DE102014002524B3

DE102014002524B3 - Vane pump

Info

Publication number: DE102014002524B3
Application number: DE102014002524.1A
Authority: DE
Inventors: Andreas Blechschmidt
Original assignee: Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 2014-02-22
Filing date: 2014-02-22
Publication date: 2015-03-12
Anticipated expiration: 2034-02-23
Also published as: WO2015124134A1

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Flügelzellenpumpe zu entwickeln, welche bei einfachem konstruktivem Aufbau und einfacher kostengünstiger Fertigung und Montage eine optimale vollständige Befüllung der Pumpenkammern bereits im Drehzahlbereich von nahe 0 U/min bis 400 U/min gewährleistet und die auch im Bereich höherer Drehzahlen von bis zu 8.500 U/min verschleißoptimiert, wartungsfrei und mit hoher Zuverlässigkeit und hohem Wirkungsgrad arbeitet. Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe mit zwangsgeführten von den Flügelplatten (5) entkoppelten Führungsnadeln (12), welche beidseitig des Rotors (3) in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses (1) und/oder dem/den Pumpengehäusedeckel/n (9) angeordneten Führungsnuten (13), zwangsgeführt werden, zeichnet sich dadurch aus, dass in den mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten (13) jeweils ein Hubring (17) schwimmend gelagert ist, und jeder Hubring (17) eine Laufbahn (18) und einen Kragen (19) aufweist, wobei die zugleich auch in den Lagernuten (4) geführten Hubnadeln (12) radial auf den Laufbahnen (18) der Hubringe (17) umlaufen und zugleich axial an dem Kragen (19) der Hubringe (17) geführt werden. Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse gelagerten, von einer Welle angetriebenen Rotor, mehreren im äußeren Umfang dieses Rotors radial verschiebbar gelagerten Flügelplatten und einem den Rotor und die Flügelplatten umgebenden, direkt im Pumpengehäuse angeordneten Außenmantel.The invention has for its object to develop a novel vane pump, which ensures optimal complete filling of the pump chambers already in the speed range from near 0 U / min to 400 U / min with a simple design and simple cost-effective production and assembly and in the field higher speeds of up to 8,500 rpm wear-optimized, maintenance-free and works with high reliability and high efficiency. The vane pump according to the invention with positively guided by the wing plates (5) decoupled guide needles (12), which on both sides of the rotor (3) in the / the face of the pump housing (1) and / or the / the pump housing cover / s (9) arranged guide grooves (13), positively driven, is characterized in that in the filled with conveying medium guide grooves (13) each have a lifting ring (17) is floatingly mounted, and each lifting ring (17) has a raceway (18) and a collar (19) , wherein at the same time in the bearing grooves (4) guided lifting needles (12) rotate radially on the raceways (18) of the lifting rings (17) and at the same time axially on the collar (19) of the lifting rings (17) are guided. The invention relates to a vane pump with a mounted in a pump housing, driven by a shaft rotor, a plurality of radially slidably mounted in the outer periphery of this rotor wing plates and a surrounding the rotor and the wing plates, arranged directly in the pump housing outer jacket.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse gelagerten, von einer Welle angetriebenen Rotor, mehreren im äußeren Umfang dieses Rotors radial verschiebbar gelagerten Flügelplatten und einem den Rotor und die Flügelplatten umgebenden, direkt im Pumpengehäuse angeordneten Außenmantel.The invention relates to a vane pump with a mounted in a pump housing, driven by a shaft rotor, a plurality of radially slidably mounted in the outer periphery of this rotor wing plates and a surrounding the rotor and the wing plates, arranged directly in the pump housing outer jacket.

Im Stand der Technik sind die unterschiedlichsten Ausführungen von Flügelzellenpumpen bekannt geworden. Nachteil bei Flügelzellenpumpen ist im Allgemeinen, dass im unteren Drehzahlbereich der Pumpe, d. h. bis zu Drehzahlen von ca. 400 U/min, die Fliehkraft der Flügel nicht ausreicht, um eine sichere, dichte Anlage der Flügel am Außenmantel zu gewährleisten.In the prior art, the most varied versions of vane pumps have become known. A disadvantage of vane pumps is generally that in the lower speed range of the pump, d. H. up to speeds of approx. 400 rpm, the centrifugal force of the blades is insufficient to ensure a secure, tight contact of the blades with the outer jacket.

Daher kommt es ohne zusätzliche Hilfsmittel bei Flügelzellenpumpen der einfachen Bauart erst im höheren Drehzahlbereich zu einem definierten Druckaufbau.Therefore, it comes without additional aids in vane pumps of simple design only in the higher speed range to a defined pressure build-up.

Um jedoch bereits im unteren Drehzahlbereich der Flügelzellenpumpen ein Anliegen der Flügel am Außenmantel, zu gewährleisten wurden im Stand der Technik die unterschiedlichsten „Flügelandrückmittel” eingesetzt.However, in order to ensure a concern of the wings on the outer shell, even in the lower speed range of the vane pumps, the most varied "wing presser" were used in the prior art.

So sind im Stand der Technik seit langem unter jedem Flügel angeordnete Federn vorbeschrieben, welche miteinander verbunden, oder auch als eine in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder, bzw. als gummielastischer O-Ring ausgebildet sein können.Thus, springs which are arranged under each wing for a long time have been described in the prior art, which springs can be connected to one another or can also be designed as a self-contained annular helical spring or as a rubber-elastic O-ring.

Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen ist, dass insbesondere bei kleinen Flügelzellenpumpen mit sehr dünnwandigen Flügelplatten derartige Lösungen einen sehr hohen Fertigungs- und Montageaufwand erfordern, um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten.The main disadvantage of these designs is that, especially for small vane pumps with very thin-walled wing plates such solutions require a very high manufacturing and assembly costs to ensure reliable operation.

