DE2360608B2 - Slide shoe for a slide shoe pump - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Gleitschuh für eine Gleitschuhpumpe, der in einem Schlitz eines Pumpenrotors sitzt und mittels Federkraft gegen die Pumpenkammerwand angedrückt ist, an der er mit zwei Vorsprüngen, die durch eine Aussparung getrennt sind, anliegt.The invention relates to a sliding shoe for a sliding shoe pump, which is located in a slot of a pump rotor sits and is pressed against the pump chamber wall by means of spring force, on which it has two Projections, which are separated by a recess, rests.
Der allgemeine Aufbau der Gleitschuhabdichtung, in der wenigstens ein Gleitschuh in einer Berührungsbogenabdichtungsstellung zu allen Zeiten angeordnet ist, ist beispielsweise aus der US-PS 36 45 647 bekannt. Derartige bekannte Pumpen sind jedoch nicht in der Lage, den Bedingungen eines geringen Geräuschpegels und einer großen Dauerfestigkeit bei hohen Drehzahlen zu entsprechen, so daß diese Pumpen beispielsweise als Lenkkraftverstärkerpumpen für Fahrzeuge verwendet werden können. Durch die Kompliziertheit der die Geräusche erzeugenden Erscheinungen und der dynamischen Störungen, die sich aus der freien Körperwirkung der Gleitschuhe ergeben, sind präzise Einstellungen und spezifische geometrische Verhältnisse absolut wesentlich, um eine Pumpe zu erhalten, die für vielfältige Anwendungszwecke verwendbar und annehmbar ist.The general structure of the sliding shoe seal in which at least one sliding shoe is in a contact arc sealing position is arranged at all times is known, for example, from US Pat. No. 3,645,647. However, such known pumps are not able to withstand the conditions of a low noise level and to correspond to a high fatigue strength at high speeds, so that these pumps for example as Steering booster pumps can be used for vehicles. Due to the complexity of the Noise-producing phenomena and the dynamic disturbances that result from the free body action of the sliding shoes result, precise settings and specific geometric relationships are absolute essential to obtain a pump that is usable and acceptable for a variety of purposes is.
Der vergrößerte Hub, der in einigen Anwendungsfällen zur Erfüllung eines größeren Leistungsbedarfs notwendig ist, ist schwierig bei Pumpen zu erzielen, die die bekannten Gleitschuhe aufweisen. Die höheren Beschleunigungen führen in einigen Fällen durch das sogenannte Überschwingen der Gleitschuhe zu vorzeitigen Ausfällen. Dieses Problem tritt ferner auch auf, wenn man versucht eine Gleitschuhabdichtung anstelle einer Berührungsbogenabdichtung zu erzielen. Üblicherweise wird die Anzahl der Gleitschuhe erhöht. Dadurch wird notwendigerweise die Bohrungsgröße verringert, und es treten erhebliche Schwierigkeiten bei der Beherrschung der auftretenden kritischen dynamiThe increased stroke, which in some applications is used to meet a greater power requirement is necessary, is difficult to achieve in pumps that have the known sliding shoes. The higher ones In some cases, accelerations lead to premature movements due to the so-called overshooting of the sliding blocks Failures. This problem also occurs when attempting a sliding shoe seal instead to achieve a contact arc seal. Usually the number of sliding shoes is increased. This necessarily reduces the bore size and creates significant difficulties the mastery of the occurring critical dynami
sehen Wirkungen ein.see effects.
