DE2036200A1

DE2036200A1 - Rotationspumpe

Info

Publication number: DE2036200A1
Application number: DE19702036200
Authority: DE
Inventors: Kenneth Charles Walderslade Chatham Baxter Michael David Strood Rochester Holmes John Francis Strood Rochester Kent Martin (Großbritannien) R
Original assignee: Hobourn Eaton Manufacturing Company Ltd , Strood, Rochester, Kent (Großbntan men)
Priority date: 1969-07-21
Filing date: 1970-07-21
Publication date: 1971-02-18
Also published as: US3687579A; GB1310358A

Description

Hobourn - Eaton Manufacturing Company Limited, Strood, Rochester, Kent/England

Rotationspumpe

Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe mit einer in einem inneren Teil vorgesehenen Pumpenkammer, in der ein Rotor drehbar angebracht ist, sowie einer Vielzahl von radial zum Rotor beweglichen und während der Drehung des Rotors mit diesem drehenden Pumpenelementen, welche die sich am Umfang erstreckende Kammerwand erfassen und einen Pumpvorgang durchführen und mit Elementen, die einen Zufluß in die Pumpenkammer und einen Abfluß aus der Pumpenkammer darstellen, wobei sich dieser Zufluß und Abfluß an entgegenge-

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setzten Seiten der Drehachse des Drehkörpers zur Pumpkammer öffnen, und mit einem äußeren Teil, welcher in Bezug auf die Drehachse des Drehkörpers feststeht und in welchem das innere Teil zur Ausführung einer geführten Gleitbewegung angebracht ist, und zwar in Richtungen, die durch die Wirkungslinie der Resultierenden aus den während des Pump-' betriebs auf die Kammerwand wirkenden Flüssigkeit drücken bestimmt sind.

Ziel der Erfindung ist, eine verbesserte Pumpe der genannten Art zu schaffen.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß durch Federelemente, die zwischen den äußeren und inneren Teilen wirken und die der Bewegung des inneren Teils In Bezug auf den äußeren Teil entgegenwirken, welche sich aus einem erhöhten Förderdruck der Pumpe ergibt, und durch Dämpferelemente zum Dämpfen der Gleitbewegung des inneren Teils in Bezug auf den äußeren Teil.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung besteht darin, daß ein umschlossener Zwischenraum zwischen dem inneren und äußeren Teil gebildet ist, der mit Flüssigkeit angefüllt ist und in dem das innere und das äußere Teil je Flächen vorsehen, welche zusammenwirken, um das innere Teil zur Ausführung der geführten Gleitbewegung zu stützen und daß die Dämpfelemente Begrenzungsmittel umfassen, welche die Teile des Zwischenraums an den entgegengesetzten Enden der zusammenwirkenden Flächen miteinander verbinden·

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, besteht darin, daß das Dämpferelement ein Aneohlagelement

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enthält, welches einen Anschlag vorsieht, der das innere Teil gegenüber dem Federelement erfaßt und der sich wirksam auf das innere Teil zu und von demselben fort bewegt, wenn das innere Teil durch eine Erhöhung des Förderdruckes und durch die Federelemente bewegt wird, wobei der Anschlag in dem äußeren Teil angebracht ist, um sich quer zur Richtung der Gleitbewegung des inneren Teils zu bewegen und das innere Teil durch Kellwirkung zu erfassen.

Eine zweckmäßige Ausführung der Erfindung besteht darin, daß der Anschlag ein Element mit einer auf dem äußeren Teil aufliegenden Grundfläche enthält, wobei dieses Element mit Bezug auf das äußere Teil um eine Seitenkante der Grundfläche drehbar ist und welches eine von der Grundfläche entfernte Kante hat, die von dieser Seitenkante der Grundfläche seitlich versetzt ist, und zwar mit Bezug auf die Richtung der Gleitbewegung des inneren Teils, und die eine geneigte Fläche des inneren" Teils erfaßt, wobei durch den Druck der Federelemente das Element auf seiner Grundfläche drehbar ist. Eine andere Ausführung zeichnet sich dadurch aus, daß der Anschlag eine Rolle enthält, die mit einer geneigten Fläche des inneren Teils und/oder einer geneigten Fläche des äußeren Teils zur Auslösung der Keilwirkung zusammenwirkt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sollen anhand eines Ausführungsbeispieles näher erläutert und beschrieben werden, wobei auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen ist.

