DE2354277A1

DE2354277A1 - LEAF SEAL FOR A CELL PUMP

Info

Publication number: DE2354277A1
Application number: DE19732354277
Authority: DE
Inventors: Edward T May
Original assignee: ACF Industries Inc
Current assignee: ACF Industries Inc
Priority date: 1972-11-03
Filing date: 1973-10-30
Publication date: 1974-05-16
Also published as: JPS4978213A; AU6213873A; JPS5146284B2; AU469864B2; IT999158B; FR2205947A5

Description

; 4300 Essen, den 29. Oktober 1973; 4300 Essen, October 29, 1973

_VA,.„A*«tit? (4^750/Ti) _VA,. "A *" tit? (4 ^ 750 / Ti)

Dr. Andreiewski .Dr. Andreiewski.

Dt.-ing. η on fee 2354277German-ing. η on fee 2354277

Dipl.-Ing. Gestliuysaf}
43 Essen, iheaiexpiati JDipl.-Ing. Gestliuysaf}
43 Essen, iheaiexpiati J

Telefon 223994 Telephone 223994 ~ ·~ ·

ACF INDUSTRIES, INCORPORATED in New Yqrk (USA)ACF INDUSTRIES, INCORPORATED in New Yqrk (USA)

Flüge!abdichtung für eine Zellenpumpe .Look! Seal for a cell pump.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zellenpumpe mit drehbar gelagerten Flügeln und insbesondere auf ein Dichtungssystem für die Dichtung zwischen dem Rotor und den Flügeln» Eine Pumpe der genannten Art ist in der US-amerikanischen Patentschrift Nr. 3 437 beschrieben*The invention relates to a cell pump with rotatably mounted wings and in particular on a sealing system for the seal between the Rotor and vanes »A pump of the type mentioned is described in US Pat. No. 3,437 described *

Zellenpumpen mit drehbar gelagerten Flügeln weisen Flügel (Schieber) aufs, die um einen Achszapfen umlaufen, welcher zur Mittellinie eines trommeiförmigen Rotors, in dem die Flügel geführt sind, exzentrisch liegt, so daß die Flügel in Schlitzen des Rotors hin- und hergleiten. Infolge dieser gleitendrotierenden Anordnung verändert sich ständig der Winkel zwischen ihnen» Zur Aufnahme dieser Flügelbewegung sind gewöhnlich beiderseits jedes Flügels im Rotor Gleitbacken, welche Dichtungskörper bilden und z.B. aus Kohle gefertigt sein können, angeordnet. Diese Gleitbacken bzw. Dichtungskörper verhindern ein Entweichen von Luft aus dem liin.eyen : des Rotors durch die Schlitze. Die Reibung zwischen den Backen und den Flügeln ist eine derCell pumps with rotatable vanes have vanes (slides) that revolve around an axle journal, which is eccentric to the center line of a drum-shaped rotor in which the blades are guided, see above that the blades slide back and forth in slots in the rotor. As a result of this sliding rotating arrangement the angle between them is constantly changing »Zur This wing movement is usually recorded on both sides each wing in the rotor sliding blocks, which form sealing bodies and are made of carbon, for example can, arranged. These sliding blocks or sealing bodies prevent air from escaping from the liin.eyen: the rotor through the slots. The friction between the cheeks and the wings is one of the

"■. 409820/0294 ■■'"'■'"■. 409820/0294 ■■ '"' ■ '

Ursachen für den Temperaturanstieg in der Pumpe und damit für ihren Leistungsabfall.Reasons for the temperature rise in the pump and thus for its decrease in performance.

Die Erfindung zielt darauf ab, eine Anordnung für die Gleitbacken zu schaffen, welche die Reibung zwischen diesen und den Flügeln herabsetzt und damit die Leistung der Pumpe erhöht.The invention aims to provide an arrangement for the sliding blocks, which the friction between this and the wings lowers and with it the performance the pump increases.

