DE10160036A1 - Flügelzellenmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenmaschine, insbesondere Flügelzellenpumpe, mit einem Rotor, der innerhalb eines Hubrings zwischen zwei Seitenflächen drehbar angeordnet ist und in dessen Umfangsfläche über die gesamte Breite sich erstreckende, im Wesentlichen radial verlaufende Schlitze eingebracht sind, in denen Flügel radial verschiebbar gelagert sind, wobei der Rotor zwei Stirnflächen aufweist, an denen jeweils eine der Seitenflächen dichtend anliegt. DOLLAR A Der Wirkungsgrad der Flügelzellenmaschine wird dadurch erhöht, dass mindestens eine Stirnfläche des Rotors und/oder mindestens eine Seitenfläche mit einer Oberflächenstruktur ausgestattet sind beziehungsweise ist, durch welche die Kontaktflächen zwischen dem Rotor und den Seitenflächen unter Ausbildung von definierten Dichtflächen minimiert werden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenmaschine, insbesondere Flügelzellenpumpe, mit einem Rotor, der innerhalb eines Hubrings zwischen zwei Seitenlängen drehbar angeordnet ist und in dessen Umfangsfläche über die gesamte Breite sich erstreckende, im Wesentlichen radial verlaufende Schlitze eingebracht sind, in denen Flügel radial verschiebbar gelagert sind, wobei der Rotor zwei Stirnflächen aufweist, an denen jeweils eine der Seitenflächen dichtend anliegt.

Flügelzellenmaschinen der gattungsgemäßen Art sind bekannt. Sie weisen einen Rotor auf, der zwischen zwei Gehäuseseitenflächen beziehungsweise Seiten­ platten innerhalb eines Hubrings rotiert. Der Rotor ist drehbar gelagert und weist radiale Schlitze auf, in denen Flügel verschiebbar aufgenommen sind. Der Rotor, der Hubring und die Gehäuseseitenflächen be­ ziehungsweise Seitenplatten begrenzen jeweils zwi­ schen zwei benachbarten Flügeln einen Verdrängerraum (Zelle), dessen Volumen sich ändert, wenn der Rotor in Drehung versetzt wird. Dabei kommt es auf der Saugseite (Zulaufseite) der Flügelzellenmaschine zu einer Volumenvergrößerung, die ein Ansaugen eines Arbeitsmediums in den jeweiligen Verdrängerraum be­ wirkt, und auf der Druckseite zu einer Volumenab­ nahme, die ein Fördern des Arbeitsmediums aus dem jeweiligen Verdrängerraum bewirkt. Entsprechend der Drehbewegung des Rotors wird ein Saugbereich und ein Druckbereich ausgebildet, wobei der Saugbereich im Bereich sich vergrößernder Volumina und der Druckbe­ reich im Bereich sich verkleinernder Volumina ange­ ordnet ist. Der Saugbereich steht mit einem Saugan­ schluss und der Druckbereich mit einem Druckan­ schluss der Flügelzellenmaschine in Verbindung.

Es sind auch Flügelzellenmaschinen mit einer soge­ nannten Unterflügelversorgung bekannt. Dabei ist in mindestens einer der Gehäuseseitenflächen bezie­ hungsweise Seitenplatten mindestens eine Unterflü­ gelniere vorgesehen, die über eine Fluidverbindung mit dem Druckbereich der Flügelzellenmaschine ver­ bunden ist. Die Unterflügelniere ist in der Gehäuse­ seitenfläche relativ zu dem Rotor so angeordnet, dass sie sich im Bewegungsbereich von Unterflügel­ kammern befindet, die unterhalb der Flügel in den radialen Schlitzen im Rotor ausgebildet sind. Die Unterflügelniere erstreckt sich über einen bestimm­ ten Drehwinkelbereich, so dass sich im Betrieb gleichzeitig mehrere Unterflügelkammern im Bereich der Unterflügelniere befinden. Somit ergibt sich über die Unterflügelniere eine Fluidverbindung zwi­ schen den Unterflügelkammern und dem Druckbereich. Dadurch wird eine Bewegung der Flügel radial nach außen erzwungen. Im Betrieb tritt an den Kontaktflä­ chen zwischen dem Rotor und den Gehäuseseitenflächen beziehungsweise Seitenplatten Reibung auf, die sich ungünstig auf den Wirkungsgrad der Flügelzellenma­ schine auswirkt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine gattungsgemäße Flügelzellenmaschine, insbesondere Flügelzellen­ pumpe, zu schaffen, die einen höheren Wirkungsgrad aufweist, als herkömmliche Flügelzellenmaschinen.

