DE3620913A1 - Pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, insbesondere Radialkolbenpumpe, mit einem Stator und einem im Stator gelagerten Rotor, der zusammen mit einer feststehenden Wandung einen Saugraum begrenzt, in den über eine etwa radiale Einlaßöffnung in der Wandung Fluid nachströmt.

Bei einer bekannten Pumpe dieser Art (DE-OS 34 31 158) gelangt das eine Flüssigkeit bildende Fluid über einen etwa radialen, mit dem Sauganschluß verbundenen Saug­ kanal in einer zylindrischen Wand des Pumpengehäuses in den Saugraum, der auf der einen Seite durch den Sta­ tor und den Rotor und auf der anderen Seite durch das Gehäuse eines den Rotor antreibenden Motors begrenzt ist. Bei der Drehung des Rotors wird daher das in den Saugraum strömende Fluid durch den Rotor und eine den Rotor mit der Abtriebswelle des Antriebsmotors verbin­ dende Kupplung mitgerissen, so daß es ebenfalls rotiert und durch die Zentrifugalkraft radial nach außen, ent­ gegen dem durch den Saugkanal nachströmenden Fluid be­ schleunigt wird. Dadurch wird der Zufluß des nachströ­ menden Fluids behindert.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der gattungsgemäßen Art anzugeben, bei der eine Behin­ derung des nachströmenden Fluids auf der Saugseite weit­ gehend vermieden ist.

Erfindungsgemäß ist diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das zum Saugraum strömende Fluid zunächst in eine axial gegenüber der Einlaßöffnung versetzte Zone des Saugraums geleitet wird, die keine rotierenden Elemente aufweist und aus der es axial in den durch den Rotor begrenzten Teil des Saugraums strömt.

Auf diese Weise wird das im Saugraum aufgrund der Drehung des Rotors ebenfalls umlaufende Fluid zunächst von dem einströmenden Fluid getrennt, so daß das einströmende Fluid nicht durch die radiale Strömungskomponente des umlaufenden Fluid am Einströmen in den Saugraum gehindert wird.

Vorzugsweise weist der Saugraum eine sich an die Ein­ laßöffnung des Saugraums anschließende Leitvorrichtung auf, die das Fluid in die von rotierenden Elementen freie Zone leitet. Eine solche Leitvorrichtung läßt sich leicht nachträglich in das Gehäuse einer herkömm­ lichen Pumpe einbauen.

Im einzelnen kann dafür gesorgt sein, daß die Leitvor­ richtung ein Rohr koaxial zur Drehachse des Rotors auf­ weist, das mit der feststehenden Wandung einen zu der von rotierenden Elementen freien Zone offenen Ringraum begrenzt, in den die Einlaßöffnung des Saugraums mündet. Über diesen Ringraum kann das nachströmende Fluid weit­ gehend ohne Behinderung durch das auf der Innenseite des Rohres im Saugraum umlaufende Fluid axial in die von rotierenden Elementen freie Zone strömen und nach Umlenkung in dieser Zone axial in den Saugraum, d.h. quer zur radialen Strömungskomponente des im Saugraum umlaufenden Fluids, in den Saugraum einströmen.

Sodann kann die Innenseite des Rohres mit einer etwa radial nach innen ragenden und sich weitgehend axial erstreckenden Leitwand versehen sein. Diese Leitwand verhindert weitgehend eine Rotation des Fluids im Saug­ raum und verringert auf diese Weise die radial Strömungs­ komponente des Fluids im Saugraum.

Ferner kann die Leitwand das Fluid in Richtung auf eine rotorseitige Einlaßöffnung weiterleiten. Auf diese Weise trägt die Leitwand in höherem Maße dazu bei, das Nach­ strömen des Fluids zu erleichtern.

