DE9320818U1

DE9320818U1 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: DE9320818U1
Application number: DE9320818U
Authority: DE
Original assignee: Tankanlagen Salzkotten GmbH
Current assignee: Gilbarco Verwaltungs GmbH
Priority date: 1993-08-12
Filing date: 1993-08-12
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2003-08-13

Description

Flügelzellenpumpe

Die Neuerung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe mit in einem feststehenden Pumpengehäuse umlaufbarem Rotor, der in Schlitzen radial verschiebliche, Arbeitskammern begrenzende Flügelschieber aufweist, die durch an ihren inneren Kanten anliegend gelagerte, elastisch verformbare 0-Ringe radial nach außen beaufschlagbar sind.

Die in Schlitzen eines Rotors verschieblichen Flügelschieber bewegen sich bei Rotorumlauf durch die Zentrifugalkraft radial nach außen und gleiten mit ihren äußeren Kanten an der von der Kreisform abweichenden Innenfläche des Pumpengehäuses in der Weise, daß sie dort dichtend abschließen. Der Abdichtungseffekt verhält sich proportional zur Umlaufgeschwindigkeit. Bei niedriger Rotordrehzahl und entsprechend geringem Fördervolumen der Pumpe wirkt sich die Zentrifugalkraft geringer aus. ünstetigkeiten im Oberflächenverlauf der Hubkurve für die Flügelschieber haben dann zur Folge, daß die Flügelschieber springen und rattern, wobei jedes Abheben der Schieberkanten von der Gehäuseinnenfläche Druckverluste zwischen den Arbeitskammern mit sich bringt.

Dieser Effekt tritt in erhöhtem Maße dann auf, wenn die Flügelschieber aus einem Material mit geringem spezifischen Gewicht bestehen.

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Eine Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Bauart ist aus der DE-OS 14 03 913 bekannt. Dadurch, daß dort die Flügelschieber durch elastisch verformbare O-Ringe radial nach außen beaufschlagbar sind, gleiten sie mit ihren äußeren Kanten entlang einex Hubkurve in der Gehäuseinnenfläche. Die Flügelschieber werden an einer Hubscheibe dadurch zur Anlage gebracht, daß ihre Rückseiten andauernd von unter Pumpendruck stehendem Arbeitsmedium belastet sind. Mit der Druckseite dieser Pumpe verbundene Ausnehmungen dienen zur Aufnahme des O-Rings, der jedoch nur unterhalb eines bestimmten Förderdrucks und damit unterhalb einer bestimmten Drehzahl des Rotors der Flügelzellenpumpe Druckwirkung auf die inneren Kanten der Flügelschieber ausübt. Der elastisch verformbare O-Ring dieser bekannten Flügelzellenpumpe ist daher zusätzlich zu einer hydraulischen Beaufschlagung wirksam.

Nachteil der bekannten Bauart ist, daß oberhalb eines bestimmten Drucks der O-Ring nicht in der Lage ist, die Kräfte aufzunehmen, die von der Kurvenseite her auf die Flügelschieber wirken. Auch erweist sich die Verwendung des Systemdrucks als wenig wirksam, wenn die Zeit für den Druckwechsel, insbesondere bei hohen Rotordrehzahlen, zu gering ist, um sich in den Arbeitskammern auf- und abzubauen.

Aus der WO 87/02426 ist ein Flügelzellenverdichter bekannt, in dessen Pumpengehäuse ein Rotor umlaufbar ist, der in annähernd radial gerichteten Schlitzen Flügelschieber aufnimmt, deren äussere Kanten an der im Querschnitt von der Kreisform abweichenden Innenfläche des Pumpengehäuses gleiten und hierbei Arbeitskammern begrenzen. An ihren radial inneren Kanten sind die Flügelschieber dadurch elastisch vorgespannt, daß in Ringnuten des Rotorkörpers eingelegte O-Ringe aus elastisch verformbarem Material bestehen, die in ihrem Innendurchmesser dem Innendurch-

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messer der Ringnuten entsprechen, axial und radial ein kleineres Querschnittsmaß als die Ringnuten aufweisen und in ihrem eigenen Querschnitt verformbar sind.

Es entsteht hierdurch der Effekt, daß die O-Ringe periodisch nacheinander von allen Flügelschiebern in ihrer jeweiligen inneren (Totlage elastisch verformt werden und hierdurch als dämpfende Anschläge verhindern, daß die Flügelschieber auf die inneren Begrenzungsflächen der Schlitze im Rotorkörper aufschlagen und Geräusche verursachen. Die elastische Rückformkraft der O-Ringe bewirkt weiterhin, daß nach Durchgang durch die innere Totlage die Flügelschieber aus ihrer Ruhelage auch bei niedrigen Drehzahlen des Rotors radial beschleunigt werden.

Bei dieser bekannten Bauart sind die O-Ringe außerhalb des Bereichs vor und nach den inneren Totlagen der Flügelschieber auf diese unwirksam, so daß sie keine zur Zentrifugalkraft zusätzliche Anpreßkraft auf die Innenkanten der Flügelschieber ausüben.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art die Dichtwirkung der Flügelschieberkanten an der Innenfläche des Pumpengehäuses durch ausschließliche Verwendung elastisch verformbarer O-Ringe zu erhöhen und bei jeder Drehzahl des Flügelzellenrotors beizubehalten, um hierdurch den hydraulischen Wirkungsgrad zu verbessern.

Diese Aufgabe wird gemäß der Neuerung durch eine solche Anordnung der O-Ringe innerhalb einer Ausdrehung im Rotor gelöst, daß die O-Ringe mit ihrem Außenumfang unter Vorspannung gegen die inneren Flügelschieberkanten anliegen, wobei ihre radial gerichte Vorspannkraft so groß ist, daß ein ständiger Gleitkontakt der äußeren Flü-

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gelschieberenden an der Hubkurve unabhängig von der Drehzahl des Rotors aufrechterhalten bleibt.

Die Vorspannkraft auf die inneren Flügelschieberenden wirkt als zusätzliche radiale Anpreßkraft der O-Ringe unabhängig von der gewichts- und drehzahlabhängigen Zentrifugalkraft, aber in einem solchen Maße, daß auch bei maximalem Hub ausreichend Vorspannung auf die Flügelschieberenden ausgeübt wird.

Durch Anlage an den inneren Flügelschieberkanten wird bei Verwendung auch nur eines O-Rings erreicht, daß sämtliche Flügelschieber durch dieses eine elastische Mittel gemeinsam vorgespannt v/erden.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Neuerung ist der O-Ring in der Ausdrehung freiliegend angeordnet. In der Einbaulage und bei Rotorumlauf verformt sich der im Anfangszustand kreisrunde O-Ring in bezug auf die Hubkurve zu einer Äquidistanten im Abstand der Schieberbreite, ohne hierbei sowohl seine Umfangslänge als auch seinen Querschnitt zu verändern.

Ein in der Beschreibung näher erläutertes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe nach der Neuerung ist in der Zeichnung wiedergegeben; es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe;

Fig. 2 eine Ansicht des Rotors mit darin verschieblichen Flügelschiebern von einer Stirnseite des Pumpengehäuses aus;

Fig. 3 einen Schnitt durch den Rotor entlang der Linie II-II in Fig. 2.

Wie Fig. 1 zeigt, ist das Pumpengehäuse 1 in einen Einbauraum 2 für einen Rotor 12 und einen gemeinsamen Druckraum 3 unterteilt. Der Rotor 12 ist auf einer Welle 4 aufgekeilt, die endseitig von Lagerflanschen in Flanschplatten 5, 6 aufgenommen ist. Das an der Flanschplatte 5 und außerhalb des Pumpengehäuses 1 herausragende Wellenende trägt eine Riemenscheibe 7 für den Antrieb des Pumpenrotors 12.

Der Rotor 12 ist auf radialem Abstand von einem Hubring 8 umgeben, der zwischen den Flanschplatten 5, 6 fest angeordnet ist und der zwei einander gegenüberliegende Einlaßöffnungen Sl, S2 und zwei ebenso gegenüberliegende Auslaßöffnungen Dl, D2 besitzt.

Die Innenfläche des Hubrings 8 weicht abschnittweise von der Kreisform ab und bildet die sogenannte Hubkurve 13, d.h. eine Oberfläche, an der in Schlitzen 9 des Rotors 12 radial verschiebliche, Arbeitskammern begrenzende Schieber 10 mit ihren Kanten entlanggleiten. Da die Schieber 10 den Bereich zwischen Hubring 8 und Rotor 12 in zwei getrennte, etwa sichelförmige Räume unterteilen, werden diese beim Drehen des Rotors ständig abwechselnd größer und kleiner. Dieser Vorgang wiederholt sich bezogen auf einen bestimmten Schieber zwei Mal bei jeder Umdrehung.

Die Einlaßöffnungen· Sl, S2 befinden sich jeweils an der Stelle, an der die Kammern größer werden, wohingegen die Auslaßöffnungen Dl, D2 in dem Winkelbereich liegen, in dem sich die Kammern verkleinern und durch die Raumverkleinerung Druck entsteht. Durch den auf der Saugseite über die Raumvergrößerung entstehenden Unterdruck strömt das Fluid in die Pumpe. Hier wird

es von den Schiebern erfaßt und durch die Raumverkleinerung auf der Druckseite in die Auslaßöffnung Dl bzw. D2 hinausgedrückt. Bei einer Rotordrehung ergeben sich zwei Saug- und Druckerzeugungsvorgänge.

Wie Fig. 1 zeigt, befinden sich im oberen Bereich des Pumpengehäuses 1 in Achsrichtung zur Welle 4 hintereinanderliegend zwei Verbindungsbohrungen 22, 23, die zu einem Bypass 24 führen, in welchem oberhalb der Verbindungsbohrung 23 ein Kolben 25 verschieblich gelagert ist, der von einem Magnetventil 26 je nach Betriebsart betätigt werden kann. Bei einer doppelseitigen Fluidabgabe, also beispielsweise beim gleichzeitigen Betanken von zwei Kraftfahrzeugen an den beiden Seiten einer Tankinsel, saugt die Flügelzellenpumpe Kraftstoff über die zwei Einlaßöffnungen Sl und S2 auf den beiden Saugseiten der Pumpe an und gibt ihn einzeln über die Auslaßöffnungen Dl und D2 sowie über den Druckraum 3 ab.

Bei dieser in Fig. 1 dargestellten Betriebsart ist die Verbindungsbohrung 23 im Pumpengehäuse durch den Kolben 25 abgeschlossen und von der Verbindungsbohrung 22 abgetrennt.

Bei einseitiger Fluidabgabe, also bei dem meist vorkommenden Betanken von einem Kraftfahrzeug auf der einen Seite einer Tankinsel, sind die beiden Kammersysteme hydraulisch in Serie geschaltet, d.h. das Magnetventil 26 hebt den Kolben 25 von der Verbindungsbohrung 23 ab, wodurch Flüssigkeitsverbindung zwischen den Verbindungsbohrungen 22 und 23 besteht. Der die rechte Pumpenhälfte über die Auslaßöffnung D2 verlassende Kraftstoff gelangt über die Verbindungsbohrungen 22 und 23 in die Einlaßöffnung S2 der linken Pumpenhälfte und wird zusätzlich zu dem auf der linken Pumpenhälfte geförderten Fluid der der linken Pumpenhälfte zugeordneten Zapfstelle zugeführt.

Wie Fig. 2 zeigt, liegt an den Innenkanten der in den radialen Schlitzen 9 des Rotors 12 verschieblich gelagerten Flügelschieber 10 an jeder Stirnseite des Rotors ein elastisch verformbarer O-Ring 11 an, der im Anfangszustand kreisrunde Umfangsgestalt hat, die im eingebauten Zustand bei Rotorumlauf sich ständig derart verformt, daß der O-Ring die Schieber 10 radial nach außen gegen die Hubkurve 13 drückt und hierbei sein Außenumfang 14 äquidistant zur Hubkurve 13 verläuft.

Jeder der beiden O-Ringe 11 läßt sich in stirnseitig axial offene Ausdrehungen 30 im Rotor 12 einsetzen. In ihrem Radius sind diese Ausdrehungen 3 0 so groß dimensioniert, daß sie den zugeordneten O-Ring in jeder Schieberstellung freiliegend aufnehmen können. In etwa hat die Ausdrehung 30 einen Radius, der dem größten Radius der Hubkurve abzüglich der Schiebertiefe entspricht.

Um ein axiales Wandern der O-Ringe entlang der Innenkanten der Schieber 10 zu verhindern, sind die Schieberinnenkanten auf Abstand von den Stirnseiten des Rotors mit kerbenförmigen Ausnehmungen 31 versehen, in welchen die O-Ringe sich einrastend abstützen.

Die Wirkungsweise der O-Ringe ist derart, daß sie bei Umlauf des Rotors im Pumpenbetrieb unterstützend zur Zentrifugalkraft eine zusätzliche radiale Anpreßkraft auf die
inneren Schieberenden ausüben und hierbei die Schieber mit ihren äußeren Enden stets in dichtem Kontakt mit der Innenkontur des Pumpengehäuses bzw. mit der Hubkurve halten. Da die O-Ringe mit dem Rotor umlaufen, verändern sie sich lediglich in ihrer Umfangsgestalt, nicht jedoch in ihrer Umfangslänge und ihrem Querschnitt. Die den O-Ringen innewohnende Federkraft ist in der Hauptsache radial gerichtet und wirkt sich bei jedem der Schieber gleichmäßig aus.

Claims

Schutzansprüche

1. Flügelzellenpumpe rait in einem feststehenden Pumpengehäuse umlaufbarem Rotor, der in Schlitzen radial verschiebliche, Arbeitskammern begrenzende Flügelschieber aufweist, die durch an ihren inneren Kanten anliegend gelagerte, elastisch verformbare O-Ringe radial nach außen beaufschlagbar sind, gekennzeichnet durch eine solche Anordnung der O-Ringe (11) innerhalb einer Ausdrehung (30) im Rotor (12), daß sie mit ihrem Außenumfang (14) unter Vorspannung gegen die inneren Flügelschieberkanten anliegen, wobei ihre radial gerichtete Vorspannkraft so groß ist, daß ein ständiger Gleitkontakt der äußeren Flügelschieberenden an der Hubkurve (13) unabhängig von der Drehzahl des Rotors (12) aufrechterhalten bleibt.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der O-Ring (11) in der Ausdrehung (30) freiliegend angeordnet ist.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausdrehung (30) im wesentlichen einen dem größten Radius der Hubkurve (13) abzüglich der Schiebertiefe entsprechenden Radius aufweist.

4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufnahme je eines O-Rings (11) an beiden Enden des Rotors (12) stirnseitig axial offene Ausdrehungen (30) vorgesehen sind.

5. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur axial einrastbaren Abstützung der O-Ringe (11) die Schieberinnenkanten auf Abstand von den Stirnseiten des Rotors (12) kerbenförmige Ausnehmungen (31) aufweisen.