DE2152753A1

DE2152753A1 - Fluegelradpumpe oder-motor

Info

Publication number: DE2152753A1
Application number: DE19712152753
Authority: DE
Inventors: Hachiro Sugiura
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 1970-10-26
Filing date: 1971-10-22
Publication date: 1972-05-10
Also published as: FR2113191A5; JPS5040247B1

Description

Patentanwalt Patentanwälte

Dr. phrl. Gerhard Henkel Dr. rer. nat. Wolf-Dieter Henkel

D-757 Baden-Baden Balg D I ρ I. - I Π g. Ralf M. Kern

WakJgasse 20 ^ . . . , _ ,,

τβΐ.;φ722ΐ)63427 Dr. rer. nat. Lothar Feller

T«l«gr.-Adr.: Bllptold BadMt-Badwt D-8 München 90

Eduard-Schmld-Str. 2 Γ ~| Tel.: (0811) 663197

Talagr.-Adr.t Ellipsoid MOndim

Mitsubishi Jukogyo ^T#|M:

Kabushiki Kaisha

Tokio/ Japan

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••«mi Flüge Ir ad pumpe oder -motor

Die Erfindung betrifft eine FlugeIradpumpe oder -motor, wobei mehrere auf Umfangsabstände verteilte Schaufeln bzw. Flügel praktisch in Radialrichtung verschiebbar in einem Rotor gelagert sind, derart, daß ihre Spitzen bei sich drehendem Rotor mit einem Laufring bzw. einer Lauffläche in Gleitberührung stehen.

Zur Verminderung innerer Fluidumleckage ist es wünschenswert, die Flügelspitzen mit der Lauffläche in Berührung zu halten. Bisher wurden beispielsweise bei Flügelradpumpen die Flügelspitzen durch Kraftausübung auf dieFlügelbasen bzw. -fuße mit der Lauffläche in Berührung gehalten, und zwar entweder durch Federn oder durch von der Austragseite der Pumpe aus zugeführtes Hochdruckfluidum.

Außerdem ist es wünschenswert, daß sich die Kraft, welche die Flügelspitzen in Berührung mit der Lauffläche hält, mit zunehmendem Druck des Förderfluidums bei sich erhöhender Drehzahl des Rotors erhöht.

Bei Verwendung von Federn wird jedoch die durch diese Federn auf die Flügel ausgeübte Kraft durch die Größe der Feder begrenzt, welche verwendbar ist; aus praktischen Gründen ist aber die Federgröße durch die Flügeldicke begrenzt.

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Wenn Förderfluidum von Förderdruck benutzt wird, um die Flügel mit der Lauffläche in Berührung zu halten, hat es sich herausgestellt, daß|die Flügelspitzen und die Lauffläche schnell verschleißen oder Beschädigungen erleiden. Dies ist darauf zurückzuführen, daß in der Niederdruckzone der Pumpe ein zu großes Druckgefälle zwischen dem durch das Fluidum in der Pumpkammer auf die Flügelspitzen ausgeübten Druck und dem durch das Förderfluidum auf die Flügelfüße ausgeübten Druck besteht.

^ Diese Schwierigkeiten v/erden bei einer Flügelradpumpe oder ^ -motor mit einem Rotor, der eine Anzahl von auf ümfangsabstände verteilten, praktisch in Radialrichtung darin verschiebbar gelagerten Flügeln trägt, welche im Betrieb mit einem Laufring zusammenwirken, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Fluidumströmungspfad vorgesehen ist, über welchen von der Hochdruckseite der Pumpe oder des Motors stammendes Fluidum eine Kraft auf den Fuß jedes Flügels ausüben kann, so daß die Flügel in Berührung mit der Lauffläche des Laufrings drängbar sind, und daß der Fluidumströmungspfad Mittel zur Erzeugung unterschiedlicher Kräfte an den Flügel-Füßen an jeweils verschiedenen Zonen der Pumpe bzw. des Motors im Betrieb derselben bzvi. desselben aufweist.

