DE1403945B2

DE1403945B2 - ROTARY PISTON PUMP

Info

Publication number: DE1403945B2
Application number: DE19601403945
Authority: DE
Inventors: William T Fort Lauderda Ie Fla Clark Hubert M Birming harn Drutchas Gilbert H Detroit Mich Livermore (V St A ) F15clO8
Original assignee: TRW Ine , Cleveland, Ohio (V St A)
Priority date: 1960-07-01
Filing date: 1960-07-01
Publication date: 1973-02-01
Also published as: DE1403945A1

Description

Überlaufen der Einlaß- und der Auslaßöffnung eine unmittelbare Verbindung zum Schlitzraum unter dem Gleitschuh hergestellt wird, und daß eine in Drehrichtung vor jedem Rotorschlitz in der Rotorumfangsfläche eingelassene Ausnehmung den Strömungsweg in den Schlitzraum bildet, dabei aber nur so tief in die vordere Schlitzwand einschneidet, daß hauptsächlich nur beim Überlaufen des eigentlichen zwischen der Einlaß- und der Auslaßöffnung gelegenen Förderbereiches die Verbindung zum Schlitzraum unter dem Gleitschuh frei ist.Overflow the inlet and the outlet opening a direct connection to the slot space under the Slide shoe is made, and that one in the direction of rotation in front of each rotor slot in the rotor circumferential surface The recessed recess forms the flow path into the slot space, but only cuts so deep into the front diaphragm wall that mainly only when overflowing the actual between the inlet and outlet opening conveying area the connection to the slot space is free under the sliding shoe.

Die aus elastischem relativ dünnem Blech gebogenen Gleitschuhe der erfindungsgemäßeni Rotationskolbenpumpe gewährleisten, daß ihre Schenkel durch den Druck innerhalb des Rotorschlitzes nach dem Verlassen der Auslaßöffnung leicht nach außen gespreizt werden. Damit wird im Bereich des Totraumes des Förderraumes zwischen der Druckzone und der Saugzone das Dichtungsspiel zwischen dem Gleitschuh und den Radialwänden des zugehörigen Rotorschlitzes verringert und somit die Abdichtung in diesem Bereich optimal. Die Gleitschuhe können außerdem sehr leicht ausgebildet werden, so daß die Zentrifugalkräfte und damit auch die Abnutzung der aufeinander gleitenden Teile verringert wird. Schließlieh können die Gleitschuhe der erfindungsgemäßen Rotationskolbenpumpe sehr einfach und billig als Preßteile hergestellt werden.The sliding shoes of the rotary piston pump according to the invention, bent from elastic, relatively thin sheet metal ensure that their legs by the pressure within the rotor slot after the Leaving the outlet opening are slightly spread outwards. This is in the area of the dead space of the conveying space between the pressure zone and the suction zone, the sealing clearance between the Reduced sliding shoe and the radial walls of the associated rotor slot and thus the seal optimal in this area. The sliding shoes can also be designed very easily, so that the Centrifugal forces and thus also the wear and tear of the parts sliding on each other is reduced. Finally the sliding shoes of the rotary piston pump according to the invention can be very simple and cheap as Pressed parts are produced.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.The invention is illustrated below with reference to a schematic drawing of an exemplary embodiment explained in more detail.

