-
Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenmaschine, insbesondere eine Flügelzellenpumpe, mit einem Rotor, der zwischen zwei Seitenflächen drehbar angeordnet ist. Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung einer derartigen Flügelzellenmaschine als Drehmomentübertragungselement, insbesondere als schaltbares Drehmomentübertragungselement.
-
Aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 44 16 077 A1 ist eine Flügelzellenpumpe zum Fördern eines Druckmittels aus einem Behälter zu einem Verbraucher bekannt, wobei zwischen einem Gehäusedeckel und einer Steuerplatte ein Dichtring angeordnet ist, der einerseits einen mit Hochdruck beaufschlagten Innenraum von einer Antriebswelle trennt und andererseits als elastisches Glied zwischen dem Gehäusedeckel und der Steuerplatte für eine Spaltkompensation sorgt.
-
Aufgabe der Erfindung ist es, eine unerwünschte Leckage zwischen einem Rotor und Seitenflächen einer Flügelzellenmaschine zu reduzieren.
-
Die Aufgabe ist bei einer Flügelzellenmaschine, insbesondere einer Flügelzellenpumpe, mit einem Rotor, der zwischen zwei Seitenflächen drehbar angeordnet ist, dadurch gelöst, dass mindestens eine Dichteinrichtung zwischen dem Rotor und einer der Seitenflächen angeordnet ist. Die Seitenfläche ist zum Beispiel an einer Seitenplatte oder einer Druckplatte der Flügelzellenmaschine vorgesehen. Die Seitenfläche kann auch an einem Gehäuseteil, wie einem Gehäusetopf oder einem Gehäusedeckel, der Flügelzellenmaschine vorgesehen sein. Mit der erfindungsgemäßen Dichteinrichtung kann auf einfache Art und Weise ein sich in radialer Richtung erstreckender Leckagepfad zwischen dem Rotor und der Seitenfläche unterbrochen werden.
-
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass jeweils eine Dichteinrichtung zwischen dem Rotor und den Seitenflächen angeordnet ist. Dadurch wird die Leckage auf beiden Seiten des Rotors minimiert.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung als berührende Hochdruckwellendichtung ausgeführt ist. Dabei wird bewusst in Kauf genommen, dass die Dichteinrichtung im Betrieb der Flügelzellenmaschine ständig Kontakt mit dem Rotor und/oder der Seitenfläche hat. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass die Flügelzellenmaschine schlupffrei als Drehmomentübertragungselement, insbesondere als Kupplung, zur Drehmomentübertragung zwischen dem Rotor und den Seitenflächen und/oder umgekehrt, verwendet werden kann.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung einen Dichtringkörper umfasst, der dichtend an einer Rotorflanke anliegt. Alternativ kann der Dichtringkörper dichtend an einer der Seitenflächen anliegen. Der Dichtringkörper ist gemäß einem Ausführungsbeispiel aus einem geeigneten Kunststoffmaterial gebildet. Der Dichtringkörper kann aber auch aus Metall, zum Beispiel aus Grauguss oder aus Messing, gebildet sein.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringkörper einen im Wesentlichen rechteckigen Ringquerschnitt aufweist. Der Dichtringkörper kann so oder so ähnlich ausgeführt sein wie ein Kolbenring. Dadurch kann die Abdichtung zwischen dem Rotor und den Seitenflächen optimiert werden.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtringkörper durch ein Vorspannelement gegen den Rotor oder gegen die Seitenfläche vorgespannt ist. Das Vorspannelement ist zum Beispiel als Wellfeder ausgeführt. Alternativ oder zusätzlich kann der Dichtringkörper mit einer Verdrehsicherung kombiniert sein. Bei der Verdrehsicherung handelt es sich zum Beispiel um eine formschlüssige Verdrehsicherung.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannelement als O-Ring ausgeführt ist. Das liefert den Vorteil, dass das Vorspannelement kostengünstig herstellbar und einfach zu montieren ist.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung teilweise in einer Ringnut aufgenommen ist. Dadurch wird die Positionierung der Dichteinrichtung bei der Montage und/oder im Betrieb der Flügelzellenmaschine erheblich vereinfacht. Die Ringnut ist vorzugsweise in der Seitenfläche vorgesehen. Die Ringnut kann aber auch im Rotor vorgesehen werden. Die Ringnut hat vorzugsweise einen im Wesentlichen rechteckigen Ringquerschnitt. Die Dichteinrichtung ist an ihrem Umfang vorzugsweise mit einem Stoßspalt versehen, so dass der abzudichtende Druck die Dichteinrichtung an einen inneren Nutrand der Ringnut anlegen kann und so ein unerwünschtes Mitdrehen der Dichteinrichtung unterbindet. Alternativ oder zusätzlich kann eine vorzugsweise formschlüssige Verdrehsicherung vorgesehen werden. Der Stoß zwischen der Dichteinrichtung und der Seitenfläche beziehungsweise dem Rotor ist vorteilhaft als leckagearmer T-Stoß ausgeführt. Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung haben die Dichtringkörper im unverbauten Zustand einen etwas kleineren Durchmesser als der innere Nutrand der Ringnut. Dadurch kann im eingebauten Zustand der Dichteinrichtungen auf einfache Art und Weise eine leichte Vorspannung dargestellt werden.
-
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenmaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Dichteinrichtung im Bereich eines Steges angeordnet ist, der radial innen von einem zentralen Durchgangsloch begrenzt wird. Das zentrale Durchgangsloch dient vorzugsweise zum Durchführen einer Antriebswelle, mit welcher der Rotor der Flügelzellenmaschine angetrieben wird. Der Steg wird radial außen vorzugsweise von einer Unterflügelnut begrenzt, die in der Seitenfläche vorgesehen ist. Die Unterflügelnut dient zur Aufnahme von mit Druck beaufschlagtem Fluid, um ein Ausfahren von Flügeln der Flügelzellenpumpe zu unterstützen.
-
Die Erfindung betrifft des Weiteren die Verwendung einer vorab beschriebenen Flügelzellenmaschine als Drehmomentübertragungselement, insbesondere als schaltbares Drehmomentübertragungselement. Das Drehmomentübertragungselement wird auch als Kupplung bezeichnet. Der Aufbau und die Funktion einer derartigen Flügelzellenmaschine beziehungsweise die Verwendung der Flügelzellenmaschine als Drehmomentübertragungselement ist zum Beispiel in der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2012 219 361 A1 beschrieben.
-
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Dichteinrichtung, eine Seitenplatte, eine Druckplatte, ein Gehäuseteil und/oder einen Rotor für eine vorab beschriebene Flügelzellenmaschine. Die genannten Teile sind separat handelbar.
-
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
-
1 eine als Flügelzellenpumpe ausgeführte Flügelzellenmaschine mit zwei erfindungsgemäßen Dichteinrichtungen im Längsschnitt und
-
2 einen vergrößerten Ausschnitt aus 1 mit einer Dichteinrichtung im Querschnitt.
-
In 1 ist eine als Flügelzellenpumpe ausgeführte Flügelzellenmaschine 1 mit einem Gehäuse 3 im Längsschnitt dargestellt. Das Gehäuse 3 umfasst einen Aufnahmeraum 4, in welchem ein Rotor 5 drehbar angeordnet ist.
-
Der Rotor 5 ist durch eine Antriebswelle 6 angetrieben, die mit dem Rotor 5 um eine Drehachse 7 drehbar ist. Die Antriebswelle 6 erstreckt sich von außen durch ein Durchgangsloch 8 des Gehäuses 3 in den Aufnahmeraum 4. Zur Übertragung eines Antriebsdrehmoments von der Antriebswelle 6 auf den Rotor 5 dient eine drehfeste Verbindung im Inneren des Rotors 5.
-
Zur Darstellung einer Hubbewegung ist der Rotor 5 mit radial in dem Rotor 5 verschiebbar angeordneten Flügel innerhalb eines Hubrings 10 drehbar. Der Hubring 10 weist radial innen eine Hubkontur auf, an welcher die Flügel der Flügelzellenmaschine 1 mit ihren radial äußeren Enden anliegen. Mit ihren radial inneren Enden sind die Flügel in dem Rotor 5 radial verschiebbar geführt. Der Begriff radial bezieht sich auf die Drehachse 7. Radial bedeutet quer zur Drehachse 7. Analog bedeutet axial in Richtung oder parallel zur Drehachse 7.
-
In axialer Richtung ist der Hubring 10 zwischen zwei Seitenflächen 11, 12 angeordnet. Der Rotor 5 ist radial innerhalb des Hubrings 10 zwischen den Seitenflächen 11 und 12 um die Drehachse 7 drehbar.
-
Die Seitenfläche 11 ist an einer Seitenplatte 15 vorgesehen. Die Seitenfläche 12 ist an einer Druckplatte 16 vorgesehen. Die Seitenplatte 15 und die Druckplatte 16 sind zusammen mit dem Rotor 5 und dem Hubring 10 in dem Gehäuse 3 aufgenommen.
-
Die Seitenplatte 15 umfasst ein zentrales Durchgangsloch 17, durch das sich die Antriebswelle 6 hindurch erstreckt. Der Rotor 5 umfasst ein zentrales Durchgangsloch 18, durch das sich die Antriebswelle 6 ebenfalls hindurch erstreckt. Die Druckplatte 16 umfasst ein zentrales Durchgangsloch 19, in welches die Antriebswelle 6 mit ihrem freien Ende hineinragt.