Die Aufgabe wird durch eine Flügelzellenmaschine, insbesondere Flügelzellenpumpe, mit einem Rotor ge­ löst, der innerhalb eines Hubrings zwischen zwei Seitenflächen drehbar angeordnet ist und in dessen Umfangsfläche über die gesamte Breite sich er­ streckende, im Wesentlichen radial verlaufende Schlitze eingebracht sind, in denen Flügel radial verschiebbar gelagert sind, wobei der Rotor zwei Stirnflächen aufweist, an denen jeweils eine der Seitenflächen dichtend anliegt, wobei mindestens ei­ ne Stirnfläche des Rotors und/oder mindestens eine Seitenfläche mit einer Oberflächenstruktur ausge­ stattet sind beziehungsweise ist, durch welche die Kontaktflächen zwischen dem Rotor und den Seitenflä­ chen unter Ausbildung von definierten Dichtflächen minimiert werden. Die Flügelzellenmaschine weist ei­ nen Rotor auf, der innerhalb eines Hubrings zwischen zwei Seitenflächen drehbar angeordnet ist. Der Rotor hat im Wesentlichen die Form einer Kreisscheibe, in deren Mantelfläche über die gesamte Breite sich erstreckende, im Wesentlichen radial verlaufende Schlitze eingebracht sind. In den Schlitzen sind Flügel radial verschiebbar aufgenommen. Der Rotor liegt mit seinen beiden Stirnflächen an den Seiten­ flächen des Gehäuses oder entsprechenden Seitenplat­ ten der Flügelzellenmaschine an. Das Gehäuse der Flügelzellenmaschine kann ein- oder mehrteilig aus­ gebildet sein. Mindestens eine Stirnfläche des Ro­ tors und/oder mindestens eine Seitenfläche des Ge­ häuses beziehungsweise Seitenplatte der Flügelzel­ lenmaschine sind beziehungsweise ist mit einer be­ stimmten Oberflächenstruktur ausgestattet. Durch die Oberflächenstruktur werden die Kontaktflächen zwi­ schen dem Rotor und den Seitenflächen des Gehäuses unter Ausbildung von definierten Dichtflächen mini­ miert. Dadurch wird im Betrieb die Reibung zwischen dem Rotor und den Seitenflächen reduziert. Das führt zu einem geringeren Antriebsmoment für den Rotor. Dadurch erhöht sich der Wirkungsgrad der Flügelzel­ lenmaschine. Die Oberflächenstruktur kann durch Er­ höhungen oder Vertiefungen in der Oberfläche des Ro­ tors oder in den daran anliegenden Seitenflächen re­ alisiert werden. Die definierten Dichtflächen ge­ währleisten, dass kein unerwünschter Druckausgleich zwischen Bereichen mit unterschiedlichen Druckni­ veaus erfolgt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzel­ lenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur mindestens eine zusätzliche Aus­ nehmung in mindestens einer Stirnfläche des Rotors und/oder in mindestens einer Seitenfläche vom Gehäu­ se oder Seitenplatte umfasst. Im Bereich der Ausneh­ mung wird eine Berührung zwischen dem Rotor und der Seitenfläche verhindert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur mindestens einen zu­ sätzlichen Durchbruch umfasst, der in einer Stirn­ fläche des Rotors und/oder in mindestens einer Sei­ tenfläche angeordnet ist. Im Bereich des Durchbruchs wird eine Berührung zwischen dem Rotor und der Sei­ tenfläche verhindert. Der Durchbruch liefert gegen­ über der Ausnehmung den Vorteil, dass die bewegte Masse des Rotors stärker reduziert wird, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Flügelzellenmä­ schine auswirkt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur mindestens eine Ausneh­ mung oder einen Durchbruch in einer Stirnfläche des Rotors umfasst, die beziehungsweise der zwischen zwei Schlitzen zur Lagerung der Flügel angeordnet ist. Die Schlitze sind konstruktionsbedingt radial außen an dem Rotor angeordnet. Radial außen treten höhere Relativgeschwindigkeiten zwischen dem Rotor und den Seitenflächen auf als radial innen. Die hö­ heren Relativgeschwindigkeiten führen im Betrieb zu einer hohen Reibungsarbeit. Insofern führt die An­ ordnung der Ausnehmung oder des Durchbruchs zwischen den Schlitzen zu einer deutlichen Reduzierung der Reibung.