Weiterhin sind im Stand der Technik auch Bauformen vorbeschrieben, bei denen auf die innere Flügelkante hydraulische Kolben einwirken.Furthermore, in the prior art designs are described above, in which act on the inner wing edge hydraulic piston.

Derartige Lösungen erfordern generell einen sehr hohen Fertigungs- und Montageaufwand, der sich mit zunehmender Reduzierung der Baugröße der Pumpe progressiv erhöht. Bei kleinen Flügelzellenpumpen mit sehr dünnwandigen Flügelplatten sind dann derartige Lösungen generell nicht mehr zuverlässig einsetzbar.Such solutions generally require a very high manufacturing and assembly effort, which increases progressively with increasing size of the pump. For small vane pumps with very thin-walled wing panels then such solutions are generally no longer reliable use.

In anderen Bauformen werden überkreuzende, mit ihren Schmalseiten, in sich kreuzenden Führungsnuten aneinanderliegende Pumpenflügelpaare, oder auch dünne, die gegenüberliegenden Flügel verbindende Bolzen eingesetzt, um beispielsweise auch bei niedrigen Drehzahlen eine Anlage der Flügel am Außenmantel zu gewährleisten.In other designs cross-over, with their narrow sides, in intersecting guide grooves adjacent pump impeller pairs, or even thin, connecting the opposite wing bolts are used to ensure, for example, even at low speeds, the wings on the outer shell.

So ist aus der EP 0 466 581 B1 eine Lösung bekannt, bei der die einander gegenüberliegenden Flügel paarweise miteinander zusammenarbeiten.So is out of the EP 0 466 581 B1 a solution is known in which the opposing wings work together in pairs.

Bei dieser Lösung nach der EP 0 466 581 B1 sind durch die Pumpenwelle hindurchragende, von den Flügeln entkoppelte Flügelstößel angeordnet, die derart auf die einander gegenüber liegenden Flügel einwirken, dass die Hubbewegung immer von der Flügelführungsbahn des Flügels und dabei von dem Flügel angetrieben wird, der sich in seiner Bewegung zum Drehpunkt der Pumpenachse hin befindet, wobei auch bei dieser Lösung die jeweils einander gegenüberliegenden Flügel stets zueinander entgegengesetzt arbeiten.In this solution after the EP 0 466 581 B1 are arranged projecting through the pump shaft, decoupled from the wings wing tappets, which act on the opposing wings, that the lifting movement is always driven by the wing guide rail of the wing and thereby by the wing, which moves in its movement to the pivot point of the pump axis is located, and in this solution, the respective opposite wings always work opposite to each other.

Dabei können all diese Lösungen, bei denen die einander gegenüberliegenden Flügel stets zueinander entgegengesetzt arbeiten, keinesfalls in Verbindung mit einer doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe eingesetzt werden, da bei doppeltwirkenden Flügelzellenpumpen, zwei Pumpenkammern am Umfang des Flügelrades um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, und daher die am Flügelrad einander gegenüberliegend angeordneten Flügel zwingend stets zeitgleich entweder vollständig „ausgefahren” oder vollständig „eingefahren” sein müssen.In this case, all these solutions in which the opposing wings always work opposite to each other, are not used in conjunction with a double-acting vane pump because double-action vane pumps, two pump chambers are arranged offset by 180 ° to each other at the periphery of the impeller, and therefore the on Impeller wheel opposite each other arranged wings necessarily always at the same time either completely "extended" or completely "retracted" must be.

All diese Lösungen, bei denen die einander gegenüberliegenden Flügel stets paarweise miteinander zusammen und zueinander entgegengesetzt arbeiten, erfordern einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand und schränken zudem gleichzeitig die Anzahl der am Rotor anzuordnenden Flügelplatten stark ein, so dass beispielsweise bei der Lösung nach der EP 0 466 581 B1 die Zahl der Flügel auf ein Vielfaches der Zahl 4 beschränkt ist.All of these solutions, in which the opposing wings always work in pairs together and opposite to each other, require a high manufacturing and assembly costs and also limit the number of rotor blades to be arranged at the same time a strong, so that, for example, in the solution after the EP 0 466 581 B1 the number of wings is limited to a multiple of the number 4.

Aus der DE 102 02 721 A1 ist eine weitere Flügelzellenpumpe bekannt, bei der die inneren Flügelkanten von einem kreisförmigen Führungselement derart zwangsgeführt werden, dass während des gesamten Umlaufs des Rotors die Flügel am Außenmantel anliegen.From the DE 102 02 721 A1 another vane pump is known in which the inner edge edges are forcibly guided by a circular guide element such that during the entire revolution of the rotor, the wings abut the outer jacket.

Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen besteht, insbesondere bei Bauformen mit sehr dünnwandigen Flügelplatten, in der hohen Verschleißanfälligkeit und einer daraus resultierenden reduzierten Zuverlässigkeit.The main disadvantage of these designs is, especially in designs with very thin-walled wing panels, in the high susceptibility to wear and a resulting reduced reliability.

Weiterhin ist aus der DE 10 2005 007 603 A1 eine Flügelzellenpumpe bekannt geworden, die einen beschleunigten Druckaufbau in der Startphase dadurch erzielt, dass die Flügel und der Hubring zumindest teilweise magnetisch ausgebildet und derart zueinander angeordnet sind, dass sie sich gegenseitig anziehen und so bereits bei sehr niedrigen Drehzahlen eine sichere Abdichtung zwischen der Stirnseite der Flügel und dem Außenmantel gewährleisten.Furthermore, from the DE 10 2005 007 603 A1 a vane pump has become known, which achieves an accelerated pressure build-up in the starting phase, characterized in that the wings and the cam ring at least partially formed magnetically and in such a way arranged to each other, that they attract each other and thus ensure a secure seal between the end of the wing and the outer shell even at very low speeds.

Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen besteht darin, dass für die Flügel spezielle Materialien erforderlich sind, und dass der Rotor vorteilhafterweise nicht magnetisch ist.The main disadvantage of these designs is that special materials are required for the blades, and that the rotor is advantageously not magnetic.