In weiterer Ausgestaltung kennzeichnet sich die Erfindung dadurch, daß die genannten Mittel die an die Füße aer Flügel anlegbare Kraft durch praktisch auf dem Druck der Hochdruckseite der Pumpe bzw. des Motors befindliches Fluidum erzeugen, wenn sich der Flügel in einer Hochdruckzone der Pumpe bzw. des Motors befindet, oder die Flügel-Füße mit Fluidum von niedrigerem Druck beaufschlagen, wenn sich der betreffende Flügel in einer Niederdruckzone der Pumpe bzw. des Motors befindet. Ein anderes Merkmal der Erfindung kann darin gesehen werden, daß die genannten Mittoi Düsen bzw. Drosseln zur Verminderung des Drucks des von der Hochdruckseite der Pumpe bzw. des Motors stammenden Fluidums, welches die Flü^l-

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Füße mit der genannten Kraft beaufschlagt, hei in einer Uitderdruckzoiiü der Fumpc bzw. des Motors befindlichen Flügeln aufweisen. Ein weiteres Merkmal besteht darin, daß die Düsen in Seitenplatten ausgebildet sind, welche zusammen mit üem Laufring den Arbeitsraum der Pumpe bzw. des Motors festlegen.

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Die erfindungsgemäße Flügelradpumpe bzvi. -motor kann weiterhin so ausgelegt sein, daß jedem Flügel mindestens ein Stift zugeordnet ist, uer praktisch radial verschiebbar im Rotor gelagert ist, so daß im Betrieb das von der Hoohdruckseite der Pumpe bzw. des Motors stammende Fluidum die Stifte beaufschlagt und diese die Kraft an die Füße der Flügel anlegen läßt, wobei vorzugsweise jedem Flügel jeweils zwei Stifte zugeordnet sind, die im Betrieb auf jeweils einen Endabselinitt des Fußes aes betreffenden Flügels einwirken,und die Stifte hohl sind.

Im folgenden ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen axialen Schnitt durch eine Flügelradpumpe mit den Merkmalen der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt längs der linie II-II durch einen Teil der Pumpe gemäß Fig. 1,

Fig. J einen Schnitt längs der Linie III-III in Fig. 1 durch eine Seitenplatte der Pumpe und

Fig. 4 eine in vergrößertem Maßstab gehaltene Schnittansicht eines Tviils der Pumpe gemäß Fig. 1.

In den Figuren ist eine Flügelradpumpe mit einem Gehäuse dargestellt, das aus zwei miteinander verschraubten Teilen 1 und 2 besteht und einen Einlaß 20 sowie einen Auslaß 14 für die Pumpe festlegt. Im Gehäuse ist ein Laufring 5 mit Seitenplatten 5 und 4 angeordnet, die unter Bildung einer Pumpen-

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kanuner jeweils an einer Seite des Laufrings 5 angeordnet sind. Die Innenfläche des Laufrings besitzt praktisch ovalen Querschnitt. Die Relativlagen der Seitenplatten j5,4 und des Laufrings 5 sind durch einen Stift 6 festgelegt, welcher auch in den Gehäuseteil 2 eingreift und die Seitenplatten 3>, 4 sowie den Laufring 5 relativ zu diesem festlegt. Die Seitenplatte 4 wird durch eine Feder 17 und im Betrieb der Pumpe auch durch den Förderdruck des Fluidums gemäß Fig. 1 nach links gedrängt. Die Seitenplatte 5 liegt an einer Schulter des Gehäuseteils 2 an, so daß sich beide Seitenplatten an den Laufring 5 andrücken.

In der durch die Seitenplatten 3,4 und den Laufring 5 festgelegten Kammer ist auf einer Welle 9 ein Rotor 7 drehbar gelagert, der eine Keilverzahnung trägt, welche mit einer Keilverzahnung auf einem Abschnitt der Welle 9 zusammenwirkt (vergl. insbesondere Fig. 2). Das eine Ende der Welle 9 ist in einem im Gehäuseteil 2 vorgesehenen Lager 10 gelagert, während die Welle 9 im Gehäuseteil 1 in einem Lager 11 läuft. Zwei O-Ringe I9 dichten die Seitenplatte 3 bzw. die Seitenplatte 4 gegenüber dem Gehäuseteil 1 ab und eine Dichtung 18 stellt eine Abdichtung zwischen der Welle 9 und dem Gehäuseteil 1 her.

