DE2324002A1 - Hydraulische fluegelzellenpumpe - Google Patents

Description

ABBX COEPOHATION, 530 fifth Avenue, Hew York, Hew York/USA

"Hydraulische flügelzellenpuape"

Sie Erfindung betrifft eine hydraulische flügelzellenpumpe, bestehend aus Läufer und Gehäuse, wobei in einem von beiden flügel angeordnet sind, die an der von der Wand dee anderen gebildeten Laufbahn anliegen.

Bei dem meist gebräuchlichen Typ handelsüblicher flügelzellenpumpe η eind die flügel in radialen Hüten des Läufers in Bezug auf die Läuferachse hin- und herbeweglich angeordnet. Das äußere Ende der flügel gleitet über die Laufbahn des den Läufer umgebenden Gehäuseβ. Sie Laufbahn ist so gestaltet, daß der Zwischenraum zwischen ihr und dem Läufer si oh über den Umfang ändert. Dieser sogenannte förderraum, der von der Lauferobertlache, der Laufbahn und Seitenwänden auf jeder Seite des Läufers begrenzt ist, besteht im wesentlichen aus vier Zonen, nämlich der Druokzone, der Saugzone, einer förderzone, (die zwischen der Saug- und der Druokzone in Drehrichtung gesehen, liegt) und einer Diohtzone, (die in Drehrichtung gesehen zwischen der Druokzone und der Saugzone lieft)·

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Sie änderung des Afc Standes zwischen Laufbahn und Läufer in diesen Zonen bewirkt die Flügelbewegung und entsprechende Veränderungen des Volumens in den Flügelzwischenräumen oder Fördertaschen zwischen jedem Flügelpaar·

Das Volumen jeder Fördertasche wächst in der Saugzone und verkleinert sich in der Druokzone· Sie Taschen erhalten, wenn sie die Saugzone passieren, Flüssigkeit durch die Säugöffnung und fördern sie über die Förderzone zur Druckzone. Wenn sich das Volumen der Taschen in der Sruokzone verringert wird die flüssigkeit in eine Sruoköffnung ausgestoßen· Sie Volumenverringerung tritt in der Sruckzone deshalb ein, weil hier die Laufbahn der Läuferoberfläche näher kommt· Säbel werden die Flügel in die Läufernuten zurückgedrüokt·

Sie Annäherung der Laufbahn an die Läuferoberfläche in der Sruokzone wird als "Druckrampe^H bezeichnet, wobei der Terminus "Rampe¹¹ dazu verwendet wird, eine Neigung der Laufbahn zu bezeichnen, die entgegengesetzt zu einem Bogen um die Läuferachse mit festgelegten oder konstantem Susöhmesser ist·

Wenn die Sruokrampe eine nach innen gerichtete Rampe ist, drückt sie die Flügel des Läufers nach innen. Am Anfang der Sruokrampe, wo die Sinwärtsbewegung beginnt, wird ein guter Kontakt des Flügelendes mit der Lauf fache erreicht und der Flügel löst sich nicht von der Lauffläche. Sin Abheben des Flügel« kann jedoch manchmal im Bereich des inneren Endes der Rampe auftreten, d.h. nahe dem Abschnitt, in dem die Rampe in die sogenannte "kleine Laufbahn¹¹ übergeht, da eist der Teil der Laufbahn mit dem kleinen Durchmesser. Sie see Abheben oder "Springen" kann auf der Laufbahn als "blanke" Stelle wahrgenommen werden, auf die "Schlagmarken" folgen, die in Form von Verschleiß- oder Stofistellen zu erkennen sind. Man kann dies in verschiedenen Fällen mit bloßem Auge sehen, in anderen

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unter Vergrößerung. Die Schlagmarken treten dort auf, wo die Flügel nach Abheben von der Laufbahn wieder auftreffen, d.h. dort, wo die Druckrampe ausläuft· Durch das Abheben der Flügelenden von der Laufbahn ist die Möglichkeit gegeben, daß Druckflüssigkeit entweicht, wenn die Flügel jenseits des Dichtpunktes im Bereich des kleinen Durchmessers springen. Hinzu kommt, daß, wenn die Flügel den Kontakt mit der Laufbahn wieder gewinnen, ein Stoß auftritt, der sich in Verschleiß und Lärm äußert. Diese Erscheinung tritt praktisch bei Geschwindigkeiten auf und ist nicht druckabhängig.