Aus der DE 10 2004 051 561 A1 ist zudem eine Flügelzellenpumpe bekannt geworden, bei der die Schlitze derart im Rotor angeordnet sind, dass zumindest ein Teil der Trägheitskraft der Flügel in Richtung der Schlitzöffnung gerichtet ist, so dass bereits beim Anlaufen des Rotors durch diese zusätzliche Trägheitskraft ein schnelleres Ausfahren der Flügel erfolgt.From the DE 10 2004 051 561 A1 In addition, a vane pump has become known in which the slots are arranged in the rotor so that at least a portion of the inertial force of the wing is directed in the direction of the slot opening, so that even at the start of the rotor by this additional inertial force, a faster extension of the wings.

Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen besteht darin, dass insbesondere bei kleinen, wie z. B. bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpen auf Grund der geringe Masse der Flügelplatten, ein schnelleres Ausfahren der Flügel im „ganz” unteren Drehzahlbereich, d. h. im Anlauf ab 0 U/min, nicht gewährleistet werden kann.The main disadvantage of these designs is that especially for small, such. B. in small double-acting vane pumps due to the low mass of the wing plates, a faster extension of the wings in the "very" lower speed range, d. H. at startup from 0 rpm, can not be guaranteed.

Bei anderen Bauformen des Standes der Technik, wie beispielsweise in der DE 10 2004 009 840 A1 , oder auch in der DE 10 2009 000 155 A1 vorbeschrieben, sind am Rotor Hinterflügelkanäle ausgebildet, die an eine oder mehrere unterschiedliche Druckquellen angeschlossen sind, und die über eine hydraulische Druckbeaufschlagung der inneren Flügelkante eine sichere dichte Anlage der Flügel am Außenmantel gewährleisten.In other designs of the prior art, such as in the DE 10 2004 009 840 A1 , or even in the DE 10 2009 000 155 A1 vorbeschrieben, Hinterflügelkanäle are formed on the rotor, which are connected to one or more different pressure sources, and ensure a secure tight contact of the wings on the outer jacket via a hydraulic pressurization of the inner wing edge.

Diese hydraulische Druckbeaufschlagung setzt jedoch neben einer erforderlichen Mindestflügelplattenbreite zudem voraus, dass die Pumpe bereits einen entsprechenden Flüssigkeitsdruck aufgebaut hat, damit von diesem Pumpendruck die Flügelplatten an den Außenmantel angepresst werden können.However, this hydraulic pressurization requires in addition to a required minimum wing plate width in addition, that the pump has already built a corresponding fluid pressure, so that the wing plates can be pressed against the outer shell of this pump pressure.

Daher sind diese Lösungen, welche auf einer hydraulischen Druckbeaufschlagung der inneren Flügelkante basieren, nicht geeignet um in der Anlaufphase, ab der Drehzahl 0 U/min, die Fördercharakteristik der Pumpe wesentlich zu verbessern.Therefore, these solutions, which are based on a hydraulic pressurization of the inner wing edge, not suitable in the start-up phase, from the speed 0 rpm, to significantly improve the delivery characteristics of the pump.

Im Stand der Technik werden weiterhin, beispielsweise in der GB 235 095 A , der US 3,904,327 A und der US 6,070,409 A Flügelzellenpumpen mit über den Rand der Flügelplatten hinausstehenden Stiften mit/ohne Führungsrollen vorbeschrieben, welche mittels mechanischer Zwangsführung zur Gewährleistung eines minimalen Flügelkopfspiels beidseitig der Flügelplatten in Führungsnuten, d. h. durch einen ständigen Kontakt, im Pumpengehäuse geführt werden, und dabei sowohl eine einwärts, wie auch eine auswärts gerichtete Hubfunktion gewährleisten.In the prior art will continue, for example in the GB 235 095 A , of the US 3,904,327 A and the US 6,070,409 A Vane pumps with protruding beyond the edge of the wing plates pins with / without guide rollers, which are guided by means of mechanical positive guide to ensure a minimum wing head clearance on both sides of the wing plates in guide grooves, ie by a permanent contact in the pump housing, and both an inward, as well as a ensure outward lifting function.

Diese Lösungen bauen einerseits wegen der in der GB 235 095 A und der US 3 904 327 A eingesetzten Flügelführungsrollen zwangsläufig sehr groß, und erfordern auf Grund der Lagerung der Flügelführungsrollen zudem einen hohen Fertigungsaufwand (der mit kleiner werdender Baugröße der Pumpe überproportional ansteigt).These solutions build on the one hand because of in the GB 235 095 A and the US 3 904 327 A used wing guide rollers inevitably very large, and also require due to the storage of the wing guide rollers high production costs (which increases disproportionately with smaller size of the pump).

So treten beispielsweise infolge des ständigen „mechanischen Reibkontaktes” in den Lagerungen der Führungsrollen bei diesen Lösung nach der GB 235 095 A und der US 3 904 327 A mit zunehmender Drehzahl überproportional ansteigende Reibungsverluste auf, die einen sich mit zunehmender Drehzahl verringernden Gesamtwirkungsgrad der Flügelzellenpumpe zur Folge haben.For example, as a result of the constant "mechanical frictional contact" in the bearings of the guide rollers in this solution after GB 235 095 A and the US 3 904 327 A With increasing speed disproportionately increasing friction losses, which have a decreasing with increasing speed overall efficiency of the vane pump result.

Zudem schränken die Führungsrollen mit kleiner werdender Pumpenbaugröße die Anzahl der am Rotor anzuordnenden Flügelplatten stark ein.In addition, the guide rollers restrict the number of rotor blades to be arranged on the rotor with decreasing pump size.

Alle vorgenannten Lösungen, die nach GB 235 095 A , die nach US 3 904 327 A und die nach US 6 070 409 A sind sehr verschleißanfällig, so auch gegenüber den vom Fördermedium mitgeführten Feststoffpartikeln.All the above solutions, according to GB 235 095 A , the after US 3 904 327 A and the after US Pat. No. 6,070,409 are very susceptible to wear, as well as against the entrained by the pumped solid particles.