Figur 1 ist ein Querschnitt der erfindungsgemäßen Pumpe, wobei das innere Teil sich In einer Stellung befindet, in der keine Druckflüssigkeit befördert wird,

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Figur 2 ist eine ähnliche Ansicht wie Figur 1, die jedoch das innere Teil in seiner Stellung für maximale Förderleistung zeigt,

Figur jj ist ein den Figuren 1 und 2 ähnlicher Querschnitt, in dem jedoch das innere Rotorteil und einige andere Teile entfernt sind,

Figur 4 ist eine geschnittene Teilansicht nach Linie 4-4 in Figur 1.

In den Zeichnungen und insbesondere in den Figuren 5 und 4 hat die Pumpe 10 ein dickes Stirnteil 11, in welchem eine Zuflußleitung 12 und eine Abflußleitung 13 ausgebildet sind. Die Kanäle liegen an der Vorderseite des Stirnteils je als öffnungen 14 und 15. Das Stirnteil sieht auch ein Lager für eine Welle 16 vor, die von der Vorderseite aus vorspringt und an seinem vorspringenden Ende einen Rotor 17 trägt. Der Rotor ist an der Welle 16 zur Drehung mit dieser mittels eines sich diametral durch ausgerichtete Bohrungen in Rotor und Welle erstreckenden Keils 18 verbunden» Der Rotor ist im allgemeinen ringförmig und hat vier radiale Schlitze 19 (Figuren 1 und 2), die in gleichmäßigen Abständen um die Achse des Rotors angeordnet sind und sich über die gesamte achsiale Länge des Rotors erstrecken. Ein Schieber 20 ist in jedem Schlitz 19 dichtend angeordnet und kann in radialer Richtung in diesem frei gleiten. Breite, sich achsial erstreckende Kanäle 21 sind an der Außenfläche des Rotors zwischen den Schiebern ausgebildet. Ein ringförmiges inneres Teil 22 umgibt den Rotor und hat eine zylindrische Innenfläche, die von den Schiebern gestreift wird, wenn sich der Rotor dreht. Die Schieber sind durch zwei Ringe (siehe Fig. 4) radial mit dem inneren Teil in Berührung gehalten, wobei die "

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'Ringe je in Vertiefungen am vorderen und hinteren Ende des Rotors angeordnet sind, und an den die radial verlaufenden Innenflächen der Schieber anliegen. Der Ring kann sich in der Vertiefung unbehindert drehen und kreisen. Die in Figur gezeigte Drehung des Drehkörpers in Pfeilrichtung bewirkt, daß die Flüssigkeit durch die öffnung 14 in die Pumpenkammer zwischen innerem und äußerem Teil angesogen und durch die öffnung 15 in der bekannten Weise ausgepumpt wird.

Das innere Teil 22 ist von einem äußeren Gehäuseteil 25 umgeben. Eine in Figur 4 gezeigte Abschlußkappe 26 ist auf die Vorderseite des äußeren Teils aufgesetzt und vier Schrauben 28 befestigen die Abschlußkappe 26 und den äußeren Teil 25 an dem Stirnteil 11. Die achsialen Endflächen des Rotors 17, die Schieber 20 und das innere Teil 22 bilden dichtende Verbindungen zwischen dem Stirnteil 11 und der Abschlußkappe