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder der Durchbruch so zwischen zwei Schlitzen zur Aufnahme der Flügel angeordnet ist, dass zwischen der Ausnehmung oder dem Durch­ bruch und den Schlitzen ein Steg verbleibt. Der Steg dient zum Abdichten zwischen der Ausnehmung oder dem Durchbruch und den Schlitzen. Dadurch wird ein uner­ wünschter Druckabfall in den benachbarten, mit Druck beaufschlagten Bereichen der Flügelzellenmaschine gegenüber einer drucklosen Zelle verhindert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder der Durchbruch so zwischen zwei Schlitzen zur Aufnahme der Flügel angeordnet ist, dass radial innen, im Bereich von Unterflügel­ kammern, zwischen der Ausnehmung oder dem Durchbruch und den Schlitzen ein Steg ausgebildet ist und ra­ dial außen die Ausnehmung oder der Durchbruch in die benachbarten Schlitze übergeht, wobei zwischen der Ausnehmung oder dem Durchbruch und dem äußeren Um­ fang des Rotors ein weiterer Steg ausgebildet ist. Die Stege sorgen für eine Abdichtung zwischen den Unterflügelkammern beziehungsweise den Verdränger­ räumen und der Ausnehmung oder dem Durchbruch. Da­ durch ist gewährleistet, dass im Betrieb kein uner­ wünschter Druckabfall in den Unterflügelkammern be­ ziehungsweise den Verdrängerräumen erfolgt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Stirnfläche des Rotors in Umfangsrichtung radial außerhalb von Unterflügelkam­ mern mindestens eine Nut angeordnet ist. Die Nut hat die gleiche Funktion wie eine Fase am Rotorumfang. Allerdings wird wegen der verbleibenden Wandstärke zwischen der Nut und dem Rotoraußendurchmesser die Leckage über die Flügel im Gegensatz zu der Fase nicht erhöht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Breite und/oder die Tiefe der Nut in Um­ fangsrichtung in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Rotors ab- beziehungsweise zunimmt. Dadurch wird zumindest teilweise die Ausbildung einer hydrodyna­ mischen Lagerung für den Rotor zwischen den Seiten­ flächen ermöglicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Nuten kaskadenförmig in mindestens einer Stirnfläche des Rotors konzentrisch zueinander angeordnet sind. Da­ durch wird ein stufenweiser Abbau des Drucks in den den Nuten benachbarten Bereichen der Flügelzellenma­ schine erreicht.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Seitenfläche eine Ausneh­ mung oder ein Durchbruch radial außerhalb von min­ destens einer Unterflügelniere und radial innerhalb von mindestens einer Druckniere angeordnet ist. Da­ durch wird die Kontaktfläche zwischen Rotor und Sei­ tenfläche reduziert, wobei gleichzeitig ein Druckab­ fall in der Druckniere und der Unterflügelniere ver­ hindert wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Seitenfläche eine Ausneh­ mung oder ein Durchbruch radial innerhalb von min­ destens einer Saugniere angeordnet ist. Dadurch wird die Kontaktfläche zwischen Rotor und Seitenfläche reduziert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder der Durchbruch mit der Saugniere in Verbindung steht. Diese Lösung ist fer­ tigungstechnisch besonders einfach zu realisieren. Die damit verbundene Vergrößerung der Saugniere hat sich im Betrieb nicht als störend erwiesen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Stirnfläche des Rotors an ihrem äußeren Umfang eine Fase aufweist. Durch die Fase wird die Berührfläche zwischen dem Rotor und den Seitenflächen verkleinert. Bei der Auslegung der Fa­ se ist jedoch zu berücksichtigen, dass die Leckage über die Flügel durch die Fase vergrößert wird.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Er­ findung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschrei­ bung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ver­ schiedene Ausführungsbeispiele der Flügelzellenma­ schine im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:

