DE3420343A1 - Fluegelzellenpumpe - Google Patents
FluegelzellenpumpeInfo
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
- F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
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- F04C18/344—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
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Description
Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe mit einem verbesserten
Fluidkanal für die Kompression.
Eine herkömmliche Flügelzellenpumpe dieser Art ist im folgenden anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben,
die einen Längsschnitt und einen Querschnitt nach der Linie II-II in Fig. 1 durch die herkömmliche
Flügelzellenpumpe darstellen. Bezugszahl 1 bezeichnet einen Rahmen einer elektrischen Maschine wie eines
Wechselstrom-Generators für Kraftfahrzeuge oder einen Motor, während Bezugszahl 2 eine im Rahmen 1
über Lager 3 abgestützte, vom Generator oder Motor antreibbare Welle bezeichnet. Auf der Welle ist
ein Rotor 4 mittels einer Keilverzahnung 2a an einem Ende der Welle 2 befestigt. Der Rotor 4 hat
mehrere radiale Schlitze (drei Schlitze bei der gezeigten Ausführung) in welche Flügel 4 in radialer
Richtung gleitbar eingesetzt sind. Ein Gehäuse 6 mit einer zylindrischen Innenfläche, deren Mitte
gegenüber der Mitte des Rotors 4 versetzt ist, ist am Rahmen 1 mittels Bolzen 7 befestigt. Bezugszahl 8 bezeichnet eine Dichtung zwischen Gehäuse 6
und Rahmen 1, und Bezugszahl 9 bezeichnet einen
Öldichtring, der im Rahmen 1 festsitzt und in Gleitkontakt
mit der Welle 2 steht, um so Gasdichtheit einer Arbeitskammer 10 der Flügelzellenpumpe herzustellen.
Im Gehäuse 6 sind ein Einlaß 11, ein Auslaß 12 und eine Ölzufuhröffnung 13 vorgesehen,
die je mit einem Vakuumtank, einer Ölwanne und einer Ölpumpe (nicht gezeigt) kommunizieren.
Im folgenden ist die Funktion der konventionellen Flügelzellenpumpe beschrieben.
Wenn die Welle 2 in Pfeilrichtung A angetrieben wird, werden die Flügel 5 durch die ihnen mitgeteilte
Zentrifugalkraft in Gleitkontakt mit der Innenfläche des Gehäuses 6 während Drehung des
Rotors 4 gedruckt. Die Drehung der Flügel saugt ein Gas, wie Luft, über den Einlaß 11 und gibt
die Luft über den Auslaß 12 wieder ab; somit wird eine Pumpenwirkung erzeugt. In das Gehäuse 6 über
die Ölzufuhröffnung 13 eingespeistes Öl sorgt für die Schmierung der gleitenden Flächen zwischen
den Flügeln 5 und dem Rotor 4, worauf das Öl über den Auslaß 12 in die Ölwanne gefördert wird.
Bei der herkömmlichen Flügelzellenpumpe der oben beschriebenen Konstruktion verschleissen bei einem
Betrieb mit hoher Drehzahl und ohne Öl die Spitzen der Flügel aufgrund der Reibung zwischen der Innenfläche
des Gehäuses und den Flügelspitzen exzessiv.
wenn die Flügel aus Kohlenstoff bestehen, können die Spitzen der Flügel, welche im Gleitkontakt
mit der Innenfläche des Gehäuses stehen, aufgrund geschwächter Bindungskräfte der Kohlenstoffmoleküle
wegen der hohen Reibungswärme brechen, wodurch die Leistung der Flügelzellenpumpe wegen des er-
höhten Spieles zwischen den Pumpenteilen absinkt, weil die thermische Expansion und die Reibungswärme
die Teile des Generators oder Rotors, an welchem die Pumpe montiert ist, ungünstig beeinflussen.