Das innere Teil ist in Richtung seines Durchmessers innerhalb des äußeren Teils geradlinig gleitbar und ist dabei von zwei sich auf der äußeren Fläche des inneren Teils achsial erstreckenden Rippen 30 und einem in Figur 3 gezeigten Stift geführt, der an der Vorderseite des Stirnteils 11 angebracht ist und in einen nicht gezeigten radialen Schlitz in der benachbarten Endfläche des inneren Teils eingreift. Die Rippen 30 bilden in dieser Konstruktion keine dichtende Verbindung mit der benachbarten Fläche des äußeren Teils sondern bilden mit diesen Flächen Begrenzungselemente, um zu vermeiden, daß die Flüssigkeit an den Rippen vorbei fließt. Wie am besten in Figur 2 zu sehen ist, führt während der Drehbewegung des Drehkörpers der in den Pumpenkammern wirkende Druck der gepumpten Flüssigkeit dazu, daß das innere Teil radial in einer Richtung bewegt wird, um eine Feder 32 zu-

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sammenzudrücken, die in einer Bohrung Im äußeren Teil 25 angeordnet ist und deren inneres Ende in einer Ausnehmung an der Außenseite des inneren Teils liegt«, Das äußere Ende ■ der Feder 32 liegt an einem Pfropfen 33 an, der in den äuße·* ren Bereich der Bohrung geschraubt ist, und der Druck der Feder kann mittels des Pfropfens verstellt werden.

Diametral gegenüber der Feder32 sind zwei Keilelemente 34 mit ihren Grundflächen in einer in der unteren Kammer 36 des äußeren Teils 25 ausgebildeten Vertiefung 35 eingesetzt. Die Elemente 34 und die Vertiefung 35 erstrecken sich über die gesamte achsiale Breite des äußeren Teils 25 und die

äk Enden der Elemente bilden Dichtungen mit der Abschlußkappe 26 und dem Stirnteil 11. Die Elemente sind auf ihren aneinander liegenden Flächen ausgespart. Druckflüssigkeit kann von der Abflußleitung 13 entlang eines Durchgangs 44 (Fig. 3) im Stirnteil 11 zu einer öffnung 38 fließen, welche sich zu dem zwischen den Elementen von deren Vertiefungen gebildeten Raum öffnetj, um die Elemente voneinander weg zu drehen, und zwar um die äußeren Seitenkanten aus der in Figur 2 gezeigten in die in Figur 1 gezeigte Stellung« Die Seiten 34a der Elemente 34 in der Mhe des inneren Teils sind voneinander geneigt* Die am Keilelement gelegene Außenfläche des Teils 22 ist mit einer nach außen gerichteten Aussparung versehen, deren Seiten 40 sieh im allgemeinen

™ parallel zu den geneigten Flächen der Keilelement;© erstrecken Die Keilelemente sind durch"jeweils"in Bohrungen .angeordnete-Druckfedern 37, die an ebenfalls ia den-Bohrungen befindlichen Gewindestopfen 38 angeordnet sindU in Ihren-In Figur gezeigten aufrechten Stellungen gehaltene

Unter normalen Arbeitsbedingungen nehmen das imeye Seil 2S-. und die Keilelemente Stellungen zwischen de» in

gezeigten äußersten Stellungen ein. Wenn aus irgend einem Grund, wie z.B. einer Erhöhung der Rotorgeschwindigkeit der Förderdruck der Pumpe sich erhöht, so bewegt sich das innere Teil 22 gegen den Widerstand der Feder 32, so daß die Exzentrizität des inneren Teils zum-Rotor reduziert id.rd. Dies reduziert wiederum das Kompressionsverhältnis der Pumpe und infolgedessen auch den Förderdruck. Auf diese Weise neigt die Pumpe in der Praxis dazu, Flüssigkeiten unter konstantem Druck zu fördern. Der Druck kann mittels eines Pfropfens 33 verstellt werden, um die von der Feder 32 ausgeübte Kraft zu verstellen. Die Feder 32 hält das innere Teil in Berührung mit den Keilelementen.

Die Keilelemente 34 dienen als Anschläge, die die Bewegung des inneren Teils dämpfen und das Teil daran hindern, auf die Druckimpulse hin zu schwingen, die während des normalen Arbeitsablaufes der Pumpe auftreten. Der zwischen den Keilelementen wirkende Flüssigkeitsdruck zwingt sie auseinander und die Keile schwingen, wobei ihre Spitzen in Berührung mit der äußeren Fläche des inneren Teils bleiben. Wenn der Förderdruck relativ langsam abnimmt, veranlaßt die Bewegung des von der Feder 32 betätigten inneren Teils die geneigten Nockenflachen 40, die Elemente mit zusätzlicher Hilfe der Federn 37 gegeneinander in ihre aufrechten Stellungen zu bringen. Die Nockenflächen 4o bewirken auf diese Weise, daß die Keilelemente entlang der unteren Außenkanten der Nockenflachen geschwenkt werden. Während des.Arbeitsablaufs ist der Zwischenraum zwischen innerem und äußerem Teil mit Flüssigkeit angefüllt und eine in Figur 3 gezeigte öffnung 41 im Stirnteil 11 öffnet sich zu diesem Zwischenraum und steht durch einen Kanal 42 mit der Zuflußleitung 12 in Verbindung, so daß der Druck in dem Zwischenraum gesteuert wird. Die

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Flüssigkeit, die so die Keilelemente umgibt dämpft die Reaktion der Keilelemente auf die sohneilen Impulse des Forderdruckes.

Die Flüssigkeit in der Kammer J>6 zwischen den Rippen j50 und den Keilelementen steht unter einem höheren Druck als dem des Zuflußkanals, und zwar wegen eines bestimmten Verlustes an Druckflüssigkeit auf dem Weg zwischen den Keilelementen in die Kammer 36 und wegen der Begrenzungswirkung der Rippe 20. Der Abstand zwischen den Rippen 30 und der öffnung 41 hängt natürlich im wesentlichen vom Pumpeneinlaßdruck ab. .

Dadurch, daß das Verhältnis von Höhe und Breite der Keilmaße zweckentsprechend ist, hat es sich als möglich herausgestellt, die Federn 37 wegzulassen.

In einer anderen Konstruktion können die Keilelemente durch auf Flächen des äußeren und inneren Bauteils rollenden Rollen ersetzt werden., wobei entweder eine oder beide der Flächen in die Richtung der Gleitbewegung des inneren Teils geneigt ist. Jedes-geeignete Zwischenglied, das eine Dämpfvorrichtung darstellt, kann zwischen innerem und äußerem Teil als Verbindung eingesetzt werden, um die Bewegung des inneren Teils zu dämpfen, aber die. gezeigte Konstruktion hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen.

Bei den beschriebenen und gezeigten Ausführungen handelt es sich um eine Flügelradpumpe, jedoch ist die Erfindung auch auf Rollenpumpen zu verwinden· Das Profil der inneren Fläche des inneren Ringes muß nicht kreisförmig, es kann auch nockenförmig sein.

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Claims

Patentansprüche

1.7 Rotationspumpe mit einer in einem inneren Teil vorgesehenen Pumpenkammer, in der ein Rotor drehbar angebracht ist, sowie einer Vielzahl von radial zum Rotor beweglichen und während der Drehung des Rotors mit diesem drehenden Pumpenelementen, welche die sich am Umfang erstreckende Kammerwand erfassen und einen Pumpvorgang durchführen und mit Elementen, die einen Zufluß in die Pumpenkammer und einen Abfluß aus der Pumpenkammer darstellen, wobei sich dieser Zufluß und Abfluß an entgegengesetzten Seiten der Drehachse des Drehkörpers zur Pumpkammer offen, und mit einem äußeren Teil, welcher in Bezug auf die Drehachse des Drehkörpers feststeht und in welchem das innere Teil zur Ausführung einer geführten Gleitbewegung angebracht ist, und zwar in Richtungen, die durch die Wirkungslinie der Resultierenden aus den während des Pumpbetriebs auf die Kammerwand wirkenden Flüssigkeit drücken bestimmt sind, gekennzeichnet durch Federelemente (32), die zwischen den äußeren und inneren Teilen (22, 25) wirken und die der Bewegung des inneren Teils (22) in Bezug auf den äußeren Teil (25) entgegenwirken, welche sich aus einem erhöhten Förderdruck der Pumpe ergibt, und durch Dämpferelemente (20) zum Dämpfen der Gleitbewegung des inneren Teils (22) in Bezug auf den äußeren Teil (25).

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß ein umschlossener Zwischenraum zwischen dem inneren (22) und äußeren Teil (25) gebildet ist, der mit Flüssigkeit angefüllt ist und in dem das innere (22) und das äußere Teil (25) je Flächen vorsehen, welche zusammen-

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wirken, um das innere Teil (22) zur Ausführung der geführten Gleitbewegung zu stützen und daß die Dämpf elemente Be-* grenzungsmittel (30) umfassen, welche die Teile des Zwischenraums an den entgegengesetzten Enden der zusammenwirkenden Flächen miteinander verbinden.

3. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Begrenzungselement (30) in einem freien Raum zwischen den von dem inneren (22)' und äußeren Teil (25) vorgesehenen zusammenwirkenden Flächen eingesetzt ist,

4. Pumpe nach Anspruch l-3# dadurch gekennzeich net, daß das Dämpferelement ein Anschlagelement enthält, welches einen Anschlag (34) vorsieht, der das innere Teil (22) gegenüber dem Federeleraent (32) erfaßt und der sich wirksam auf das innere Teil (22) au und von demselben fort bewegt,, wenn das innere Teil (22) durch eine Erhöhung des Förderdruckes und durch die Federelement© (32) bewegt wird, wobei der Anschlag (34) in dem äußeren Teil (25) angebracht ist, um sich quer zur Richtung der Gleitbewegung des inneren Teils (22) zu bewegen und das innere Teil (22) durch Keilwirkung zu erfassen.

5. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch --.gekennzeichnet, daß der Anschlag (34) ein Element mit einer auf dem äußeren Teil (25) aufliegenden Oxnmdf lache..entliält, wobei dieses Element mit Bezug auf das äußere Teil (25) um eine Seitenkante der Grundfläche drehbar ist und"welches eine von der Grundfläche entfernte Kante (34a) h&t«.- die yqh dieser Seltenkante der Grundflache seitlich versetzt "1st* ~ und zwar mit Bezug auf die Richtung der Gleitbewegung des inneren Teils (22), und die ein© geneigte FXäüh©; ren Teils (22) erfaßt, wobei'duroh den Brook der.

mente (37) "das Element auf seiner- Grundf liehe drehte»: 1st _s

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6. Pumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (34) eine Rolle enthält, die mit einer geneigten Fläche des inneren Teils (22) und/oder einer geneigton Fläche des äußeren Teils (25) zur Auslösung der Keilwirkung zusammenwirkt. -

7· Pumpe nach Anspruch 4-6, dadurch gekennzeichne t , daß der Anschlag (54) durch eine Feder (JJ) so bewegt wird, daß er das innere Teil (22) zur Erhöhung des Pumpendrucks bewegt.

8. Pumpe nach Anspruch 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (34) von dem Pumpenförderdruck dahingehend betätigt wird, daS er das innere Teil zur Reduzierung des Pumpendrucks bewegt.

9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeiohn e t , daß das Anschlagelement ein Paar dieser Anschläge (34) enthält, die das innere Teil (22) erfassen und die sich gegeneinander und voneinander weg bewegen, wobei, der Zwischenraum zwischen den Anschlägen (34) in ständiger offener Verbindung mit dem Pumpenabfluß (13) steht, wodurch der Pumpenförderdruck die Anschläge (34) dahingehend beeinflußt, daß die Förderung der Pumpe (10) reduziert wird.

10. Pumpe nach Anspruch 9 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschläge (34) in dem umschlossenen Zwischenraum angeordnet sind, wodurch die in diesem Zwischenraum befindliche Flüssigkeit die Bewegung der Anschläge (34) dämpft.

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