Aus der WO 2007/062 116 A1 ist ein Verbrennungsmotor, eine Rotations-Brennkraftmaschine, basierend auf der Funktionsweise einer doppelhubigen Flügelzellenpumpe bekannt. Bei dieser Lösung sind in einem Rotor mit radialen Schlitzen bewegliche Flügel angeordnet.From the WO 2007/062 116 A1 For example, an internal combustion engine, a rotary internal combustion engine, based on the operation of a double-stroke vane pump is known. In this solution, movable vanes are arranged in a rotor with radial slots.

Die Bewegung jedes der Flügel wird von jeweils zwei paarweise beidseitig an den gegenüberliegenden Seitenkanten eines jeden Flügels angeordneten, in Verbindung mit einem Führungsring agierenden, d. h. innen und außen an einem Führungsring anliegenden, Flügelführungsrollenpaaren gesteuert. Am Führungsring selbst liegen dabei auf der Innenbahn größere Rollen, und auf der Außenbahn kleinere Rollen der jeweiligen Flügelführungsrollenpaare an. Diese beidseitig an jedem der Flügel angeordneten Flügelführungsrollenpaare steuern das Ein- und Ausfahren der Flügel, und haben dabei unter anderem wiederum die auch bereits in Verbindung mit der GB 235 095 A und der US 3 904 327 A erläuterten nachteiligen Wirkungen von Flügelführungsrollen zur Folge.The movement of each of the wings is arranged by two pairwise on both sides of the opposite side edges of each wing, in conjunction with a guide ring acting, ie controlled inside and outside of a guide ring, wing guide roller pairs controlled. On the guide ring itself lie on the inner track larger roles, and on the outer web smaller roles of the respective wing guide roller pairs. These on both sides of each wing arranged Flügelführungsrollenpaare control the retraction and extension of the wings, and have, among other things, in turn, also in connection with the GB 235 095 A and the US 3 904 327 A explained adverse effects of wing guide rollers result.

Insbesondere bei kleinen, wie z. B. bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe, treten im Stand der Technik, bedingt durch die geringe Breite, wie auch die geringe Masse der Flügelplatten und deren daraus resultierenden geringen Massenträgheit, Anlaufprobleme auf, die die „Startdrehzahl” derartiger Pumpe stark „nach unten hin” einschränken.Especially with small, such. As in small double-acting vane pump, occur in the prior art, due to the small width, as well as the low mass of the wing plates and their resulting low inertia, Start-up problems that severely limit the "start speed" of such a pump "down".

Daher wurde von der Anmelderin in der WO 2012/041 283 A2 eine Lösung für Pumpen mit relativ niedrigen Antriebsdrehzahlen vorgestellt, die sich insbesondere im Antriebsdrehzahlbereich von 20 U/min bis 3.000 U/min bewährt hat.Therefore, by the applicant in the WO 2012/041 283 A2 presented a solution for pumps with relatively low drive speeds, which has proven itself especially in the drive speed range from 20 U / min to 3,000 U / min.

Bei dieser Lösung sind die Führungselemente der Flügelplatten nicht mehr mit den Flügelplatten verbunden, sondern sind als beidseitig die Flügelplattenbreite und den Rotor überragende Hubnadeln, „frei” benachbart, den Flügelplatteninnenkanten der in den Lagernuten des Rotors verschiebbar gelagerten Flügelplatten, d. h. entkoppelt von den Flügelplatten, angeordnet. Beidseitig des Rotors sind in den Stirnseiten des Pumpengehäuses Führungsnuten zur mit Arbeitsspiel behafteten Führung der Hubnadeln angeordnet.In this solution, the guide elements of the wing plates are no longer connected to the wing plates, but as both sides of the wing plate width and the rotor superior Hubnadeln, "free" adjacent, the Flügelplatteninnenkanten slidably mounted in the bearing grooves of the rotor wing plates, d. H. decoupled from the wing panels, arranged. On both sides of the rotor guide grooves are arranged in the end faces of the pump housing to the faulty working cycle leadership of Hubnadeln.

Die sowohl in den Führungsnuten und zugleich auch in den Lagernuten geführten Hubnadeln, gewährleisten bei, mit ihren Flügelplatteninnenkanten an den Hubnadeln, anliegenden Flügelplatten, dass die Flügelplattenaußenkanten am Außenmantel des Pumpenarbeitsraumes anliegen. Die Führungsnuten sind dabei über Ölbohrungen mit der Druckseite der Pumpe, d. h. mit den Drucknieren, verbunden.The guided in both the guide grooves and at the same time in the bearing grooves Hubnadeln ensure, at, with their Flügelplatteninnenkanten to the Hubnadeln, adjacent wing plates, that the wing plate outer edges abut the outer shell of the pump working space. The guide grooves are via oil holes with the pressure side of the pump, d. H. associated with the print kidneys.

Diese in der WO 2012/041 283 A2 vorgestellte Lösung ermöglicht bei einfachem konstruktivem Aufbau, und bei einfacher kostengünstiger Fertigung und Montage, selbst bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe eine optimale, vollständige Befüllung der Pumpenkammern selbst im Drehzahlbereich von 20 U/min bis 400 U/min, arbeitet im Drehzahlbereich bis 3.000 U/min wartungsfrei, mit hoher Zuverlässigkeit und hohem Pumpenwirkungsgrad.This in the WO 2012/041 283 A2 presented solution allows for a simple design, and with simple cost-effective production and assembly, even with small double-acting vane pump optimal, complete filling of the pump chambers even in the speed range from 20 U / min to 400 U / min, operates in the speed range up to 3,000 U / min maintenance-free, with high reliability and high pump efficiency.