Ein aus der US-PS 36 45 647 bekannter Gleitschuh ist in F i g. 1 der Zeichnungen dargestellt Bei diesem Aufbau wird eine Berührungsdichtung verwendet Es ist ein Gleitschuh vorgesehen, der ein Verhältnis von Breite zu Kontakttiefe (W/D) von etwa 2$ hat Die geringere Anzahl von Gleitschuhen ermöglicht, daß Gleitschuhe verwendet werden, die eine große Masse (M) haben, und dadurch ist die Zentrifugalkraft (CF), die auf die Gleitschuhe einwirkt, größer als bei Gleitschuhen, die eine kleinere Masse haben. Diese bekannten Gleitschuhe weisen auch eine sogenannte Hubrampe auf, die vorgesehen ist, um den Gleitschuh in einer Richtung im allgemeinen radial nach außen zu treiben. Zur Erzielung einer optimalen Stabilität sitzt der Gleitschuh an der Kante des Rotorschlitzes.A sliding shoe known from US Pat. No. 3,645,647 is shown in FIG. 1 of the drawings. A contact seal is used in this construction. A shoe is provided which has a width to contact depth (W / D) ratio of about $ 2. The fewer number of shoes enables shoes that have a large mass to be used (M) , and therefore the centrifugal force (CF) that acts on the sliding shoes is greater than with sliding shoes that have a smaller mass. These known sliding shoes also have a so-called lifting ramp which is provided in order to drive the sliding shoe in a direction generally radially outward. To achieve optimal stability, the sliding shoe sits on the edge of the rotor slot.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleitschuhpumpe mit Gleitflügeln zu schaffen, bei der in einfacher Weise das Geräuschproblem und die Abdichtungsprobleme gelöst und ein besserer Wirkungsgrad erzielt werden.The invention is based on the object of creating a sliding shoe pump with sliding vanes in which in easy way to solve the noise problem and the sealing problems and a better efficiency be achieved.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß jeder Gleitschuh gemäß den folgenden Bedingungen ausgebildet ist:According to the invention this object is achieved in that each sliding shoe according to the following conditions is trained:
(1) Die Gleitschuhbreite (W), gemessen vom maximalen Vorsprung einer jeden Gleitschuhflanke aus, hat zur Kontakttiefe (D), gemessen von der Tangente an die obere Gleitschuhoberfläche zur Mitte der Antriebsflanke ein Verhältnis von W/D= 2,6 bis 2,8 und(1) The sliding shoe width (W), measured from the maximum projection of each sliding shoe flank, has a ratio of W / D = 2.6 to 2 to the contact depth (D), measured from the tangent to the upper sliding shoe surface to the center of the drive flank, 8 and
(2) der Umfangskontaktbogen (Ca) an der oberen Oberfläche des Gleitschuhs hat ein Verhältnis zur Kontakttiefe(D)von CVD= 1,4bis 1,9.(2) the circumferential contact arc (Ca) on the upper surface of the shoe has a ratio to the contact depth (D) of CVD = 1.4 to 1.9.
Mit Vorteil werden die auftretenden kritischen dynamischen Wirkungen bei derartigen Pumpen beherrscht. Ein vorzeitiger Ausfall tritt nicht auf.The critical dynamic effects that occur with pumps of this type are advantageously mastered. A premature failure does not occur.
Mit besonderem Vorteil kann die Unterseite des Gleitschuhs eine Krümmung aufweisen, die im Bereich von 2" Ii bis zu 5% vom Federradius abweicht, und zwar gemessen von der Mitte des Gleitschuhs aus, wobei das Verhältnis von Federhöhe Sl zu Federdurchmesser Sd 1,55 zu 1 oder weniger im eingebauten Zustand ist Hierdurch wird der Verschleiß der Feder vermindert und die Höhe des Gleitschuhs wird verringertParticularly advantageously, the underside of the shoe may have a curvature which deviates in the range of 2 "Ii up to 5% of the spring radius, measured from the center of the shoe from the ratio of the height of the spring Sl to spring diameter SD 1.55 to 1 or less is installed. This reduces wear on the spring and reduces the height of the sliding shoe
Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigtThe invention is intended in the following description with reference to the figures of the drawing explained. It shows
F i g. 1 eine Schnittansicht einer bekannten Pumpe mit Gleitschuhen, wobei die Pumpe eine Berührungsbogendichtung aufweist,F i g. Figure 1 is a sectional view of a known pump with sliding shoes, the pump having a touch arc seal having,
F i g. 2 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 1, in der jedoch der erfindungsgemäße neue Pumpengleitschuh dargestellt ist,F i g. 2 is a view similar to FIG. 1, in which, however, the new pump sliding shoe according to the invention is shown is,
F i g. 3 eine ähnliche Ansicht wie F i g. 2, in der zusätzliche Einzelheiten und Beziehungen zwischen den Teilen der Pumpe, die gemäß der Erfindung vorgesehen sind, dargestellt sind,F i g. 3 is a view similar to FIG. 2, in the additional details and relationships between the Parts of the pump which are provided according to the invention are shown,
Fig.4 eine Endansicht des Gleitschuhs, welcher gemäß der Erfindung ausgebildet ist undFig. 4 is an end view of the sliding shoe which is formed according to the invention and
F i g. 5 eine Seitenansicht des Gleitschuhs, welcher in F i g. 4 gezeigt ist.F i g. 5 is a side view of the sliding shoe which is shown in FIG. 4 is shown.
