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Stand der Technik
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Die Erfindung geht aus von einem Förderaggregat nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Förderaggregat aus der
DE 10 2008 003 240 A1 bekannt, mit einem von einer Antriebswelle angetriebenen Rotor, der um eine erste Drehachse drehbar ist und eine stirnseitige Verzahnung aufweist, die mit einer stirnseitigen Verzahnung eines Gegenrotors kämmt, der eine zur ersten Drehachse geneigte zweite Drehachse aufweist, wobei zwischen der Verzahnung des Rotors und der Verzahnung des Gegenrotors Arbeitsräume zum Fördern eines Fluids gebildet sind. Der Gegenrotor ist in einem Gleitlager gelagert, das an einem Lagerträger ausgebildet ist. Auf den Gegenrotor wirken die Druckkräfte aus den Arbeitsräumen, die den Gegenrotor vom Rotor wegbewegen wollen. Außerdem wirkt ein Druck auf die dem Rotor abgewandte Rückseite des Gegenrotors. Aus den in den Arbeitsräumen wirkenden Kräften und aus den auf die Rückseite des Gegenrotors wirkenden Kräften entsteht eine auf den Gegenrotor wirkende resultierende Kraft, die den Gegenrotor bei Überdruck auf der Rückseite des Gegenrotors übermäßig an den Rotor drücken oder bei Unterdruck auf der Rückseite des Gegenrotors von dem Rotor wegbewegen kann, wodurch im ersten Fall ein hoher Verschleiß an den beiden Rotoren und im zweiten Fall eine interne Leckage zwischen der Saugseite und der Druckseite des Förderaggregates auftritt.
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Vorteile der Erfindung
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Das erfindungsgemäße Förderaggregat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass eine Kompensationskraft erzeugt wird, die der resultierenden Kraft entgegenwirkt, so dass die insgesamt resultierende Kraft am Gegenrotor verringert wird. Dies führt zu einer Verringerung des Verschleißes bzw. der internen Leckage. Erfindungsgemäß wird dies erreicht, indem der Lagerträger in Richtung der zweiten Drehachse des Gegenrotors abhängig von einem am Lagerträger wirkenden Druckunterschied axial verschiebbar ist. Durch den auf den Lagerträger wirkenden Druckunterschied geht eine weitere Kraft in das Kräftegleichgewicht am Gegenrotor ein, die der resultierenden Kraft am Gegenrotor entgegengerichtet ist und die resultierende Kraft dadurch verringert.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Förderaggregates möglich.
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Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ergibt sich der Druckunterschied aus zwei unterschiedlichen, auf den Lagerträger wirkenden Drücken, wobei der erste Druck auf eine dem Gegenrotor zugewandte erste Stirnfläche des Lagerträgers und der zweite Druck auf eine dem Gegenrotor abgewandte zweite Stirnfläche des Lagerträgers wirkt. Auf diese Weise ist der Lagerträger als Druckkolben ausgebildet, auf den zwei unterschiedliche Kräfte wirken.
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Besonders vorteilhaft ist, wenn der erste Druck ein vom Förderaggregat erzeugter Druck ist und dass der zweite Druck ein Druck der Atmosphäre, ein vom Förderaggregat erzeugter Druck oder ein Druck einer externen Druckquelle ist. Auf diese Weise kann eine Druckdifferenz am Lagerträger eingestellt werden, die die am Gegenrotor wirkenden Kräfte derart kompensiert, dass keine interne Leckage oder kein erhöhter Verschleiß an den beiden Rotoren auftritt.
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Nach einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist der Druckunterschied statisch, also unveränderbar. Alternativ kann aber auch vorgesehen sein, dass der Druckunterschied mittels einer Steuereinrichtung veränderbar ist. Diese Alternative hätte den Vorteil, dass die resultierende Kraft am Gegenrotor derart einstellbar ist, dass der Gegenrotor mit ausreichender Kraft zum Abdichten an den zentralen Kugelabschnitt des Rotors gedrückt ist und die Reibkräfte zwischen Rotor und Gegenrotor gering bleiben.
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Auch vorteilhaft ist, wenn der Lagerträger an seiner dem Gegenrotor abgewandten Seite einen Kolbenabschnitt aufweist, der in einer mit dem Kolbenabschnitt dichtend zusammenwirkenden Gehäuseaufnahme eines Gehäuses des Förderaggregates axial verschiebbar ist und an seiner dem Gegenrotor abgewandten Seite die zweite Stirnfläche zur Beaufschlagung mit dem zweiten Druck aufweist. Auf diese Weise ist der Lagerträger als Druckkolben ausgebildet, auf den zwei unterschiedlich große Kräfte wirken.
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Desweiteren vorteilhaft ist, wenn der Gegenrotor derart am Lagerträger gelagert ist, dass der Lagerträger den Gegenrotor abhängig von dem Druckunterschied zum Rotor hinbewegen und/oder vom Rotor wegbewegen kann. Durch diese Kopplung des Lagerträgers mit dem Gegenrotor wird eine Kräftekompensation am Gegenrotor ermöglicht.
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Darüber hinaus vorteilhaft ist, wenn der Lagerträger an seiner dem Gegenrotor zugewandten Seite einen Lagerabschnitt aufweist, in dem das Lager des Gegenrotors ausgebildet oder angeordnet ist. Auf diese Weise kann der Gegenrotor in dem Lagerabschnitt des Lagerträgers drehbar gelagert werden.
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Vorteilhaft ist, wenn ein Gehäuse des Förderaggregates einen Eingangsanschluss und einen Ausgangsanschluss aufweist und dass zwischen der dem Rotor abgewandten Rückseite des Gegenrotors und dem Gehäuse ein Hinterraum und zwischen der dem Gegenrotor abgewandten Rückseite des Rotors und dem Gehäuse ein Vorderraum gebildet ist, wobei der Vorderraum mit dem Hinterraum strömungsverbunden ist. Auf diese Weise kann ein definierter Druck im Hinterraum des Förderaggregates eingestellt werden.
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Weiter vorteilhaft ist, wenn der Gegenrotor den Rotor mit einem Kragenabschnitt umschließt, wobei zwischen dem Gehäuse und dem Kragenabschnitt ein Spalt gebildet ist, über den der Vorderraum mit dem Hinterraum strömungsverbunden ist. Der Kragenabschnitt des Gegenrotors dichtet die Arbeitsräume nach radial außen ab, so dass die radiale Abdichtung nach außen nicht an der Innenfläche des Gehäuses erfolgen muss. Die Verbindung des Hinterraums über den Spalt mit dem Vorderraum hat den Vorteil, dass in dem Hinterraum ein definierter Druck einstellbar ist.
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Außerdem vorteilhaft ist, wenn die Verzahnung des Rotors um einen zentralen Kugelabschnitt des Rotors umläuft, wobei zwischen den Zähnen der Verzahnung des Rotors Steueröffnungen vorgesehen sind, die abhängig von der Drehlage des Rotors entweder in den Vorderraum des Gehäuses oder in einen zweiten Gehäuseanschluss des Gehäuses münden. Auf diese Weise kann das Fördermedium über den ersten Gehäuseanschluss in den Vorderraum, von dort über die Steueröffnungen in die Arbeitsräume einströmen und über die Steueröffnungen aus den Arbeitsräumen in den zweiten Gehäuseanschluss ausströmen oder umgekehrt.
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Zeichnung
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Förderaggregates,
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2 einen Rotor des Förderaggregates nach 1,
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3 einen Gegenrotor des Förderaggregates nach 1 und
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4 einen deckelförmigen zweiten Gehäuseabschnitt nach 1.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt eine Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Förderaggregates. Das erfindungsgemäße Förderaggregat dient dem Fördern von fluiden Fördermedien. Das Förderaggregat 1 umfasst einen von einer Antriebswelle 2 angetriebenen Rotor 3, der um eine erste Drehachse 4 drehbar ist und eine stirnseitige Verzahnung 5 aufweist, die mit einer stirnseitigen Verzahnung 6 eines Gegenrotors 7 kämmt. Die beiden Rotoren 3, 7 sind beispielsweise aus einem Kunststoff, insbesondere einem Duroplast, hergestellt. Die Antriebswelle 2 wird von einem Antriebsmotor 8, beispielsweise einem Elektromotor, angetrieben. Der Gegenrotor 7 weist eine zur ersten Drehachse 4 geneigte zweite Drehachse 10 auf. Zwischen der Verzahnung 5 des Rotors 3 und der Verzahnung 6 des Gegenrotors 7 sind Arbeitsräume 11 zum Fördern eines Fördermediums gebildet. Die Verzahnung 5 des Rotors 3 läuft um einen zentralen Kugelabschnitt 12 des Rotors 3 um und ist beispielsweise zykloidenförmig ausgebildet (2). Die Verzahnung 6 des Gegenrotors 7 ist um eine kugelförmige Vertiefung 13 des Gegenrotors 7 herum angeordnet und korrespondierend zur Verzahnung 5 des Rotors 3 ausgebildet (3). Der Kugelabschnitt 12 des Rotors 3 ist in der kugelförmigen Vertiefung 13 des Gegenrotors 7 angeordnet.
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Das Förderaggregat hat ein Gehäuse 14 mit einem ersten Gehäuseanschluss 18 und einem zweiten Gehäuseanschluss 19. In dem Gehäuse 14 sind der Rotor 3 und der Gegenrotor 7 aufgenommen. Das Gehäuse 14 weist einen den Rotor 3 und den Gegenrotor 7 umschließenden ersten Gehäuseabschnitt 14.1 und einen den ersten Gehäuseabschnitt 14.1 verschließenden, beispielsweise deckelförmigen zweiten Gehäuseabschnitt 14.2 auf. Der zweite Gehäuseabschnitt 14.2 weist eine Durchgangsöffnung 15 zum Durchführen der Antriebswelle 2 und den zweiten Gehäuseanschluss 19 auf. In der Durchgangsöffnung 15 ist ein Wellenlager 23 angeordnet. Die Antriebswelle 2 ragt durch die Durchgangsöffnung 15 in das Gehäuse 14 hinein und ist an ihrem im Gehäuse 14 befindlichen Ende mit dem Rotor 3 fest verbunden.
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Zwischen der dem Rotor 3 abgewandten Rückseite des Gegenrotors 7 und dem Gehäuse 14 ist ein Hinterraum 20 und zwischen der dem Gegenrotor 7 abgewandten Rückseite des Rotors 3 und dem Gehäuse 14 ein Vorderraum 21 gebildet. Der erste Gehäuseanschluss 18 mündet nach dem Ausführungsbeispiel in den Vorderraum 21. Abhängig von der Drehrichtung des Rotors 3 kann der erste Gehäuseanschluss 18 ein Einlasskanal und der zweite Gehäuseanschluss 19 ein Auslasskanal sein oder umgekehrt. Zwischen den Zähnen der Verzahnung 5 des Rotors 3 sind Steueröffnungen 22 vorgesehen, die abhängig von der Drehlage des Rotors 3 entweder in den Vorderraum 21 des Gehäuses 14 oder in den zweiten Gehäuseanschluss 19 des zweiten Gehäuseabschnitts 14.2 münden. Wenn eine oder mehrere der Steueröffnungen 22 mit einer Anschlussöffnung 9 des zweiten Gehäuseanschlusses 19 überdeckt wird, ist der entsprechende Arbeitsraum 11 mit dem zweiten Gehäuseanschluss 19 strömungsverbunden, so dass das Fördermedium abhängig von der Drehrichtung des Rotors 3 in den entsprechenden Arbeitsraum 11 einströmen oder aus diesem herausströmen kann. Die Anschlussöffnung 9 des zweiten Gehäuseanschlusses 19 ist beispielsweise nierenförmig oder ringabschnittsförmig ausgebildet (4) und steht bis an die Rückseite des Rotors 3 vor, so dass die Druckseite gegenüber der Saugseite des Förderaggregates 1 abgedichtet ist.
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Der Gegenrotor 7 ist in einem Lager 16 drehbar gelagert, das an einem Lagerträger 17 vorgesehen ist. Das Lager 16 kann ein Wälzlager, insbesondere ein Kugellager, oder ein Gleitlager sein.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Lagerträger 17 in Richtung der zweiten Drehachse 10 des Gegenrotors 7 abhängig von einem am Lagerträger 17 wirkenden Druckunterschied axial verschiebbar ist.
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Der auf den Lagerträger 17 wirkende Druckunterschied ergibt sich aus zwei unterschiedlichen, auf den Lagerträger 17 wirkenden Drücken, wobei der erste Druck auf eine dem Gegenrotor 7 zugewandte erste Stirnfläche 17.1 des Lagerträgers 17 und der zweite Druck auf eine dem Gegenrotor 7 abgewandte zweite Stirnfläche 17.2 des Lagerträgers 17 wirkt. Der erste Druck ist ein vom Förderaggregat 1 erzeugter Druck, der abhängig von der Drehrichtung des Rotors 3 ein Unter- oder Überdruck ist. Der zweite Druck ist nach dem Ausführungsbeispiel ein Druck der Atmosphäre, kann aber auch ein vom Förderaggregat 1 erzeugter und mit einer nicht dargestellten Drosseleinrichtung veränderter Druck sein. Ebenso kann der zweite Druck ein Druck aus einer externen Druckquelle sein. Der Druckunterschied ist nach dem Ausführungsbeispiel statisch, also unveränderbar. Alternativ kann der Druckunterschied aber auch mittels der Drosseleinrichtung oder einer anderen Steuereinrichtung veränderbar sein.
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Auf den Gegenrotor 7 wirken die Druckkräfte aus den Arbeitsräumen 11, so dass diese den Gegenrotor 7 vom Rotor 3 wegbewegen wollen. Außerdem wirkt der im Hinterraum 20 herrschende Druck auf die Rückseite des Gegenrotors 7. Aus den Kräften in den Arbeitsräumen 11 und den auf die Rückseite des Gegenrotors 7 wirkenden Kräften entsteht eine auf den Gegenrotor 7 wirkende resultierende Kraft, die den Gegenrotor 7 bei Überdruck im Hinterraum 20 an den Rotor 3 oder bei Unterdruck im Hinterraum 20 von dem Rotor 3 weg drückt. Durch den erfindungsgemäß auf den Lagerträger 17 wirkenden Druckunterschied wird eine Kompensationskraft erzeugt, die der resultierenden Kraft entgegenwirkt, so dass die daraus resultierende Kraft verringert wird.
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Der Lagerträger 17 hat an seiner dem Gegenrotor 7 abgewandten Seite einen Kolbenabschnitt 24, der in einer mit dem Kolbenabschnitt 24 dichtend zusammenwirkenden Gehäuseaufnahme 25 des Gehäuses 14 axial verschiebbar ist und an seiner dem Gegenrotor 7 abgewandten Seite die zweite Stirnfläche 17.2 zur Beaufschlagung mit dem zweiten Druck aufweist. Die Gehäuseaufnahme 25 ist nach dem Ausführungsbeispiel als Durchgangsöffnung ausgebildet, damit der Druck der Atmosphäre auf die zweite Stirnfläche 17.2 wirken kann. Alternativ kann die Gehäuseaufnahme 25 auch topfförmig ausgebildet sein, so dass in der Gehäuseaufnahme 25 auf der der zweiten Stirnfläche 17.2 zugewandten Seite eine geschlossene Kammer gebildet ist, die mit dem zweiten Druck beaufschlagbar ist. Es ist ein ringförmiges Dichtelement 26, beispielsweise ein O-Ring, vorgesehen, das einen Spalt zwischen der Gehäuseaufnahme 25 und dem Kolbenabschnitt 25 abdichtet.
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An der dem Gegenrotor 7 zugewandten Seite des Lagerträgers 17 ist ein Lagerabschnitt 28 vorgesehen, in oder an dem das Lager 16 des Gegenrotors 7 ausgebildet oder angeordnet ist. Der Lagerabschnitt 28 weist an seiner dem Gegenrotor 7 zugewandten Stirnseite eine Ausnehmung 29 auf, in der das Lager 16 vorgesehen ist. An der dem Rotor 3 abgewandten Rückseite des Gegenrotors 7 ist ein Lagerzapfen 30 angeordnet, der in das Lager 16 hineinragt. Der Gegenrotor 7 ist derart am Lagerträger 17 gelagert, dass der Lagerträger 17 den Gegenrotor 7 abhängig von dem Druckunterschied zum Rotor 3 hinbewegen und/oder vom Rotor 3 wegbewegen kann. Dazu ist das Lager 16 beispielsweise als Wälzlager ausgeführt, dessen Innenring mit dem Lagerzapfen 30 fest, beispielsweise kraftschlüssig, verbunden ist.
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Zwischen dem Gehäuse 14 und dem Lagerträger 17 ist beispielsweise ein Federelement 31 vorgesehen, das den Lagerträger 17 derart in Richtung des Rotors 3 drückt, dass der Gegenrotor 7 gegen den Rotor 3 gedrückt ist. Auf diese Weise werden die Arbeitsräume 11 im Bereich des Kugelabschnitts 12 des Rotors 3 und der Vertiefung 13 des Gegenrotors 7 abgedichtet, so dass eine interne Leckage zwischen der Saugseite und der Druckseite des Förderaggregates vermieden wird.
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Der Gegenrotor 7 weist einen Kragenabschnitt 33 auf, der den Rotor 3 derart umschließt, dass die Arbeitsräume 11 nach radial außen bezüglich der ersten Drehachse 4 abgedichtet sind. Zwischen dem Gehäuse 14 und dem Kragenabschnitt 33 des Gegenrotors 7 ist ein Spalt 34 gebildet, über den der Vorderraum 21 mit dem Hinterraum 20 strömungsverbunden ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102008003240 A1 [0001]