Der Rotor 7 ist mit einer Anzahl von auf Umfangsabstände verteilten Schaufeln bzw. Flügeln 8 versehen, die frei verschieblich in radial verlaufenden, im Rotor 7 ausgebildeten Schlitzen gelagert sind. In an der Sohle jedes Schlitzes vorgesehenen Bohrungen sind jeweils zwei Andruck- bzw. Anschlag-Stifte 12 montiert, derart, daß ihre Spitzen mit dem Fuß des im Schlitz befindlichen Flügels in Berührung bringbar sind. Jeder Stift 12 ist in seiner Bohrung verschiebbar geführt, und die Stifte 12 können hohl sein. Die Füße jedes Stiftpaars ragen in zugeordnete Durchgänge 1j5 hinein, welche, wie besonders aus Fig. hervorgeht, den Rotor axial durchsetzen. Die Durchgänge 1j5 sind über in den Seitenplatten 3 und 4 ausgebildete Kanäle 15

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und 16 mit dem Pumpen-Auslaß 14 verbunden, wobei die Kanäle 16 in Form von Düsen bzw. Drosseldurchgängen vorliegen. Gemäß Fig. 5 sind die Seitenplatten 5 und 4 außerdem mit diametral gegenüberliegenden Einlassen 21 und diametral gegenüberliegenden Auslassen 22 versehen.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Pumpe näher erläutert. Wenn sich die Welle 9 und mithin der Rotor J dreht, verschieben sich die Flügel 8 in ihren Schlitzen bzw. Führungen und halten die Berührung mit der Lauffläche des Laufrings 5 aufrecht. Fluidum wird über den Einlaß 20 sowie die beiden in den Seitenplatten 3,4 vorgesehenen Einlasse 21 in die Pumpenkammer angesaugt und über die beiden in den Seitenplatten ~5,k vorgesehenen Auslässe 22 sowie über den Auslaß 14 ausgetragen.

Unter hohem Druck stehendes Förderfluidum wird vom Auslaß 14 über die Kanäle I5 und 16 zu den Durchgängen 1j5 geleitet. Dieses Fluidum beaufschlagt die Stifte 12 und drängt diese radial auswärts. Infolgedessen werden die Flügel 8 radial nach außen gedrängt und mithin durch die Stifte 12 in Berührung mit der Lauffläche des Laufrings 5 gehalten. Zudem unterliegt jeder Flügel 8 ersichtlicherweise einer durch seine Drehung mit dem Rotor hervorgerufenen Fliehkraft.

Die durch die Stifte 12 auf die Flügel 8 übertragene Kraft läßt sich durch Auswahl der Anzahl und des Durchmessers der Stifte kontrollieren.

Darüber hinaus reduziert der eine Düse darstellende Kanal 16 den in den Durchgängen I5 herrschenden Fluidumdruck, wenn sich die Durchgänge 15 in einer Niederdruckzone der Pumpe befinden, d.h. in einer Zone der Pumpe, welche die Einlasse enthält. Die in einer Hochdruckzone der Pumpe, d.h. in einer die Auslässe 22 enthaltenden Pumpenzone, befindlichen Durchgänge enthalten jedoch Fluidum, das praktisch Förderdruck besitzt. Der Andruck zwischen den Spitzen der Flügel 8 und der

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Lauffläche des Laufrings 5 wird mithin in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Flügel variiert und kann über einen Pump- bzw. Förderzyklus hinweg in annehmbarem Maß kontrolliert werden.

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung werden Verschleiß infolge von Reibung zwischen den Flügeln 8 und der Lauffläche des Laufrings 5 sowie Betriebsgeräusche infolge dieser Reibung reduziert, da das Förderfluidum auf die Füße der Stifte 12 einwirkt und die Berührung zwischen ihnen ind den Flügeln 8 aufrechterhält, so daß kein Klopfen infolge des wiederholten Abhebens und Anlegens der Flügel 8 von der bzw. an die Lauffläche des Laufrings 5 auftritt.

Durch die Anordnung der beiden Stifte 12 an jeweils einem Endabschnitt des Fußes jedes Flügels werden die Flügel 8 daran gehindert, sich in ihren Schiitζ-Führungen schiefzustellen, wenn sie sich zur Aufrechterhaltung der Berührung mit der Lauffläche des Laufrings 5 verschieben. Infolgedessen gewährleisten die Stifte 12 die Anlage der Flügel-Spitzen über ihre volle Breite hinweg an der Lauffläche des Laufrings 5, so daß Verschleiß bzw. Abrieb an einer Seite jedes Flügels 8 oder an der lauffläche des Laufrings 5 vermindert uid eine Beschädigung der Seitenplatten 3 und 4 durch die Seitenkanten der Flügel 8 vermieden wird.

Die vorstehend dargestellte und beschriebene Pumpe läßt sich leicht zusammensetzen und ermöglicht die Steuerung des Andrucks zwischen den Flügeln und der Laufring-Lauffläche in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Flügel oder vom Förderdruck der Pumpe.

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Claims

Patentansprüche

\ 1J Flügelradpumpe oder -motor mit einem Rotor, der eine Anzahl von auf !Anfangsabstände verteilten, praktisch in Radialrichtung darin verschiebbar gelagerten Flügeln trägt, welche im Betrieb mit einem Laufring zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, daß ein Fluidumströmungspfad vorgesehen ist, über welchen von der Hochdruckseite der Pumpe oder des Motors stammenden Fluidum eine Kraft auf den Fuß jedes Flügels (8) ausüben kann, so daß die Flügel in Berührung mit der Lauffläche des Laufrings (5) drängbar sind, und daß der Fluidumströmungspfad Mittel (1Ö) zur Urzeugung unterschiedlicher Kräfte an den Flügel-Füßen an jeweils verschiedenen Zonen der Pumpe bzw. des Motors im Betrieb derselben bzw. desselben aufweist.

2. FlügeIradpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel (16) die an die Füße der Flügel (8) anlegbare Kraft durch praktisch auf dem Druck der liochdruckseite der Pumpe bzw. des Motors befindliches Fluidum erzeugen, wenn sich der Flügel in einer Hochdruckzone der Pumpe bzw. des Motors befindet, oder die Flügel-Füße mit Fluidum von niedrigerem Druck beaufschlagen, wenn sich der betreffende Flügel in einer Niederdruckzone der Pumpe bzw. des Motors befindet.

J. Flügek»adpumpe oder -motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel (16) Düsen bzw. Drosseln zur Verminderung des Drucks des von der Hochdruckseite der Pumpe bzw. des Motors stammenden Fluidums, welches die Flügel-Füße mit der genannten Kraft beauf-

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schlagt, bei in einer Kiederdruol.^one aar Pumpe Lzw. des Motors befindlichen Flügeln aufweisen.

K. Flüge Ir ad pumpe bzw. -motor nach Anspruch ~3, dadurch gekennzeichnet, daß die Duden in 8-itenplatten (3,H) ausgebildet sind, welche zusammen mit dem Laufring (5) den Arbeitsraum der Pumpe bzw. des Motors festlegen.

5· Flügelradpumpe oder-motor nach einem der vorangehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Flügel (8) mindestens ein Stift (12) zugeordnet ist, der praktisch radial ■ verschiebbar im Rotor (7) gelagert ist, so daß im Betrieb das von der-Hochdruckseite der Pumpe bzw. des Motors stammende Fluidum die Stifte beaufschlagt und diese die Kraft an die Füße der Flügel (3) anlegen läßt.

6. Flügelradpumpe oder -motor nach Anspruch % dadurch gekennzeicnnet, daß jeαcm Flügel (8) jeweils zwei Stifte
(12) zugeordnet sind,die im Betrieb auf jeweils einen
lind ab schnitt des Fußes des betreffenden Flügels (S) einv/irken.

7· F lüg ο Ir ad pumpe oder -motor nach Anspruch 5 oder 6, dauurcJi gekennzeichnet;, daß die 3tifte (12) hohl sind.

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