AT522124B1 - Radialpumpe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radialpumpe (5) mit einem um eine Flügelradachse (1) drehbaren Flügelrad (2) und einem parallel zur Flügelradachse (1) zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition verschiebbaren Steuerelement (4) zum Variieren des Durchflusses, wobei das Steuerelement (4) über zumindest ein Betätigungsglied (9) durch eine Betätigungseinrichtung (6) verschiebbar ist, und wobei zwischen dem Betätigungsglied (9) und dem Steuerelement (4) eine Federeinrichtung (10) angeordnet ist. Um mit geringem Raumbedarf und geringem Aufwand ein zuverlässiges Schließen des Steuerelementes (4) in der Schließposition zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass die Federeinrichtung (10) durch eine Wellenfeder (11) oder eine Tellerfeder gebildet ist, wobei vorzugsweise das Steuerelement (4) als Spaltringschieber (3) ausgebildet ist.

Description

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Radialbumpe mit einem um eine Flügelradachse drehbaren FIügelrad und einem parallel zur Flügelradachse zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition verschiebbaren Steuerelement zum Variieren des Durchflusses, wobei das Steuerelement über zumindest ein Betätigungsglied durch eine Betätigungseinrichtung verschiebbar ist, und wobei zwischen dem Betätigungsglied und dem Steuerelement eine Federeinrichtung angeordnet ist.

[0002] Es ist bekannt, Radialpumpen mit Spaltringschiebern auszuführen. Diese haben den Zweck, bei abgesperrter Pumpendruckleitung, aber weiterlaufender Pumpe, das Flügelrad gegen das Druckgehäuse durch eine glatte Wand abzusperren und auf diese Weise die hydraulischen Verluste möglichst gering zu halten. Das Verstellen des Spaltringschiebers erfolgt zumeist hydraulisch durch Servomotoren oder elektrisch über Elektromagneten.

[0003] Aus der Veröffentlichung AT 508 413 A ist eine Radialpumpe mit einem in einem Gehäuse gelagertem Flügelrad und mit einem Spaltringschieber bekannt, welcher zwischen dem Flügelrad und einem Austrittsbereich axial verfahrbar ausgebildet ist. Der Spaltringschieber kann über ein Betätigungselement zwischen einer Schließposition und einer OÖffnungsposition parallel zur FIügelradachse verschoben werden. Zwischen dem Betätigungselement und dem Spaltringschieber ist ein mechanisches Kraftumlenkelement angeordnet.

[0004] Die WO 2015/075591 A1 offenbart eine Radialpumpe mit einem Spaltringschieber, welcher über ein Nockenelement durch eine Betätigungseinrichtung betätigt wird.

[0005] Bei bekannten Radialpbumpen wirkt das Betätigungselement direkt auf den Spaltringschieber ein, wodurch beispielsweise fertigungsbedingte Toleranzen nicht ausgeglichen werden können. Dadurch kann es in der Schließstellung zu unerwünschten Leckagen zwischen dem Spaltringschieber und dem Gehäuse der Radialpumpe kommen. Um den Spaltringschieber in seiner Schließstellung zu halten sind relativ hohe Schließkräfte erforderlich.

[0006] Die DE 10 2012 218 797 A1 beschreibt eine Kühlmittelbumpe mit einem Flügelrad, wobei zum Einstellen des Volumenstromes ein in Achsrichtung des Flügelrades axial verstellbares Leitblech mit einer zum Flügelrad korrespondierenden Kontur vorgesehen ist. Das Leitblech ist mittels einer mit einer Aktuatorik zusammenwirkenden Schwenkwelle, welche im Bereich der Flügelradachse angeordnet ist, stufenlos einstellbar. Zwischen der Schwenkwelle und dem Leitblech ist eine Schraubenfeder angeordnet. Die DE 10 2013 210 691 B und die DE 2011 005 473 A1 zeigen ähnliche Kühlmittelpbumpen.