In manchen herkömmlichen Anordnungen dieser Art sind die Gleitbacken im Rotor in Schlitzen gleitend gelagert. Gewöhnlich sind in den Schlitzen schwere Federn hinter den Gleitbacken angeordnet, welche diese ständig in Eontakt mit den Flügeln halten. Bei verhältnismäßig schnellem Lauf der Pumpe ist die Relativbewegung zwischen den Backen und den" Flügeln stark, und dann ist es schwierig, eine gute Dichtung zwischen diesen Teilen aufrechtzuerhalten. Zu diesem Zweck sind in vielen bekanntgewordenen Ausführungen die Federn so ausgebildet, daß sie eine ausreichende Druckkraft zur Aufrechterhaltung der Dichtung bei hohen Geschwindigkeiten ausüben. Diese große Druckkraft ist aber bei kleineren Pumpengeschwindigkeiten nicht notwendig; trotzdem dauert der Druck an und ist Ursache für eine überflüssige Reibung zwischen diesen Teilen.In some conventional arrangements of this type, the sliding blocks are slidably supported in the rotor in slots. Heavy springs are usually arranged in the slots behind the sliding blocks, which keep them constantly keep in contact with the wings. With proportionately fast running of the pump is the relative movement between the cheeks and the "wings strong, and then it is difficult maintain a good seal between these parts. For this purpose have become known in many Designs the springs are designed so that they have sufficient compressive force to maintain them the seal at high speeds. This large pressure force is, however, at lower pump speeds unnecessary; nevertheless the pressure persists and is the cause of unnecessary friction between these parts.

Deswegen setzt sich die Erfindung zum Ziel, eine Anordnung zu finden, bei welcher die Gleitbacken bei größeren Rotorgeschwindigkeiten mit stärkerer Kraft gegen die Flügel drücken als bei kleineren Geschwindigkeiten. Therefore, the invention aims to find an arrangement in which the sliding jaws at higher rotor speeds press against the blades with greater force than at lower speeds.

Die aufgeführten Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden genaueren Beschreibung einer bevorzugten Ausführung nebst der zugehörigen Zeichnung hervorgehen. In den verschiedenen Figuren sind dieselben Teile mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet» Die Zeichnung ist nicht notwendigerweise maßstäblich, sie dient der Veranschaulichung des Erfindungsgedankens. In der Zeichnung zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Zellenpumpe in Seitenansicht nachThe stated objects, features and advantages of the invention will become apparent from the following more detailed description of a preferred embodiment together with the associated one Drawing emerge. The same parts have been given the same reference numbers in the various figures denotes »The drawing is not necessarily to scale, it serves to illustrate the concept of the invention. In the drawing, FIG. 1 shows a cell pump according to the invention in side view

409820/Ö 294409820 / Ö 2 94

Entfernung eines Deckels, wobei in einem Teilschnitt die Berührungszone zwischen Flügel und Gleitbacken ersichtlich ist, Fig. 2 einen Ausschnitt aus Fig. i in größerem Maßstab, Fig. 3 ein Kräftediagramm bezüglich der an der Gleitbacke wirkenden Kräfte, und Fig. 4 im Vergleich zu Fig. 2 eine Anordnung der bisher bekannten Art.Removal of a cover, with the Contact zone between sash and sliding jaws visible Fig. 2 shows a detail from Fig. i on a larger scale, Fig. 3 shows a force diagram with respect to the Forces acting on the sliding block, and FIG. 4 in comparison to FIG. 2 shows an arrangement of the previously known type.

Die Flügelpumpe nach Fig. 1 enthält in der Hauptsache ein Gehäuse Ii, einen Rotor 13 und zwei Flügel 15. Der Rotor läuft um die Achse 17, die Flügel um eine Achse 19. Beiderseits der Flügel sind Gleitbacken 23 vorgesehen, welche eine Dichtung zwischen dem Rotor und deii Flügeln bilden. >The vane pump according to FIG. 1 mainly contains a housing Ii, a rotor 13 and two vanes 15. The rotor runs around the axis 17, the vanes around an axis 19. Sliding jaws 23 are provided on both sides of the vanes, which is a seal between the rotor and the deii Form wings. >

In Fig. 2 ist gezeigt, wie die Gleitbacken 23 in Nuten 25 angeordnet sind. Der Boden der Nut ist mit 27 bezeichnet, die dem Flügel ±5 zugewendete Öffnung mit 29. Im Boden der Nut ist eine Gleitbackenfeder 31 untergebracht, welche die Backe 23 aus der Öffnung 29 heraus und gegen den Flügel 15 drückt.2 shows how the sliding blocks 23 are arranged in grooves 25. The bottom of the groove is at 27 denotes the opening facing the wing ± 5 with 29. A sliding block spring 31 is housed in the bottom of the groove, which presses the jaw 23 out of the opening 29 and against the wing 15.