Fig. 1 die Ansicht eines Längsschnitts durch eine Flügelzellenmaschine gemäß einem be­ vorzugten Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 die Stirnseite eines Rotors gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels in der Draufsicht, und

Fig. 3 eine Seitenfläche gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiels der Flü­ gelzellenmaschine in der Draufsicht.

Die in Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Flügel­ zellenmaschine umfasst einen Rotor 1, der die Form einer Kreisscheibe aufweist. Der Rotor 1 ist inner­ halb eines Hubrings 3 drehbar angeordnet. Der Hub­ ring 3 ist zwischen zwei Seitenflächen 5 und 7 eines Gehäuses 9 angeordnet, das ein- oder mehrteilig aus­ gebildet sein kann. Die Seitenflächen können auch durch sogenannte Seitenplatten innerhalb eines Ge­ häuses gebildet werden.

Die Innenkontur des Hubrings 3 ist so gewählt, dass sich zwei diametral gegenüberliegende Pumpenräume 2 zwischen dem Außenumfang des Rotors 1 und der Innen­ fläche des Hubrings 3 ergeben. Hierzu weist die In­ nenkontur des Hubrings 3 einen sogenannten Klein­ kreis auf, dessen Durchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser des Rotors 1 entspricht. Ferner weist die Innenkontur des Hubrings 3 einen sogenann­ ten Großkreis auf, dessen Durchmesser größer ist als der Außendurchmesser des Rotors 1, so dass es zur Ausbildung der Pumpenräume 2 kommt.

Der Rotor 1 weist eine kreiszylindermantelförmige Umfangsfläche 11 auf, von der zwei kreisförmige Stirnflächen 13 und 15 ausgehen. An den Übergängen zwischen der Umfangsfläche 11 und den Stirnflächen 13 und 15 ist jeweils eine Fase 17, 19 ausgebildet. An die Fase 17, 19 schließt radial nach innen ein Steg 20, 22 an. Der Steg 20, 22 begrenzt eine Nut 21, 23, die in der Stirnfläche 13, 15 des Rotors 1 ausgenommen ist. Die Nut 21, 23 weist einen halb­ kreisförmigen Querschnitt auf.

Der Rotor 1 weist über seine Umfangsfläche 11 ver­ teilt mehrere radial verlaufende Schlitze 25, 27 auf, von denen in der in Fig. 1 dargestellten Schnittansicht nur zwei zu sehen sind. Innerhalb der Schlitze 25, 27 sind radial bewegliche Flügel ange­ ordnet, die aus Gründen der Übersichtlichkeit in Fig. 1 nicht dargestellt sind. Die Schlitze 25, 27 und die Flügel erstrecken sich über die gesamte Breite des Rotors 1.

Radial innerhalb der Nut 21 sind in der Seitenfläche 7 des Gehäuses 9 Unterflügelnieren 29 und 31 mit ei­ nem rechteckförmigen beziehungsweise runden oder halbrunden Querschnitt vorgesehen. Radial innerhalb der Nut 23 sind in der Stirnfläche 15 des Rotors 1 Unterflügelnieren 33 und 35 oder eine umlaufende Un­ terflügelnut mit rechteckförmigem beziehungsweise rundem oder halbrundem Querschnitt ausgenommen. Au­ ßerdem weist der Rotor 1 eine zentrale Bohrung 37 zur Aufnahme einer Antriebswelle auf.

Der Rotor 1, der Hubring 3 und die Gehäuseseitenflä­ chen 5 und 7 begrenzen jeweils zwischen zwei benach­ barten Flügeln einen Verdrängerraum, dessen Volumen sich verändert, wenn sich der Rotor 1 dreht. Dabei kommt es auf der Saugseite der Flügelzellenpumpe zu einer Volumenvergrößerung, die ein Ansaugen eines Arbeitsmediums in den Verdrängerraum bewirkt. Gleichzeitig kommt es auf der Druckseite der Flügel­ zellenpumpe zu einer Volumenabnahme, die ein Fördern des Arbeitsmediums aus dem jeweiligen Verdrängerraum bewirkt. Entsprechend der Drehbewegung des Rotors 1 wird ein Saugbereich und ein Druckbereich ausgebil­ det. Der Saugbereich ist über eine Saugniere mit ei­ nem Sauganschluss der Flügelzellenpumpe verbunden, während der Druckbereich über eine Druckniere mit einem Druckanschluss der Flügelzellenpumpe verbunden ist.

Die Seitenflächen 5 und 7 des Gehäuses 9 liegen dichtend an den Stirnflächen 13 und 15 des Rotors 1 beziehungsweise den Seitenkanten der (in Fig. 1 nicht dargestellten) Flügeln an.

Funktionsbedingt ist zwischen den Seitenflächen 5, 7 des Gehäuses 9 und den Stirnflächen 13, 15 des Ro­ tors 1 ein Spalt ausgebildet. Die Hauptaufgaben des Spaltes zwischen dem Rotor 1 und den Seitenflächen 5, 7 des Gehäuses 9 sind: Dichten zwischen dem Druckbereich und dem Saugbereich, dichten zwischen dem Saugbereich und der Unterflügelversorgung sowie Führen der Flügel in axialer Richtung. Je größer die Kontaktfläche zwischen dem Rotor 1 und den Seiten­ flächen 5, 7 des Gehäuses 9 ist, desto höhere Rei­ bungsverluste treten im Betrieb der Flügelzellen­ pumpe auf. Insofern ist es anzustreben, diese Kon­ taktfläche so klein wie möglich zu gestalten. Durch die Nut 21, 23 in der Stirnfläche 13, 15 des Rotors 1 wird die Kontaktfläche zwischen dem Rotor 1 und den Seitenflächen 5, 7 des Gehäuses 9 wirksam ver­ kleinert. Gleichzeitig wird durch den Steg 20, 22 eine wirksame Abdichtung gegenüber den Pumpenräumen sichergestellt.