[0007] Die DE 881 306 C beschreibt eine Kreiselpumpe mit einer zwischen einer parallel zur Laufradachse zwischen einer Schließposition und einer Offnungsposition verschiebbaren Spaltringschütze. Die Nabe der Spaltringschütze grenzt mit einer laufradseitigen Stirnseite an einen laufradseitigen Druckraum und mit einer dem Laufrad abgewandten Seite an einen dem Laufrad abgewandten Druckraum. Die Verschiebung der Spaltringschütze erfolgt durch Druckdifferenz zwischen dem laufradseitigen Druckraum und dem dem Laufrad abgewandten Druckraum, wobei die Nabe der Spaltringschütze einen Servomotorkolben darstellt. Zwischen der Spaltringschütze und dem Gehäuse der Kreiselpumpe ist eine Druckfeder angeordnet, welche in Schließrichtung auf die Spaltringschütze wirkt.

[0008] Die EP 2 698 541 A2 offenbart eine Rotationspumpe mit einem Ringschieber, welcher durch Federn in Richtung Schließposition gedrückt wird. Die Federn sind als Schraubendruckfedern ausgeführt. Die Verstellung des Ringschiebers erfolgt hydraulisch mittels eines Steuerfluids entgegen der Kraft der rückstellenden Federkraft. Weiters weist die Rotationspumpe zur Verstellung des Fördervolumens eine Servopumpe mit einer ersten Gehäusestruktur und einer axial beweglich angeordneten zweiten Gehäusestruktur auf, welche von der Andrückkraft einer durch eine Druckfeder gebildeten Andrückeinrichtung in einer ersten Position gehalten wird und durch eine hydraulische Druckkraft entgegen der Andrückkraft in eine zweite Position bewegt. Dadurch wird das Fördervolumen der Servopumpe verringert. Die Druckfeder ist als Wellringfeder, als

Schraubenfeder oder als Tellerfeder ausgebildet.

[0009] Aufgabe der Erfindung ist es, mit geringem Raumbedarf und geringem Aufwand ein zuverlässiges Schließen des Steuerelementes in der Schließposition zu gewährleisten.

[0010] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass die Federeinrichtung durch eine Wellenfeder oder eine Tellerfeder gebildet ist, wobei vorzugsweise das Steuerelement als Spaltringschieber ausgebildet ist.

[0011] Wellenfedern und Tellerfedern weisen eine sehr geringe axiale Erstreckung auf und können bei geringem Federweg eine hohe Federkraft erzeugen.

[0012] Ein Spaltringschieber ist ein Regelglied für eine Radialpbumpe, welches durch einen flügelradkonzentrischen Ringschieber gebildet wird, der durch eine geeignete Betätigungseinrichtung axial über das Flügelrad geschoben werden kann.

[0013] Eine einfache Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Federeinrichtung ringförmig konzentrisch zur Flügelradachse ausgebildet ist.

[0014] Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die Federeinrichtung zumindest einen elastischen Federteil aufweist, welcher ringförmig konzentrisch um die Drehachse angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Federteil - bezogen auf eine Normalebene auf die Flügelradachse - gewellt ausgebildet ist.

[0015] Eine Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die Federeinrichtung zumindest einen konzentrisch zur Flügelradachse angeordneten Druckring aufweist, welcher vorzugsweise an den Federteil grenzt.

[0016] Eine einfache Betätigung lässt sich erzielen, wenn das Betätigungsglied durch einen Nocken oder ein Exzenter gebildet ist, wobei vorzugsweise der Nocken oder Exzenter den Druckring kontaktiert.

[0017] Die Erfindung wird im Folgenden an Hand der nicht einschränkenden Fig. näher erläutert. Darin zeigen

[0018] Fig. 1 ein Flügelrad samt Spaltringschieber einer erfindungsgemäßen Radialpumpe in einer axonometrischen Darstellung und

[0019] Fig. 2 die erfindungsgemäße Radialpumpe in einem Längsschnitt.

[0020] Die Figuren zeigen jeweils ein um eine Flügelradachse 1 drehbares Flügelrad 2, samt einem als Spaltringschieber 3 ausgebildeten Steuerelement 4 einer erfindungsgemäßen Radialpumpe 5.

[0021] Ein Spaltringschieber 3 ist ein Regelglied für eine Radialpumpe 5, welches durch einen flügelradkonzentrischen Ringschieber gebildet wird, der durch eine geeignete Betätigungseinrichtung 6 axial über das Flügelrad 2 geschoben werden kann. Die Betätigung kann beispielsweise mittels eines externen Unterdruckaktuators oder mit Hydraulikdruck durch elektrohydraulische Betätigung oder durch elektromechanische Betätigung erfolgen.