Erfindungsgemäß sind die Nuten 25 unter einem bestimmten Winkel angeordnet, so daß die infolge der Rotordtehung auftretenden Zentrifugalkräfte die Gieitbacken 23 gegen die Flügel 15 drücken, und zwar ist dieser Winkel so festgelegt, daß die Richtung einer Bewegung, die die Gleitbacke gegen den Flügel ausüben kann, einen Winkel cc mit einer Ebene 35 einschließt, welche dadurch definiert ist, daß sie lotrecht auf einer Ebene 37 steht, die die Rotorachse 17 mit der zu ihr parallelen Mittellinie 39 der Gleitbacke verbindet. (Fig. 2). Bei dieser Winkellage ist die Öffnung 29 der Nut 25 weiter von der Rotorachse entfernt als der Boden 27 der Nut. (Derselbe Sachverhalt kann auch so ausgedrückt werden; Der Gleitweg 33 einer Gleitbacke 23 in Richtung auf den Flügel 15 ist gegen die Tangente 35 der Rotationsbewegung dieser Backe um den Winkelte nach außen geneigt.) Der Winkel du soll mehr als 5° betragen, jedoch nicht größer sein als 25°. Versuche haben ergeben, daß ein Winkel cL = 15°zu guten Ergebnissen führt. . ..According to the invention, the grooves 25 are arranged at a certain angle so that the centrifugal forces occurring as a result of the rotor torsion press the sliding jaws 23 against the wing 15, and this angle is determined so that the direction of movement that the sliding jaw can exert against the wing , encloses an angle cc with a plane 35, which is defined by the fact that it is perpendicular to a plane 37 which connects the rotor axis 17 with the center line 39 of the sliding jaw, which is parallel to it. (Fig. 2). In this angular position, the opening 29 of the groove 25 is further away from the rotor axis than the bottom 27 of the groove. (The same state of affairs can also be expressed in this way; the sliding path 33 of a sliding jaw 23 in the direction of the wing 15 is inclined outwards by the angle against the tangent 35 of the rotational movement of this jaw.) The angle du should be more than 5 °, but not be greater than 25 °. Tests have shown that an angle cL = 15 ° leads to good results. . ..

In Fig. 3 ist das Kräftediagramm entwickelt. Die Zentrifugalkraft F ist in zwei Komponenten zerlegbar, die senkrecht bzw. parallel zur Führung der Backe 23 gerichtet sind. Die parallel zur Führung, in der Ebene liegende Komponente ist diejenige, die auf den Flügel 15 wirkt.In Fig. 3 the force diagram is developed. the Centrifugal force F can be broken down into two components, which are directed perpendicular or parallel to the guidance of the jaw 23 are. The component parallel to the guide, in the plane, is the one on the wing 15 works.

Während des Betriebes, wenn der Rotor um seine Achse 17 und die Flügel um ihre Achse 19 laufen, gleiten die Flügel in ihren Schlitzen im Rotor hin und her. Angenommen, die Rotordrehung verlaufe in Richtung des Pfeiles 41 in Fig. 1, dann tritt Luft durch einen Einlaß 43 in das Gehäuse Ii ein und verläßt 6s durch einen Auslaß 45. Der Vorgang ist bekannt und wird hier nicht näher beschrieben.During operation, when the rotor is on its axis 17 and the blades run around their axis 19, the blades slide back and forth in their slots in the rotor. Accepted, the rotor rotation is in the direction of arrow 41 in 1, air then enters the housing through inlet 43 Ii enters and leaves 6s through an outlet 45. The process is known and will not be described in detail here.

Die Gleitbacken 23 werden aus den zugeordneten Nuten durch die Federn 31 an die Flügel 15 angedrückt und bewirken dadurch eine Dichtung zwischen den Flügeln und dem Rotor. In gleicher Richtung wirkt die oben erwähnte Kraftkomponente F, . Letztere ist eine Funktion der Winkelgeschwindigkeit des Rotors. Bei niederen Drehzahlen ist sieThe sliding blocks 23 are pressed from the associated grooves by the springs 31 against the wings 15 and effect thereby a seal between the blades and the rotor. The force component mentioned above acts in the same direction F,. The latter is a function of the angular speed of the rotor. At low speeds it is

verhältnismäßig unbedeutend im Vergleich mit der von der Feder 31 ausgeübten Kraft; jedoch steigt bei hohen Drehzahlen die Fliehkraft F und damit die Andrückkraft F,relatively insignificant in comparison with that of the Spring 31 applied force; however, at high speeds, the centrifugal force F and thus the pressing force F increases,

a baway

stark an.,Letzteres kann sehr bedeutend werden. Z.B. bei der erfindungsgemäßen Anordnung sind die Andrückkräfte bei hohen Drehzahlen erheblich größer als bei niedrigen Drehzahlen.strong., The latter can become very significant. E.g. at the arrangement according to the invention are the pressing forces significantly larger at high speeds than at low speeds.

Zu beachten ist, daß bei der Ausführung nach Fig. Gleitbacken auf beiden Seiten jedes Flügels vorgesehen sind. Sie sind genau einander, gegenüber angeordnet, soIt should be noted that in the embodiment according to Fig. Sliding blocks are provided on both sides of each wing are. They are arranged exactly opposite each other, like that

, K.ti-LH©, K.ti-LH ©

daß auch bei höh. en Drehzahlen/Biegemomente bzw. Scherkräfte auf den Flügel wirken. Wenn z.B. die Gleitbacken auf beiden Seiten des Flügels gleichzeitig ihre Kräfte F-fo in einander entgegengesetzten Richtungen wirken lassen, dann schneiden sieh ihre Wirkungsrichtimgen bzw. Wege 33 etwa in der Symmetrieebene 47 des. Flügels 15. Obwohl durch Versuche ermittelt worden ist, daßthat even at height. en speeds / bending moments or shear forces act on the wing. If, for example, the sliding blocks on both sides of the wing simultaneously exert their forces Let F-fo act in opposite directions, then cut see their directives of action or Paths 33 approximately in the plane of symmetry 47 of the wing 15. Although it has been determined by experiment that

409020/0294409020/0294

die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung besser funktioniert, wenn beiderseits des Flügels Gleitbacken, d.h. bewegliche Dichtungskörper vorgesehen sind, ist es doch auch möglich, den Erfindungsgedanken in der Weise zu verwirklichen, daß nur auf einer Seite des Flügels eine bewegliche Gleitbacke und auf der anderen Seite ein fest angeordneter Dichtungskörper vorgesehen ist. Doch ist es bei einer derartigen Anordnung wichtig, daß sich der Weg der gleitend geführten Backe und die Kraftrichtung des unbeweglichen Körpers so schneiden, daß keine Scherkräfte auf den Flügel ausgeübt werden. Die Wichtigkeit des Vermeidens solcher Scherkräfte wird durch Versuche unterstrichen, die gezeigt haben, welch schweren Beschädigungen die Flügel durch solche Kräfte ausgesetzt sind.the sealing arrangement according to the invention works better, if sliding blocks, i.e. movable sealing bodies, are provided on both sides of the wing, it is also possible to realize the idea of the invention in such a way, that only on one side of the wing a movable sliding jaw and on the other side a fixed arranged sealing body is provided. However, with such an arrangement it is important that the Cut the path of the sliding jaw and the direction of force of the immovable body so that no shear forces exerted on the wing. The importance of avoiding such shear forces is demonstrated through experimentation underlined, which showed the severe damage the wings are exposed to by such forces.

Die Heranziehung der Zentrifugalkraft zur Unterstützung der Gleitbackenfedern 31 ermöglicht es, Federn einzusetzen, die im Vergleich zu den bekannten Ausführungen sehr leicht sind. Aus den Versuchen hat sich ergeben, daß diese Federn sechsmal so schwach sein können als manche Federn der bekannten Ausführungen.The use of centrifugal force to assist the sliding block springs 31 enables springs to use, which are very easy compared to the known designs. The experiments have shown that these feathers can be six times as weak as some springs of the known designs.

Es versteht sich, daß die beschriebene Fliehkraft-Di chtungs anordnung hinsichtlich der Pumpenkapazität und -drehzahl sowie hinsichtlich der Flügelgewichte Jede Freiheit läßt. ·.It goes without saying that the centrifugal force Di described arrangement with regard to the pump capacity and speed as well as the wing weights each Leaves freedom. ·.

Die Erfindung ist an Hand einer bevorzugten Ausführung beschrieben worden, doch versteht es sich, daß der Fachmann Änderungen in der Gestaltung und in Einzelheiten vornehmen kann, ohne vom Geist und Ziel der Erfindung abzuweichen. Ζ«B. können verschiedene konstruktive Gestaltungen von Zellenpumpen für die Anwendung der Erfindung gewählt werden. -The invention is based on a preferred embodiment but it is to be understood that those skilled in the art can make changes in design and detail can make without departing from the spirit and aim of the invention to deviate. Ζ «B. can have various structural designs of cell pumps can be chosen for the practice of the invention. -

Die Ausgestaltungen der Erfindung, für die Schutz begehrt wird, sind definiert in den folgendenThe aspects of the invention for which protection is sought are defined in the following

Patent claims:

40 9820/0 29440 9820/0 294

ei ¹J =ei ¹ J =

Claims

Patent claims:

/ It) Cell pump with rotatable vanes, marked by a drum-shaped rotor (13) rotating about an axis (17) and provided with slots is, furthermore by vanes (l5) »which run around one inside the rotor and parallel to the rotor axis (l7) Rotate axis (19) and slide back and forth in the rotor slots during this rotation, through a plurality of sealing bodies (23) sealing the rotor against the blades, wherein at least one side of each rotor slot a seal body is slidably disposed through a plurality of seal bodies, with each rotor slot at least one sealing body is provided directly opposite a slidingly arranged sealing body, and through grooves (25) provided in the rotor for receiving the sealing body, a base (27) and an opening (29) and are arranged on the sides of the rotor slots at such an angle (oo) that the when Centrifugal forces occurring during the course of the rotor act on the slidingly arranged sealing body in the sense that that the latter are pressed against the wings.

2. Cell pump according to claim i, characterized in that that each groove (25) is arranged with such an inclination is that the direction (33) of a movement of the sliding jaw (23) inserted in the groove towards the wing (15) encloses a predetermined angle (oi,) with a plane (35), which is defined by the fact that it is perpendicular to a plane (37) which the rotor axis (17) with the parallel to her center line (39) connects the sliding jaw, the opening (29) of the groove from the. Rotor axis is further away than the bottom (27) of the groove and the size of the predetermined angle (<ac) is at least 5 amounts to.

4 03820/0294

3. Cell pump according to claim 2, characterized in that that the predetermined angle of inclination (cc) of the groove (25) is between 5 and 25, these two values included.

4. Cell pump according to claim 3 »characterized in that that the predetermined angle of inclination (oc) of the groove (25) is about 15 °,

5. Cell pump according to claim 1, characterized in that that the sealing body, which is provided opposite a slidingly arranged sealing body (23) are, in turn, slidably arranged in grooves (25) are.

6. Cell pump according to claim 5, characterized in that the predetermined angle of inclination (cc) of the groove (25) is between 5 ° and 25 °, including these two values.

7. Cell pump according to claim 6, characterized in that that the predetermined angle of inclination (öc) of the groove (25) is about 15 °.

8. Cell pump according to claim 5 »characterized in that that the force application or travel directions of two a wing (l5) opposing sealing body (23) are essentially in the plane of symmetry (47) cut of the wing .:

25.10.73 Vi / gr

Blank page