Die Funktion der Flügelzellenpumpe ist allgemein be­ kannt, so dass hier nur das Wesentliche angegeben wird. Über eine nicht dargestellte Antriebswelle wird der Rotor 1 in Drehbewegung versetzt, wodurch die Flügel an der Innenkontur des Hubrings 3 ent­ langgeführt werden. Im Übergang vom Kleinkreis zum Großkreis werden die Flügel radial nach außen gefah­ ren, so dass sich zwischen zwei benachbarten Flügeln eine Kammer mit sich vergrößerndem Volumen bildet.

Hierdurch wird über die Saugniere ein Fluid im Saug­ bereich angesaugt. Im Übergangsbereich zwischen dem Großkreis und dem Kleinkreis, dem Druckbereich, wer­ den die Flügel radial nach innen gedrängt, so dass sich das Volumen der Kammer zwischen zwei benachbar­ ten Flügeln verringert und ein hier zuvor angesaug­ tes Fluid über die Drucknieren ausgepresst wird. Entsprechend der Drehzahl des Rotors 1 stellt sich somit ein bestimmter Volumenstrom eines geförderten Fluids ein. Dieses geförderte Fluid steht über die nicht dargestellte Verbindung auch in den Unterflü­ gelnieren an. An den Unterflügelnieren werden die radial innerhalb der Flügel in den Schlitzen gebil­ deten Unterflügelkammern vorbei bewegt und mit Druck beaufschlagt. Durch die Unterflügelversorgung wird sichergestellt, dass die Flügel im Betrieb immer an der Innenkontur des Hubrings 3 anliegen.

In Fig. 2 ist die Drehrichtung des Rotors 1 durch einen Pfeil 39 angedeutet. Der Rotor 1 weist eine umlaufende Fase 40 auf, die durch zehn radial ver­ laufende Schlitze 41 bis 50, die sich über die ge­ samte Breite des Rotors 1 erstrecken, unterbrochen ist. In jedem der Schlitze 41 bis 50 ist ein Flügel radial verschiebbar aufgenommen. In Fig. 2 sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nur die Flügel 51 und 52 in den Schlitzen 41 und 42 dargestellt. Radial innerhalb des Flügels 51, 52 ist in dem Schlitz 41, 42 eine Unterflügelkammer 51a, 52a ausgebildet.

Fig. 2 zeigt verschiedene Arten von Vertiefungen in der Stirnseite des Rotors 1. Die verschiedenen Arten der Vertiefungen sind beliebig miteinander kombi­ nierbar. Selbstverständlich kann auch zwischen jedem Flügelpaar ein und dieselbe Art von Vertiefungen vorgesehen sein.

Zwischen den Schlitzen 44 und 45 ist beispielhaft ein Durchbruch 53 dargestellt. Der Durchbruch 53 hat die Form eine Kreisringsektors und ist in radialer Richtung zwischen der Fase 40 und in Fig. 2 nicht bezeichneten Unterflügelkammern angeordnet, die in Höhe der Enden der Schlitze 44 und 45 vorgesehen sind. Statt des Durchbruches 53 kann zwischen den Schlitzen 44 und 45 auch eine Ausnehmung ausgebildet sein. Bei den Abmessungen des Durchbruchs 53 ist je­ doch darauf zu achten, dass radial nach außen und zu den Schlitzen 44 und 45 hin genügend Material stehen bleibt, um eine ausreichende Stabilität des Rotors 1 zu gewährleisten. Das verbleibende Material bildet Stege 54, 55 und 56, an denen im zusammengebauten Zustand der Flügelzellenmaschine eine Seitenfläche des Gehäuses zur Anlage kommt. Die Stege 54 und 56 sorgen für eine Abdichtung zwischen dem Durchbruch 53 und den Schlitzen 44 und 45 sowie für die Führung der Flügel. Der Steg 55 sorgt für eine Abdichtung zwischen dem Durchbruch 53 und den außerhalb des Ro­ tors 1 gebildeten Pumpenräumen.