Doch im Bereich höherer Drehzahlen, d. h. im Bereich von 3.000 U/min bis 8.500 U/min, hat sich insbesondere im Rahmen von Dauertestes bei längerer Betriebsdauer in diesem Drehzahlbereich, d. h. einer Betriebsdauer von mehr als 2.000 h, herausgestellt, dass die Hubnadeln, insbesondere bei Pumpengehäusen aus Aluminiumdruckguss, in deren Führungsnuten sichtbare Verschleißspuren, vorrangig in Bereichen der Flügelhubrichtungsänderung, hinterlassen, selbst wenn diese Bereiche bereits hubdynamisch optimiert wurden.But in the range of higher speeds, d. H. in the range from 3,000 rpm to 8,500 rpm, has in particular in the context of long-term test at a longer service life in this speed range, d. H. operating time of more than 2,000 hours, it has been found that the lifting needles, particularly in aluminum die cast pump housings, leave visible wear marks in their guide grooves, primarily in areas of blade stroke change, even if these ranges have already been optimized for stroke dynamics.

Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin eine Flügelzellenpumpe zu entwickeln, welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, und die bei einfachem konstruktivem Aufbau und einfacher kostengünstiger Fertigung und Montage, selbst bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe eine optimale vollständige Befüllung der Pumpenkammern bereits im Drehzahlbereich von nahe 0 U/min bis 400 U/min gewährleisten kann, und die zudem gleichzeitig auch im Bereich höherer Drehzahlen von bis zu 8.500 U/min verschleißoptimiert, wartungsfrei und mit hoher Zuverlässigkeit und hohem Wirkungsgrad arbeitet.The object of the invention is now to develop a vane pump, which eliminates the aforementioned disadvantages of the prior art, and with a simple design and simple cost-effective production and assembly, even with small double-acting vane pump optimal complete filling of the pump chambers already in the speed range of close to 0 rpm to 400 rpm, and at the same time also works in the area of higher speeds of up to 8,500 rpm wear-optimized, maintenance-free and with high reliability and high efficiency.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flügelzellenpumpe nach den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich zudem aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit sechs Zeichnungen zur erfindungsgemäßen Lösung.According to the invention this object is achieved by a vane pump according to the features of the main claim of the invention. Advantageous embodiments, details and features of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of an embodiment of the invention in conjunction with six drawings for the solution according to the invention.

Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit sechs Figuren näher erläutert werden.The invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment in conjunction with six figures.

Es zeigen dabei:It shows:

1: die Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen, doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe, 1 : the exploded view of a double-acting vane pump according to the invention,

2: das in der 1 dargestellte Bauteil Hubring 17 in der Draufsicht, 2 : that in the 1 illustrated component cam ring 17 in the plan view,

3: des in der 2 dargestellte Bauteil Hubring 17 im Schnitt bei A-A in der Seitenansicht, 3 : in the 2 illustrated component cam ring 17 on average at AA in side view,

4: das in der 1 dargestellte Bauteil Pumpengehäusedeckel 9 in der Draufsicht, 4 : that in the 1 illustrated component pump housing cover 9 in the plan view,

5: das in der 4 dargestellte Bauteil Pumpengehäusedeckel 9 im Schnitt bei B-B in der Seitenansicht, 5 : that in the 4 illustrated component pump housing cover 9 in section at BB in the side view,

6: die in der 4 dargestellte Einzelheit X des Pumpengehäusedeckels 9 in der Seitenansicht. 6 : those in the 4 shown detail X of the pump housing cover 9 in the side view.

In den 1 bis 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, doppeltwirkenden, kleine Flügelzellenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse 1 gelagerten, von einer Welle 2 angetriebenen Rotor 3, mehreren in Lagernuten 4 des Rotors 3 radial verschiebbar gelagerten Flügelplatten 5 mit Flügelplatteninnenkanten 6 und Flügelplattenaußenkanten 7 und einem den Rotor 3 und die Flügelplattenaußenkanten 7 umgebenden Außenmantel 8 dargestellt, wobei beidseitig an den Stirnseiten des Pumpengehäuses 1 jeweils ein Pumpengehäusedeckel 9 angeordnet ist.In the 1 to 6 is an embodiment of a double-acting, small vane pump according to the invention with one in a pump housing 1 stored, from a wave 2 driven rotor 3 , several in storage grooves 4 of the rotor 3 radially displaceable mounted wing plates 5 with wingboard inner edges 6 and wingplate outer edges 7 and one the rotor 3 and the wing panel outer edges 7 surrounding outer jacket 8th shown, with both sides on the end faces of the pump housing 1 one pump housing cover each 9 is arranged.

Beidseitig des Rotors 3 der doppeltwirkenden, kleinen Flügelzellenpumpe sind zwei jeweils zueinander um 180° versetzt angeordnete Saugnieren 10 und zu diesen Saugnieren 10 jeweils versetzt wiederum zwei Drucknieren 11 angeordnet.On both sides of the rotor 3 the double-acting, small vane pump are two each arranged offset by 180 ° suction kidneys 10 and to those suckers 10 each offset in turn two print kidneys 11 arranged.

In den Lagernuten 4 sind den Flügelplatteninnenkanten 6 der Flügelplatten 5 „frei” benachbart, d. h. entkoppelt von der jeweils benachbart angeordneten Flügelplatte 5, beidseitig jeweils die Flügelplattenbreite und auch den Rotor 3 überragende Hubnadeln 12 angeordnet.In the storage grooves 4 are the wing plate inner edges 6 the wing plates 5 "Free" adjacent, ie decoupled from the adjacent adjacent wing plate 5 , both sides of the wing plate width and the rotor 3 outstanding lifting needles 12 arranged.

In den stirnseitig am Pumpengehäuse 1 angeordneten Pumpengehäusedeckel/n 9 sind Führungsnuten 13 angeordnet.In the front side of the pump housing 1 arranged pump housing cover / n 9 are guide grooves 13 arranged.