F i g. 1 zeigt eine bekannte Pumpe. Es ist ein Gehäusering 10 vorgesehen, der eine Bohrung 11 aufweist, die eine Pumpenkammer bildet, die eine Einlaßseite und eine Auslaßseite hat, die in der Fig. 1 gekennzeichnet sind.F i g. 1 shows a known pump. A housing ring 10 is provided which has a bore 11 which forms a pump chamber having an inlet side and an outlet side, which in FIG Marked are.
Innerhalb der Pumpenkammer ist ein Rotor 12A rotor 12 is located within the pump chamber
angeordnet, der mehrere Umfangsschlitze 13 aufweist, von denen jeder einen Boden 14 hat, gegen den sich ein Ende einer Schraubenfeder 16 abstützt Das andere Ende der Schraubenfeder 16 liegt gegen eine gekrümmte Unterseite 17 des Gleitschuhs 18 an, welcher zwei nach außen sich erstreckende Vorsprünge 19 und 20 zu beiden Seiten einer mittleren Aussparung 21 aufweist Eine der Flanken des Gleitschuhs 18 ist mit einer Hubrampe 22 ausgerüstetarranged, which has several circumferential slots 13, each of which has a bottom 14 against which one end of a helical spring 16 is supported. The other The end of the helical spring 16 rests against a curved underside 17 of the sliding shoe 18, which two has outwardly extending projections 19 and 20 on both sides of a central recess 21 One of the flanks of the sliding block 18 is equipped with a lifting ramp 22
Die Breite des Gleitschuhs 18 ist mit W bezeichnet und die Kontakttiefe in der Pumpenkammer ist mit D bezeichnet Mit CF ist die Zentrifugalkraft bezeichnet und der Schwerpunkt des Gleitschuhs liegt im Punkt CG. Bei der in Fig. 1 dargestellten Pumpe wird eine sogenannte Berührungsbogendichtung verwendet d. h. der Umfang des Rotors 12 dichtet gegen die Bohrungswand an einem Qbergangspunkt zwischen der Auslaß- und der Einlaßöffnung ab. Es sei bemerkt, daß die Bohrungswand 11 eine sogenannte Einkammerwand mit einem einzelnen Auslaß und einem einzelnen Einlaß sein kann, daß sie aber auch eine Doppelkammerwand oder eine Multikammerwand sein kann, so daß mehr als ein einzelner Förderhub bei einer Umdrehung des Rotors 12 erfolgt Bei der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform ermöglicht eine kleinere Anzahl von Gleitschuhen eine große Masse, die mit M gekennzeichnet ist. Der in F i g. 1 dargestellte Gleitschuh weist ein beträchtliches Verhältnis von Breite zu Kontakttief; (W/D) auf und die Hubrampe 22 hat die Neigung, den Gleitschuh während des Betriebes nach außen zu tragen.The width of the slide shoe 18 is denoted by W and the contact depth in the pump chamber is denoted by D. CF denotes the centrifugal force and the center of gravity of the slide shoe is at point CG. In the pump shown in FIG. 1, a so-called arc contact seal is used, ie the circumference of the rotor 12 seals against the bore wall at a transition point between the outlet and inlet openings. It should be noted that the bore wall 11 can be a so-called single-chamber wall with a single outlet and a single inlet, but that it can also be a double-chamber wall or a multi-chamber wall, so that more than a single delivery stroke takes place during one revolution of the rotor 12 In the embodiment shown in FIG. 1, a smaller number of sliding shoes enables a large mass, which is marked with M. The in F i g. 1 has a significant ratio of width to contact depth; (W / D) and the lifting ramp 22 has the tendency to carry the sliding shoe outwards during operation.