Zwischen den Schlitzen 45 und 46 ist in dem Rotor 1 eine Ausnehmung 57 vorgesehen. Die Ausnehmung 57 hat ebenso wie der Durchbruch 53 die Form eines Kreis­ ringsektors. Im Unterschied zu dem Durchbruch 53, der durch die Stege 54 und 56 vollständig von den Schlitzen 44 und 45 getrennt ist, geht die Ausneh­ mung 57 radial außen in die Schlitze 45 und 46 über. Radial innen sind zwischen der Ausnehmung 57 und den Schlitzen 45 und 46 Stege 58 und 59 ausgebildet. Die Stege 58 und 59 dienen dazu, eine Abdichtung zwi­ schen der Ausnehmung 57 und den Schlitzen 45 und 46 zu schaffen. Dadurch soll insbesondere ein Druckab­ fall in Unterflügelkammern verhindert werden, die an den radial inneren Enden der Schlitze 45 und 46 vor­ gesehen sind, wenn die außerhalb des Rotors liegende Zelle gerade drucklos ist. Radial nach außen ist die Ausnehmung 57 durch einen Steg 60 abgedichtet.

Zwischen den Schlitzen 46 und 47 sind zwei kreisbo­ genförmige Nuten 62 und 63 mit einem beliebigen, konstanten Querschnitt ausgebildet. Die kaskadenför­ mige Anordnung der Nuten 62 und 63 führt dazu, dass sich in Abhängigkeit von dem Druckniveau in den Pum­ penräumen eine Druckdifferenz in mehreren Schritten ergibt. Die Nuten 62 und 63 schaffen eine Verbindung zwischen den Schlitzen 46 und 47. Es ist aber auch möglich, dass an den Enden der Nuten 62 und 63 Mate­ rial stehen bleibt, um eine Abdichtung zwischen den Nuten 62 und 63 und den Schlitzen 46 und 47 zu schaffen.

Zwischen den Schlitzen 47 und 48 ist eine tangential verlaufende Nut 65 ausgebildet. Die Breite der Nut 65 nimmt vom Schlitz 47 zum Schlitz 48 hin kontinu­ ierlich ab. Das führt bei der Verwendung eines vis­ kosen Arbeitsmediums zur Ausbildung einer hydrodyna­ mischen Lagerung zwischen dem Rotor 1 und der Sei­ tenfläche des Gehäuses, wenn sich der Rotor 1, wie durch den Pfeil 39 angedeutet ist, gegen den Uhrzei­ gersinn dreht. Alternativ oder zusätzlich kann die Tiefe der Nut 65 vom Schlitz 47 zum Schlitz 48 hin kontinuierlich abnehmen.

In Fig. 3 ist ein Gehäuseteil oder eine Seitenplat­ te der Flügelzellenmaschine mit einer Seitenfläche 7 dargestellt, an der im zusammengebauten Zustand eine Stirnfläche des Rotors zur Anlage kommt. Im Zentrum der Seitenfläche 7 ist eine zentrale Bohrung 66 aus­ gespart, die zur Durchführung einer Antriebswelle für den Rotor dient. In einem radialen Abstand von der zentralen Bohrung 66 ist in der Seitenfläche 7 ein Durchgangs- oder Sackloch 67 ausgespart, das zur Aufnahme eines Befestigungsbolzen dient. Diametral gegenüberliegend zu dem Durchgangsloch 67 ist ein Durchgangs- oder Sacklangloch 68 ausgespart, das zur Aufnahme eines weiteren Befestigungsbolzens dient. Gegen den Uhrzeigersinn benachbart zu den Durch­ gangslöchern 67 und 68 sind in der Seitenfläche 7 zwei Drucknieren 69 und 70 ausgespart, die mit dem Druckanschluss der Flügelzellenmaschine in Verbin­ dung stehen.

Konzentrisch zu der zentralen Bohrung 66 sind vier im Wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildete Unter­ flügelnieren 71, 72, 73 und 74 angeordnet. Die Un­ terflügelnieren 71 bis 74 stehen mit mindestens ei­ ner Druckniere 69, 70 in Verbindung (in Fig. 3 nicht dargestellt). Über die Unterflügelnieren 71 bis 74 werden die Unterflügelkammern in den Schlit­ zen des Rotors im Betrieb der Flügelzellenmaschine mit unter Druck stehendem Arbeitsmedium versorgt.