Diese Führungsnuten 13 sind mit der Druckseite der Pumpe, d. h. über Druckbohrungen 14 und/oder Druckführungsnuten 15 direkt oder indirekt mit der/den Druckniere/n 11 verbunden.These guide grooves 13 are with the pressure side of the pump, ie via pressure holes 14 and / or Druckführungsnuten 15 directly or indirectly with the print kidney (s) 11 connected.

Erfindungswesentlich dabei ist, dass in den mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten 13 jeweils ein Hubring 17, schwimmend gelagert ist.Essential to the invention is that in the filled with conveying medium guide 13 one stroke ring each 17 , is floating.

Erfindungsgemäß ist auch, dass jeder Hubring 17 eine Laufbahn 18 und einen Kragen 19 aufweist, und dass die zugleich auch in den Lagernuten 4 geführten Hubnadeln 12 radial auf den Laufbahnen 18 der Hubringe 17 umlaufen und dabei axial an den Kragen 19 der Hubringe 17 geführt werden.According to the invention is also that each cam 17 a career 18 and a collar 19 has, and that at the same time in the storage grooves 4 guided lifting needles 12 radially on the raceways 18 the lifting rings 17 revolve and thereby axially to the collar 19 the lifting rings 17 be guided.

Der an den Laufbahnen 18 der Hubringe 17 angeordnete Kragen 19 dient erfindungsgemäß einerseits der axialen Führung der Hubnadeln 12, aber gleichzeitig zudem auch der Erzielung einer optimalen Biege- und Torsionssteifigkeit der erfindungsgemäßen Hubringe 17.The one at the raceways 18 the lifting rings 17 arranged collar 19 serves according to the invention, on the one hand, the axial guidance of the lifting needles 12 , but at the same time also to achieve optimal bending and torsional stiffness of the invention Hubringe 17 ,

Erfindungsgemäß ist dabei auch, dass die Hubringe 17 eine an den Außenmantel 8 angepasste Geometrie aufweisen, die gewährleistet, dass bei mittig in den Führungsnuten 13 angeordneten Hubringen 17 und radial auf den Laufbahnen 18 der Hubringe 17 umlaufen Hubnadeln 12, die mit ihren Flügelplatteninnenkanten 6 an den Hubnadeln 12 anliegenden Flügelplatten 5 mit ihren Flügelplattenaußenkanten 7 am Außenmantel 8 mit Bewegungsspiel entlang gleiten.According to the invention is also that the lifting rings 17 one to the outer jacket 8th have adapted geometry, which ensures that when centered in the guide grooves 13 arranged lifting rings 17 and radially on the raceways 18 the lifting rings 17 revolve lifting needles 12 with their wingboard inner edges 6 at the Hubnadeln 12 adjacent wing plates 5 with their wing plate outer edges 7 on the outer jacket 8th glide along with movement play.

Dabei ist vorteilhaft, dass die in den mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten 13 gelagerten Hubringe 17, mit einem Arbeitsspiel s, welches, wie in der 6 dargestellt, sich aus s = s₁ + s₂ berechnet und im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegt, angeordnet sind.It is advantageous that the filled in the conveying medium with guide grooves 13 mounted lifting rings 17 , with a working game s, which, as in the 6 represented, calculated from s = s ₁ + s ₂ and in the range of 0.1 mm to 0.5 mm, are arranged.

Die Anordnung dieser erfindungsgemäßen in den mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten 13 schwimmend gelagerten Hubringe 17 bewirkt überraschenderweise eine verschleißoptimierte Lagerung der Hubnadeln 12 im Pumpengehäuse, so dass selbst bei Pumpengehäusen aus Aluminiumdruckguss im Dauerbetrieb der Flügelzellenpumpe bei Drehzahlen im Bereich von bis 8.500 U/min keine funktionsrelevanten Verschleißerscheinungen an den Hubnadeln 12 und/oder den den Hubnadeln 12 benachbarten Bauteilen der Flügelzellenpumpe mehr eintreten.The arrangement of this invention in the filled with fluid guide grooves 13 Floating lifting rings 17 surprisingly causes a wear-optimized storage of the lifting needles 12 in the pump housing, so that even with pump housings made of die-cast aluminum in continuous operation of the vane pump at speeds in the range of up to 8,500 rev / min no functionally relevant signs of wear on the lifting needles 12 and / or the lifting needles 12 Enter more adjacent components of the vane pump.

Aus gegenwärtiger Sicht ist dieser überraschende Effekt in den Bereichen der Hubrichtungsänderung der Flügelplatten 5, welche auch stets mit einer Änderung der Beschleunigungsrichtung verbunden sind, auf ein hydraulisch gedämpftes, minimales Ausweichen (schwingen) der schwimmend in den mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten 13 gelagerten Hubringe 17 zurückzuführen, welche beim ”Aufschlagen” der Hubnadeln 12 auf den Hubring 17 die Kontaktbelastung sowohl der Hubringe 17 wie auch die der Hubnadeln 12 minimieren.From the current point of view, this surprising effect is in the areas of the stroke direction change of the wing panels 5 which are always associated with a change in the direction of acceleration, to a hydraulically damped, minimal dodging (swinging) of the floating in the medium filled with guide grooves 13 mounted lifting rings 17 due, which when "opening" the Hubnadeln 12 on the lifting ring 17 the contact load of both the lifting rings 17 as well as the Hubnadeln 12 minimize.

Erfindungswesentlich ist auch, dass die in den 1, 2, 3 und 4 jeweils vollständig dargestellten Hubringe 17 eine an den jeweiligen Außenmantel 8 der Flügelzellenpumpe angepasste Geometrie aufweisen, die gewährleistet, dass bei radial auf den Laufbahnen 18 der Hubringe 17 umlaufen Hubnadeln 12, die mit ihren Flügelplatteninnenkanten 6 an den Hubnadeln 12 anliegenden Flügelplatten 5 mit ihren Flügelplattenaußenkanten 7 am Außenmantel 8 mit Bewegungsspiel entlang gleiten.Is essential to the invention that in the 1 . 2 . 3 and 4 each fully illustrated lifting rings 17 one to the respective outer jacket 8th the vane pump adapted geometry, which ensures that when radially on the raceways 18 the lifting rings 17 revolve lifting needles 12 with their wingboard inner edges 6 at the Hubnadeln 12 adjacent wing plates 5 with their wing plate outer edges 7 on the outer jacket 8th glide along with movement play.