Die laufenden Anforderungen an die Gleitschuhabdichtung führen zusammen mit den Anforderungen hinsichtlich des erhöhten Hubes und einer höheren Verdrängung zu einer zusätzlichen Kompliziertheit in der Beziehung zwischen Bohrung und Gleitschuh.The ongoing requirements for the slide shoe sealing lead together with the requirements with regard to the increased stroke and a higher displacement leads to an additional complexity in the relationship between the bore and the shoe.
Um eine Gleitschuhabdichtung sicherzustellen, ist eine große Anzahl von Gleitschuhen erforderlich, um zu gewährleisten, daß wenigstens ein Gleitschuh zu allen Zeiten sich in der Berührungsbogenabdichtungsstellung befindet. Die erhöhte Anzahl von Gleitschuhen führt jedoch dazu, daß die Breite des Gleitschuhes verringert wird, um eine Anpassung an den begrenzten radialen Raum und Umfangsraum zu erzielen, der am Rotor zur Verfügung steht, damit auch ausreichende Zwischenstege zwischen den benachbarten Gleitschuhen ausgebildet werden können. Die Verringerung der Breite des Gleitschuhes führt zu einem dynamischen Überschwingungszustand, da die schmaleren Gleitschuhe mit ihren geringeren Massen eine geringere Zentrifugalkraft erzeugen und eine geringere Führung an der Kammerwand haben, und es ist ein großer Spielraum an der Kante des Rotorschlitzes vorhanden.To ensure a sliding shoe seal, a large number of sliding shoes is required to ensure that at least one shoe is in the contact arc sealing position at all times is located. The increased number of sliding shoes, however, leads to the fact that the width of the sliding shoe is reduced is to achieve an adaptation to the limited radial space and circumferential space that is used on the rotor Is available so that sufficient intermediate webs are formed between the adjacent sliding blocks can be. The reduction in the width of the sliding shoe leads to a dynamic overshoot condition, because the narrower sliding blocks with their lower masses have a lower centrifugal force generate and have less guidance on the chamber wall, and there is a large margin on the Edge of the rotor slot present.
Es wird nun ein Kompensationsfaktor für einen geringeren Spielraum geschaffen, und dadurch wird ein Festhalten gegen ein Überschwingen gewährleistet und die Stabilität wird verbessert. Dies wird durch eine sorgfältige Einstellung der Anlagestelle zwischen dem Rotor und der Flanke des Gleitschuhs erzielt. Um die notwendige Stabilität zum Betrieb bei hohen Drehzahlen zu erreichen, muß ein minimales Antriebsmoment vorhanden sein.A compensation factor is now created for a smaller margin, and this becomes a Holding against an overshoot is guaranteed and the stability is improved. This is done through a careful adjustment of the contact point between the rotor and the flank of the sliding block achieved. To the To achieve the necessary stability for operation at high speeds, a minimum drive torque must be achieved to be available.
In Fig.2 ist ein Gleitschuh 30 dargestellt. In Fig.3 sind die Kräfte veranschaulicht, die auf den Gleitschuh einwirken, wobei angenommen wird, daß die Drehung entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn erfolgt, wie es durch den Pfeil 31 veranschaulicht istA slide shoe 30 is shown in FIG. In Fig. 3 the forces acting on the sliding shoe are illustrated, it being assumed that the rotation takes place in the opposite direction to the clockwise direction of rotation, as is illustrated by the arrow 31
Der angetriebene Gleitschuh wirkt faktisch auf einen Punkt ein, der in F i g. 3 mit O beieichnet ist, und dieser Punkt bildet einen Schwenkpunkt an der Vorderseite des Gleitschuhs. Im stabilen Zustand gilt für die Momente, die auf den Gleitschuh einwirken, die folgende Beziehung:The driven sliding shoe actually acts on a point which is shown in FIG. 3 is beieichnet with O , and this point forms a pivot point at the front of the shoe. In the stable state, the following relationship applies to the moments that act on the sliding shoe:
(FAntncb) (D) + Muibong < 1/2 W(Fc + Fs) . (F Antncb ) (D) + Muibong <1/2 W (Fc + Fs).