Bei einer Pumpe mit einem Antriebsmotor für den Rotor, bei der der Saugraum auf der dem Rotor gegenüberliegen­ den Seite durch das Gehäuse des Antriebsmotors begrenzt ist und das Motorgehäuse auf seiner den Saugraum begren­ zenden Seite eine die mit dem Rotor gekuppelte Abtriebs­ welle des Motors umgebende zum Saugraum offene Ringnut aufweist, kann die Ringnut die von rotierenden Elementen freie Zone begrenzen. Hierbei entfällt eine getrennte Ausbildung der von rotierenden Elementen freien Zone.

Die Erfindung und ihre Weiterbildungen werden nachste­ hend anhand der Zeichnung eines bevorzugten Ausführungs­ beispiels näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe mit ange­ flanschtem Antriebsmotor, teilweise im Axial­ schnitt, und

Fig. 2 eine Vorderansicht der Pumpe nach Fig. 1 bei abgekuppeltem Antriebsmotor.

Die dargestellte Pumpe hat ein auf der einen Stirnseite geschlossenes, topfartiges Gehäuse 1, das an einem An­ triebsmotor 2 angeflanscht ist. Das Gehäuse hat einen Sauganschluß 3, der über einen Saugkanal 4 und eine etwa radiale Einlaßöffnung 5 in dem zylindrischen Teil der Wandung des Gehäuses 1 mit einem teilweise von der Wandung des Gehäuses 1 begrenzten Saugraum 6 in Verbin­ dung steht. Das Gehäuse 1 hat ferner einen Sammelraum 7, der über einen Auslaßkanal 8 mit einem nicht darge­ stellten Druckanschluß in Verbindung steht.

Im Inneren des Gehäuses 1 befindet sich ein Stator 9, der über elastisch abdichtende Stützkörper 10 in Form von O-Ringen am Gehäuse 1 abgestützt ist. Der Stator 9 enthält eine Stufenbohrung 11, in der ein Rotor 12 gelagert ist. Der Stator 9 ist gegen das Gehäuse 1 durch einen Stützstift 13, der in Bohrungen in den Stirnflä­ chen von Stator 9 und Gehäuse 1 angeordnet ist, dreh­ fest gehalten.

Der Rotor 12 ist drehbar auf dem einen Ende eines zen­ tralen Steuerzapfens 14 gelagert, der seinerseits in dem den kleinsten Durchmesser aufweisenden Abschnitt der Stufenbohrung 11 drehfest gehalten ist. Im Inneren des Steuerzapfens 14 verlaufen ein Zuflußkanal 15 sowie ein Abflußkanal 16.

Im Rotor 12 ist eine radial durchgehende Zylinderbohrung 17 ausgebildet, in deren sich diametral gegenüberliegen­ den Abschnitten jeweils ein Kugelkolben 18 radial ver­ schiebbar gelagert ist.

Die Kugelkolben 18 sind zweiteilig ausgeführt und be­ stehen aus einer radial außen angeordneten Kugel 19 und einem radial innen angeordneten Kolben 20 in Form einer Hülse. Kugel 19 und Hülse 20 gleiten in der Zylin­ derbohrung 17 und sind gegeneinander beweglich. Zufluß­ kanal 15 und Abflußkanal 16 sind durch Drehung des Ro­ tors 12 mit den Innenräumen der Zylinderbohrung 17 ver­ bindbar.

In der Stufenbohrung 11 des Stators 9 ist ferner exzen­ trisch zum Steuerzapfen 14 ein Hubring 21 angeordnet, dessen Innenfläche als Lauffläche für die Kugelkolben 18 ausgebildet ist.

Zwischen der Lauffläche des Hubrings 21 und dem gegen­ überliegenden Teil der Rotorumfangsfläche ist durch die exzentrische Anordnung ein ringförmiger Arbeitsraum 22 gebildet, dessen radiale Querschnittsabmessungen sich längs des Umfangs verändern. Eine Abschlußscheibe 23 umgibt den aus der Stufenbohrung 11 ragenden Abschnitt des Rotors 12 und verschließt die Stufenbohrung 11 des Stators 9 in axialer Richtung bis auf eine Einlaßöffnung 24 in der Abschlußscheibe 23.