Zwischen dem Durchgangsloch 68 und der Druckniere 69 ist radial außerhalb der Unterflügelniere 73 eine Saugniere 80 ausgebildet, die mit dem Sauganschluss der Flügelzellenpumpe in Verbindung steht. Radial innerhalb der Saugniere 80 ist in der Seitenfläche 7 eine kreisbogenförmige Ausnehmung 75 mit einem rechteckförmigen Querschnitt ausgebildet. Die Aus­ nehmung 75 dient dazu, im Betrieb der Flügelzellen­ maschine die Reibung zwischen dem Rotor und der Sei­ tenfläche 7 zu verringern. Dadurch kommt die Flügel­ zellenmaschine mit einer geringeren Leistungsaufnah­ me aus. Zwischen der Saugniere 80 und der Ausnehmung 75 ist ein Steg 75a ausgebildet, durch den eine Ab­ dichtung zwischen der Saugniere 80 und der Ausneh­ mung 75 gewährleistet wird. Diametral gegenüberlie­ gend zu der Saugniere 75 ist zwischen dem Durch­ gangsloch 67 und der Druckniere 70 radial außerhalb der Unterflügelniere 71 eine weitere Saugniere 76 angeordnet. Die Ausnehmung 76 hat die Form eines Kreisringsektors, dessen Abmessungen im Wesentlichen den Abmessungen der Saugniere 80, des Stegs 75a und der Ausnehmung 75 zusammen entsprechen. Mit anderen Worten, die zusätzliche Ausnehmung zur Reduktion der viskosen Reibung zwischen dem Rotor und der Seiten­ fläche 7 ist in die Saugniere 76 integriert.

Zwischen der Unterflügelniere 74 und der Druckniere 69 ist in der Seitenfläche 7 eine zusätzliche Aus­ nehmung 77 vorgesehen, die ebenfalls zur Reduzierung der Reibung zwischen dem Rotor und der Seitenfläche 7 dient. Die Ausnehmung 77 ist konzentrisch zu der zentralen Bohrung 66, der Unterflügelniere 74 und der Druckniere 69 angeordnet. Diametral gegenüber­ liegend zu der Ausnehmung 77 ist in der Seitenfläche 7 eine Ausnehmung 78 in Form eines kreisbogenförmi­ gen Langlochs ausgespart. Die Abmessungen der Aus­ nehmung 78 in der Draufsicht entsprechen den Abmes­ sungen der Ausnehmung 77 und sind so gewählt, das zu den Unterflügelnieren und den Drucknieren hin genü­ gend Material stehen bleibt, um eine wirksame Dicht­ fläche zu bilden.

Die vorstehend beschriebenen Maßnahmen dienen dazu, die Kontaktfläche zwischen den Stirnflächen des Ro­ tors und den Seitenflächen des Gehäuses so klein wie möglich zu gestalten. Zu diesem Zweck können in den Stirnflächen des Rotors Ausnehmungen und/oder Durch­ brüche vorgesehen sein, und zwar insbesondere dort, wo nur ein kleiner Spalt zwischen Rotor und Seiten­ fläche zur Abdichtung erforderlich ist. Die Ausneh­ mungen oder Absätze können umlaufend als Graben oder nicht umlaufend als Tasche ausgebildet sein. Zur Re­ duzierung der Berührfläche zwischen dem Rotor und den Seitenflächen des Gehäuses können auch Ausspa­ rungen in die Seitenflächen eingebracht werden, und zwar insbesondere dort, wo ein kleiner Spalt zwi­ schen dem Rotor und den Seitenflächen zur Abdichtung nicht erforderlich ist. Bei der Anordnung der Aus­ sparungen in der Seitenfläche des Gehäuses ist dar­ auf zu achten, dass in der Seitenfläche genügend Ma­ terial stehen bleibt, um eine Führung der Flügel in axialer Richtung zu gewährleisten.

Wenn die Ausnehmungen in dem Rotor beziehungsweise der Seitenfläche des Gehäuses über den gesamten Um­ fang verlaufen, können sie zum Beispiel durch eine drehende Bearbeitung erzeugt werden. Wenn die Aus­ nehmungen taschenförmig ausgebildet sind, können sie zum Beispiel in einem Guss- oder Sinterverfahren hergestellt werden. Die Ausnehmungen beziehungsweise Aussparungen in dem Rotor und in den Seitenflächen des Gehäuses können so miteinander kombiniert wer­ den, dass ein Dichtspalt zwischen dem Rotor und der Seitenfläche nur dann vorhanden ist, wenn sich der Rotor und die Seitenflächen in einer definierten Winkellage zueinander befinden. Damit kann der Tat­ sache Rechnung getragen werden, dass in Abhängigkeit von der Verdrehung des Rotors relativ zu dem Hubring und den Seitenflächen unterschiedliche Kammern mit Druck beaufschlagt werden.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz weiter­ gehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombi­ nationen zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen wei­ sen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruchs durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Ver­ zicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegen­ ständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unab­ hängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu ma­ chen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfin­ dungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestal­ tung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschrän­ kung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Ab­ änderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombi­ nation oder Abwandlung von einzelnen, in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausfüh­ rungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bezie­ hungsweise Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrens­ schritten beziehungsweise Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Ar­ beitsverfahren betreffen.

Claims (14)

1. Flügelzellenmaschine, insbesondere Flügelzellen­ pumpe, mit einem Rotor, der innerhalb eines Hubrings zwischen zwei Seitenflächen drehbar angeordnet ist und in dessen Umfangsfläche über die gesamte Breite sich erstreckende, im Wesentlichen radial verlaufen­ de Schlitze eingebracht sind, in denen Flügel radial verschiebbar gelagert sind, wobei der Rotor zwei Stirnflächen aufweist, an denen jeweils eine der Seitenflächen dichtend anliegt, dadurch gekennzeich­ net, dass mindestens eine Stirnfläche des Rotors und/oder mindestens eine Seitenfläche mit einer Oberflächenstruktur ausgestattet sind beziehungs­ weise ist, durch welche die Kontaktflächen zwischen dem Rotor und den Seitenflächen unter Ausbildung von definierten Dichtflächen minimiert werden.

2. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen­ struktur mindestens eine zusätzliche Ausnehmung in mindestens einer Stirnfläche des Rotors und/oder in mindestens einer Seitenfläche umfasst.

3. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur mindestens einen zu­ sätzlichen Durchbruch umfasst, der in einer Stirn­ fläche des Rotors und/oder in mindestens einer Sei­ tenfläche angeordnet ist.

4. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenstruktur mindestens eine Ausneh­ mung oder einen Durchbruch in einer Stirnfläche des Rotors umfasst, die beziehungsweise der zwischen zwei Schlitzen zur Lagerung der Flügel angeordnet ist.

5. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder der Durchbruch so zwischen zwei Schlitzen zur Auf­ nahme der Flügel angeordnet ist, dass zwischen der Ausnehmung oder dem Durchbruch und den Schlitzen ein Steg verbleibt.

6. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder der Durchbruch so zwischen zwei Schlitzen zur Auf­ nahme der Flügel angeordnet ist, dass radial innen, im Bereich von Unterflügelkammern, zwischen der Aus­ nehmung oder dem Durchbruch und den Schlitzen ein Steg ausgebildet ist und radial außen die Ausnehmung oder der Durchbruch in die benachbarten Schlitze übergeht, wobei zwischen der Ausnehmung oder dem Durchbruch und dem äußeren Umfang des Rotors ein weiterer Steg ausgebildet ist.

7. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in mindestens einer Stirnfläche des Rotors in Umfangsrichtung radial außerhalb von Unterflügelkam­ mern mindestens eine Nut angeordnet ist.

8. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Breite und/oder die Tiefe der Nut in Umfangsrichtung in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Rotors ab- beziehungsweise zunimmt.

9. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere in Umfangsrichtung verlaufende Nuten kaskadenförmig in mindestens einer Stirnfläche des Rotors konzentrisch zueinander angeordnet sind.

10. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass in mindestens einer Seitenfläche eine Aus­ nehmung radial außerhalb von mindestens einer Unter­ flügelniere und radial innerhalb von mindestens ei­ ner Druckniere angeordnet ist.

11. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass in mindestens einer Seitenfläche eine Aus­ nehmung radial innerhalb von mindestens einer Saug­ niere angeordnet ist.

12. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung oder der Durchbruch in die Saugniere übergeht.

13. Flügelzellenmaschine, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeich­ net, dass mindestens eine Stirnfläche des Rotors an ihrem äußeren Umfang eine Fase aufweist.

14. Flügelzellenmaschine, insbesondere Flügelzellen­ pumpe, mit einem Rotor, der innerhalb eines Hubrings zwischen zwei Seitenflächen drehbar angeordnet ist und in dessen Umfangsfläche über die gesamte Breite sich erstreckende, im Wesentlichen radial verlau­ fende Schlitze eingebracht sind, in denen Flügel ra­ dial verschiebbar gelagert sind, wobei der Rotor zwei Stirnflächen aufweist, an denen jeweils, eine der Seitenflächen dichtend anliegt, gekennzeichnet durch zumindest ein in den Anmeldeunterlagen offen­ bartes erfinderisches Merkmal.