerdem kann statt des hydrodynamischen Lagers - wie bereits früher beschrieben - eine andere Lagerart zwischen Hülse 9 und Bohrung 4 des Gehäuses 1 angeordnet werden. Es kann dies ein Spiralrillenlager mit druckaufbauenden Spiralrillen oder ein hydrostatisches Lager sein, wobei die Drucktaschen zweckmäßigerweise in der Bohrung des Gehäuses angeordnet werden. Auch kann in der Bohrung des Gehäuses oder auf dem Mantel der Hülse eine Schicht eines reibungsmindernden Materials, also eine Art Trockengleitlager, vorgesehen werden, was insbesondere dann von Vorteil ist, wenn auf ieden Fall zu vermeiden ist, daß die zu fördernden Medien durch evtl. ausströmendes Schmiermittel verunreinigt werden. In einem solchen Fall können auch die Stirnseiten des Drehkolbens bzw. die gegenüberliegenden Stirnflächen der Gehäusedeckel mit einer Schicht eines reibungsmindernden Materials, z. B. Kunst-0 stoff, überzogen werden. In dieses reibungsmindernde Material können Partikel eines selbstschmierenden Werkstoffes, wie z. B. Graphit, Molybdändisulfid, PTFK etc. eingelagert werden.

Die Erfindung ist weiterhin nicht auf das dargestellte Beispiel einer Flügelzellenpumpe mit radial hin- und herbewegbaren Schiebern beschränkt, sondern ist ohne weiteres auch bei Drehkolbenmaschinen mit Schwenkschiebern anwendbar.

130043/0250

Leerseite

Claims

Drehkolbenmaschine, insbesondere Zellenpumpe '

Patentansprüche

Drehkolbenmaschine, insbesondere Zellenpumpe, mit in einem Gehäuse außermittig gelagertem Drehkolben und am Umfang des Drehkolbens in Ausnehmungen angeordneten, im wesentlichen radial hin- und herverschiebbaren und an einer zur Drehachse des Drehkolbens exzentrischen Bohrung anliegenden Schiebern, dadurch gekennzeichnet, daß in der Bohrung (4) des Gehäuses (1) eine zylindrische Hülse (9) gegenüber dem Gehäuse (1) relativ drehbar angeordnet ist.
2. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Bohrung (4) des Gehäuses (1) und dem Mantel (18) der zylindrischen Hülse (9) ein Lager angeordnet ist.
3. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Bohrung (4) des Gehäuses (1) und Mantel (18) der zylindrischen Hülse (9) ein hydrodynamisches Gleitlager angeordnet ist.
4. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (18) der Hülse (9) bzw. die Bohrung (4) des Gehäuses (1) mit Schmiertaschen (19) versehen ist.

130 0 A3 /0 250
5. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (18) der Hülse (9) bzw. die Bohrung (4) des Gehäuses (1) mit druckaufbauenden Spiralrillen versehen ist.
6. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel der Hülse oder die Bohrung des Gehäuses mit umlaufenden Nuten oder Vorsprüngen versehen ist.
7. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 2,dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Bohrung (4) des Gehäuses (1) und dem Mantel (18) der zylindrischen Hülse (9) ein hydrostatisches Lager angeordnet ist.
8. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (4) des Gehäuses

(1) mit hydrostatischen Drucktaschen versehen ist, in die Zuführungbohrungen für unter Druck stehendes Schmiermittel einmünden.
9. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Mantel (18) der Hülse (?) bzw. die Bohrung (4) des Gehäuses (1) mit einer Schicht eines reibungsmindernden Werkstoffes versehen ist.
10. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht aus reibungsminderndem Werkstoff Partikel eines selbstschmierenden Werkstoffes, wie z. B. Graphit, Molybdändisulfid oder dgl., enthält.

13ΟΌ43/026Ο

30U519
11. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben (5) an den Stirnseiten (22, 23) oder die Gehäusedeckel (2 bzw. 3) an den Stirnflächen (20, 21) mit Nuten zur Zuleitung von Schmiermittel versehen ist bzw. sind.
12. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten als Spiralrillen (24) ausgebildet sind.
13. Drehkolbenmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehkolben (5) an den Stirnseiten (22, 23) und/oder die Gehäusedeckel (2 bzw. 3) an den Stirnflächen (20, 21) mit einer Schicht eines reibungsmindernden Werk-Stoffs versehen sind.

130043/0250