Es sei bemerkt, daß die Reibungskraft und die Zentrifugalkraft die einzigen Faktoren sind, die ίο verhindern, daß der Gleitschuh sich um den Punkt O drehtIt should be noted that the frictional force and the centrifugal force are the only factors which prevent the shoe from rotating about point O.
Für die Momente des nicht stabilen Zustandes gilt die folgende Beziehung:The following relationship applies to the moments of the unstable state:
.) (D) + WRelbung > 1/2 W(Fc + Fs) . .) (D) + W Relbung > 1/2 W (Fc + Fs).
Es sei bemerkt daß die Tendenz zum unstabilen Zustand hin sich vergrößert wenn W-* O, D— α oder das Moment AfReibung — * tendieren.It should be noted that the tendency towards the unstable state increases when W- * O, D- α or the moment Affriction - * tend.
Ein Geräuschproblem ist wegen der Notwendigkeit der Beherrschung der Abdichtung im Berührungsbogen mit dem Gleitschuh sehr kritisch. Deshalb müssen die Gleitschuhschlitzspielräume so eng wie möglich innerhalb der Herstellungsgrenzen gehalten werden. Ein Gleitschuh, der so ausgebildet ist, daß dieser hoch im Schlitz gleitet, erhöht den Schlitzspielrai'm im Arbeitsbogen. Es wurde nun gefunden, daß das folgende Verhältnis kritisch ist: Gleitschuhbreite (W), gemessen von den maximalen Vorsprüngen einer jeden Gleitschuhflanke aus zur Kontakttiefe:A noise problem is very critical because of the need to master the seal in the contact arc with the slide shoe. Therefore, the shoe slot clearances must be kept as tight as possible within manufacturing limits. A sliding shoe, which is designed so that it slides high in the slot, increases the slot clearance in the work sheet. It has now been found that the following relationship is critical: shoe width (W), measured from the maximum protrusions of each sliding shoe flank to the contact depth:
i() W/D= 2,6 bis 2,8. i () W / D = 2.6 to 2.8.
Es sei nunmehr auf F i g. 4 Bezug genommen. In dieser Figur ist der Gleitschuh dargestellt, und es sei bemerkt, daß dieser Gleitschuh eine gekrümmte Flankenoberflä-: Let us now refer to FIG. 4 referred to. In this figure the sliding shoe is shown, and it should be noted that this sliding shoe has a curved flank surface :
J) ehe 32 auf einer Seite und eine gekrümmte Flankenoberfläche 33 auf der anderen Seite hat. Ferner ist eine untere Gleitschuhfläche 34 und eine obere Gleitschuhfläche vorgesehen, die in zwei Abschnitte 36 und 37 unterteilt ist, welche durch eine mittlere Aussparung 38 voneinander getrennt sind. Die oberen Abschnitte 36 und 37 bestimmen den Umfangskontaktbogen, der mit Ca bezeichnet ist.J) before 32 on one side and a curved flank surface 33 on the other side. Furthermore, a lower sliding shoe surface 34 and an upper sliding shoe surface are provided, which are divided into two sections 36 and 37, which are separated from one another by a central recess 38. The upper sections 36 and 37 define the circumferential contact arc, which is labeled Ca.
Die Kontakttiefe wird am Gleitschuh von der Tangente an die obere Oberfläche 36 und/oder 37 zurThe contact depth is on the sliding shoe from the tangent to the upper surface 36 and / or 37 to
■i'i Mitte der Antriebsflanke 32 gemessen und diese Tiefe wird mit D bezeichnet.■ i'i measured in the middle of the drive flank 32 and this depth is denoted by D.