Ss ist anzunehmen, daß das Springen an der Druckrampe seine Ursache darin hat, daß die Flügel sich aufgrund ihres Beharrungsvermögens noch weiter einwärts bewegen wollen, auch wenn die Heigung der Druckrampe schon in der anderen Richtung erfolgt. Mit anderen Worten, das Springen tritt ein, weil der Grad der Innenbewegung der Flügel den Grad der Annäherung der Laufbahn an den Läufer übersteigt, so daß die Flügel kurzzeitig von der Rampe abheben.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die Führung der Flügel auf der Bampe zu unterstützen und das Springen am inneren Ende der Rampe zu verhindern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Mittel vorgesehen werden, die eine zusätzliche, nach außen gerichtete Kraft auf die Flügel einwirken lassen, wenn diese sich in dem Bereich befinden, wo dae Springen auftreten könnte, d.h. neben dem inneren Ende der Druckrampe. Diese Kraft wirkt gegen die Springbewegung und hält sie zurück indem sie das einwärt sgerichte te Moment des Flügels blockiert bzw. ihm entgegenwirkt.

Es sind weiterhin noch Mittel vorgesehen, die die zusätzliche Kraft unter den inneren Flügelenden steuern, so daß diese

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Kraft nur kurz unter dem jeweiligen, sich in der Druekzone befindenden Flügel wirksam wird, wo sie erforderlich und erwünscht ist. Sie kann anderswo "begrenzt sein, so daß eine unnötige Belastung der Laufbahn durch die Flügel gering ist.

Die zusätzliche hydraulische Kraft, die die Flügelführung unteretützt, kann aufgebaut werden durch Verdrängung von Flüssigkeit durch eine in jedem Flügel vorgesehene Drosselöffnungr Die Strömung ist gegen die Spitze oder das äußere Ende des Flügels gerichtet, und diese Strömung durch die Drosselstelle bewirkt einen höheren Druck an der inneren Stirnfläche des Flügels, d.h. unter dem Flügel in dessen Nut, als am äußeren Ende des Flügels. Dabei wird eine nutzbare, nach außen gerichtete Kraft aufgebaut. Die Drosselstelle bzw. die Drosselöffnung besteht vorzugsweise in Form einer oder mehrerer engen öffnungen zwischen dem inneren und dem äußeren Flügelende·

Im Betrieb fließt die Flüssigkeit durch die Drosselstelle und baut dabei, bei der Einwärtsbewegung des Flügels in die Flügelnut die Kraft auf. Wenn die Druckrampe den Flügel in die Nut hineindrückt, wird die eingeschlossene Flüssigkeit durch die Drosselstelle befördert und dabei entsteht am inneren Flügelende ein höherer Druck als am äußeren Flügelende. Es ist diese Druckdifferenz, die die auswärts gerichtete Kraft am Flügel erhöht und die ihn daran hindert zu springen, indem die Geschwindigkeit der Einwärtsführung den Flügel dort herabsetzt, wo die Kurve auf der Druckrampe weniger steil wird.

Die Drosselöffnung kann verschiedene Formen haben. Bevorzugt wird aber eine scharfe Öffnung die von einer relativ kurzen Bohrung mit geringem Durchmesser gebildet wird und mit einer Gegenbohrung größerer Länge und größeren Durchmessers in Verbindung steht, wobei die Gegenbohrung sich über die Restlän-

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ge des Flügels erstreckt. Eine scharfe Drosselöffnung reagiert außerordentlich gut auf die Flügelgeechwindigkeit und ist stets frei von viskositäts abhängigen Effekten, die bei langen Bohrungen auftreten, bei denen der Hauptteil des Druckabfalls durch Oberflächen-Widerstand verursacht wird·

Bei einer Drosselöffnung des bevorzugten Type ist der Druckabfall über die Öffnung proportional dem Quadrat der Einwärtsgeschwindigkeit des Flügels geteilt durch das Quadrat des Drosselöffnungsquerschnitts: d.h.

Die Geschwindigkeit Y in dieser Gleichung ist bestimmt durch die Form der Druckrampe und die Drehzahl des Läufers. Die Kraft ändert sich mit dem Quadrat der Geschwindigkeit wie in der nachstehenden Tabelle gezeigt.

Drehzahl j ¹¹ZmLn. J

2400

1200

600

Kraft

27,2

6,8

1,7

Der spezielle Bereich auf der Laufbahnoberflache, in dem das Springen der Flügel am ausgeprägtesten ist, hängt von der Bahnkontur ab. Er liegt gewöhnlich am inneren Ende der Druckrampe, wo das Abheben der Flügel beginnen will, und dort ist die hydraulische Unterstützung unter dem Flügel erforderlich.