Zwischen dem Boden der durch die Stufenbohrung 11 gebil­ deten topfartigen Vertiefung und der diesem zugewandten Stirnfläche des Rotors 12 ist ein Ringraum 25 ausgebil­ det, der radial durch Umfangsflächen von Stator 9 und Rotor 12 begrenzt wird. Der Ringraum 25 ist mit dem zwischen der Lauffläche des Hubrings 21 und dem Rotor 12 befindlichen Arbeitsraum 22 über eine Ausnehmung 26 verbunden. In den Ringraum 25 ragt ein parallel zur Ringraumachse angeordnetes Stauelement in Form eines Stiftes 27, dessen Durchmesser in etwa der radialen Querschnittsabmessung des Ringraums 25 entspricht. In Drehrichtung vor dem Stauelement befindet sich eine Ansaugöffnung 28, die mit dem Zuflußkanal 15 verbunden ist.

Der Rotor 12 ist über eine axial- und drehelastische Federkupplung 29 mit einem Ende der Abtriebswelle 30 des Antriebsmotors 2 verbunden.

Der Saugraum 6 enthält eine Leitvorrichtung 31 in Form eines am einen Ende geschlossenen doppelwandigen Rohres koaxial zur Drehachse des Rotors 12. Das Rohr 31 ist mit seinem geschlossenen Ende dem Rotor 12 und mit seinem offenen Ende einer von rotierenden Elementen freien Zone 32 in Form einer Ringnut zugekehrt. Die Ringnut 32 ist in der den Ringraum 6 begrenzenden Wand des Motor­ gehäuses ausgebildet, wobei sie zum Ringraum 6 hin offen ist und die Abtriebswelle 30 des Motors 2 umgibt. Die Außenwand des Rohres 31 begrenzt mit der feststehenden Wandung 33 des Gehäuses 1 einen Ringraum 34, in den die Einlaßöffnung 5 mündet, und ist mit Löchern 35 für den Durchtritt des Fluids versehen. In den Löchern 35 ist jeweils ein gestrichelt dargestelltes Filter 36 angeordnet.

Die Innenwand des Rohres 31 ist mit einer etwa radial nach innen ragenden und sich weitgehend axial erstrecken­ den Leitwand 37 versehen.

Wie Fig. 2 zeigt, sind die Außenwand 31 a und die Innen­ wand 31 b des Rohres 31 durch Rippen 31 c, 31 d und 31 e verbunden, wobei die Innenwand 31 b exzentrisch zur äuße­ ren Wand 31 a angeordnet ist.

Während des Betriebs wird das Fluid über den Sauganschluß 3, den Saugkanal 4, die Einlaßöffnung 5 und den Ringraum 34 zunächst radial in die Leitvorrichtung 31 gesaugt und dann durch diese axial in die von rotierenden Ele­ menten freie, durch die Ringnut 32 gebildete Zone weiter­ geleitet, wie es durch die Strömungspfeile angedeutet ist. In der Ringnut 32 wird das Fluid um 180° umgelenkt und in den Saugraum 6 auf der Innenseite des Rohres 31 geleitet. Eine durch den Rotor 12 und die Kupplung 29 verursachte radiale Strömungskomponente des Fluids trifft daher auf die Innenseite des Rohres 31 und nicht auf die Einlaßöffnung 5, so daß das Nachströmen des Fluids nicht durch die radiale Strömungskomponente behin­ dert wird, die durch die Zentrifugalkraft des im Ringraum 6 umlaufenden Fluids verursacht wird. Aus dem Ringraum 6 wird das umlaufende Fluid außerdem durch die Leitwand 37 in Richtung auf die Einlaßöffnung 24 und über diese in den Arbeitsraum 22 weitergeleitet.

Der Arbeitsraum 22 befindet sich zwischen der Lauffläche des Hubrings 21 und der Rotorumfangsfläche und wird durch die über die Rotorumfangsfläche hinausragenden Kugeln 19 unterteilt.

Das in den Arbeitsraum 22 zwischen Rotorumfangsfläche und Hubring-Lauffläche gelangte Arbeitsfluid wird bei Drehung des Rotors 12 in der in Fig. 2 durch einen Pfeil gekennzeichneten Drehrichtung unter Druckerhöhung auf­ grund des sich verändernden Volumens über die Ausneh­ mung 26 in den Ringraum 25 geschoben. Durch den sich drehenden Rotor 12 wird eine kreisförmige Strömung im Ringraum 25 hervorgerufen. Durch den den Querschnitt des Ringraums 25 an seinem Montageort in etwa abdecken­ den Stift 27 wird das Arbeitsfluid an dieser Stelle gestaut und eine weitere Druckerhöhung durch den Stau­ druck im Arbeitsfluid bewirkt. Das Arbeitsfluid weist nun einen höheren Druck auf und gelangt über die Ansaug­ öffnung 28 in den Zuflußkanal 15 im Steuerzapfen 14 und in einem bestimmten Drehbereich über den Zuflußkanal 15 im Steuerzapfen 14 in den Hochdruckarbeitsraum im Inneren der Rotor-Zylinderbohrung 17. Nach einer bestimm­ ten Weiterdrehung des Rotors 12 ist der Hochdruck­ arbeitsraum mit dem Abflußkanal 16 im Steuerzapfen 14 verbunden, der über eine im Stator 9 angeordnete Ver­ bindungsleitung 38 mit dem Sammelraum 7 zwischen Stator 9 und Gehäuse 1 verbunden ist, aus dem es schließlich über den Auslaßkanal 8 zum (nicht dargestellten) Druck­ anschluß geleitet wird.

Claims (6)

1. Pumpe, insbesondere Radialkolbenpumpe, mit einem Stator und einem im Stator gelagerten Rotor, der zusammen mit einer feststehenden Wandung einen Saug­ raum begrenzt, in den über eine etwa radiale Einlaß­ öffnung in der Wandung Fluid nachströmt, dadurch gekennzeichnet, daß das zum Saugraum (6) strömende Fluid zunächst in eine axial gegenüber der Einlaß­ öffnung (5) versetzte Zone (32) des Saugraums (6) geleitet wird, die keine rotierenden Elemente auf­ weist und aus der es axial in den durch den Rotor (12) begrenzten Teil des Saugraums (6) strömt.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugraum (6) eine sich an die Einlaßöffnung (5) des Saugraums (6) anschließende Leitvorrichtung (31) aufweist, die das Fluid in die von rotierenden Elemen­ ten freie Zone (32) leitet.

3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitvorrichtung (31) ein Rohr koaxial zur Dreh­ achse des Rotors (12) aufweist, das mit der festste­ henden Wandung (33) einen zu der von rotierenden Elementen freien Zone (32) offenen Ringraum (34) begrenzt, in den die Einlaßöffnung (5) des Saugraums (6) mündet.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite (31 b) des Rohres (31) mit einer etwa radial nach innen ragenden und sich weitgehend axial erstreckenden Leitwand (37) versehen ist.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitwand (37) das Fluid in Richtung auf eine rotorseitige Einlaßöffnung (24) weiterleitet.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5 mit einem Antriebsmotor (2) für den Rotor (12), bei der der Saugraum (6) auf der dem Rotor (12) gegenüberliegen­ den Seite durch das Gehäuse des Antriebsmotors (2) begrenzt ist und das Motorgehäuse auf seiner den Saugraum (6) begrenzenden Seite eine die mit dem Rotor (12) gekuppelte Welle (30) des Motors (2) um­ gebende, zum Saugraum (6) offene Ringnut (32) auf­ weist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnut (32) die von rotierenden Elementen freie Zone (32) be­ grenzt.