Die oben beschriebenen Schwierigkeiten schließen einen Betrieb der Pumpe bei hohen Drehzahlen und
in ungeschmiertem Zustand aus.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Flügelzellenpumpe der beschriebenen Art zu schaffen, bei der
die Erzeugung von Reibungswärme minimiert ist, um die beschriebenen Nachteile der herkömmlichen
Flügelzellenpumpe zu unterbinden.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Das Innengehäuse
bei der Flügelzellenpumpe nach der Erfindung reduziert die Relativgeschwindigkeit zwischen den Spitzen
der Flügel und der mit ihnen zusammenwirkenden Innenwand, wobei das Gas, insbesondere Luft, in
dem Gaskanal bzw. -spalt zwischen dem Gehäuse und dem Innengehäuse strömt, um dadurch das Innengehäuse
zu kühlen. Beide Maßnahmen ermöglichen einen Betrieb der Flügelzellenpumpe bei hohen Drehzahlen und
in Abwesenheit von Schmieröl.
Die Erfindung ist im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel mit weiteren
Einzelheiten näher erläutert. Es zeigen: 30
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe nach der* Erfindung und
Fig. 4 einen Querschnitt nach der Linie IV-IV in Fig. 3.
Eine Ausführung der Erfindung ist im folgenden anhand der Fig. 3 und 4 beschrieben, wobei gleiche
Bezugszahlen gleiche oder entsprechende Bauteile bezeichnen und diese Bauteile nicht nochmals beschrieben
sind.
In einem Rahmen 14 eines Generators oder Motors ist ein Verbindungsloch 14a auf einer einem Gehäuse
gegenüberliegenden Seite eingeformt. In der Seitenwand des Rahmens 14 ist ferner eine Auslaßöffnung
ausgebildet, welche mit der Arbeitskammer 10 über einen Gaskanal kommuniziert. Das Gehäuse 15 hat
eine zylindrische Innenfläche und ist mit dem Rahmen über Schrauben 7 verbunden, derart, daß die Mitte
der zylindrischen Innenfläche gegenüber der axialen Mitte der Welle 2 versetzt ist, welche mit dem
Rotor 4 mittels einer Keilverzahnung 2a fest verbunden ist. Im Rotor 4 sind mehrere Flügel 5 gleitbar
aufgenommen. Ein Innengehäuse 16 ist im Gehäuse über ein Lager 17 drehbar abgestützt. Die Außenseite
des Innengehäuses 16 erstreckt sich längs der Innenfläche des Gehäuses 15 mit einem Luftspalt
18 dazwischen, welcher mit dem oben im Gehäuse 15 angeordneten Auslaß 19 und dem Verbindungsloch 14a
kommuniziert. Die Spitzen der Flügel 5 stehen in Gleitkontakt mit der zylindrischen Innenwand 16a
des Innengehäuses 16. Somit ist eine Luftströmung zwischen dem Einlaß 19 über den Luftspalt 18 und
die Arbeitskammer 10 zum Auslaß 20 gemäß der in Fig. 3 gezeichneten Pfeile hergestellt.
Im folgenden wird die Funktion der Flügelzellenpumpe nach der Erfindung beschrieben. Wenn die
Welle 2 angetrieben ist, drängen die auf die Flügel 5 wirkenden Zentrifugalkräfte diese in radialer Richtung
_ 7 —
nach außen, so daß die Flügel in Gleitkontakt mit der Innenwand 16a des Innengehäuses 16 gedruckt
werden. Sobald eine Reibungskraft zwischen den Spitzen der Flügel 5 und der Innenwand 16a des
Innengehäuses 16 auftritt, wird eine Rotation des Innengehäuses 16 erzeugt, so daß die Relativgeschwindigkeit
zwischen den Spitzen der Flügel 5 und der Innenwand 16a des Gehäuses 16 stark reduziert wird
mit dem Ergebnis, daß die Haltbarkeit der Flügel 5 erhöht wird. Die Verringerung der Relativgeschwindigkeit
führt auch zu einer verminderten Erzeugung von Reibungswärme. Die Reibungswärme ist nämlich
abhängig von der Differenz der Drehgeschwindigkeiten der Flügel 5 und des Innengehäuses 16 bei Beschleunigung
oder einem Wechsel der Drehzahl. Da ein wesentlicher Teil der Reibungswärme im Kontaktbereich
zwischen den Spitzen der Flügel 5 und der Innenwand des Innengehäuses 16 erzeugt wird, kann diese Reibungswärme
durch Fördern eines Fluids mit Pumpwirkung durch den Luftspalt 18 zwischen der Innenfläche
des Gehäuses 15 und der Außenseite des Innengehäuses 16 abgeführt werden, wobei das Innengehäuse 16
gekühlt wird mit dem Ergebnis, daß die Widerstandsfähigkeit der Flügel verbessert wird.
Es ist ferner möglich, den Kühleffekt dadurch zu erhöhen, daß Kühlflossen auf der zylindrischen
Außenseite des Innengehäuses angebracht werden oder daß die Außenseite des Innengehäuses verrippt
wird, um ihre Oberfläche zu vergrößern.
Wenngleich bei der oben 'beschriebenen Ausführung das Innengehäuse 16 im Gehäuse 15 über ein Lager
abgestützt ist, kann das Innengehäuse 16 auch auf der Seite des Rahmens 14 abgestützt sein.
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Die oben beschriebene Ausführung betrifft eine Vakuumpumpe; jedoch kann die gleiche Wirkung auch
bei Anwendung der Erfindung auf einen Kompressor oder auf eine von einem Generator, einem Motor
oder einem anderen Antrieb angetriebene Luftpumpe erhalten werden. Ferner ist die gleiche Wirkung
erzielbar, wenn das Fluid über den Luftspalt 18 zwischen dem Gehäuse 15 und dem Innengehäuse 16
vor dem Auslassen anstatt unmittelbar nach dem Ansaugen gefördert wird.
Wie oben beschrieben wird mit der Erfindung ermöglicht, eine Flügelzellenpumpe mit hoher Drehzahl
und in schmierollosem Zustand zu betreiben, weil eine Änderung des Spiels aufgrund thermischer Expansion
minimiert und das Problem der thermischen Beanspruchung der Bauteile des Generators oder
des Motors durch die Kühlung des Innengehauses beseitigt sind.
- Leerseite -
Claims (5)
1. Flügelzellenpumpe mit einem Rahmen (14), einer drehbar im Rahmen gelagerten Welle (2), einem
auf der Welle sitzenden Rotor (4), mehreren radial gleitend im Rotor angeordneten Flügeln (5),
einem Gehäuse (15) mit zylindrischer innerer Umfangsflache (15a), deren Mitte gegenüber der
Mittelachse der Welle (2) versetzt ist, und einem Einlaß (19) sowie einem Auslaß (20) im
Gehäuse (15), dadurch gekennzeichnet, daß ein Innengehäuse (16) drehbar zwischen der
zylindrischen Innenfläche (15a) des Gehäuses (15) und dem Rotor (4) koaxial mit dem Gehäuse (15)
angeordnet ist, daß das Innengehäuse (16) eine zylindrische Innenwand (16a) hat, mit welchem
die Flügel (5) in Gleitkontakt stehen, und daß der Einlaß (19) mit dem Auslaß (20) über einen
Gaskanal (18), der zwischen dem Gehäuse (15) und dem Innengehäuse (16) ausgebildet ist, sowie
über eine Arbeitskammer (10) kommuniziert, welche
zwischen dem Innengehäuse (16) und dem Rotor (4) gebildet ist.
2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch g e -
kennzeichnet, daß das Innengehäuse (16) im Gehäuse (15) über ein Lager (17) abgestützt
ist.
3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens
eine Kühlflosse auf der äußeren ümfangsflache
des Innengehäuses (16) angeordnet ist.
4. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das Innengehäuse (16) mit einer verrippten äußeren Umfangsfläche ausgestattet ist.
5. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Einlaß (19) im Gehäuse (15) ausgebildet ist und ein Verbindungsloch (14a) im Rahmen (14)
vorgesehen ist, so daß Gas vom Einlaß (19) über den Gaskanal (18) zum Verbindungsloch (14a)
und von dort in die Arbeitskammer (10) einströmen und von dort über den Auslaß (20) wieder abströmen
kann.
Applications Claiming Priority (1)
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- 1984-05-31 US US06/615,561 patent/US4558999A/en not_active Expired - Lifetime
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