Da die Kraft, die die Flügelführung unterstützt, von der Eadialgeschwindigkeit des Flügels abhängig ist, wird die Kraft überall dort entwickelt, wo Flüssigkeit durch die Drosselöffnung infolge einer radialen Flügelbewegung gedrückt wird. Bine derartige Flügelbewegung tritt über der gesamten Druckrampe auf, und aus diesem Grunde kann die Kraft auf den Flügel

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Über die gesamte Druckrampe wirken, einschließlich der Bereich, wo sie nicht gebraucht wird und wo sie sich in zusätzlicher Belastung und Abnutzung äußern kann·

Wie "bereits angedeutet, sind mit der Erfindung auch Mittel vorgesehen, die zusätzlich zur Bros sei stelle zur Erzeugung der Differenzkraft die zusätzliche Kraft steuern und begrenzen, und zwar bei solchen Positionen des Flügels auf der Druckrampe, wo die Kraft nicht zur Unterstützung der Flügelführung nötig ist und wo sie nicht erwünscht ist„

Eine Drosselöffnung die bemessen wäre, um die erforderliche Kraft am inneren Ende der Druckrampe aufzubringen,. würde eine größere Kraft als erforderlich auf die anderen Teile der Druckrampe wirken lassen, wo die Flügelgeschwindigkeit höher ist, wo aber keine Druckunterstützung nötig ist· Wenn keine Verminderung vorgenommen würde, würde diese Kraft Werte erreichen die zu einer übermäßigen, oder zumindest unnötig hohen Belastung der flügel und zu unnötig hohem Anstieg des Flügelapitzenverschleißes führen.

Um den Spitzendruck unter den Flügeln und die sich ergebendes zusätzlich auf die Flügel wirkende Kraft dort zu begrenzen, wo sie nicht gebraucht wird, können Intlastungsöffnungen vorgesehen werden, durch die zu hoher Druck abgelassen wird, wo er nicht benötigt wird, so daß eine übermäßig hohe Druckspitze nicht auftreten kann. Die öffnungen sind am inneren Ende der Rampe geschlossen, so daß die erforderliche Druckkraft an dem Punkt der Rampe zur Verfügung steht, wo das springen der Flügel sonst eintreten würde.

Die Entlaeiungsöffnung ist vorzugsweise in der Seitenwand vorgesehen, die sich an der Stirnseite des Rotors befindet und sie steht in Verbindung mit dem inneren Ende der Flügelnut

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in dem Bereich, wo Bonst übermäßige Drücke auftreten würden.

Die Entlastung soffnung ist mit der Hauptdruck- oder Auslaß-Öffnung der Pumpe verbunden· Das innere Ende jeder Flügelnut iet nur kurzzeitig in Verbindung mit der Entlastungsöffnung, und zwar beim Überstreichen der Öffnung, jedoch ist diese kurzzeitige Verbindung ausreichend um den Druck zu begrenzen. Es ist höchst erwünscht, daß die Entlastungsöffnung in Bezug auf die laufbahn dort angeordnet ist, wo die Einwärtsgeschwindigkeit des Flügels am größten ist, weil an diesem Punkt keine Unterstützung erforderlich ist und weil dort der Druckaufbau unter dem Flügel infolge der Strömung durch die Prosseiöffnung der größte wäre. Da der Punkt der höchsten Radialgeschwindigkeit dee Flügels hauptsächlich in der Mitte der Druckrampe liegt, ist die Entlastungsöffnung zweckmäßig dort mittig angeordnet. Diese mittige oder symmetrische Anordnung iet insbesondere bei reversiblen Pumpen angebracht, wo der Laufbahnring im Gehäuse umgedreht werden kann, um eine andere Drehrichtung des Rotors vorzusehen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines AuBführungsbeispiels unter Bezugnehme auf die Zeichnung beschrieben, in der eine Flügelzellenpumpe mit zweilippigen Flügeln dargestellt ist. Es zeigen:

Fig· 1 einen Axialschnitt der Pumpe, der durch die gegenüberliegenden Druckzonen geführt ist,

Fig· 2 eine Ansicht der auf der Frontseite angeordneten Seitenplatte, die mit Einlaß und Auslaßöffnungen versehen ist, gesehen in Richtung der Pfeile 2-2, wobei die unter die Flügel führenden Entlastungsöffnungen zu sehen sind und mit gestrichelten Linien die augenblickliche Lage der Flügelnuten angedeutet ist,

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Pig· 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht, eines in der Pumpe gemäß Fig. 1 verwendeten Flügel,

Fig· 4 eine Stirnansicht des Flügels gemäß Fig. 3,

Fig* 5 eine vergrößerte Ansicht eineβ Seils vom laufring und Läufer der Pumpe gemäß der Linie 5-5 in Fig. 1, und

Fig, 6 eine diagrammartige Darstellung, die zeigt, wie der erfindungsgemäß unter dsn Flügeln erzeugte Druck im Verhältnis zur Winkelstellung des Flügels auf der Druekrampej die gestrichelte Linie deutet den Spitzenoder Überdruck an, der auftreten könnte, wenn die Entlastungsöffnungen nicht vorhanden wären.