Es wurde gefunden, daß auch das folgende Verhältnis kritisch ist: Umfangskontaktbogen (Ci) zur Kontakttie-[) It has been found that the following ratio is also critical: circumferential contact arc (Ci) to contact bow [)
CAID= 1,4 bis 1,9. C A ID = 1.4 to 1.9.
Ein weiteres kritisches Merkmal ist die Form der unteren oder Bodenfläche des Gleitschuhs, und zwar bezüglich der Lebensdauer und der Betriebsweise der Feder. Während der breitere Gleitschuh, der bei der Berührungsabdichtung verwendet wird, wie beispielsweise der Gleitschuh 18 in F i g. 1, einen im wesentlichen abgerundeten Boden oder eine im wesentlichen abgerundete Unterseite hat, wurde gefunden, daß eine speziell gekrümmte Form die optimale Wirkung hat, daß eine ausreichende Lebensdauer der Feder sichergestellt wird. Die untere Gleitschuhfläche muß einen Kontakt in der Mitte der Feder oder nahe der Mitte der Feder aufweisen, um eine übermäßig große Pfeilerwirkung auszuschalten. Ein Bogen ist erforderlich, damit anstelle eines Punktkontaktes ein Oberflächenkontakt erzielt wird.Another critical feature is the shape of the lower or bottom surface of the shoe regarding the service life and mode of operation of the spring. While the wider shoe, the Contact sealing is used, such as the slide shoe 18 in FIG. 1, one essentially has a rounded bottom or a substantially rounded underside, it has been found that a specially curved shape has the optimal effect that ensures a sufficient life of the spring will. The lower shoe surface must have contact in the middle of the spring or near the middle of the Have spring to eliminate an excessively large pillar effect. A bow is required with that instead of point contact, surface contact is achieved.
Dadurch wird der Verschleiß der Feder vermindert.This reduces wear on the spring.
Dx Geometrie des Gleitschuhs macht eine flache Kurve erforderlich, um eine Vergrößerung der Gleitschuhhöhe zu verhindern.Dx geometry of the sliding shoe makes a flat curve required to prevent an increase in the height of the sliding shoe.
Wie Fig.2 zeigt, ist die Höhe der Feder mit SL bezeichnet, während der Durchmesser der Feder mit So bezeichnet ist. Es ist vorgesehen, daß die Krümmung der Unterseite des Gleitschuhs so ausgebildet ist, wie es bei 34 dargestellt ist, damit eine ungehinderte Verschwenkung der Feder erfolgen kann, ohne daß ein Abrieb in der Federmittelöffnung erfolgt. Eine derartige Bezie-As Figure 2 shows, the height of the spring S is designated L, while the diameter of the spring is designated so on. Provision is made for the curvature of the underside of the sliding block to be designed as shown at 34 so that the spring can pivot freely without any abrasion occurring in the central opening of the spring. Such a relationship
hung kann analytisch durch eine Kurve def werden, deren Krümmungsradius im Bereich vor bis zu 5% vom Federradius abweicht, der vor Federniitte aus gemessen wird.hung can be analytically defined by a curve whose radius of curvature is in the area before deviates by up to 5% from the spring radius, which is measured in front of the center of the spring.
r> Es wurde gefunden, daß ein sogenanntes Fede hältnis, d. h. das Verhältnis der Länge Sl der Feder Durchmesser Sd der Feder von 135 zu I oder we im eingebauten Zustand ein richtiges Verhältnis für gute Federgeometrie, eine gute Pumpenausbildunj r> It has been found that a so-called Fede ratio ie the ratio of the length Sl of the spring diameter Sd of the spring 135 to I or we in the installed state a proper ratio for good spring geometry, a good Pumpenausbildunj
ι ο bezüglich der dynamischen Aspekte ergibt.ι ο with regard to the dynamic aspects.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
Claims (2)
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
| 8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |