DE4011671C2 - Regelbare Flügelzellenpumpe - Google Patents
Regelbare FlügelzellenpumpeInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine regelbare Flügelzellenpumpe mit in einem Rotor radial
verschiebbar gelagerten Flügeln, einem Gehäuse und mit einem Rotor und Flügel umgebenden
Hubring, dessen Stirnflächen abgedichtet an axial gegenüberliegenden Innenflächen des
Gehäuses anliegen, wobei zwischen Rotor und Hubring ein von den Flügeln überstrichener
Pumpraum definiert wird, der Ansaugöffnungen und Drucköffnungen hat, und wobei der Hubring
um eine zur Rotorachse parallele Achse schwenkbar gelagert ist, wodurch die Exzentrizität des
Hubringes relativ zum Rotor in radialer Richtung zwecks Regelung der Fördermenge einstellbar
ist, wobei der Hubring druckseitig radiale Drucköffnungen aufweist, welche in eine radial außerhalb
des Druckbereiches liegende Kammer münden, die ihrerseits mindestens eine Öffnung zum
Gehäuse hin bzw. durch dieses hindurch aufweist.
Eine derartige Flügelzellenpumpe ist aus der US-A-2318292 bekannt.
Bei Flügelzellenpumpen ist der Rotor ein im allgemeinen zylindrischer Körper mit Schlitzen, die sich
in radialer Richtung und parallel zur Achse des Rotors erstrecken und in welchen Flügel nach
außen radial verschieblich gelagert sind. Ein im allgemeinen als Hohlzylinder ausgebildeter
Hubring umgibt den Rotor mit den Flügelzellen, so daß die Kanten der über den Rotor
hinausstehenden Flügel an der zylindrischen Innenfläche des Hubringes anliegen. Hubring und
Rotor sind exzentrisch zueinander verschoben, so daß zwischen ihnen ein asymmetrischer
Ringraum gebildet wird, dessen radiale Abmessungen entlang des Umfanges des Rotors bzw. des
Hubringes kontinuierlich zwischen einem Minimal- und einem Maximalwert variieren.
Betrachtet man eine mit dem Rotor umlaufende Flügelzelle, d. h. den zwischen zwei Flügeln sowie
der zylindrischen Außenfläche des Rotors und der zylindrischen Innenfläche des Hubringes
eingeschlossenen Raum, so stellt man fest, daß, ausgehend von einem Bereich mit minimalem
Abstand zwischen Rotor und Hubring, das Volumen dieser Flügelzelle kontinuierlich zunimmt, bis
es einen Maximalwert erreicht hat. Dieser von den Flügeln überstrichene Bereich wird als
Saugraum definiert, da bei der Umdrehung des Rotors in diesen Bereich das Fördermedium
einströmt, wenn er mit einem Vorratsraum für Fördermedium in Fließverbindung steht. Ausgehend
von der Stellung mit Maximalvolumen nimmt nun bei der weiteren Drehung des Rotors das Flügel
zellenvolumen kontinuierlich ab, wobei sogenannte Drucköffnungen dafür sorgen, daß das
Fördermedium in diesem Bereich aus der Flügelzelle austreten kann. Die Regelbarkelt der
Fördermenge ergibt sich aus der relativen Verschiebbarkeit des Hubringes bezüglich des Rotors,
so daß die Exzentrizität des Pumpraumes, also die Differenz zwischen Maximal- und Minimalvolu
men einer Flügelzelle, unterschiedlich eingestellt werden kann. Wenn Hubring und Rotor
konzentrisch zueinander sind, ändert sich das Flügelzellenvolumen bei der Drehung des Rotors
nicht mehr, so daß dann das Fördermedium lediglich umgewälzt jedoch nicht mehr gepumpt wird.
Anschläge verhindern im allgemeinen, daß der Hubring über diese Stellung hinaus verschoben
werden kann, da sich ansonsten die Pumprichtung umkehren würde.
Das Pumpprinzip beruht also darauf, daß das Fördermedium vom Saugbereich in den
Druckbereich durch die Förderzellen und um den Umfang des Rotors herum transportiert wird.
Dabei versteht es sich, daß Hubring und Rotor in axialer Richtung so abgedichtet sein müssen,
daß keine bzw. nur eine geringe Fließverbindung zwischen Saugraum und Druckraum besteht.
Rotor und Hubring sind deshalb von einem Gehäuse umgeben, das im allgemeinen zwei im
wesentlichen ebene parallele und senkrecht zur Achse des Rotors verlaufende Innenflächen
aufweist, an welchen die Stirnflächen des Hubringes dichtend aber verschiebbar anliegen. Der
Rotor bzw. eine Rotorwelle kann in entsprechenden Bohrungen dieser Gehäusewände gelagert
sein. Die Gestaltung der übrigen Gehäusewände ist von untergeordneter Bedeutung, das
Gehäuse muß lediglich Platz für die radiale Verschiebung des Hubringes in dem gewünschten
Verstellbereich bieten.
Es versteht sich, daß bei dieser Gestaltung der Hubring keine sich radial in das Gehäuseinnere
erstreckenden Saug- bzw. Drucköffnungen aufweisen kann, da ansonsten über das außerhalb des
Hubringes liegende Gehäusevolumen eine Verbindung zwischen Saug- und Druckraum hergestellt
wäre.
Aus diesem Grund sind bei derartigen Flügelzellenpumpen die Saug- und Drucköffnungen in
axialer Richtung in der Weise vorgesehen, daß sich im Saugbereich und im Druckbereich des
Pumpraumes jeweils teilkreis- bzw. nierenförmige Öffnungen in den gegenüberliegenden
Gehäusewänden befinden, so daß das Fördermedium von dort aus in axialer Richtung im
Saugbereich in eine Flügelzelle einströmen und im Druckbereich ebenso in axialer Richtung
wieder herausgestoßen werden kann. Die entsprechenden Aussparungen in den Gehäusewänden
sind mit Anschlußleitungen für das Fördermedium verbunden.
Eine Pumpe der vorstehend beschriebenen Art ist aus dem deutschen Patent Nr. 33 33 647
bekannt. Die dort beschriebene Pumpe ist als Schmiermittelpumpe für Kraftfahrzeuge vorgesehen.
Dabei sorgt ein Regelmechanismus durch Rückkopplung dafür, daß bei zu starkem Anwachsen
des Druckes auf der Druckseite der Pumpe der Hubring in der Weise verstellt wird, daß die
Fördermenge reduziert wird, was wieder zu einem Absinken des Druckes führt.
Ein Nachteil dieser bekannten Pumpen mit axialen Ansaug- und Drucköffnungen liegt darin, daß
sich beispielsweise auf der Druckseite der effektive Querschnitt der Austrittsöffnung einer
Flügelzelle während des Drehens des Rotors kontinuierlich verringert, da sich der Querschnitt der
gesamten Flügelzelle entsprechend verringert. Dies wirkt sich zwar bei niedrigen Drehzahlen des
Rotors nicht nennenswert aus, bei hohen Drehzahlen im Bereich von 4000 U/min. und darüber,
führt dies jedoch zum Auftreten sehr hoher Druckspitzen in den Flügelzellen, da die während des
Rotorumlaufes zur Verfügung stehende Zeit zum Entleeren der Flügelzelle in axialer Richtung
durch einen ständig kleiner werdenden Querschnitt nicht ausreicht bzw. nur unter entsprechend
hohem Druck in dieser Zeit erfolgen kann. Dies führt zu starken Vibrationen, lauten Geräuschen
und einer hohen Belastung der einzelnen Bauteile mit entsprechendem Verschleiß. Vor allem muß
das von der Förderzelle mitgenommene Medium beim Austritt in axialer Richtung seine
Fließrichtung ändern. Dies gilt auch für den Saugbereich. Die dabei auf den Hubring wirkenden
Kräfte wirken auch auf die Verstelleinrichtung als Störkräfte, so daß auch diese und der
zugehörige Regelkreis entsprechend belastet werden.
Bei der aus der US-A-2318292 bekannten Pumpe weist der Hubring bereits radiale Drucköff
nungen auf, welche in eine radial außerhalb des Druckbereiches liegende Kammer münden, die
ihrerseits mindestens eine Öffnung zum Gehäuse hin bzw. durch dieses hindurch aufweist.
Allerdings ist das Pumpengehäuse in dem bekannten Fall in axialer Richtung des Rotors relativ
ausladend. Zwar erfolgt die Zuleitung des geförderten Mediums in radialer Richtung und auch die
Ableitung des geförderten Mediums in radialer Richtung. Jedoch wird aufgrund der zusätzlich am
Hubring angeordneten Druckkammer eine Umleitung des geförderten Mediums über U-förmige
Kanäle erforderlich, die in diesem Bereich des Pumpengehäuses eine gewisse Mindesttiefe
bedingen.
Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe
mit den eingangs genannten Merkmalen so auszugestalten, daß ihr Betrieb auch bei hohen
Drehzahlen bis zu 4000 U/min. und darüber weitgehend vibrationsfrei, geräuscharm mit wenig
Verschleiß und regelungstechnisch stabil erfolgen kann, wobei auch eine kompakte Gestaltung
des Gehäuses möglich ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Kammer bezüglich des Gehäuses ortsfest angeordnet
ist und daß außerhalb der Drucköffnungen am Hubring und den die Kammer begrenzenden
Wänden tellzylindrische und aufeinandergleitende konvexe und konkave Dichtflächen vorgesehen
sind, deren gemeinsame Krümmungsachse mit der Schwenkachse zusammenfällt.
In vorteilhafter Weise können so auch bei relativ hohen Drehzahlen schädliche Druckspitzen
vermieden werden, da die radialen Austrittsöffnungen einen wesentlich größeren Querschnitt
haben können, als es dem axialen Querschnitt einer Flügelzelle entspricht, und da die Entleerung
der Flügelzellen durch die auf das Fördermedium wirkende Zentrifugalkraft in radialer Richtung
unterstützt wird und die Fließrichtung des Fördermediums dabei nicht geändert zu werden braucht.
Die Kammer, in welche die radialen Austrittsöffnungen des Hubringes münden, hat ihrerseits
Verbindung zu Gehäuseöffnungen bzw. zu den druckseitigen Anschlüssen der Pumpe durch die
Gehäusewand hindurch.
Auch wenn diese Öffnungen in axialer Richtung verlaufen, können sie so groß gestaltet werden,
daß sie den Fluß des Fördermediums nicht begrenzen. Insbesondere ist der Querschnitt dieser
Öffnungen nicht auf den axialen Querschnitt einer Flügelzelle begrenzt, d. h. die Umleitung erfolgt
erst außerhalb der mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Flügelzellen.
Mit Vorteil vermeidet man so auch die Ansammlung von Schmutz im Hubring, da die im
allgemeinen spezifisch schweren Schmutzteilchen (z. B. Abrieb eines Getriebes, Verbrennungs
rückstände) sich nicht mehr aufgrund der einwirkenden Zentrifugalkraft an der Wand des
Hubringes ansammeln können und immer wieder umgewälzt werden, sondern statt dessen aus
den radialen Öffnungen ausgetrieben werden und so schneller ausgefiltert werden können. Zweck
mäßigerweise sind auch die Saugöffnungen radial im Hubring vorgesehen, so daß auch diese
einen vergrößerten Querschnitt haben können.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, daß der den Hubring umgebende Gehäuseraum einen
Saugraum darstellt. Damit ist der im Gehäuse verschieblich gelagerte Hubring vollständig von
Fördermedium umgeben d. h. der Raum zwischen Hubring und Gehäuse bildet einen Vorrats-
bzw. Saugraum aus welchem das Fördermedium über vorzugsweise radiale Eintrittsöffnungen
angesaugt wird. Das Fördermedium wird von dort zur Druckseite der Pumpe hin gefördert und
durch im Hubring ausgebildete radiale Öffnungen aus der Flügelzelle in eine am Hubring
angeordnete Kammer ausgestoßen. Diese Kammer hat axiale Öffnungen zu den Gehäusewänden
hin, in welchen Durchgangsöffnungen für die Weiterleitung des Fördermediums vorgesehen sind.
Die Abmessungen der axialen Öffnungen der Kammer sind dabei vorzugsweise so groß, daß sie
in jeder durch den Regelmechanismus möglichen Verschiebestellung des Hubringes die
entsprechende Gehäuseöffnung vollständig freilassen.
Daneben können in den Gehäusewänden auch im Druck- und Saugbereich des Pumpraumes
Öffnungen in der Gehäusewand vorgesehen sein, so daß zusätzlich auch die axiale Ein- bzw.
Ausströmung von Fördermedium möglich ist.
Der Hubring kann auf verschiedene Arten im Gehäuse verschieblich gelagert sein. Beispielsweise
kann er um eine einseitig oberhalb des Saugbereiches angeordnete Achse schwenkbar sein. Es
können auch Kulissenführungen vorgesehen sein, die ein Verschieben des Hubringes bezüglich
des Rotors erlauben.
Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe ist relativ einfach aufgebaut und nur unwesentlich
aufwendiger als die eingangs erwähnte bekannte Pumpe. Während dort ein einfacher und im
wesentlichen zylindrischer Hubring Verwendung findet, ist gemäß der vorliegenden Erfindung
dieser Hubring sowohl saug- als auch druckseitig mit radialen Öffnungen versehen, wobei sich
auf der Druckseite noch eine Kammer an diese Öffnungen anschließt und die Wände dieser
Kammer ebenso wie Teile des restlichen Hubringes mit ihren Stirnflächen dichtend an den
gegenüberliegenden Innenflächen des Gehäuses anliegen.
Durch die einstückige Ausführung von Hubring und Druckkammer wird in vorteilhafter Weise
erreicht, daß keine freien Druckkräfte entstehen, die in vektorieller Weise auf den Stell- und
Regelmechanismus der Pumpe wirken.
Zweckmäßigerweise sind dabei gegenüberliegende Wände an der Innenseite des Gehäuses
stufenförmig ausgebildet, so daß auf diesen Stufen konkave Gleitdichtflächen gebildet werden
können.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung werden
deutlich anhand der folgenden Beschreibung und der dazugehörigen Figuren. Es zeigt
Fig. 1 einen Schnitt senkrecht zur Achse einer Pumpe entlang der Ebene einer Gehäus
einnenfläche,
Fig. 2 einen Schnitt durch Gehäuse und Hubring ohne Rotor entlang der
Linie II-II in
Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt entsprechend Fig. 2 bei einer Ausführungsform mit einem anders
gestalteten Hubring und
Fig. 4 eine Schnittansicht entsprechend Fig. 1 für eine erfindungsgemäße Pumpe mit
einer vom Hubring getrennten radialen Kammer.
Zunächst wird anhand der Fig. 1 bis 3 das generelle Funktionsprinzip von Flügelzellenpumpen
mit radial angeordneter Druckkammer beschrieben.
In Fig. 1 erkennt man das Gehäuse 3, welches einen Hubring 4 mit Abstand umgibt, so daß der
Hubring 4 senkrecht zur Achse 21 des Rotors 1 in Richtung des Doppelpfeiles 18 verschiebbar
bzw. verschwenkbar ist. Die Schnittebene der Fig. 1 fällt genau mit einer Seitenfläche des
Gehäuses zusammen, so daß die schraffiert dargestellten Flächen des Hubringes 4 und des
Rotors 1 sowie der Flügel 2 die Stirnflächen dieser Elemente darstellen, welche an der
Innenfläche 16 des Gehäuses anliegen (siehe Fig. 2 und 3).
Die Flügelzellenpumpe besteht aus einem Rotor 1 mit radlalen Schlitzen 2′ in gleichmäßigen
Abständen, in welchen Flügel 2 in radialer Richtung nach außen federnd vorgespannt
verschieblich gelagert sind. In Fig. 1 sind beispielhaft nur zwei Flügel 2 dargestellt, wobei jedoch
derartige Flügel 2 über den gesamten Umfang des Rotors 1 verteilt in gleichmäßigen Abständen
angeordnet sind. Der nicht schraffierte mittlere Teil des Rotors 1 ist ein Rotorzapfen 1′, welcher
im Gehäuse 3 gelagert ist.
Der Hubring 4 ist in der in Fig. 1 dargestellten Position in horizontaler Richtung nach rechts
verschoben bzw. um eine nicht dargestellte Achse am oberen Ende des Hubringes 4 verschwenkt.
Hierdurch wird zwischen der zylindrischen Innenwand des Hubringes 4 und der zylindrischen
Außenwand des Rotors 1 ein asymmetrischer Pumpraum, aufgeteilt in Saugbereich 7 und
Druckbereich 8 gebildet. Auf der linken Seite des Hubringes 4 ist der Abstand zwischen Hubring
4 und Rotor 1 gering, während er auf der rechten Seite maximal ist. Berücksichtigt man die durch
den Pfeil auf den Rotorzapfen 1′ angegebene Drehrichtung, so erkennt man leicht, daß das
Volumen einer Flügelzelle 5, ausgehend von einem Minimalvolumen auf der in Fig. 1 linken Seite
des Rotors 1 mit der Drehung des Rotors 1 zunimmt, bis das Volumen der Flügelzelle 5 auf der
in Fig. 1 rechten Seite des Rotors 1 einen Maximalwert erreicht hat. In der gesamten oberen
Hälfte dieses asymmetrischen Ringraumes nimmt also das Volumen einer Flügelzelle 5 mit der
Drehung des Rotors 1 zu, während dieses Volumen in der unteren Hälfte des asymmetrischen
Ringraumes mit der weiteren Drehung des Rotors 1 abnimmt. Aus diesem Grunde wird die obere
Hälfte dieses Pumpraumes als Saugbereich 7 bezeichnet, da wegen des dort zunehmenden
Volumens der Flügelzelle 5 das Fördermedium durch die radialen Öffnungen 9 des Hubringes 4
in die Flügelzelle 5 einströmt. Dieser Einströmvorgang erfolgt solange, wie die Außenfläche der
Flügelzelle 5 noch mit der Ansaugöffnung 9 überlappt. Das Flügelzellenvolumen ist dabei definiert
als der Raum, der zwischen zwei benachbarten Flügelzellen, der zylindrischen Außenwand des
Rotors 1 und der (gegebenenfalls fortgesetzt zu denkenden) zylindrischen Innenwand des
Hubringes 4 eingeschlossen ist.
Die untere Hälfte des asymmetrischen Pumpraumes wird als Druckraum 8 bezeichnet, da dort das
Volumen der Flügelzelle 5 abnimmt und so das Fördermedium aus dem Flügelzellenvolumen
durch radiale Drucköffnungen 10 in die Kammer 11 ausgestoßen wird. Die Kammer 11 hat in
axialer Richtung durchgehend einen konstanten Querschnitt, so daß die Austrittsöffnung 12 der
Kammer 11 gerade dem Querschnitt der Kammer 11 entspricht. Ebenfalls in Fig. 1 eingezeichnet
ist auch der Umriß einer Aussparung bzw. Öffnung 13 in der am Hubring 4 anliegenden
Gehäusewand. Wie man sieht, überdeckt die axiale Austrittsöffnung 12 die Öffnung 13 im
Gehäuse vollständig. Die Öffnung 13 und die Öffnung 12 sind dabei so bemessen, daß in jedem
denkbaren Verschiebe- bzw. Verschwenkzustand des Hubringes 4 der Querschnitt der Öffnung
13 vollständig frei bleibt. Dagegen ist bei herkömmlichen Flügelzellenpumpen der Querschnitt des
axialen Austritts auf der Druckseite durch den Querschnitt der Flügelzelle 5 bestimmt, der, wie
man in Fig. 1 leicht erkennt, mit der Drehung des Rotors 1 entlang des Druckbereiches 8 immer
weiter abnimmt.
Bei den in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen sind jedoch für den Druckbereich
8 radiale Drucköffnungen 10 vorgesehen, deren Querschnitt vergleichsweise groß sein kann, wie
man auch in Fig. 2 und 3 erkennt. Insgesamt wird dadurch der Strömungswiderstand für das aus
den Flügelzellen 5 herauszudrückende Fördermedium erheblich herabgesetzt. Ebenso ist auch
für das Einströmen des Fördermediums durch die radialen Öffnungen 9 in die Flügelzellen 5 der
Strömungswiderstand deutlich herabgesetzt.
Der gesamte Außenraum des Hubringes 4 dient als Vorrats- oder Zwischenspeicher für das
Fördermedium, z. B. Getriebeöl oder dergleichen, und definiert so gleichzeitig einen Saugraum 14,
aus welchem im oberen Bereich des Hubringes 4 durch die Ansaugöffnungen 9 das Fördermedi
um angesaugt wird.
Ein nicht dargestellter Regelmechanismus wirkt auf die Stellung des Hubringes 4 relativ zum Rotor
1 so, daß die Fördermenge als Funktion eines anderen Betriebsparameters, z. B. des Druckes
verändert wird.
Die Fig. 2 und 3 entsprechen einem Schnitt durch Fig. 1 entlang der Linie II-II ohne den Rotor
1 und die Flügel 2.
Wie man erkennt, ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 2 im Bereich der Ansaugöffnungen
9 im Saugbereich und der Drucköffnungen 10 im Druckbereich 8 von der zylindrischen Innenwand
des Hubringes 4 lediglich ein Steg 6 stehengeblieben, der als Führung und Anschlag für die Flügel 2
dient. Das Fördermedium, wie z. B. Motor- oder Getriebeöl, kann jedoch sowohl aus dem
Saugraum 14 in radialer Richtung als auch aus der Zuleitung 19 in axialer Richtung in den
Saugbereich 7 bzw. in das Volumen der jeweiligen Flügelzelle 5 in diesen Bereich einströmen.
Ebenso strömt im Druckbereich 8 das Fördermedium durch die radialen Drucköffnungen 10 in
radialer Richtung aus in die Kammer 11 und von dort durch die Kammeraustrittsöffnung 12 in die
Aussparung oder Öffnung 13 des Gehäuses 3, von wo das Fördermedium durch die Druckleitung
20 weitergeleitet wird.
Selbstverständlich kann die Öffnung 13 im Gehäuse 3 in radialer Richtung auch so aufgeweitet
werden, daß sie mit dem Druckbereich 8 überlappt, so daß das Fördermedium auch in axialer
Richtung aus dem Druckbereich 8 direkt in die Öffnung 13 ausgestoßen wird.
Aus dem Zusammenhang der Fig. 1 und 2 erkennt man, daß es trotz der radialen
Ansaugöffnungen 9 und der Drucköffnungen 10 im Hubring 4 dennoch keine direkte Verbindung
zwischen dem Saugraum 14 und der Kammer 11 gibt, da die in Fig. 1 schraffierten Flächen
(Stirnflächen) und ebenso die entsprechenden Flächen auf der gegenüberliegenden Seite von
Hubring 4, Rotor 1 und Flügeln 2 im wesentlichen abgedichtet aber gleitbar an den gegenüberlie
genden Innenflächen 16 des Gehäuses 3 anliegen.
In vorteilhafter Weise erhält man mit dieser Ausgestaltung erheblich vergrößerte Ein- und
Ausströmquerschnitte für den Saugbereich 7 bzw. den Druckbereich 8 der Pumpe, so daß diese
auch mit relativ hohen Drehzahlen störungsfrei und insbesondere vibrations- und geräuscharm
sowie störkraftfrei betrieben werden kann.
Fig. 3 ist eine Darstellung ähnlich Fig. 2 für eine Ausführungsform, bei der anstelle nur eines
einzigen Steges 6 (Fig. 2) drei Stege 6′ des Hubringes 4 im Bereich der Ansaugöffnungen 9 bzw.
der Drucköffnungen 10 stehengeblieben sind. Bei einer solchen Ausführungsform verlaufen die
Stirnflächen 15 des Hubringes 4 entlang des gesamten Umfanges des Hubringes 4 und liegen an
den Innenflächen 16 des Gehäuses 3 an. Auch hier sind jedoch sowohl radiale Ansaugöffnungen
9 als auch axiale Ansaugöffnungen 17 zum Saugraum 14 vorgesehen. Auf der Druckseite sind
nur radiale Drucköffnungen 10 des Hubringes 4 vorgesehen, wobei jedoch auch bei dieser
Ausführungsform die Öffnung 13 in Richtung auf die Achse 21 ausgedehnt werden könnte, bis sie
mit dem Druckbereich 8 überlappt, so daß auch hier das Fördermedium zusätzlich in axialer
Richtung austreten könnte.
Zweckmäßigerweise wird der Hubring 4 so hergestellt, daß er einstückig auch die Kammer 11
umschließt.
Der Hubring 4 hat dann zwar eine etwas kompliziertere Gestalt als dies bei herkömmlichen
Pumpen der Fall ist, wo der Hubring im wesentlichen ein einfacher Hohlzylinder ist. Dies wird
jedoch bei weitem wettgemacht durch eine erhebliche Ausdehnung des Drehzahlbereiches, in
welchem eine so modifizierte Flügelzellenpumpe verwendet werden kann. Während die erwähnten
herkömmlichen Flügelzellenpumpen aufgrund der geschilderten Probleme oberhalb von 2000
U/min. nur mit Schwierigkeiten zu betreiben sind, sind mit der Flügelzellenpumpe gemäß der
vorliegenden Erfindung bei gleicher Förderleistung im unteren Drehzahlbereich auch hohe
Drehzahlen von 4000 U/min. und darüber ohne weiteres zu fahren.
Die gleichen Vorteile lassen sich auch mit einer anderen Ausführungsform der Erfindung erzielen,
bei welcher die Kammer nicht einstückig mit dem Hubring ausgebildet, jedoch abgedichtet mit dem
Hubring in Eingriff steht. Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer solchen Ausführungsform, bei welcher der
Hubring um eine bezüglich des Gehäuses 33 feste Achse 50 schwenkbar gelagert ist. In Fig. 4
sind die den vorher beschriebenen Ausführungsformen entsprechenden Teile mit um Dreißig (30)
erhöhten Bezugszahlen gekennzeichnet.
Das Gehäuse 33 bildet einen Hohlraum, in welchem Hubring 34 und Rotor 31 aufgenommen sind.
Die Schnittebene in Fig. 4 ist wiederum die gleiche wie in Fig. 1, d. h. die schraffiert
dargestellten Flächen sind die Stirnflächen von Hubring 34, Rotor 31 und Flügeln 32, weiche an
einer der planparallelen gegenüberliegenden Innenflächen des vom Gehäuse 33 gebildeten
Hohlraums im wesentlichen dicht aber gleitbar anliegen.
Im Gegensatz zu den Ausführungsformen gemäß Fig. 1 bis 3 ist in diesem Falle jedoch die
Kammer 41 nicht einstückig oder fest verbunden mit dem Hubring 34, sondern als Verlängerung
des vom Gehäuse 33 gebildeten Hohlraumes gestaltet. Im Unterschied zu den vorgenannten
Ausführungsformen, bei welchen der gesamte, den Hubring umgebende Hohlraum einen
Saugraum 14 bildete, ist hier also der entsprechende Hohlraum in einen Saugraum 44 und die
Kammer 41 aufgeteilt, wobei teilzylindrische Gleitdichtflächen 51, 52 dafür sorgen, daß sowohl
eine wirksame Trennung bzw. Abdichtung dieser beiden Räume 44, 41 gegeneinander erfolgt, als
auch eine Verschwenkbewegung des Hubringes um die Achse 50 relativ zum Rotor 31 und damit
auch relativ zum Gehäuse 33 und der Kammer 41 möglich ist.
Die Funktionsweise dieser Ausführungsform ist ansonsten derjenigen der vorbeschriebenen
Ausführungsformen sehr ähnlich. Durch die asymmetrische Verschiebung des Hubringes 34 relativ
zum Rotor 31 werden ein Saugbereich 37 und ein Druckbereich 38 in dem Zwischenraum
zwischen Rotor 31 und Hubring 34 ausgebildet, so daß durch die radiale Ansaugöffnung 39 aus
dem Saugraum 44 beim Drehen des Rotors 31 mit den Flügeln 32 Flüssigkeit angesaugt und
durch radiale Drucköffnungen 40 (Ausstoßöffnungen) in die Kammer 41 ausgestoßen wird. Von
dort kann die Flüssigkeit dann durch eine großzügig bemessene axiale Öffnung 43 in eine im
Gehäuse ausgebildete Leitung bzw. durch das Gehäuse 33 hindurch austreten. Wegen der
einstückigen Ausbildung der Wände der Kammer 41 mit dem Gehäuse 33 fällt hier die
Austrittsöffnung der Kammer 41 mit der Öffnung 43 des Gehäuses zusammen.
Die teilzylindrischen Gleitdichtflächen 51, 52, die einerseits am Hubring 34, andererseits an einem
stufenförmigen Absatz an gegenüberliegenden Innenwänden des Gehäuses ausgebildet sind,
haben als Krümmungs- bzw. Zylinderachse die Schwenkachse 50 des Hubringes, so daß die
Flächen 51, 52 beim Verschwenken des Hubringes 34 entlang der durch den Doppelpfeil 48
angedeuteten Richtung die Flächen 51, 52 immer dichtend aufeinander gleiten. Auf diese Weise
werden der Saugraum 44 und die Kammer 41 wirksam voneinander getrennt. Gleichzeitig werden
auch bei hohen Drehzahlen der Pumpe durch die großen radialen Drucköffnungen 40
Druckspitzen und Rückwirkungen auf den Stellmechanismus des Hubringes 34 vermieden. Form
und Anordnung der Drucköffnung 40 bzw. mehrerer Drucköffnungen 40 sind weitgehend beliebig
und können beispielsweise ähnlich den Ausführungsformen gemäß Fig. 2 und 3 gestaltet sein.
Claims (3)
1. Regelbare Flügelzellenpumpe mit in einem Rotor (31) radial verschiebbar gelagerten
Flügeln (32), einem Gehäuse (33) und mit einem Rotor (31) und Flügel (32) umgebenden Hubring
(34), dessen Stirnflächen abgedichtet an axial gegenüberliegenden Innenflächen des Gehäuses
(33) anliegen, wobei zwischen Rotor (31) und Hubring (34) ein von den Flügeln (32) überstriche
ner Pumpraum (Saugbereich (7), Druckbereich (8)) definiert wird, der Ansaugöffnungen (39) und
Drucköffnungen (40) hat, und wobei der Hubring (34) um eine zur Rotorachse parallele Achse (50)
schwenkbar gelagert ist, wodurch die Exzentrizität des Hubringes (34) relativ zum Rotor (31) in
radialer Richtung zwecks Regelung der Fördermenge einstellbar ist, wobei der Hubring (34)
druckseitig radiale Drucköffnungen (40) aufweist, welche in eine radial außerhalb des
Druckbereiches (38) liegende Kammer (41) münden, die ihrerseits mindestens eine Öffnung (43)
zum Gehäuse (33) hin bzw. durch dieses hindurch aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die
Kammer (41) bezüglich des Gehäuses (33) ortsfest angeordnet ist und daß außerhalb der
Drucköffnungen (40) am Hubring (34) und den die Kammer (42) begrenzenden Wänden
teilzylindrische und aufeinander gleitende konvexe (51) und konkave Dichtflächen (52) vorgesehen
sind, deren gemeinsame Krümmungsachse mit der Schwenkachse (50) zusammenfällt.
2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammer (42) als
bezüglich des Rotors (31) radiale Erweiterung des Gehäuses (33) ausgebildet ist.
3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß konkave
Dichtflächen (52) an je einem stufenförmigen Absatz von gegenüberliegenden Innenwänden des
den Hubring (34) umgebenden Gehäuses (33) ausgebildet sind.
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DE19904011671 DE4011671C2 (de) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | Regelbare Flügelzellenpumpe |
Applications Claiming Priority (1)
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DE19904011671 DE4011671C2 (de) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | Regelbare Flügelzellenpumpe |
Publications (2)
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DE4011671A1 DE4011671A1 (de) | 1991-10-24 |
DE4011671C2 true DE4011671C2 (de) | 1994-04-28 |
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ID=6404186
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DE19904011671 Expired - Fee Related DE4011671C2 (de) | 1990-04-11 | 1990-04-11 | Regelbare Flügelzellenpumpe |
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Country | Link |
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DE (1) | DE4011671C2 (de) |
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