[0022] Der Spaltringschieber 3 weist einen im Wesentlichen hülsenartigen Verschlusskörper 7 auf, welcher konzentrisch zur Flügelradachse 1 angeordnet und in axialer Richtung verschiebbar in einem nicht weiter dargestellten Gehäuse der Radialbumpe 5 gelagert ist. Der Innendurchmesser d des Verschlusskörpers 7 ist dabei größer als der Außendurchmesser D des Flügelrades 2. Der Verschlusskörper 7 kann durch die Betätigungseinrichtung 6 über ein hier zwei Exzenter 8 aufweisendes Betätigungsglied 9 zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung parallel zur Flügelradachse 1 verschoben werden. Der Durchfluss durch die Radialpumpe 5 ist in der Öffnungsstellung maximal freigegeben und in der Schließstellung druckseitig gesperrt. Die Fig. 1 zeigt die Offnungsstellung, Fig. 2 die Schließstellung des Spaltringschiebers 3.

[0023] Zwischen dem Betätigungsglied 9 und dem Spaltringschieber 3 ist eine elastische Federeinrichtung 10 angeordnet, welche im dargestellten Ausführungsbeispiel durch eine Wellenfeder 11 gebildet ist. Alternativ dazu kann die Federeinrichtung 10 auch als Tellerfeder ausgebildet

sein. Die Wellenfeder 11 ist ringförmig konzentrisch um die Flügelradachse 1 ausgebildet und weist einen hinsichtlich einer Normalebene 27, 26, 27 auf die Flügelradachse 1 gewellten Federteil 110, sowie einen ebenen ersten Druckring 14 auf mit welchem eine axiale Verstellkraft auf den Federteil 110 aufgebracht werden kann. Der gewellte Federteil 110 weist an einer dem Betätigungsglied 9 zugewandten ersten Stirnseite 12 erste Wellenberge 13 auf, deren Maxima an den ebenen ersten Druckring 14 grenzen. An einer der ersten Stirnseite 12 abgewandten zweiten Stirnseite 15 des Federteils 110 sind zweite Wellenberge 16 angeordnet, deren Maxima am Verschlusskörper 7, beispielsweise an einem Absatz 18 des Verschlusskörpers 7, aufliegen. Als Maxima werden hier die höchsten Stellen der Wellenberge 13, 16 bezeichnet, welche - in Richtung der Flügelradachse 1 betrachtet - von einer normal auf die Laufradachse 1 ausgebildeten Mittelebene 17 des Federteils 110 der Wellenfeder 11 am weitesten entfernt sind.

[0024] Das Betätigungsglied 9, welches auf der der Wellenfeder 11 abgewandten Seite des ersten Druckringes 14 angeordnet ist, wird über die - elektrischer Art, pneumatischer Art oder hydraulischer Art ausgebildete - Betätigungseinrichtung 6 betätigt. Das Betätigungsglied weist im Ausführungsbeispiel eine um eine Achse 19 drehbare Schwenkwelle 20 auf, mit welcher die beiden Exzenter 8 drehfest verbunden sind. Die Schwenkwelle 20 ist mit der Betätigungseinrichtung 6 verbunden und wird durch diese angetrieben, so dass die Schwenkwelle 20 zwischen einer ersten und einer zweiten Stellung geschwenkt werden kann. Die Exzenter 8 sind direkt benachbart zum ersten Druckring 14 angeordnet. Die erste Schwenkstellung ist dabei der OÖffnungsposition des Spaltringschiebers 3 und die zweite Schwenkstellung der Schließposition des Spaltringschiebers 3 zugeordnet.