Die hier beschriebene Erfindung hat ein breites Anwendungsgebiet bei Pumpen, bei denen sowohl die inneren als auch die äußeren Enden der Flügel dem Flüssigkeitsdruck ausgesetzt sind, einschließlich Pumpen, deren Flügel einlippig oder zweilippig sind. Die Flügel können von hydraulisch arbeitenden Kolben oder von Federn angedrückt sein·

Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf eine Flügelzellenpumpe mit zweilippigen, hydraulisch beaufschlagten Flügeln beschrieben.

Gemäß der Fig. 1 bis 5 besteht die Pumpe aus einem Gehäuse, das von einem Gußkörper 1 gebildet ist, der eine im wesentlichen zylindrische Kammer aufweist, sowie eine Endkappe 2 mit einer abgesetzten Schulter 3» die in ein Ende des Körpers eingreift und dort mit einem O-Eing abgedichtet ist· Der Körper 1 und die Endkappe 2 sind mittels nicht dargestellter Schrauben verbunden. Die Stirnwand 5 der Endkappe 2 hat eine öffnung, durch die sich die Pumpenwelle 6 erstreckt.

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Die Welle 6 ist dort in einem Lager 7 gelagert, das eine axiale Bewegung unterbindet· Sine Dichtung 8 verhindert, daß Leckflüssigkeit in Richtung auf die Welle 6 austritt. Die Welle 6 erstreckt sich von der Endkappe 2 in den Körper 1 hinein und ist an seinem hinteren Ende in einem Wälzlager gelagert, das sich in einer zentralen Bohrung im Körper 1 befindet.

Die Endkappe 2 trägt eine gegen sie ringsum abgedichtete vordere Seitenplatte 10, die manchmal auch Öffnungsplatte genannt wird, und die eine glatte, flache innere Oberfläohe 11 aufweist, welche an der Seitenfläche 13 des Laufbahnringes bzw. des Ständers 14 anliegt. Mit der anderen Seitenfläche 17 liegt der Ständer an einer glatten, flachen Oberfläche 18, einer hinteren Seiten- oder Öffnungsplatte 19 an und hält diese gegen eine innere Schulter (in Jig. 1 nicht dargestellt) im Körper 1. Der Laufring selbst, aber auch das Gehäuse und der Laufring zusammen, werden manchmal al· Stator bezeichnt. Der Laufring 14 und die vordere und hintere Seitenplatte 10 bzw. 19 sind mit nicht dargestellten Schrauben miteinander verbunden. Beide Seitenplatten haben zentrale Bohrungen, durch die sich die Welle 6 erstreckt.

In den Körper 1 erstreckt sich ein flüssigkeitseinla0kanal, der mit einem Paar ringförmiger Kanäle 23, 24 In Verbindung steht, die den Innenraum des Körp.ere 1 umgeben. Dies· Kanäle 23, 24 verteilen die Flüssigkeit vom Binlafik&nal zu den Anemugöffnupgen in den Seitenplatten. Der Laufring 14 wird radial von einer ringförmigen Rippe 26 getragen, die in dem Körper zwisohen den Kanälen 23» 24 ausgebildet ist. Der Laufring 14 umgibt den Läufer 28, welcher mit der Welle 6 mittel· Kerbverzahnung 29 verbunden ist. Die Kerbvtrzahnung β verbindung erlaubt einen einwandfreien Lauf de· Läufers

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Äwiechen den angrenzenden flachen Oberflächen 11 und 1Θ die vorderen bzw· hinteren Seitenplatte 10 bzw. 19. Der Läufer weist eine Vielzahl von radialen Flügelnuten 31 (fig· 5} in denen jeweils ein flügel 32 angeordnet ist.

Der Laufring 14 weist innen eine Laufbahn 34 auf die so gestaltet ist* daß für einen ausgeglichenen oder eymmetriechen Pumpbetrieb gesorgt ist, d_eh„ es sind jeweils paarweise diametral gegenüberliegend Niederdruck- Einlaß« oder Saugzonen 37 (s. !ig« 5) und Hochdruck- Auslaß- oder Ausstoßzcnen 38 angeordnet« Jeder flügel liegt an der Laufbahn 34 des Laufringe» 14 und die Seitenkante» der Flügel gleiten über die glatten» flachen Oberflächen 11 und 18 oder vorderen und hinteren Seitenplatten auf beiden Seiten des Läufers₀ Die jeweils benachbarten flügel teilen den Ringraum zwischen dem Läufer, der Laufbahn und äen beiden Seitenplatten in eine leihe von fördertaechen oder flügelzwisehenräumen, von denen in figur 5 eine mit den Bezugszeichen 40a* 40b ,4Oo und 4Od versehen eind. Der EinlaSkanal stght über die Ringkanäle 23, 24 rund um den Laufring 14 und mittels Kanälen in den Sei~ tenplatttn 10 und 19 mit den paarweise vorhandenen Ansaugöffnungettt die um 180° versetzt in den Oberflächen 11 und 18 angeordnet sind, in Verbindung. Wie in fig. 2 zu erkennen ist, sind in iex vorderen Seitenplatte 10 zwei Haupt Säugöffnungen 43, und 44 ausgebildet, und sie werden durch den Eanai 24 versorgt. In der hinteren Seitenplatte 19 sind entsprechende Hauptsaugöffnungen ausgebildet (nicht dargestellt),, die durch den Kanal 23 versorgt werden« Die Hauptsaugöffnungen sind in Übereinstimmung mit den entsprechenden Saugzonen 37 in dem förderraum zwischen Hotorumfang und der Laufbahn 34 angeordnet. Jede Hauptsaugöffaung ist in ihrer Seitenplatte mittels eines Zweigkanals (nicht dargestellt) mit einer Saugöffnung unterhalb des flügels verbunden, wie z.B. die öffnung 45 in der vorderen Seitenplatte 10· Die öffnungen

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45 Bind radial angeordnet, ao daß die inneren Enden 46 der Flügelnuten 31 Über sie hinwegziehen wenn der Läufer sich dreht. (In Hg. 2 sind die inneren Enden 46 der Flügelnuten gestrichelt angedeutet). Die Verwendung von unter den flügeln angeordneten Saugöffnungen ist bekannt und sie sind in der Zeichnung in der bekannten form dargestellt und sind nicht Bestandteil der Erfindung. Ein flaoher Abflußschlitz 47 (Jig. 2) erstreckt sich radial in den Stirnseiten 11 und 18 der Seitenplatten 10 und 19 von den öffnungen 45 unter den Flügeln bis zur zentralen Wellenöffnung.

Wie in den Pig. 1 und 2 gezeigt ist, weist die vordere Seitenplatte 10 zwei diametral gegenüberliegende Hauptdrucköffnungen 51 und 52 auf. Diese sind im wesentlichen T- förmiger Gestalt und gegenüber den HauptSäugöffnungen 43 und 44 um 90° versetzt. Sie öffnen die Druckzonen 38 zwischen dem Läufer und der Laufbahn und können mit bekannten AnBchnittschlitzen 53 versehen sein. Die Hauptdrucköffnungen 51, 52 sind mittels innerer Kanäle 55, 56 in der Seitenplatte 10 mit einem Flüssigkeitsauslaßkanal 57 in der Endkappe 2 verbunden, der zu einem Auslaß oder einem Anschluß führt, der mit einem aussenliegenden hydraulischen Kreis verbunden ist (nicht dargestellt).

Zu jeder Hauptdrucköffnung 51, 52 in der Seitenplatte 10 gehört eine zweite öffnung, d.h. eine Entlastungsöffnung 58. Jede der öffnungen 58 iet mittels eines Kanal 59 mit dem entsprechenden Druckkanal 55 oder 56 in der Seitenplatte 10 verbunden. Wie in Fig. 2 zu sehen ist können die öffnungen 58 rund sein und vorzugsweise sitzen sie im wesentlichen mittig in Bezug auf die Hauptdrucköffnungen 51, 52 und die Druckzone 38 der Pumpe· Badial Bind sie so angeordnet, daß der innere Rand in eineT Linie mit dem

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Grund der Flügelnuten. 31 verläuft. Der Durchmesser jeder öffnung 58 ist vorzugsweise etwas geringer als der Durchmesser der ausgerundeten inneren Enden der Flügelnuten.

Der laufring kann gegenüber den Seitenplatten mittels Paßstiften festgelegt sein die aus seinen Oberflächen 13 und 17 herausstehen (nicht dargestellt)· Die Paßstifte greifen in Löcher ein, von denen eins in Fig· 2 mit dem Bezugszeichen 62 gekennzeichnet ist₀

Bei der dargestellten Ausführungsform der Erfindung hat jeder Flügel 32 längs der äußeren Kante eine Mittelnut 63. In Bezug auf die Drehrichtung des Läufers, die durch einen Pfeil in Fig. 5 angegeben ist, ist die Lippe 64 jedes Flügels die Führungslippe und die Lippe 65 die Nachlauflippe· Die Einwärt sführungs- oder sogenannte Druckrampe 67 auf der Laufbahn 34 in der Druckzons ist in Fig. 5 zu sehen. Aufgrund der Einwärtsführung durch die DruGkrampe 67 hat nur die vordere Lippe, d.h. die Führungslippe 64 der Flügel, Kontakt mit der lampe in der Druckzone· Die hintere Lippe, d.h. die Nachlauflippe hat dagegen in dieser Zone einen gewissen Abstand von der Eampe. In der Saugzone 37, wo die Laufbahn 34 eine Auswärtsführung aufweist hat nur die hintere Lippe, d.h. die Nachlauflippe 65 Koniakt mit der Saugrampe 68.

Es ist bekannt, entweder Federn oder hydraulisch wirkende Mittel zu verwenden, um eine Kraft auf die Flügel auszuüben, die diese auf die Laufbahn drückt. Die dargestellte Pumpe weist hydraulische Kolben als Andrückmittel auf, die jedoch nicht Bestandteil der Erfindung sind. Im Läufer 28 erstreckt sich eine radiale Bohrung 39 oder ein Zylinder vom inneren Ende 46 jeder Flügelnut 31 einwärts. Die Bohrungen 69 untereinander an ihren inneren Enden mittels einer ringförmigen Druckkammer 71 verbunden. Flüssigkeit kann in die Druckkammer 71 nur durch die radialen Bohrungen 69 hinein oder heraus.

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Die Kammer 71 ist innen von einer Hülse 72, die auf dem läufer befestigt ist, abgedichtet· In jeder Bohrung 69 gleitet ein zylindrisches Kolbenventilelement 73· Jeder Kolben 73 weist eine axiale Bohrung 74 auf, und seine äußeren Enden sind konisch zugespitzt und bilden ein Ventil mit der inneren Stirnfläche oder dem inneren Ende 75 des entsprechenden Flügels· Die Wirkungsweise derartiger hydraulischer Andrüokkolben ist bekannt (US-PS 3.223. 044). Die übrige innere Stirnfläche 75 jedes ?lügels (d.h. ausgenommen die am Kolben) ist dem Druck der flüssigkeit im Nutende 46 ausgesetzt und die resultierende Druckkraft drückt, zusammen mit der Kolbenkraft den flügel nach außen.

Mindestens eine und vorzugsweise zwei Strömungsdrosselstellen, die allgemein mit dem Bezugszeiohen 77 versehen sind, sind in jedem flügel vorgesehen und erstrecken sich von der inneren Stirnfläche oder dem inneren Ende 75 radial nach außen in die Mittelnut 63. Die Drosselstellen 77 bewirken einen Druckabfall oder einen Differenzdruck, wenn flüssigkeit hindurchströmt. Die Drosselstellen bestehen vorzugsweise aus einer Drosselöffnung 78, d.h. einem relativ kurzen und relativ engen Endteil 78 und einem Verbindungekanal 79» der einen größeren Durchmesser als die Drosselöffnung 78 hat und der diese mit dem oberen Ende des Flügeis verbindet. Die Drosselöffnung kann z.B. eine - Bohrung mit einer Länge von etwa 1,27 mm aufweisen, aber diese Werte dienen nur zur Veranschaulichung und werden vom Volumen der. durchzusetzenden flüssigkeit und von der erforderlichen Kraft abhängig sein·

Die Drosselöffnung 78 hat am inneren Ende des Γ lügeis zweckmäßig die form einer scharfen oder rechtwinkligen Kante und damit die Charakteristik einer "scharfen öffnung", wie dieser lusdruok in der Praxis zu verstehen ist·

Wie im folgenden noch näher beschrieben werden wird, fließt

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die flüssigkeit durch, die öffnung 78 in Richtung von dem inneren Ende 75 des Flügels zu der Mittelnut 63, "bewirkt eine Druckdifferenz, wobei der Druck unter dem Flügel, d.h. in der Flügelnut größer ist als der Druck über dem Flügel, d.h. in der Mittelnut 63.

Betriebsweisei

Wenn die Pumpenwelle 6 von einer Antriebsmaschine angetrieben wird, nehmen die Fördertaschen 40 nacheinander Flüssigkeit auf, wenn sie die Saugzone 37 durchlaufen. G-leichzeitig gelangt Flüssigkeit durch die Saugöffnungen 45 unterhalb der Flügel in die inneren Enden 46 der Flügelnuten. Demzufolge sind in der Saugzone die Drücke auf die inneren und äußeren Enden der Flügel gleich und entgegengesetzt und heben sich im wesentlichen auf« Die Andrückkraft die von den Kolben 75 aufgebracht wird, drückt die Flügel nach außen und erhält deren Kontakt mit der Saugrampe· Wenn sich der Läufer dreht (entgegen dem Uhrzeigersinn gemäß Fig. 5) und die Flügel durch die Förderzone 41 bewegt, die zwischen der Druck- und der Saugzone liegt» dann ändert sich das Fördertaschenvolumen im großen und ganzen nicht wesentlich; die Folge ist ein kleiner oder gar kein Fluß durch die Drosselstelle 77 und so bleibt das statische Gleichgewicht zwischen den Drücken am inneren und am äußeren Flügelende erhalten. Wenn der Flügel auf die Druckrampe 67 kommt, übt die Bamplneteigüng eine Kraft auf die Führungelippe des Flügels aus und schiebt den Flügel in die Flügelnut hinein·

Da das innere Ende der Flügelnut voll mit Flüssigkeit ist (gefüllt in der Saugzone), muß die Einwärtsbewegung eine Verdrängung von Flüssigkeit aus der Hut bewirken. Vor der Stellung, bei der da· innere Ende der Flügelnut in Verbindung mit der Sntlaetungsöffnung 58 in der Druokzone kommt, ist der einzige Weg, auf dem die Flüssigkeit entweichen kann

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(ausgenommen geringe Leckmengen), der Weg durch die Drosselsteile 77. Deshalb "bewirkt die Einwärtsbewegung des Flügels in seiner Nut, daß Flüssigkeit durch die Drosselstelle nach außen gelangt. Dies bewirkt einen höheren Druck in der Flügelnut als am äußeren Flügelende in der Mittelnut 63. Diese Druckdifferenz wirkt über die innere Stirnfläche ( angenommen den Kolben 73) und sorgt für eine zusätzliche Andrückkraft am Flügel, die die Kraft des Kolbens unterstützt.

Im Anfangsbereich der Druokrampe, wo die Rampe ansteigt, wird der Flügel nach innen gedrückt und dabei beschleunigt, so daß eine Druckunterstützung unter dem Flügel nicht erforderlich ist, um ihn in Kontakt mit der Laufbahn zu halten. Damit die Belastung der Druckrampe durch den Flügel verringert wird und zwar dort, wo ein Springen des Flügels nicht auftritt, öffnen sich die Entlastungsöffnungen 58 zum inneren Ende der Flügelnut in dem Moment, wo der Flügel sich über den mittleren Teil der Druckrampe bewegt. Dies ist im Diagramm der Fig· 6 angezeigt an der Stelle "Entlastungsöffnung öffnet"· Ohne die Steuerung des Druckes, die durch die Entlastungeöffnungen bewirkt wird, würde der Druck unter dem Flügel einen Spitzendruck P dort erreichen, wo die Einwärtsgeschwindigkeit des Flügels am höchsten wäre (in der Mitte der Druckrampe) wie die in Fig. 6 gestriohelt angedeutet ist. Dies würde zu unnötig hohem Verschleiß führen. Das Vorsehen der Entlastungsöffnungen verhindert dies. Eine Druckkraftuntersttttzung wird während des kritischen Teils der Flügelbewegung am inneren Ende der Druckrampe aufrechterhalten, aber die Spitze wird abgeschnitten durch die Entlastungsöffnungen· (Die Entlastungeöffnungen sind eng genug, um nicht den ganzen Überdruck unter dem Flügel abzulassen.) Wenn der Flügel das innere Ende der Druckrampe erreicht, wo die Steigung anfangt auszulaufen, würde das einwärts gerichtete Moment des Flügels ihn zum Springen veranlassen, wenn dies die zusätzliche Andrückkraft nicht verhindern würde.

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Wie aus yig. 6 hervorgeht, ist die Entlastungsöffnung 58 bo angeordnet, daß sie am inneren Ende der Druckrampe schließt· Die zusätzliche Druckkraft fällt afc, wenn die Flügelgeschwindigkeit sinkt, aber trotzdem ist sie ausreichend, um ein Springen des Flügels zu verhindern.

Die Anordnung der Entlastungsöffnung 58 in der Mitte der Druckrampe ist insbesondere "bei reversiblen Pumpen angebracht, weil der Zeitpunkt des Öffnens und Schließens der Öffnung dann derselbe für jede Drehrichtung ist· Wenn die Pumpe nicht reversibel ist, kann die Entlastungsöffnung schon eher öffnen, um die Druckbelastung des Anfangsteils der Druckrampe zu vermindern*

Bei der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung bestehen die Drosselstellen aus einer oder mehreren Öffnungen, die jeweils ganz in den Flügeln enthalten sind. Für den Fachmann ist es jedoch selbstverständlich, daß Drosselstellen auch im Läufer vorgeshen sein können oder an der Kante der Flügel, z.B. in Form einer engen Nut, die von der Seitenplatte abgeschlossen ist, an der die Flügelkante entlang gleitet. Derartige Drosselstellen sind in den Patentansprüchen unter dem lerminus "Flüssigkeitsdrosselvorrichtung¹¹ zusammen gefaßt.

Die erläuterte kurze Drosselöffnung ist erwünscht und bevorzugt (im Gegensatz zu einem langen Drosselkanal) weil sie freier von Ölbeschleunigungseffekten (oil acceleration effects) ist.

- Patentansprüche -

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Claims (1)

1. PATENTANWÄLTE 232 A

   DIPL. ING. WALTER MEISSNER Jft DIPL. ING. HERBERT TlSCHER

   DIPL. ING. PETER E. MEISSNER MÖNCHEN

   DIPL. ING. H.-JOACH1M PRESTING BERLIN

   10. MA11973

   1 BERLIN 83 (GRUNEWALD}, den HERBERT8TRA88E 22

   Patentansprüche t

   11J Hydraulische Flügelzellenpumpe, bestehend aus läufer und Gehäuse, wobei Hüten in einem von beiden fltige^ angeordnet sind» die an einer von der Wand des anderen gebildeten Laufbahn anliegen, welche eine Druokrampe in einer Druckzone aufweist, die die PlUgel in die Hüten drückt, wenn sich die Flügel über die Druckrampe hinwegbewegen, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Flügel (32) eine Flüssigkeitsdrosselvorrichtung (77) vorgesehen ist, durch die die Flüssigkeit vom inneren Ende der Flügelnut (31) verdrängt wird, wenn der Flügel (32) in die Hut hineinbewegt wird, wobei die Flüssigkeitsverdrängung eine Differenzdruckkraft auf der inneren Stirnseite aufbaut, die der Einwärtsbewegung des Flügels entgegengesetzt ist, und daß eine Entlastungeöffnung (58) vorgesehen ist, die mit der inneren Stirnseite des Flügels in . Verbindung steht, um den Druck auf die Stirnseite zu steuern, wenn der Flügel die Druckrampe passiert,

   2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl die Entlastungsoffnung (58) mit der Hauptdruoköffnung (51, 52) verbunden ist«

   3· Pump· nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsöffnung (58) in Form eine« runden Loches in

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   Fernsprecher: 8858087/8882382 Bukkonto: W. Metaner, Berliner Bank AQ, Depkatt Postscheckkonto:

   Drmhtwort: Invention BsrKn B#rt!r*H»Jen«»e,Kurfar»Und*mm130,Konto-Nr.9B7ie W. MeIMiMr₁BwNn WMt 12282

   einer Seitenplatte (1C) vorgesehen ist und einen kleineren Surohmesser hat, als das innere Ende (46) einer Flügelnut (31).

   4. Pumpe nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsdrosselvorrichtung (77) einen Kanal aufweist, der sich durch den Flügel (32) von der inneren £ur äußeren Stirnseite erstreckt.

   5· Pumpe nach Anspruch 4» dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal eine scharfe öffnung. (78) aufweist, die von einer Bohrung gebildet ist, die an der einen Stirnseite (75) des Flügels (32) im rechten Winkel durchtritt.

   6· Pumpe nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungsöffnung dann mit dem inneren Ende (46) einer Flügelnut (31) in Verbindung steht, wenn der entsprechende Flügel (32) den mittleren Bereich der Druckrampe passiert.

   7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sntlastungsöffnung (58) mit der der inneren Stirnseite dee Flügels in Verbindung steht, wenn die Einwärtsgeschwindigkeit des Flügels den Höchstwert hat, jedoch nicht mehr, wenn der Flügel am inneren Ende der Druckrampe angelangt ist.

   8. Pumpe nach den vorhergehenden Ansprüchen,dadurch"gekennzeichnet, daß die innere Stirnfläche (75) daa innere Ende des Flügels (32) ist.

   9. Pumpe nach den vorhergehen den Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungeöffnung (58) mit der inneren Stirnfläche (75) in Verbindung steht, wenn der entsprechende flügel (32) sich Über den mittleren (Ceil der Druckrampe bewegt.

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   10. Flügel für eine hydraulische Flügelzellenpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel eine Flüssigkeitsdrosselvorrichtung aufweist, die einen Kanal für einen gedrosselten Flüssigkeitsstrom zwischen der inneren und äußeren Stirnseite des Flügels bildet und die so bemessen ist, daß die infolge der Sampe "bewirkte Einwärtsbewegung des Flügels eine Differenzdruckkraft unter dem Flügel aufbaut, die groß genug ist, ein Springen des Flügels am Ende der Druckrampe zu verhindern, wobei die Flüssigkeitsdrosselvorrichtung (77) in Form eines Kanals mit einer kurzen, scharfen öffnung (80) die einen Druckabfall erzeugt, vorgesehen ist und in Form eines Kanalteils (79) mit größerem Durchmesser, der diese scharfe öffnung (80) mit der gegenüberliegenden Stirnseite des Flügels verbindet.

   11. Flügel nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal im Flügel (32) ein Radialkanal ist und sich die Drosselöffnung (80) an der inneren Stirnseite befindet und dort im rechten Winkel mündet.

   iipl.-Ing. H, Infesting

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