In der Zeichnung ist ein Querschnitt durch eine Rotationskolbenpumpe gezeigt, deren Rotor 1 in einem Förderraum drehbar angeordnet ist, der durch ein in eine zylindrische Bohrung eines Gehäuses 2 eingesetztes buchsenartiges Einsatzstück 3 gebildet ist. Die Förderraumumfangswand ist dabei gegenüber der Rotorachse exzentrisch. In der Förderraumumfangswand sind auf der einen Seite eine Einlaßöffnung 4 und auf der gegenüberliegenden Seite eine Auslaßöffnung5 ausgespart. ImRotor 1 sind mehrere im Querschnitt rechteckige Schlitze 6 gleichmäßig verteilt angebracht, in denen U-förmige, aus Blech gebogene Gleitschuhe? eingesetzt sind. Diese Gleitschuhe können durch Federn mit ihrer Bodenfläche gegen die Förderraumumfangswand gedrückt werden. Die Rotorschlitze 6 und auch die Gleitschuhe 7 erstrecken sich in axialer Richtung über die ganze Länge des Rotors. Im Betrieb wird der Rotor entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben. Das Fordermedium gelangt dann über die Einlaßöffnung 4 in den Förderraum und wird hier durch die Gleitschuhe 7 zur Auslaßöffnung 5 gefördert. Der Förderraum ist in die Bereiche a, b, c, d und c', d' aufgeteilt. Der Winkel des Kreisbogens α beträgt beispielsweise 108°, des Kreisbogens b 120°, der Kreisbögen c undc' 30° und der Kreisbögen d und d' 36°. Der Radius des Kreisbogensa beträgt etwa 85% vom Radius des Kreisbogens b. Die Endpunkte der Ein- und Auslaßöffnungen fallen mit den Enden der Kreisbögen α undö zusammen, mit der Ausnahme, daß sich die Einlaßöffnung in den Kreisbogen α hinein über eine Strecke erstreckt, die annähernd gleich der Berührungsbreite eines Gleitschuhs ist, sowie in den Kreisbogen b hinein längs einer Strecke, die annähernd gleich der Hälfte dieser Berührungsbreite ist. Die Auslaßöffnung 5 weist ferner noch eine schmale Vorverdichtungsnut 8 auf, die sich in den Kreisbogen b hinein bis zu einem Punkt erstreckt, der kurz vor demjenigen Punkt liegt, an dem eine unmittelbare Verbindung von der Auslaßöffnung zur Einlaßöffnung zwischen einander benachbarten Dichtkanten der Gleitschuhe hergestellt würde. Auf diese Weise ist dafür gesorgt, daß der Raum zwischen einander benachbarten Gleitschuhen innerhalb des Arbeitsbogens allmählich unter Druck gesetzt wird.The drawing shows a cross section through a rotary piston pump, the rotor 1 of which is rotatably arranged in a pumping space which is formed by a bush-like insert 3 inserted into a cylindrical bore of a housing 2. The circumferential wall of the conveying chamber is eccentric with respect to the rotor axis. In the circumferential wall of the conveying space, an inlet opening 4 is recessed on one side and an outlet opening 5 is recessed on the opposite side. In the rotor 1, several slots 6 with a rectangular cross-section are evenly distributed, in which U-shaped sliding shoes? are used. These sliding blocks can be pressed with their bottom surface against the peripheral wall of the conveying chamber by springs. The rotor slots 6 and also the sliding shoes 7 extend in the axial direction over the entire length of the rotor. During operation, the rotor is driven counter-clockwise. The conveying medium then reaches the conveying space via the inlet opening 4 and is conveyed here through the sliding shoes 7 to the outlet opening 5. The conveying space is divided into areas a, b, c, d and c ', d' . The angle of the circular arc α is, for example, 108 °, the circular arc b 120 °, the circular arcs c and c '30 ° and the circular arcs d and d' 36 °. The radius of the circular arc a is about 85% of the radius of the circular arc b. The end points of the inlet and outlet openings coincide with the ends of the circular arcs α and Ö, with the exception that the inlet opening extends into the circular arc α over a distance that is approximately equal to the contact width of a sliding shoe, and into the circular arc b along a distance which is approximately equal to half of this contact width. The outlet opening 5 also has a narrow pre-compression groove 8 which extends into the circular arc b to a point which is just before the point at which a direct connection from the outlet opening to the inlet opening would be established between adjacent sealing edges of the sliding blocks . In this way it is ensured that the space between adjacent sliding shoes within the working arc is gradually put under pressure.

