DE2360608C3 - 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 Pumpenrolors sitzt und mittels Federkraft ^egen 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 roller sits and by means of spring force ^ egen the pump chamber wall is pressed against which he with 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 bekann1. 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 arranged in a contact arc sealing position at all times, is known, for example, from US Pat. No. 3,645,647 1. However, such known pumps are not able to meet the conditions of a low noise level and a high fatigue strength at high speeds, so that these pumps can be used, for example, as steering booster pumps for vehicles. Due to the complexity of the noise-generating phenomena and the dynamic disturbances resulting from the free body action of the sliding shoes, precise settings and specific geometrical relationships are absolutely essential in order to obtain a pump which can be used and accepted for a wide range of purposes.
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 Gleilschuhabdichtung anstelle einer Bcnihrungsbogcnabdichtung 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 dyriamiThe 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. if you try a sliding shoe seal instead to achieve a port bend seal. Usually the number of sliding shoes is increased. This will necessarily make the hole size decreases, and there are significant difficulties in mastering the occurring critical dyriami
sehen Wirkungen ein.see effects.
Ein aus der US-PS 36 45 647 bekannter Gleitschuh ist in Fig. 1 der Zeichnungen dargestellt. Bei diesem Aufbau wird eine Berührungsdichtung verwendet Es istA sliding shoe known from US-PS 36 45 647 is shown in Figure 1 of the drawings. A contact seal is used in this construction ein Gleitschuh vorgesehen, der ein Verhältnis von Breite zu Kontakttiefe (W/D) von etwa 2,9 hat. Die geringere Anzahl von Gleitschuhen ermöglicht, daß Gleitschuhe verwendet werden, die eine große Masse (M) haben, und dadurch äst die Zentrifugalkraft j CF), diea shoe is provided which has a width to contact depth (W / D) ratio of about 2.9. The smaller number of sliding shoes enables sliding shoes to be used which have a large mass (M) , and thereby the centrifugal force j CF), which eats
tu 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. tu acts on the sliding shoes, greater than with sliding shoes, which 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.
ι5 Zur Erzielung einer optimalen Stabilität sitzt der Gleitschuh an der Kante des Rotorschlitzes.ι 5 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 Abdich- The invention has for its object to provide a Gleitschuhpumpe with sliding vanes, in which in a simple way the noise problem and the waterproofing
-'" tungsprobleme gelöst und ein besserer Wirkungsgrad erzielt werden.- '"Management problems solved and a better degree of 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 Gleitsohuhflanke 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 Ci//?= 1,4 bis 1,9.(2) the circumferential contact arc (Ca) on the upper surface of the shoe has a ratio to the contact depth (D) of Ci //? = 1.4 to 1.9.
ι'» Mit Vorteil werden die auftretenden kritischen dynamischen Wirkungen bei derartigen Pumpen beherrscht. Ein vorzeitiger Ausfall tritt nicht auf.ι '»The occurring critical dominated dynamic effects in such pumps. A premature failure does not occur.
Mit besonderem Vorteil kann die Unterseite des Gleitschuhs eine Krümmung aufwt ien, die im EJereich »" von 2Ui bis zu 5% vom Federradius abweicht, und zwar gemessen von der Mitte des Gleitschuhs aus, wobei das Verhältnis von Federhöhe Si zu Federdurchmesser Sp 1,55 zu 1 oder weniger im eingebauten Zustand ist. Hierdurch wird der Verschleiß der Feder vermindert und die Höhe des Gleitschuhs wird verringert.With particular advantage, the underside of the sliding shoe can have a curvature which deviates from the spring radius in the region of 2Ui up to 5%, measured from the center of the sliding shoe, the ratio of spring height Si to spring diameter Sp being 1.55 to 1 or less when installed, reducing wear on the spring and reducing the height of the sliding block.
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; closer explained. It shows
Fig. 1 eine Schnittansicht einer bekannten Pumpe mit Gleitschuhen, wobei die Pumpe eine Berührungsbogendichtung aufweist,Fig. 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 Fig. 1, in der jedoch der erfindungsgemäße neue Pumpengleitschuh dargestellt ist,F i g. 2 is a view similar to FIG. 1, but in which the new pump sliding shoe according to the invention is shown,
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 shoe made in accordance with the invention;
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. I zeigt eine bekannte Pumpe. F.s ist ein Gchaiiserinjr 10 vorgesehen, der eine Bohrung 11 aufweist, die eine Pumpenkammer bildet, die eine Finlaßscitc und eine Auslaßscitc hat. tue in der Fig. I gekennzeichnet sind.F i g. I shows a well-known pump. For example, a chaiiserinjr 10 is provided which has a bore 11 which forms a pump chamber having an outlet kitc and an outlet kitc. do in Fig. I. 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 Glcitschuhs 18 ist mit einer Hubrampe 22 ausgerüstet. arranged, which has a plurality of circumferential slots 13 , each of which has a bottom 14 against which one end of a helical spring 16 is supported. The other end of the helical spring 16 rests against a curved underside 17 of the sliding shoe 18 , which has two outwardly extending projections 19 and 20 on both sides of a central recess 21 . One of the flanks of the sliding shoe 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 dte 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 Übergangspunkt 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 ssin karin, dsß sie nbcr auch eine Donne!karoroerwünd oder eine Multikammerwand sein kann, so de? 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 Mgekennzeichnet ist. Der in Fig. 1 dargestellte Gleitschuh weist ein beträchtliches Verhältnis von Breite zu Kontakttiefe (W/D) auf und die Hubrampe 22 hat die Neigung, den Gleitschuh während des Betriebes nach außen zu tragen. The width of the sliding block 18 is denoted by W and the depth of contact in the pump chamber is denoted by D with CF dte centrifugal force is referred to and the center of gravity of the shoe is located at the point CG. In the illustrated in Fig. 1 pump, a so-called arc of contact seal is used, the periphery of the rotor 12 that seals against the bore wall at a transition point between the outlet and the inlet port. It should be noted that the bore wall 11 a so-called Einkammerwand with a single outlet and a single inlet ssin karin, they DSSS NBCR a do nn e! Karoroerwünd or may be a multi-chamber wall, so de? 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 slide shoe shown in Fig. 1 has a considerable ratio of width to contact depth (W / D) and the lifting ramp 22 has a tendency to carry the slide 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 '.n der Berührungsbogenabdichtungsstellung befindet. Die erhöhte Anzahl von Gleitschuhen führt jedoch dazu, daß die Breite des Gleitschuhe«; verringert wird, um eine Anpassung an den begrenzten radialen Raum und Umfangsraum zu erzielen, der am Rotor zur Verfugung steht, damit auch ausreichende Zwischensiege zwischen den benachbarten Gle.tschuhen ausgebildet werden können. Die Verringerung der Breite des Gleitschuhes führt zu einnm dynamischen Übersrhwingungszustand, da die schmaleren Gleitschuhe mit ihren geringeren Massen e-u.t geringere Zentrifugalkraft erzeugen und eine geringere Führung an der Kammerwand habun, und es ist ein großer Spielraum an der Kante des Rotorschlitzes vorhanden.In order to ensure a sliding shoe seal, a large number of sliding shoes are required to ensure that at least one sliding shoe is at all times in the contact arc sealing position. However, the increased number of sliding shoes leads to the fact that the width of the sliding shoes «; is reduced in order to achieve an adaptation to the limited radial space and circumferential space that is available on the rotor, so that sufficient intermediate victories can also be formed between the adjacent sliding shoes. The reduction in the width of the sliding shoe leads to a dynamic state of overshoot, since the narrower sliding shoes with their lower masses produce less centrifugal force and less guidance on the chamber wall, and there is a large amount of clearance at the edge of the rotor slot.
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 F ι g. J sind die Kräfte veranschaulicht, die auf den Gleitschuh einwirken, wöbe« angenommen wird, daß die Drehung entgegengesetzt zum Uhrzeigerdrehsinn erfolgt, wie es durch den Pfeil 31 veranschaulicht ist.In Fig. 2, a slide shoe 30 is shown. In FIG. J the forces that act on the sliding shoe are illustrated if it is 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 einenThe driven sliding shoe actually acts on you
ιυιυ
Punkt ein, der in F i g. 3 mit O bezeichnet ist, und dieser Punkt bildet einen Schwenkpunkt an der Vorderseite des Gleiischuhs. Im stabilen Zustand gilt für die Momente, die auf den Gleitschuh einwirken, die folgende Beziehung:Point a, which is shown in FIG. 3 is indicated by 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:
(FAnTiCb) (D) + Mneibung < 1/2 VV(Fc + Fs). (FAnTiCb) (D) + Mneibung <1/2 VV (Fc + Fs).
Es sei bemerkt, daß die Reibungskraft und die Zentrifugalkraft die einzigen Faktoren sind, die verhindern, daß der Gleitschuh sich um den Punkt O dreht.It should be noted that the frictional force and centrifugal force are the only factors preventing 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:
(FAnlrieb) (D) +(F drive ) (D) +
+ Fs).+ Fs).
Es sei bemerkt, daß die Tendenz zum unstabilen Zustand hin sich vergrößert, wenn W-* O, D-* λ oder das Moment MReibung -* α tendieren.It should be noted that the tendency towards the unstable state increases when W- * O, D- * λ or the moment MRfriction - * α tend.
Ein Geräusch problem ist wegen der Notwendigkeit der Beherrschung der Abdichtung im Berührungsbogen mit dem Gleitschuh sehr kritisch, ii^shaib 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 Schlitzspielraum 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 sliding shoe, ii ^ shaib the sliding shoe slot clearances must be kept as tight as possible within the manufacturing limits. A shoe designed to slide 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:
W/D = 2,6 bis 2,8. 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 Flankenoberfläehe 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 Ausspaiung 38 voneinander getrennt sind. Die oberen Abschnitte 3b urd 37 bestimmen den Umfangskontaktbogen, der . nit C.\ bezeichnet ist.Let us now refer to FIG. 4 referred to. In this figure the shoe is shown and it should be noted that this shoe has a curved flank surface 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 3b and 37 determine the circumferential contact arc, the. is denoted by C. \.
Die Kontakttiefe wird am Gleitschuh von der Tangente an die obere Oberfläche 36 undAider 37 zur Mitte der Antriebsflanke 32 gemessen und diese Tiefe wird mit /^bezeichnet.The depth of contact is from the tangent to the upper surface 36 and aider 37 on the sliding shoe Measured in the middle of the drive flank 32 and this depth is denoted by / ^.
Es wurde gefunden, daß auch das folgende Verhältnis kritisch ist: Umfangskontaktbogen (Ca) zur Kontakttieie (D) It has been found that the following ratio is also critical: circumferential contact arc (Ca) to contact depth ie (D)
CAID= 1,4 bis 1,9. C A ID = 1.4 to 1.9.
Ein weiteres kritisches Merkmal ist die Form der unteren oder Bodenflache des Gleitschuhs, und zwar oezuglich 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. I, einen im wesentlichen abgerundeten Boden oder eine im wesentlichen abgerundete Un'irseite 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 auszuschalte,·; Ein Rogen ist erforderlich, damit anstelle eines Punktkontakles ein Oberflächenkontakt erzielt wird.Another critical feature is the shape of the lower or bottom surface of the sliding shoe, namely with regard to the life span and mode of operation of the spring. While the wider shoe, the Contact sealing is used, such as the slide shoe 18 in FIG. I, essentially one has a rounded bottom or a substantially rounded Un'irseite, 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 a spring to eliminate an excessively large pillar action, ·; A roe is required with that instead of a point contact, a surface contact is achieved.
Dadurch wird der Verschleiß der Feder vermindert.This reduces wear on the spring.
Die (ieoiiielrie des Gleitschuhs macht eine flache Kurve erforderlich, um eine Vergrößerung der (ileitschuhliohc /u verhindern.The (ieoiiielrie of the sliding shoe makes a flat curve necessary in order to prevent an enlargement of the ( ileitschuhliohc / u.
Wie F i g. 2 zeigt, ist die Höhe der Feder mit .'.'/ bezeichnet, wiihrend der Durchmesser der leder mil S/, bezeichnet ist. Fs ist vorgesehen, daß die Krümmung der Unterseite des (ücitschuhs so ausgebildet ist. wie es bei 34 dargestellt ist, damit eine ungehinderte Verschwenkung der Feder erfolgen kann, ohne dall ein Abrieb in der Federmiltclöffnung erfolgt. Fine derartige Beziehung kann analytisch durch eine Kurve definiert werden, deren Krümmungsradius im Ucrcich von 2' .> bis zu 'S0/) vom Federradius abweicht, der von der Federmine aus gemessen wird.Like F i g. 2 shows, the height of the spring is denoted by '.' /, While the diameter of the leather is denoted by S /. It is provided that the curvature of the underside of the shoe is designed as shown at 34 so that the spring can pivot freely without any abrasion in the spring cloth opening. Such a relationship can be analytically defined by a curve whose radius of curvature deviates in the range from 2 '.> up to' S 0 /) from the radius of the nib, which is measured from the pen.
Fs wurde gefunden, daß ein sogenanntes Federvei haltnis. d. h. das Verhältnis der !.ängc .SV der Feder zum Durchmesser SV> der Feder von 1,55 zu 1 oder weniger im eingebauten Zustand ein richtiges Verhältnis für eine gute Fcdcrgeometric, eine gute Pumpenausbitdung und bezüglich der dynamischen Aspekte ergibt.It was found that a so-called poultry hold. d. H. the ratio of the! .ängc .SV of the spring to the Diameter SV> of the spring of 1.55 to 1 or less when installed, a correct ratio for a Good Fcdcrgeometric, a good pump design and with regard to the dynamic aspects results.
Hierzu 1 Hlatt/.eichmmgenTo do this, calibrate 1 Hlatt /
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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 |