Vorteilhaft ist, wenn das in der 6 dargestellte Arbeitsspiel (s = s₁ + s₂) der in den Führungsnuten 13 schwimmend gelagerten Hubringe 17 0,1 mm bis 0,5 mm beträgt, wodurch eine reibungsarme, wartungsfreie Führung der Hubnadeln 12 und eine optimale Funktion der Flügelplatten 5 bei hoher Zuverlässigkeit und hohem Wirkungsgrad der Pumpe gegeben ist, welche sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass einerseits bei niedriger/geringer Drehzahl, d. h. im Drehzahlbereich von größer 0 bis ca. 400 U/min, durch eine stark spielbehaftete Führung der erfindungsgemäßen Hubnadeln 12 die Flügelplatten 5 umlaufend so geführt werden, dass diese Flügelplatten 5 mit deren Flügelplattenaußenkanten 7 nie direkt an den Außenmantel 8 angedrückt werden.It is advantageous if that in the 6 illustrated work cycle (s = s ₁ + s ₂ ) in the guide grooves 13 Floating lifting rings 17 0.1 mm to 0.5 mm, resulting in a low-friction, maintenance-free guidance of Hubnadeln 12 and optimal functioning of the wing panels 5 is given high reliability and high efficiency of the pump, which is characterized in particular by the one hand at low / low speed, ie in the speed range from greater than 0 to about 400 U / min, by a strong game-prone leadership of the invention Hubnadeln 12 the wing panels 5 circumferentially guided so that these wing panels 5 with their wing plate outer edges 7 never directly to the outer jacket 8th be pressed.

Mit weiter steigender Drehzahl jedoch, werden die Flügelplatten 5, infolge der auf diese einwirkenden Fliehkraft, d. h. „fliehkraftabhängig”, an den Außenmantel 8 angepresst.As the speed increases, however, the wing plates become 5 , due to the centrifugal force acting on it, ie "centrifugal force dependent", to the outer shell 8th pressed.

Erfindungsgemäß ist auch, dass die Führungsnuten 13, wie insbesondere aus der 4 ersichtlich, über Druckführungsnuten 15, in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses 1 und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse 1 angeordneten Pumpengehäusedeckel/n 9, mit der Durchtrittsbohrung 16 der Welle 2 verbunden sind, so dass stets eine zuverlässige, optimale schwimmende Lagerung der Hubringe 17 selbst unter extremen Einsatzbedingungen gewährleistet ist.According to the invention is also that the guide grooves 13 , in particular from the 4 visible, via Druckführungsnuten 15 in the face (s) of the pump housing 1 and / or in the front side of the pump housing 1 arranged pump housing cover / n 9 , with the through hole 16 the wave 2 are connected, so that always a reliable, optimal floating storage of Hubringe 17 even under extreme conditions of use.

Um einerseits eine einfache Fertigung, wie aber auch gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn das kleinste Spiel zwischen dem Außenradius des Rotors 3 und dem Außenmantel 8 ca. 0,05 mm bis 0,3 mm beträgt.On the one hand a simple production, but also to ensure a high reliability at the same time, it is advantageous if the smallest game between the outer radius of the rotor 3 and the outer jacket 8th about 0.05 mm to 0.3 mm.

Vorteilhaft ist, wenn einerseits die Hubnadeln 12 eine Mindesthärte von 55 HRC, und die Hubringe 17 andererseits eine Festigkeit von mindestens 1.000 N/mm² aufweisen, so das selbst bei sehr hohen Drehzahlen infolge der damit verbundenen hochfrequenten Schwingungsbelastungen ein zuverlässiger verschleißoptimierter Umlauf der Hubnadeln 12 auf den Hubringen 17 gewährleistet ist.It is advantageous if, on the one hand, the lifting needles 12 a minimum hardness of 55 HRC, and the lifting rings 17 on the other hand have a strength of at least 1,000 N / mm ² , so even at very high speeds due to the associated high-frequency vibration loads a reliable wear-optimized circulation of the lifting needles 12 on the lifting rings 17 is guaranteed.

Vorteilhaft ist, wenn der Hubring 17 aus Stahlblech in Federstahlgüte, gehärtet und angelassen gefertigt ist.It is advantageous if the lifting ring 17 Made of sheet steel in spring steel grade, hardened and tempered.

Da wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, die Hubnadel 12 als Metallstifte ausgeführt und von den Flügelplatten 5 der Flügelzellenpumpe entkoppelt sind, kann selbst eine mögliche Vibration der Flügelplatte 5 in Schlitzrichtung bis zu einem gewissen Grad kompensiert werden.As shown in the present embodiment, the lifting needle 12 designed as metal pins and of the wing plates 5 the vane pump are decoupled, even a possible vibration of the wing plate 5 be compensated in the slot direction to a certain extent.

Die dann noch verbleibenden Schwingungen werden von den, in mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten 13 schwimmend gelagerten, Hubringen 17 optimal gedämpft, so dass in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Materialpaarung von Hubnadel 12 und Hubring 17 mittels der erfindungsgemäßen Anordnung dieser Bauteile selbst bei sehr hohen Drehzahlen über lange Betriebszeiträume eine hohe Zuverlässigkeit der Flügelzellenpumpe bei minimalem Wartungsaufwand gewährleistet werden kann.The then still remaining vibrations are from, filled in with conveying medium guide grooves 13 Floating, lifting rings 17 optimally damped, so that in conjunction with the inventive material pairing of lifting needle 12 and lifting ring 17 By means of the inventive arrangement of these components, even at very high speeds over long periods of operation, a high reliability of the vane pump can be guaranteed with minimal maintenance.

Im Endmontagezustand ist die in den 1 bis 6 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe mit den in der 1 dargestellten Positionierstiften 20 lagepositioniert verstiftet und mittels der Verbindungsschrauben 21 dynamisch sicher verschraubt.In the final assembly state is in the 1 to 6 illustrated embodiment of the vane pump according to the invention with in the 1 shown positioning pins 20 Positioned pinned and by means of connecting screws 21 securely bolted securely.

Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit gelungen, eine Flügelzellenpumpe zu entwickeln, welche die Nachteile des Standes der Technik beseitigt, und bei einfachem konstruktivem Aufbau und einfacher kostengünstiger Fertigung und Montage, selbst bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe eine optimale vollständige Befüllung der Pumpenkammern bereits im Drehzahlbereich von nahe 0 U/min bis 400 U/min gewährleist, und die zudem gleichzeitig auch im Bereich höherer Drehzahlen von bis zu 8.500 U/min verschleißoptimiert, wartungsfrei und mit hoher Zuverlässigkeit und hohem Wirkungsgrad arbeitet.By means of the solution according to the invention, it is thus possible to develop a vane pump which eliminates the disadvantages of the prior art, and with a simple structural design and simple cost-effective production and assembly, even with small double-acting vane pump optimal complete filling of the pump chambers already in the speed range of close to 0 rpm to 400 rpm, and at the same time also works in the range of higher speeds of up to 8,500 rpm wear-optimized, maintenance-free and with high reliability and high efficiency.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Pumpengehäusepump housing
22: Wellewave
33: Rotorrotor
44: Lagernutbearing groove
55: Flügelplattewing plate
66: FlügelplatteninnenkanteWing plate inner edge
77: FlügelplattenaußenkanteWing plate outer edge
88th: Außenmantelouter sheath
99: PumpengehäusedeckelPump housing cover
1010: Saugnieresuction kidney
1111: Drucknierepressure kidney
1212: Hubnadellifting needle
1313: Führungsnutguide
1414: Druckbohrungpressure bore
1515: DruckführungsnutDruckführungsnut
1616: DurchtrittsbohrungThrough bore
1717: Hubringlifting ring
1818: Laufbahncareer
1919: Kragencollar
2020: Positionierstiftpositioning
2121: Verbindungsschraubeconnecting screw
ss: Arbeitsspielworking cycle
s₁ s ₁: Arbeitsspiel an der Stelle 1Working game at the point 1
s₂ s ₂: Arbeitsspiel an der Stelle 2Working game at the point 2

Claims

Vane pump with one in a pump housing ( 1 ) of a wave ( 2 ) driven rotor ( 3 ), several in storage grooves ( 4 ) of the rotor ( 3 ) radially displaceably mounted wing plates ( 5 ) with wing inner edges ( 6 ) and wing outer edges ( 7 ) and one the rotor ( 3 ) and the wing plate outer edges ( 7 ) surrounding outer jacket ( 8th ), which directly in the pump housing ( 1 ) is arranged, with in the / the face of the pump housing ( 1 ), and / or in the front of the pump housing ( 1 ) arranged pump housing cover / s ( 9 ), arranged / n Saugniere / n ( 10 ) and staggered print kidney (s) ( 11 ), with in the bearing grooves ( 4 ), the wing inner edges ( 6 ) of the wing plates ( 5 ) "Freely" arranged adjacent, on both sides of the wing plate width and the rotor ( 3 ) superior lifting needles ( 12 ), wherein on both sides of the rotor ( 3 ) in the end face (s) of the pump housing ( 1 ) and / or in the front side of the pump housing ( 1 ) arranged pump housing cover / s ( 9 ) Guide grooves ( 13 ) for guiding the lifting needles ( 12 ) are arranged, wherein the guide grooves ( 13 ) via pressure holes ( 14 ) are connected to the pressure side of the pump, characterized in that - in the filled with conveying medium guide grooves ( 13 ) each one cam ring ( 17 ) is floating, and each stroke ring ( 17 ) a career ( 18 ) and a collar ( 19 ), which at the same time also in the Lagernuten ( 4 ) guided lifting needles ( 12 ) radially on the raceways ( 18 ) of the lifting rings ( 17 ) and at the same time axially to the collar ( 19 ) of the lifting rings ( 17 ), - that the lifting rings ( 17 ) one to the outer shell ( 8th ) have adapted geometry, which ensures that in the middle in the guide grooves ( 13 ) arranged lifting rings ( 17 ) and radially on the raceways ( 18 ) of the lifting rings ( 17 ) rotate lifting needles ( 12 ), which with their Flügelplatteninnenkanten ( 6 ) on the lifting needles ( 12 ) adjacent wing plates ( 5 ) with their wing plate outer edges ( 7 ) on the outer jacket ( 8th ) with movement play along.

Vane pump according to claim 1, characterized in that the working cycle (s = s ₁ + s ₂ ) of the in the guide grooves ( 13 ) Floating lifting rings ( 17 ) 0.1 mm to 0.5 mm.

Vane pump according to claim 1 or claim 2, characterized in that the smallest clearance between the outer radius of the rotor ( 3 ) and the outer jacket ( 8th ) Is 0.05 mm to 0.3 mm.

Vane pump according to one or more of claims 1 to 3, characterized in that the lifting needles ( 12 ) a minimum hardness of 55 HRC, and the lifting rings ( 17 ) have a strength of at least 1,000 N / mm ² .

Vane pump according to one or more of claims 1 to 4, characterized in that the guide grooves ( 13 ) via pressure guide grooves ( 15 ), which in the / the face of the pump housing ( 1 ) and / or in the front side of the pump housing ( 1 ) arranged pump housing cover / s ( 9 ) are arranged, with the passage bore ( 16 ) the wave ( 2 ) are connected.