Der Krümmungsradius der gekrümmten Bodenabschnitte bzw. U-Böden der Gleitschuhe? ist im mittleren Teil im wesentlichen gleich dem Radius des Kreisbogens b der Förderraumumfangswand gewählt. Anschließend an diese mittlere Anlagefläche der Gleitschuhe sind tangentiale Übergangsabschnitte vorgesehen, deren Radius im wesentlichen gleich dem Radius des den kleinsten Radius aufweisenden Kreisbogens c gewählt ist. Die U-Schenkel 9 der Gleitschuhe bilden Segmente eines Kreises, dessen Durchmesser im wesentlichen gleich der Breite des Rotorschlitzes 6 abzüglich eines geringen Arbeitsspiels ist. Damit können die Gleitschuhe innerhalb der Rotorschlitze Kipp- und Winkelbewegungen ausführen, wie dies erforderlich ist, damit die Gleitschuhe der Umrißform der Förderraumumfangswand folgen können. Im U-Boden jedes Gleitschuhs ist eine Öffnung 10 vorgesehen, die eine unmittelbare Verbindung zwischen dem Rotorschlitz 6 und der Einlaßbzw. Auslaßöffnung herstellt, wenn der Gleitschuh diese Öffnung überläuft. Durch Ausnehmungen 11, die in der Rotorumfangsfläche eingelassen sind, wird ein Strömungsweg gebildet, der sich über einen Teil der Vorderkante jedes Rotorschlitzes erstreckt. Die axiale Breite dieser Ausnehmungen 11, in Rotorlängsrichtung gesehen, kann auf die Breite der Öffnungen im Einsatzstück 3 beschränkt sein, die geringer als die Rotorlänge sein kann, so daß an beiden Enden des Rotorschlitzes 6 eine volle Berührungsfläche für den betreffenden Schenkel der Gleitschuhe verbleibt. Die Herstellung wird jedoch erleichert, wenn die Ausnehmungen 11 an einer Stirnfläche des Rotors beginnen und sich über einen Teil dessen Länge erstrecken, z.B. annähernd über die Hälfte der Länge, so daß die andere Hälfte des Rotorschlitzes die rechteckige Querschnittsform beibehält und hier der Schenkel der Gleitschuhe abgestützt werden kann. Die Tiefe der Ausnehmungen 11 ist auf einen solchen Wert begrenzt, daß die Endkante des vorderen Gleitschuhschenkels diese Ausnehmung nicht freilegt, während der Gleitschuh den Abdichtungsbereich α des Förderraums durchläuft, sondern erst dann diese Ausnehmung freigibt, wenn sich der Gleitschuh längs des zum Einlaß oder Auslaß gehörigen Bogenbereichs c, d bzw. d', d' radial nach außen bewegt. Dieser zusätzliche Strömungsweg gewährleistet zusammen mit der öffnung 10 einen hindernisfreien Weg für das Fördermedium zu den Rotorschlitzen 6 unterhalb der Gleitschuhe, und damit wird mit Sicherheit vermieden, daß die Gleitschuhe während des Betriebs mit hohen Drehzahlen infolge der beschränkten Füllung von der Förderraumumfangswand abheben.The radius of curvature of the curved bottom sections or U-bottoms of the sliding blocks? is selected in the middle part essentially equal to the radius of the circular arc b of the conveying space circumferential wall. Subsequent to this middle contact surface of the sliding shoes, tangential transition sections are provided, the radius of which is selected to be essentially equal to the radius of the circular arc c having the smallest radius. The U-legs 9 of the sliding blocks form segments of a circle, the diameter of which is essentially equal to the width of the rotor slot 6 minus a small working cycle. In this way, the sliding shoes can perform tilting and angular movements within the rotor slots, as is necessary so that the sliding shoes can follow the contour of the peripheral wall of the conveying chamber. In the U-bottom of each sliding shoe, an opening 10 is provided which provides a direct connection between the rotor slot 6 and the inlet or outlet. Establishes outlet opening when the sliding shoe overflows this opening. A flow path is formed by recesses 11 which are let into the rotor circumferential surface, which flow path extends over part of the leading edge of each rotor slot. The axial width of these recesses 11, seen in the longitudinal direction of the rotor, can be limited to the width of the openings in the insert 3, which can be less than the rotor length, so that a full contact surface remains for the relevant leg of the sliding shoes at both ends of the rotor slot 6. Production is made easier, however, if the recesses 11 begin at one end face of the rotor and extend over part of its length, e.g. approximately half the length, so that the other half of the rotor slot retains the rectangular cross-sectional shape and here the leg of the sliding shoes can be supported. The depth of the recesses 11 is limited to such a value that the end edge of the front sliding shoe leg does not expose this recess while the sliding shoe passes through the sealing area α of the conveying chamber, but only releases this recess when the sliding shoe is along the inlet or outlet associated arc area c, d or d ', d' moved radially outward. This additional flow path, together with the opening 10, ensures an unobstructed path for the conveying medium to the rotor slots 6 below the sliding shoes, and this prevents the sliding shoes from lifting off the peripheral wall of the delivery chamber during operation at high speeds due to the restricted filling.

Wenn ein Gleitschuh? die Einlaßöffnung4 überlaufen hat und die Verbindung derselben mit dem zugehörigen Rotorschlitz 6 über die öffnung 10 im Gleitschuh abgeschlossen ist, wird der Läuferschlitz über die zugehörige Ausnehmung 11 am Rotor mit der Verdrängerzelle vor dem Gleitschuh in Verbin-When a sliding shoe? overflow the inlet opening 4 and the connection of the same with the associated rotor slot 6 via the opening 10 in the Slide shoe is completed, the rotor slot is via the associated recess 11 on the rotor the displacement cell in front of the sliding shoe in connection

dung gebracht, in welcher schon ein bestimmter höherer Druck herrscht, um ein Abheben von der Förderraumwand im Bogenbereich b zu verhindern. Ferner wird die Abdichtung zwischen dem vorderen Schenkel des Gleitschuhs und der zugehörigen Rotorschlitzwand während des Durchlaufens des Abdichtungsbereichs α nicht gestört. Die Zeichnung zeigt, daß stets mindestens ein ganzer Gleitschuh oder gleichwertige Teile von zwei benachbarten Gleitschuhen in abdichtender Berührung mit der Förderraumumfangswand zwischen der Einlaßöffnung und der Auslaßöffnung stehen. Damit wird es überflüssig, den Rotor selbst mit der Förderraumumfangswand in abdichtende Berührung zu bringen. Der Spalt zwischen Rotor und Förderraumumfangswand braucht deshalb nicht mit exakten Toleranzen hergestellt zu werden, da die Abdichtung in diesem Bereich ausschließlich über die Gleitschuhe erfolgt. Die Herstellung solcher Pumpen wird damit wesentlich vereinfacht und verbilligt.application brought, in which a certain higher pressure already prevails to prevent lifting from the conveying chamber wall in the arch area b . Furthermore, the seal between the front leg of the sliding block and the associated rotor slit wall is not disturbed during the passage through the sealing area α. The drawing shows that at least one entire sliding shoe or equivalent parts of two adjacent sliding shoes are always in sealing contact with the conveying space circumferential wall between the inlet opening and the outlet opening. This makes it unnecessary to bring the rotor itself into sealing contact with the peripheral wall of the conveying chamber. The gap between the rotor and the circumferential wall of the conveying chamber therefore does not need to be produced with exact tolerances, since the seal in this area takes place exclusively via the sliding blocks. The production of such pumps is thus considerably simplified and made cheaper.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Claim:

Rotary piston pump with one on its peripheral wall of an inlet port and one Outlet opening for the conveyed medium provided conveying space and an eccentrically arranged therein, cylindrical, slotted rotor in which sliding shoe-like, each with a correspondingly curved outer surface on the conveying space circumferential wall adjacent displacement organs are arranged to be radially movable, furthermore via one along the direction of rotation of the rotor front wall of each rotor slot running the flow path of the slot space below the displacement element is connected to the conveying space area in front of it, characterized in that the displacement organs are known per se from sheet metal U-shaped curved sliding shoes (7) whose U-legs (9) in the circumferential direction both radial walls of the associated rotor slot (6) touch sealingly and their U-bottoms, which are in contact with the wall of the conveying chamber, each with an opening (10) are provided through which the inlet and outlet openings when overflowing (4, 5) established a direct connection to the slot space (6) under the slide shoe (7) is, and that in the direction of rotation in front of each rotor slot in the rotor circumferential surface Recess (11) forms the flow path into the slot space, but only so deep into the front slit wall cuts that mainly only when overflowing the actual between the inlet and outlet opening (4, 5) located conveying area the connection to the slot space under the slide shoe (7) is free.

4040

The invention relates to a rotary piston pump with a on its peripheral wall of an inlet opening and an outlet opening for the conveying medium and a conveying space eccentrically arranged, cylindrical, slotted rotor in which sliding shoe-like, each with a correspondingly curved outer surface resting on the conveying space circumferential wall Displacement organs are arranged to be radially movable, furthermore via one along the direction of rotation of the rotor front wall of each rotor slot running the flow path of the slot space below the Displacer is connected to the conveying space area located in front of this.

There is already a rotary piston pump of this type known (US Pat. No. 2,333,323) in which the displacement organs are massive sliding bodies which have a recess on the front side in the direction of rotation of the rotor which have an outwardly open flow path in the space of the rotor circumference creates the slot space under the sliding bodies as long as the sliding bodies are not fully in their rotor slot pressed in and then these recesses are closed by the wall of the conveying chamber. It a rotary piston pump is also known in which the with loose play and thus with a free gap on the front side lying in the direction of rotation of the rotor inserted in the rotor slots, through radial Springs held in contact with the wall of the conveying chamber, massive sliding bodies in their on the conveying wall adjacent correspondingly curved sealing surface have a recess through which when overflowing the inlet and outlet openings a direct connection to the slot space below the sliding body (U.S. Patent 2,499,763). In these known pumps is a result the massive and thus rigid design of the sliding body no optimal seal between the Guaranteed sliding bodies and the rotor slots receiving them and not even intended here, and thus there is also no reliable seal between the sliding bodies and the peripheral wall of the conveying chamber guaranteed. This could not be remedied by the fact that the sliding body of this known pumps are made of thin U-shaped bent sheet metal parts, as is the case with rotary piston pumps other design is known per se (Austrian patent specification 183 163).

Rotary piston expansion machines are also known (USA patents 813 819 and 892443), where the supply and discharge of steam or other expanding fluid takes place via radial inlet and outlet channels formed in the rotor. The seal between The rotor and the circumferential wall of the engine compartment are carried out here by means of sliding shoes that are bent in a U-shape from sheet metal U-legs in the circumferential direction each touch both radial walls of the associated rotor slot in a sealing manner. Furthermore, in these sliding shoes, too, there is each one along the front wall in the direction of rotation of the rotor Rotor slot provided a flow path to the slot space under the sliding shoe, namely in the form of recesses made in the rotor circumferential surface in front of each rotor slot in the direction of rotation and corresponding recesses in the front leg of the sliding blocks. The recesses in the However, the circumferential surface of the rotor is only cut so deep that the connection to the slot space is only free under the sliding shoes if they are not fully pressed into the rotor slots, such as this is essentially the case only in the sealing areas between the two engine compartments. As a result The different types of fluid supply prevail in these known machines different conditions and prerequisites for the sliding shoe seal, which are therefore not easily dealt with the sealing problems of a rotary piston pump of the type mentioned are comparable.

It is the object of the invention to further develop a rotary piston pump of the type mentioned at the beginning and to improve that under all operating conditions a good and secure seal between the displacement organs and the conveying chamber peripheral wall and the radial walls of the associated Rotor slots is guaranteed.

According to the invention, this object is achieved on the basis of a rotary piston pump of the type mentioned at the beginning Art, solved in that the displacement organs known per se bent from sheet metal in a U-shape Sliding shoes are whose U-legs in the circumferential direction each have both radial walls of the associated rotor slot touch sealingly and their U-bottoms, which are in contact with the circumferential wall of the conveying chamber, each are provided with an opening through which the