-
Die Seitenplatte 15 weist, ausgehend von dem zentralen Durchgangsloch 17, in der Seitenfläche 11 einen Steg 21 auf, der sich bis zu einer Unterflügelnut 25 erstreckt. Analog weist die Druckplatte 16, ausgehend von dem zentralen Durchgangsloch 19, einen Steg 22 auf, der sich in der Seitenfläche 12 in radialer Richtung bis zu einer Unterflügelnut 26 hin erstreckt.
-
Im Bereich des Stegs 21 ist eine Dichteinrichtung 31 angeordnet. Im Bereich des Stegs 22 ist eine Dichteinrichtung 32 angeordnet. Die Dichteinrichtung 31 ist in der Seitenfläche 11 positioniert und gegen den Rotor 5 vorgespannt. Die Dichteinrichtung 32 ist in der Seitenfläche 12 positioniert und ebenfalls gegen den Rotor 5 vorgespannt.
-
In 2 sieht man, dass die Dichteinrichtung 31 einen Dichtringkörper 35 umfasst, der mit Hilfe eines Vorspannelements 37 gegen den Rotor 5 vorgespannt ist. Bei dem Dichtringkörper 35 handelt es sich um eine Art Kolbenring mit einem rechteckigen Ringquerschnitt.
-
Der Dichtringkörper 35 ist aus einem tribologisch geeigneten Werkstoff, zweckmäßig aus Kunststoff, gegebenenfalls auch aus Metall, gebildet. Das Vorspannelement 37 ist vorteilhaft als O-Ring ausgeführt.
-
Bei dem O-Ring handelt es sich um ein Elastomerteil, das zusätzlich zu seiner Vorspannfunktion noch eine Dichtfunktion ausübt. Das Vorspannelement 37 ist mit dem Dichtringkörper 35 in einer Ringnut 41 aufgenommen.
-
Die Ringnut 41 hat einen rechteckigen Ringquerschnitt, der in radialer Richtung eine etwas größere Ausdehnung als der Dichtringkörper 35 und das Vorspannelement 37 aufweist. Daraus ergibt sich radial außen zwischen dem Dichtringkörper 35 und der radial äußeren Nutflanke der Ringnut 41 ein Stoßspalt.
-
Der Stoßspalt wird im Betrieb der Flügelzellenmaschine mit dem abzudichtenden Druck beaufschlagt. Dadurch wird auf einfache Art und Weise sichergestellt, dass der Dichtringkörper 35 an der radial inneren Nutflanke der Ringnut 41 in Anlage gehalten wird. Dadurch kann auf einfache Art und Weise ein unerwünschtes Mitdrehen des Dichtringkörpers 35 verhindert werden.
-
Alternativ oder zusätzlich kann zum gleichen Zweck eine formschlüssige Verdrehsicherung vorgesehen werden. Darüber hinaus ist der Dichtringkörper 35 im unverbauten Zustand etwas kleiner als der Durchmesser der radial inneren Nutflanke. Daraus ergibt sich beim Einbau des Dichtringkörpers 35 in die Ringnut 41 eine leichte Vorspannung.
-
Durch die erfindungsgemäßen Dichteinrichtungen 31 und 32 kann die Volumetrie der dargestellten Flügelzellenpumpenkonstruktion soweit verbessert werden, dass die Flügelzellenpumpe 1 bei verschlossenem Druckausgang quasi schlupffrei als Kupplung zur Drehmomentübertragung genutzt werden kann.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Flügelzellenmaschine
- 2
-
- 3
- Gehäuse
- 4
- Aufnahmeraum
- 5
- Rotor
- 6
- Antriebswelle
- 7
- Drehachse
- 8
- Durchgangsloch
- 9
-
- 10
- Hubring
- 11
- Seitenfläche
- 12
- Seitenfläche
- 13
-
- 14
-
- 15
- Seitenplatte
- 16
- Druckplatte
- 17
- zentrales Durchgangsloch
- 18
- zentrales Durchgangsloch
- 19
- zentrales Durchgangsloch
- 20
-
- 21
- Steg
- 22
- Steg
- 23
-
- 24
-
- 25
- Unterflügelnut
- 26
- Unterflügelnut
- 27
-
- 28
-
- 29
-
- 30
-
- 31
- Dichteinrichtung
- 32
- Dichteinrichtung
- 33
-
- 34
-
- 35
- Dichtringkörper
- 36
-
- 37
- Vorspannelement
- 38
-
- 39
-
- 40
-
- 41
- Ringnut
- 42
-
- 43
- Rotorflanke
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 4416077 A1 [0002]
- DE 102012219361 A1 [0013]
