DE1133248B

DE1133248B - Rotary lobe pump

Info

Publication number: DE1133248B
Application number: DESCH23321A
Authority: DE
Inventors: Friedrich Schaeff
Original assignee: Karl Schaeff GmbH and Co Maschinenfabrik
Current assignee: Karl Schaeff GmbH and Co Maschinenfabrik
Priority date: 1957-12-27
Filing date: 1957-12-27
Publication date: 1962-07-12

Description

Drehkolbenpumpe Die Erfindung bezieht sich auf eine Drehkolbenpumpe mit in radialen Schlitzen des zylindrischen Rotors beweglichen Schieberplatten und vorzugsweise zwei einander diametral gegenüberliegenden sichelförmigen Arbeitsräumen zwischen Rotor und Stator, bei der zum stufenlosen Regeln der Fördermenge in einer zentralen Bohrung des Rotors ein von außen bedienbarer Drehschieber eingebaut ist, der in dem Rotor zwischen den einzelnen Schieberplatten radial durchgehende Kanäle steuert. Bei solchen Drehkolbenpumpen bewirken die in radialen Schlitzen eines Rotors geführten Schieberplatten in den sichelförmigen Arbeitsräumen das Ansaugen und Ausstoßen der Förder- bzw. Druckflüssigkeit. Die Sichelform entsteht dadurch, daß der kreisrunde Rotor in dem Pumpengehäuse, das einen größeren Innendurchmesser hat, exzentrisch angeordnet ist. Wenn das Pumpengehäuse einen elliptischen Innenraum aufweist, dessen kleinerer Durchmesser dem Durchmesser des Rotors entspricht, entstehen zwei sichelförmige Arbeitsräume.Rotary lobe pump The invention relates to a rotary lobe pump with slide plates movable in radial slots of the cylindrical rotor and preferably two diametrically opposite sickle-shaped work spaces between rotor and stator, for stepless control of the flow rate in one a rotary valve that can be operated from the outside is installed in the central bore of the rotor, the radially continuous channels in the rotor between the individual slide plates controls. In such rotary lobe pumps, they work in radial slots in a rotor guided slide plates in the crescent-shaped work spaces the suction and discharge the pumped or hydraulic fluid. The sickle shape arises from the fact that the circular The rotor in the pump housing, which has a larger inner diameter, is eccentric is arranged. If the pump housing has an elliptical interior, its smaller diameter corresponds to the diameter of the rotor, two crescent-shaped ones are created Workspaces.

Es ist bekannt, bei Pumpen dieser Art das Fördermedium durch die zentrale Bohrung des Drehkolbens zu- und abzuführen. Eine Trennung zwischen der Saug- und Druckseite erfolgt durch einen in dieser zentralen Bohrung vorgesehenen Drehschieber. Durch dessen Verdrehung ist eine stufenlose Relegung der Fördermenge möglich, indem bei bestimmten Stellungen des Drehschiebers ein Teil der Fördermenge, die am Rotoraußenumfang schon zum sich verengenden, also druckseitigen Bereich des sichelförmigen Arbeitsraumes gebracht worden war, wieder zur Saugseite zurückfließen kann.It is known that in pumps of this type, the pumped medium through the central Feed and discharge bore of the rotary piston. A separation between the suction and The pressure side takes place through a rotary valve provided in this central bore. By rotating it, a stepless relocation of the delivery rate is possible by at certain positions of the rotary valve, part of the delivery rate on the outer circumference of the rotor already to the narrowing, i.e. pressure-side area of the sickle-shaped work space had been brought, can flow back to the suction side.

Allerdings erlaubt diese bekannte Anordnung eine Anwendung nur für Pumpen mit einem einzigen Arbeitsraum, also bei exzentrisch im Pumpengehäuse angeordnetem Rotor. Die Abdichtung des Drehschiebers zwischen dem Saug- und dem Druckraum besteht nur in zwei verhältnismäßig schmalen Berührungsflächen des Drehschiebers mit der Bohrungswand im Drehkolben. Eine solche Lösung ist konstruktiv sehr ungünstig. Am häufigsten verwendet ist das Prinzip, die Regelung der Fördermenge durch Verstellen der Exzentrizität zwischen Drehkolben und Pumpenkammer zu bewirken. Dabei ist aber ein verschiebbares Gehäuse, meist inneres Gehäuse, in einem äußeren Gehäuse mit entsprechenden Verschiebe- oder Verschwenkvorrichtungen erforderlich, wodurch der Bauaufwand einer Pumpe beträchtlich erhöht und die Außenmaße derselben vergrößert werden. Man hat dabei auch schon versucht, die den Förderraum umschließenden inneren Gehäusewände elastisch auszubilden. Aber auch hierfür ist ein großer baulicher Aufwand erforderlich.However, this known arrangement allows an application only for Pumps with a single working space, i.e. when they are arranged eccentrically in the pump housing Rotor. The rotary valve is sealed between the suction and pressure chambers only in two relatively narrow contact surfaces of the rotary valve with the Bore wall in the rotary piston. Such a solution is structurally very unfavorable. At the The principle that is used most frequently is the regulation of the delivery rate by means of adjustment to effect the eccentricity between the rotary piston and the pump chamber. But there is a sliding housing, usually an inner housing, in an outer housing corresponding displacement or pivoting devices required, whereby the Construction costs of a pump increased considerably and the external dimensions of the same increased will. Attempts have also been made to create the inner ones surrounding the conveying space To train housing walls elastic. But this is also a great structural effort necessary.

Um eine regelbare Pumpe der eingangs erwähnten Art konstruktiv einfach auszubilden und insbesondere, um auch bei der Ausführung mit zwei sichelförmigen Arbeitsräumen zwischen Rotor und Gehäuse eine betriebssichere Drehschieberregelung zu ermöglichen, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß die Ansaugöffnungen für das Fördermedium in an sich bekannter Weise in einer Gehäusestirnwand angeordnet sind und unmittelbar in die Arbeitsräume münden, von denen aus die von der Pumpe gelieferte Förderflüssigkeit zum Pumpendruckraum über mit Rückschlagventilen versehene Seitenkanäle abgeleitet wird, die von durch den Rotor verlaufenden radialen Kanälen abzweigen, und daß der Drehschieber (14) für jeden-sichelförmigen Arbeitsraum je eine von seinem Umfang her eingearbeitete Querausnehmung aufweist, die die in sie ausmündenden radialen Kanäle miteinander verbindet.A controllable pump of the type mentioned in the introduction is structurally simple train and in particular to also when running with two crescent-shaped Working spaces between the rotor and the housing, a reliable rotary valve control to enable, it is proposed according to the invention that the suction openings for the conveyed medium is arranged in a manner known per se in a housing end wall and open directly into the work rooms, from which those from the pump Delivered fluid to the pump pressure chamber via non-return valves Side channels derived from radial channels extending through the rotor branch off, and that the rotary slide valve (14) for each sickle-shaped working space each has a transverse recess machined from its circumference, which the in it emptying radial channels connects with each other.

Durch diese Anordnung ist es möglich, je nach Stellung des Drehschiebers einen einstellbaren Teil des angesaugten Mediums drucklos, also - abgesehen von geringfügigen zusätzlichen Strömungswiderständen in den radialen Rotorkanälen - verlustfrei in den Ansaugraum zurückströmen zu lassen. Bei der Ausführung mit zwei sichelförmigen Arbeitsräumen ist der Drehschieber ständig völlig druckentlastet und benötigt daher nur geringe Verstellkräfte.This arrangement makes it possible, depending on the position of the rotary valve an adjustable part of the medium sucked in without pressure, that is - apart from slight additional flow resistance in the radial rotor channels - to allow it to flow back into the suction chamber without loss. When running with two crescent-shaped work spaces, the rotary valve is constantly relieved of pressure and therefore only requires low adjustment forces.

Die Erfindung wird nun an Hand eines in der Zeichnung vorwiegend schematisch dargestellten Beispiels für eine Drehflügelpumpe mit zwei sichelförmigen Arbeitsräumen erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch die Pumpe senkrecht zur Rotordrehachse, Fig. 2 einen Längsschnitt der Pumpe nach Linie A-B der Fig. 1. Der kreiszylindrische trommelförmige Rotor 1 läuft in einem Gehäuse 2 um, das einen mit dem Rotor achsgleichen Hohlraum mit etwa elliptischem Querschnitt hat, dessen in der Ebene x-x gelegene kleine Achse nur geringfügig größer ist als der Durchmesser des Rotors.The invention will now be predominantly schematic with reference to one in the drawing Example shown for a rotary vane pump with two sickle-shaped work spaces explained. It shows Fig. 1 a section through the pump perpendicular to the rotor axis of rotation, FIG. 2 shows a longitudinal section of the pump along line A-B of FIG. 1. Of the circular cylindrical drum-shaped rotor 1 rotates in a housing 2, the one with the rotor has the same axis as cavity with an approximately elliptical cross-section, whose in the plane x-x located minor axis is only slightly larger than the diameter of the rotor.

Hierdurch entstehen beiderseits der Achsebene x-x zwei sichelförmige Arbeitsräume 3 und 4. Der Rotor 1 läuft mit seinen Stirnflächen an stirnseitigen Gehäusedeckeln 5 und 6 an und ist mit einem Wellenzapfen 7 in einem an dem einen Gehäusedeckel 5 ausgebildeten Lager 8 drehbar gelagert. In radialen oder annähernd radialen achsparallelen Schlitzen 9 der Rotortrommell sind rechteckige Schieberplatten 10, die mit ihren Stirnkanten an den Gehäusedeckeln 5 und 6 anlaufen, verschiebbar gelagert.Thereby, the axial plane are formed on both sides xx two sickle-shaped working chambers 3 and 4. The rotor 1 is running at its end faces in face-side housing covers 5 and 6 and is rotatably mounted to a shaft journal 7 in one of the one housing cover 5 shaped bearing. 8 In radial or approximately radial axially parallel slots 9 of the rotor drum, rectangular slide plates 10, the end edges of which run against the housing covers 5 and 6, are slidably mounted.

Beim raschen Drehen des Rotors 1 werden die Schieberplatten 10 durch die Zentrifugalkraft in ihren Führungsschlitzen 9 nach außen bewegt und laufen mit ihren äußeren Längskanten an der Innenumfangswand des Gehäuses 2 an. Auf diese Weise werden die sichelförmigen Arbeitsräume 3 und 4 durch die Schieberplatten 10 in Zellen unterteilt, deren Querschnitt in Umlaufrichtung (Pfeil 11) des Rotors von der Achsebene x-x aus bis zu der dazu senkrechten Achsebene y-y ständig zunimmt, um dann auf dem Rückweg zur Achsebene x-x wieder bis auf den Mindestwert abzunehmen. Auf der in Umlaufrichtung 11 vor der Achsebene y-y gelegenen Seite der sichelförmigen Arbeitsräume 3 und 4, wo der Querschnitt der Zellenräume zwischen den Schieberplatten 10 zunimmt, sind in dem Gehäusedeckel 6 Ansaugöffnungen 12 vorgesehen.When the rotor 1 rotates rapidly, the slide plates 10 are moved outward in their guide slots 9 by the centrifugal force and their outer longitudinal edges run against the inner circumferential wall of the housing 2. In this way, the crescent-shaped working spaces 3 and 4 are divided by the slide plates 10 into cells, the cross-section of which increases continuously in the direction of rotation (arrow 11) of the rotor from the axis plane xx to the axis plane yy perpendicular to it, and then on the way back to the axis plane xx to decrease again down to the minimum value. On the side of the sickle-shaped working spaces 3 and 4 located in the direction of rotation 11 in front of the axial plane yy, where the cross section of the cell spaces between the slide plates 10 increases, suction openings 12 are provided in the housing cover 6.

Im Rotor 1 sind zwischen den die Schieberplatten 10 führenden Schlitzen 9 radiale Kanäle bzw. Bohrungen 19 vorgesehen. Von jeder der radialen Bohrungen 19 zweigt in der zugehörigen Radialebene ein Seitenkanal in Form einer Bohrung 20 ab, der an einer Stirnseite des Rotors in einen in dem Gehäusedeckel s ausgesparten Ringkanal 21 mündet. Der Ringkanal 21 bildet den Pumpendruckraum, an den die Druckleitung angeschlossen wird. In jedem der je aus einem engeren und aus einem weiteren Teil bestehenden Seitenkanäle 20 ist ein nach dem Ringkanal 21 hin öffnendes Rückschlagventil22 vorgesehen, das in diesem Ausführungsbeispiel als Kugelventil dargestellt ist (Fig. 2).In the rotor 1, radial channels or bores 19 are provided between the slots 9 guiding the slide plates 10. A side channel in the form of a bore 20 branches off from each of the radial bores 19 in the associated radial plane and opens into an annular channel 21 recessed in the housing cover s on one end face of the rotor. The annular channel 21 forms the pump pressure chamber to which the pressure line is connected. In each of the side channels 20 , each consisting of a narrower part and a further part, there is provided a check valve 22 which opens towards the annular channel 21 and which is shown as a ball valve in this exemplary embodiment (FIG. 2).

Die zuvor durch die Öffnungen 12 angesaugte Flüssigkeit wird infolge der fortlaufenden Verkleinerung der Zellenräume durch die im Rotor befindlichen Kanäle 19 und deren Seitenkanäle 20 dem Druckraum 21 zugeführt.The previously sucked through the openings 12 liquid is as a result the continuous reduction in size of the cell spaces through those in the rotor Channels 19 and their side channels 20 are fed to the pressure chamber 21.

In einer axialen Bohrung 13 der Rotortrommel 1 ist ein Drehschieber 14 gelagert, der mit einem Lagerzapfen 15 durch die Gehäusewand 6 hindurchgeht. Mittels eines an dem Lagerzapfen 15 angreifenden Steuerhebels 16 kann der Drehschieber 14 in verschiedene Winkelstellungen gedreht werden. Die jeweilige Winkelstellung des Drehschiebers ist durch an sich bekannte, nicht dargestellte Mittel festlegbar. Der Drehschieber 14 hat für jeden der beiden sichelförmigen Arbeitsräume 3 und 4 eine von seinem Umfang ausgehende Querausnehmung 17 und 18. Diese beiden Querausnehmungen 17 und 18 liegen einander diametral gegenüber, und jede von ihnen erstreckt sich über die Einmündungen mehrerer Kanäle 19. A rotary slide valve 14 is mounted in an axial bore 13 of the rotor drum 1 and passes through the housing wall 6 with a bearing pin 15. The rotary slide valve 14 can be rotated into various angular positions by means of a control lever 16 acting on the bearing journal 15. The respective angular position of the rotary valve can be fixed by means which are known per se and are not shown. The rotary valve 14 has a transverse recess 17 and 18 extending from its circumference for each of the two sickle-shaped working spaces 3 and 4.

Ist der Drehschieber 14 mittels des Steuerhebels 16 von der in Fig. 1 ausgezogen gezeichneten Mittelstellung II aus entgegen der Rotor-Umlaufrichtung 11 in Richtung der strichpunktiert gezeichneten Stellung I bewegt worden, so münden in die Querausnehmungen 17 und 18 des Drehschiebers 14 nur solche Radialbohrungen 19 des Rotors, die von auf der Saugseite der Arbeitsräume 3 und 4 befindlichen Zellenräumen ausgehen. Die Rückstromkanäle 19, die von den Druckzellen ausgehen, sind in dieser Stellung durch den Drehschieberumfang abgedeckt, und die Flüssigkeit kann dort nicht in den Saugraum abfließen, so daß hierbei die Pumpe die volle, durch die Größe der Arbeitsräume 3 und 4 und die Drehzahl des Rotors bestimmte Fördermenge hat. Wenn aber der Drehschieber in der Umlaufrichtung 11 des Rotors verdreht wird, etwa in Richtung der durch III angedeuteten Stellung, so kommen Kanäle 19, die von auf der Druckseite der Arbeitsräume 3 und 4 befindlichen Zellen ausgehen, in den Bereich der Querausnehmungen 17 und 18 des Drehschiebers. Dadurch kann die durch diese Kanäle 19 strömende Flüssigkeit in den Saugarm zurückfließen. Ein zum Öffnen der vom Förderdruck belasteten Rückschlagventile 22 ausreichender Druck kann hierbei nicht entstehen, da die Zellen durch die radialen Kanäle 19 des Rotors mit auf der drucklosen Saugseite befindlichen Zellen Verbindung haben. Je mehr von den auf der Druckseite der Arbeitsräume 3 und 4 befindlichen Zellen durch Kanäle 19 über die betreffende Ausnehmung mit dem Ansaugraum verbunden sind, um so geringer wird die Fördermenge der Pumpe.If the rotary valve 14 has been moved by means of the control lever 16 from the center position II drawn in Fig. 1 against the direction of rotor rotation 11 in the direction of the dot-dashed position I, only such radial bores 19 open into the transverse recesses 17 and 18 of the rotary valve 14 of the rotor, which proceed from the cell spaces located on the suction side of the working spaces 3 and 4. The return flow channels 19, which emanate from the pressure cells, are covered in this position by the circumference of the rotary valve, and the liquid cannot flow there into the suction chamber, so that in this case the pump has the full, due to the size of the working chambers 3 and 4 and the speed of the Rotor has a certain delivery rate. However, if the rotary valve is rotated in the direction of rotation 11 of the rotor, approximately in the direction of the position indicated by III, then channels 19, which extend from cells located on the pressure side of the working spaces 3 and 4, come into the area of the transverse recesses 17 and 18 of the Rotary valve. As a result, the liquid flowing through these channels 19 can flow back into the suction arm. A pressure which is sufficient to open the check valves 22 loaded by the delivery pressure cannot arise here, since the cells are connected through the radial channels 19 of the rotor with cells located on the unpressurized suction side. The more of the cells located on the pressure side of the working chambers 3 and 4 are connected to the suction chamber by channels 19 via the relevant recess, the lower the delivery rate of the pump.

Das Ausführungsbeispiel läßt hierdurch klar erkennen, daß die Fördermenge der Pumpe stufenlos von einem Maximal- zu einem Minimalwert und umgekehrt verändert werden kann. Dabei entstehen praktisch auch keinerlei Verluste, weil die in die Ansaugräume zurückströmende Fördermenge nicht auf den Förderdruck gebracht worden ist.The embodiment clearly shows that the delivery rate of the pump changed continuously from a maximum to a minimum value and vice versa can be. There are practically no losses whatsoever because the The delivery volume flowing back into the suction chambers has not been brought up to the delivery pressure is.

Die Fördermengenregelung gemäß der Erfindung kann naturgemäß auch bei solchen Drehflügelpumpen angewendet werden, die nur einen einzigen, sich über den ganzen Rotorumfang erstreckenden sichelförmigen Arbeitsraum haben. Hierbei weist der Drehschieber nur eine einzige Querausnehmung auf, die sich auf etwa den halben Umfang erstreckt.The delivery rate control according to the invention can of course also be used in such rotary vane pumps, which only have a single cover have a sickle-shaped working space extending over the entire circumference of the rotor. Here points the rotary valve only has a single transverse recess, which is about halfway Extends scope.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Rotary lobe pump with slide plates movable in radial slots of the cylindrical rotor and preferably two diametrically opposite sickle-shaped working spaces between rotor and stator, in which an externally operable rotary slide valve is installed in a central bore of the rotor for stepless regulation of the delivery rate, which is in the rotor controls radially continuous channels between the individual slide plates, characterized in that the suction openings (12) for the conveying medium are arranged in a manner known per se in a housing end wall (6) and open directly into the working spaces (3, 4), of which from the delivery liquid delivered by the pump to the pump pressure chamber (21) is derived via side channels (20) provided with non-return valves (22), which branch off from channels (19) running radially through the rotor, and that the rotary slide valve (14) for each sickle-shaped work space each one in terms of its circumference itete transverse recess (17, 18) which connects the radial channels (19) opening into it with one another.

2. Pump according to claim 1, characterized in that the pump pressure chamber (21) as an annular channel in a housing end wall (15) is formed. Publications considered: German Patent Specifications No. 648 718, 660 484, 814 240, 894 202; Swiss patent specification No. 286 616.