[0025] Bei Verdrehen der Schwenkwelle 20 von der ersten in die zweite Stellung um einen Verdrehwinkel von etwa 90° wird über die Exzenter 8 eine axiale Verstellkraft auf die Federeinrichtung 10 ausgeübt. Dabei drücken die am Druckring 14 anliegenden Exzenter 8 den ersten Druckring 14 gegen die Wellenfeder 11, die Wellenfeder 11 überträgt die Verstellkraft in Richtung der Flügelradachse 1 über einen zweiten Druckring 21 auf den Verschlusskörper 7. Diese Verstellkraft resultiert in einer Linearbewegung des Verschlusskörpers 7, welcher das Flügelrad 2 vollständig abdecken kann. Durch die Verstellkraft wird der Verschlusskörper 7 entgegen der Rückstellkraft der zwischen dem Spaltringschieber 3 und dem Pumpengehäuse 23 angeordneten Rückstellfeder 28 von der Offnungsposition in die Schließposition gedrückt. Dabei wird der Verschlusskörper 7 axial über das Flügelrad 2 geschoben und reduziert bzw. verschließt den Strömungsquerschnitt des Austrittskanals 22 im Pumpengehäuse 23 stromabwärts des Flügelradaustrittes 24. In der Schließposition liegt der Verschlusskörper 7 auf einem gehäusefesten Sitz 25 auf, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

[0026] Die Federeinrichtung 10 dient als Toleranzausgleich und übt gleichzeitig in der Schließposition des Spaltringschiebers 3 eine gewünschte Haltekraft auf den Verschlusskörper 7 aus, um diesen geschlossen zu halten, während das durch die Betätigungseinrichtung 6 aufgebrachte Drehmoment auf die Schwenkwelle 20 auf ein Minimum reduziert werden kann. Dadurch ist es möglich, mit geringem Energieaufwand ein zuverlässiges und vollständiges Verschließen des Spaltringschiebers 3 zu erreichen.

[0027] Die Federsteifigkeit der Federeinrichtung 10 ist so dimensioniert, dass während des Verstellvorganges zwischen den beiden Stellungen die Federeinrichtung 10 nicht zusammengedrückt wird. Erst wenn der Verschlusskörper 7 des Spaltringschiebers 3 seine Schließposition erreicht und am gehäusefesten Sitz 25 aufliegt, wird die Federeinrichtung 10 elastisch verformt Die Haltekraft zum Halten des Verschlusskörpers 7 in der Schließposition wird durch die Federkraft der Federeinrichtung 10 aufgebracht, das durch die Betätigungseinrichtung 6 aufgebrachte Drehmoment kann auf ein Mindestmaß reduziert werden.

Claims (7)

Patentansprüche

1. Radialpumpe (5) mit einem um eine Flügelradachse (1) drehbaren Flügelrad (2) und einem parallel zur Flügelradachse (1) zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition verschiebbaren Steuerelement (4) zum Varlieren des Durchflusses, wobei das Steuerelement (4) über zumindest ein Betätigungsglied (9) durch eine Betätigungseinrichtung (6) verschiebbar ist, und wobei zwischen dem Betätigungsglied (9) und dem Steuerelement (4) eine Federeinrichtung (10) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (10) durch eine Wellenfeder (11) oder eine Tellerfeder gebildet ist, wobei vorzugsweise das Steuerelement (4) als Spaltringschieber (3) ausgebildet ist.

2. Radialpumpe (5) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (10) in Schließrichtung auf den Spaltringschieber (3) einwirkt.

3. Radialpumpe (5) nach Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (10) ringförmig konzentrisch zur Flügelradachse (1) ausgebildet ist.

4. Radialpumpe (5) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (10) zumindest einen elastischen Federteil (110) aufweist, welcher ringförmig konzentrisch um die Flügelradachse (1) angeordnet ist, wobei vorzugsweise der Federteil (110) - bezogen auf eine Normalebene auf die Flügelradachse (1) - gewellt ausgebildet ist.

5. Radialpumpe (5) nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Federeinrichtung (10) zumindest einen konzentrisch zur Flügelradachse (1) angeordneten Druckring (14, 21) aufweist, welcher vorzugsweise an den Federteil (110) grenzt.

6. Radialpumpe (5) nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Druckring (14, 21) in einer Normalebene (26, 27) auf die Flügelradachse (1) angeordnet ist.

7. Radialpumpe (5) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Betätigungsglied (9) zumindest einen Nocken oder Exzenter (8) aufweist, wobei vorzugsweise der Nocken oder Exzenter (8) einen ersten Druckring (14) kontaktiert.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen