DE2405574C3 - Flügelzellenmaschine, insbesondere -pumpe für Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenmaschine für flüssige Fördermedien, insbesondere Flügelzellenpumpe, mit einem mit in wenigstens angenähert radialen parallelwandigen Schlitzen gleitbaren Flügeln versehenen Rotor und einer den Rotor umgebenden zusammen mit ihm wenigstens einen sichelförmigen Arbeitsraum radial einschließenden in sich geschlossenen Kurvenbahn mit Umfangsbereichen, in denen die Kurvenbahn gegenüber einer zum Drehzentrum des Rotors konzentrischen Kreisbahn beim Durchlaufen der Kurvenbahn in einer bestimmten Richtung (Betriebsdrehrichtung) eine radial nach außen gerichtete Neigung hat (Schluckbereich) und mit anderen Umfangsbereichen der Kurvenbahn, in denen die entsprechende Neigung radial nach innen gerichtet ist (Ausschubbereich), wobei der Rotor und die Flügel und vorzugsweise auch der die Kurvenbahn tragende Ring oder dergleichen miteinan-

der axial eine gleiche Länge aufweisen und durch ebene achssenkrechte Flächen begrenzt sind, ferner mit zwei ebenen den Rotor mit den Flügeln und den Kurvenbahnring axial beidseitig dichtend einschließenden und den oder die Arbeitsräume axial begrenzenden Grundplatten sowie mit den oder die Sdiluckbereiche des Arbeitsraumes mit der Zufuhrleitung der Einrichtung verbindenden und den oder die Ausschubbereiche des Arbeitsraumes mit dem Abführkanal der Einrichtung verbindenden inneren Verbindungskanälen, ferner mit einer ungehinderten Arbeitsmediumzufuhr aus dem dem höheren Druckniveau unterliegenden Kanal von den beiden Kanälen Zufuhr- bzw. Abführkanal oder dem oder den entsprechenden inneren Verbindungskanälen der Einrichtung (Hochdruckseite) zu den im oder j₅ in den Schluckbereichen liegenden Schlitzgründen des Rotors über Beflutungskanäle und mit einer gedrosseltem Arbeitsmediumabfuhr aus den im oder in den Ausschubbereichen liegenden Schlitzgründen des Rotors auf die Hochdruckseite der Einrichtung über Entleerungskanäle.

Bekannte Pumpen dieser Bauart werden zu allen möglichen Förder- und Druckerzeugungsaufgaben verwendet, so z. B. auch zur Druckerzeugung bei hydraulischen Servolenkungen in Kraftfahrzeugen. Die Flügel dieser Flügelzellenpumpen werden unter anderem durch Flüssigkeitsdruck an die Kurvenbahn radial angedrückt. Und zwar unterliegen die Flügel der Fliehkraft, einem im Schlitzgrund herrschenden Flüssigkeitsdruck und eventuell noch bei bestimmten Bauarten dem Druck einer Feder. Eine zuverlässige Flügelandrükkung ist zum einwandfreien Füllen der Förderzellen und zur Druckerzeugung notwendig. Innerhalb des Saugbereiches sind die Flügel der eingangs erwähnten Art, abgesehen von der Fliehkraft und einer eventuellen Federanpressung, durch den von der Pumpe erzeugten Druck angepreßt; im Druckbereich unterliegen sie einem im Schlitzgrund zurückgestauten Druck, der höher als der Förderdruck der Pumpe ist. Die beim Rotorumlauf radial hin und hergleitenden Flügel wirken nämlich zusammen mit den Rotorschlitzen wie eine Radialkolbenpumpe, deren Druckbereich bzw. deren Saugbereich umfangsmäßig mit den entsprechenden Bereichen der Flügelzellenpumpe phasengleich liegen. Dieser kleine durch die Pumpwirkung der Flügel hervorgerufene Nebenförderstrom wird im Druckbereich durch eine Drossel zurückgestaut und bewirkt so die radiale Anpressung der Flügel an die Kurvenbahn. Es ist gewissermaßen eine zweite den Nebenstrom fördernde auf dem Förderniveau der Flügelzellenpumpe aufbauende Druckerhöhungsstufe gebildet, deren Förderstrom zu Zwecken der Flügelanpressung ausgenutzt bzw. riickgestaut wird.

Vorteilhaft an den Flügelzellen ist ihr geräuscharmer Lauf kombiniert mit einem relativ einfachen Aufbau, wodurch die Pumpe billig und betriebssicher und wenig störanfällig ist. Diese Vorteile erschließen der Pumpe auch da Ar.wendungsmöglichkeiten, wo nur sehr kleine Fördermengen benötigt werden, z. B. bei der Servolenkung oder in der sogenannten Komfort-Hydraulik des ^₀ Kraftfahrzeugbaus. Die kleinen Bauarten bringen aber einen Nachteil mit sich, der sich vor allem auch dann besonders gravierend bemerkbar macht, wenn die Pumpe in kalten Umgebungstemperaturen betrieben wird. Dieser Nachteil besteht darin, daß nach einer ^₅ Beti iebspause, in der die Pumpe und das Fördermedium auf Umgebungstemperatur abgekühlt sind, die Pumpe erst oberhalb einer bestimmten von der ölzähigkeit abhängenden Initiaidrehzahl zu fördern beginnt um beim Überschreiten dieser Drehzahl ein Druckaufbau 11 der Förderleitung schlagartig einsetzt. Dies rührt dahei daß zum einen die Hügel bei jedem Rotorumlauf durcl die kurvenbahn zwangläufig wenigstens einmal radia wieder nach innen geschoben werden und daß zun anderen, solange die Pumpe selber noch nicht fördert sich die flügelanpressenden Flüssigkeitsdrücke nich aufbauen können, sondern lediglich die Fliehkraft wirksam sind. Im übrigen ist ein Federeinbau inj Schlitzgrund bei kleinen Pumpenbauarten nicht vertret bar. Bei kleineren Pumpenbauarten erreichen di< Fliehkräfte wegen des geringen Flügelgewichtes, z. B. ί bis 3 Gramm, erst bei relativ hohen Drehzahlei nennenswertes Ausmaß. Die Fliehkraft muß nämlicl nicht nur die Klebekraft des Öles überwinden, sonden sie muß auch so groß sein, daß sie das zähflüssige öl ii der kurzen Zeit während des Durchlaufes eines Flügel: durch den Saugbereich das Verdrängungsvolumen de; Flügels in den Schlitzgrund anzusaugen vermag. Dazij muß die Pumpe wenigstens kurzzeitig die Initialdreh zahl überschritten haben, bei der aufgrund de; Fliehkrafteinflusses diese ölkräfte überwunden werden Je kälter und zäher das öl ist, um so höher liegt diesi lnitialdrthzahl, und zwar nicht nur, weil das öl zäher ist sondern auch, weil bei den höheren Drehzahlen did Auffüllzeiten der Schlitzgründe kürzer sind. Dies kanr| bei besonders tiefen Temperaturen dazu führen, daß da im Pumpeninneren befindliche öl und die Pumpenteil· durch ein leeres Durchdrehen der Pumpe aufgrund de Reibungsverlustes zunächst erst einmal aufgewärm werden müssen, damit das öl eine geringere Zähigkei annehmen kann. Sind dann einmal nach Überschreiten! der Initialdrehzahl die Flügel des Rotors angedrückt, s beginnt die Pumpe zu fördern, und es kann sich in de Förderleitung ein Druck aufbauen; dieser Druck preß dann auch die Flügel mit an. Da dieses Einsetzen de Förderung und des Druckaufbaus bei hohen Pumpen drehzahlen vonstatten geht, erzeugt die Pumpe be Förderbeginn einen kräftigen Druckstoß. /

Die Flügelzellenpumpen der eingangs genannten Ar beginnen aus dem abgekühlten Zustand heraus zunächs nur mit Drehzahlmäöiger und/oder zeitlicher Verzöge rung zu Arbeiten und die Förderung und de Druckaufbau setzen stoßartig ein. Dies ist, wenn nich für das von der Pumpe zu versorgende Hydrauliksystemi unzulässig, so doch zumindest sehr störend. Dies Druckstöße können mit der Zeit Folgeschäden hervor rufen. Bei der Anwendung auf Servolenkungen kan dieser Druckstoß, der sich als kräftiger Ruck amj Lenkrad auswirkt, zu einem Erschrecken des Fahren und zu einer Beunruhigung über die Funktionssicherhe des Lenksystems führen. Die erwähnten Anlaufschwie rigkeiten können auch bei Flügelzelleneinrichtunge auftreten, die auch als Hydraulikmotor verwende werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Einrichtung de eingangs genannten Art so zu verbessern, daß die Flüge anpressenden Flüssigkeitsdrücke sich auch bei zähenj Fördermedium schon bei sehr kleinen Drehzahle aufbauen können. Dies wird erfindungsgemäß dadurcl erreicht, daß die Arbeitsmediumabfuhr wenigsten teilweise über einen Umweg über wenigstens eine Teilbereich der axialen Erstreckung der im oder in de Schluckbereichen liegenden Schlitzgründen des Rotor; erfolgt und daß die Beflutungskanäle zu diese; Schlitzgründen an einer in Strömungsrichtung de Arbeitsmediumabfuhr gegenüber der Anschlußstell

der Entleerungskanäle stromab liegenden Axialposition der Schlitzgründe in diese einmünden.

Das System Kurvenbahn, Flügel und Rotorschlitze kann — wie bereits erwähnt — als eine kleine Radialkolbenpumpe bzw. -motor aufgefaßt werden. Dank des erfindungsgemäßen Umweges der Abfuhr des Fördermediums dieser Radialkolbeneinrichtung aus den sich verkleinernden Schlitzgründen im Ausschubbereich des Rotors über die im Schluckbereich des Rotors liegenden Schlitzgründe ist die Ablaufseite dieser Radialkolbenpumpe bzw. des -motors mit deren Schluckseite wenigstens teilweise kurzgeschlossen und das im Ausschubbereich aus den Schlitzgründen zwangsläufig verdrängte Volumen wird zunächst in die sich erweiternden im Schluckbereich liegenden Schlitzgründe gefördert und kann dort ein Druckpolster aufbauen, das die Flügel nach außen schiebt. Die in den Schlitzgründen befindlichen ölvolumen werden also innerhalb des Rotors hin und herbefördert, ohne daß nach außen eine Förderung feststellbar wäre. Der weiter oben erwähnte Nebenstrom ist in sich kurzgeschlossen. Lediglich an den im Schluckbereich liegenden Schlitzgründen ist das kurzgeschlossene System an die Hochdruckseite der eigentlichen Flügelzelleneinrichtung angeschlossen, um von dort einen dem Hochdruckniveau der Pumpe bzw. des Motors entsprechenden Druck zu überlagern und dem Leckverluste in dem kurzgeschlossenen System ergänzen zu können.

Die Vorteile der Erfindung bei einer Anwendung auf Pumpen sind, daß die Förderung der Pumpe bei deren Anlauf schon bei sehr geringen Drehzahlen auch bei zähem öl und bei tiefen Kältegraden einsetzt und daß entsprechend dem mit der Drehzahl zunehmenden Förderstrom sich in dem nachgeschalteten Hydrauliksystem zwar weich aber kontrollierbar und sehr frühzeitig ein Druck aufzubauen beginnt Das frühzeitige und weiche Einsetzen der Förderwirkung beseitigt außerdem beim Förderbeginn Unterdruckstöße auf der Pumpensaugseite auf die bei Kälte zähe Flüssigkeit. Bisher konnten Unterdruckstöße beobachtet werden, die aufgrund der ölzähigkeit nicht schnell genug durch sonstiges N ach fließen von Arbeitsöl aus dem Hydrauliksystem abgebaut werden konnten und zu unzulässig hohen Unterdrücken im Saugraum über unzulässig lange Zeiträume hinweg führten. Normalerweise ist die Wellendichtung an der Durchtrittsstelle der Pumpenwelle durch das Gehäuse mit dem Saugraum der Pumpe verbunden, so daß die Unterdrücke beim Pumpenstart bis an die Wellendichtung weitergeleitet wurden. Bei unzulässig hohen und unzulässig lang andauernden Druckunterschreitungen kann aber dadurch die Dichtttppe von der Pumpenwelle abgehoben und Luft Wasser oder Schmutz in das Arbeitsöl eingeschnüffelt werden. Dies führt nicht nur zu (^verunreinigungen. Pumpenverschleiß und vorzeitiger ölalterung, sondern auch zu einer vorübergehenden störenden Geräuschbelästigung, bis die eingeschnüffelten Lufteinschlüsse wieder aus dem Öl ausgeschieden sind Der frühzeitige und weiche Föi lerbeginn der Pumpe erlaubt es auch, Ölsorten höherer Viskosität'und besserer Schmiereigenschaften zu verwenden als bisher, wodurch die Laufeigenschaften der Pompe, ihre Lebensdauer und ihr volumetrischer Wirkungsgrad verbessert werden. Bei der Anwendung derartiger Pumpen auf Kraftfahrzeug-Servolenkungen ergeben sich als Folge davon die Vorteile, daß nach einem Kaltstart die Lenkunterstützung sofort vorhanden und daß der störende Drehstoß am Lenkrad vermieden ist Da eine Wartezeit auf das Einsetzen der Lenkhilfe entfällt, entfällt auch ein Übergang von Servofreier zu unterstützender Lenkung, der auch ohne ruckartigen Übergang ein Unsicherheitsmoment darstellt, da die durch den Fahrer erforderlichen Lenkkräfte sich dabei ändern und ein unwillkürliches »verreißen« des Steuerrades möglich ist.

In konstruktiv besonders einfacher Weise kann dieser erfindungsgemäße Kurzschluß der Förder- bzw. Saugräume des als Radialpumpe wirkenden Systems der

ίο Flügel und Schlitzgründe im Rotor sowie die Drucküberlagerung der Flügelzellenpumpe an der Saugseite dieser »Nebenpumpe« dadurch bewirkt werden, daß alle Schlitzgründe des Rotors durch wenigstens einen Ringkanal, insbesondere eine Ringnut untereinander strömungsmäßig in Verbindung stehen und daß nur die im oder in den Schluckbereichen liegenden Schlitzgründe des Rotors unmittelbar mit der Hochdruckseite der Einrichtung in Verbindung stehen und daß die Verbindungsstellen des Ringkanales mit den Schllitzgründen einen axial möglichst großen Abstand von der Verbindungsstelle der Beflutungskanäle mit den Schlitzgründen haben. Der große Axialabstand des den Strömungskurzschluß bewirkenden Ringkanales einerseits und der drucküberlagernden Beflutungsleitung andererseits bewirkt daß das im Druckbereich verdrängte Fördervolumen der »Nebenpumpe« zu einem möglichst hohen Anteil in deren Saugbereich wieder aufgenommen wird, bevor ihm die Möglichkeit gegeben ist in den Druckstutzen der Hauptpumpe abzufließen.

Eine Auswärtsbewegung der Flügel im Saugbereich der Flügelzellenpumpe wird damit möglichst zuverlässig erreicht. Um diesen Effekt noch zu verstärken, kann vorgesehen werden, daß die Schlitztiefe und die Kontur der dem Schlitzgrund zugekehrten Flügelkante sowie die des Schlitzgrundes selber so gestaltet sind, daß der verbleibende offene Querschnitt zwischen Flügelkante und Schlitzgrund in der am weitesten radial zurückgeschobenen Stellung des Flügels möglichst klein ist. Aufgrund dieser engen Gestaltung der Abströmwege aus den Förderräumen der Nebenpumpe ist die Möglichkeit bzw. das Bestreben, diese Wege aufzuweiten, d. h. die Flügel aus den Schlitzen radial herauszuschieben, noch vergrößert

Der axiale Abstand von Kurzschlußleitung und Beflutungsleitung und somit die Druckwirkung auf die Flügel ist dann besonders groß, wenn die Verbindungsstellen des Ringkanales bzw. der Beflutungskanäle mit den Schlitzgründen an den beiden axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Rotors angeordnet sind.

In konstruktiv besonders einfacher Weise kann dei Ringkanal als eine sich zu einem der beiden achssenk rechten Spalte zwischen Rotorstirnseite und entspre chender Grundplatte (Entleerungsseite) hin öffnende ir den Rotor oder in die eine der Grundplatten axia eingearbeitete Ringnut ausgebildet sein und es könnet die Verbindungsstellen der Beflutungskanäle mit der Schlitzgründen als je eine an sich bekannte axial in di< andere Grundplatte (Beflutungsseite) eingearbeitet« kreisbogenförmige sich umfangsmäBig fiber den ode;

_te die Schluckbereiche erstreckende Ausnehmungen aus

gebildet sein, wobei lediglich die Ausnehmungen) mi der Hochdruckseite der Einrichtung eine behinderungs freie Verbindung aufweisen.

Damit die axial auf den Rotor einwirkende)

$_s Flüssigkeitskräfte sich gegenseitig weitgehend aufhebe; können, kann zweckmäßigerweise vorgesehen sein, dal die in die Grundplatte auf der Beflutungsseite de Rotors eingearbeiteten Ausnehmungen hinsichtlich de

dem achssenkrechten Spalt zwischen Rotor und Platte zugekehrten offenen Fläche wenigstens in etv/a flächengleich mit der entsprechenden Fläche der Ringnut ausgebildet sind.

Um einerseits bei Minimaldrehzahl der Pumpe noch eine einwandfreie Flügelanpressung zu erzielen, um aber andererseits bei Höchstdrehzahl der Pumpe die Flügelanpressung nicht unzulässig hoch ansteigen zu lassen, ist es ratsam, den radial genommenen Querschnitt der Ringleitung hinsichtlich seiner offenen Querschnittsfläche so zu wählen, daß der aufgrund der Förderwirkung der radial in den Rotorschlitzen gleitenden Flügel sich einstellende Nebenförderstrom bei Minimaldrehzahl der Pumpe zwar noch einen spürbaren Rückstau erfährt, daß andererseits aber der Rückstau dieses Nebenförderstromes bei Maximaldrehzahl der Pumpe noch weit genug unterhalb derjenigen Grenze bleibt, bei der die radiale Anpressung der Flügel an die Kurvenbahn aufgrund des Rückstaues ein Fressen der Teile hervorzurufen droht. Der Querschnitt der Ringnut (Kurzschlußleitung) bewirkt den für die Anpressung der Flügel im Druckbereich verantwortlichen Rückstau des kurzgeschlossenen Förderstromes der »Nebenpumpe«. Dieser Querschnitt muß daher entsprechend nach den oben dargelegten Hinweisen ausgelegt werden. Hierfür stehen dem Durchschnittsfachmann, ohne erfinderisch tätig werden zu müssen, zumutbare Yersuchsmöglichkeiten, Erfahrungswerte und dergleichen zur Verfugung, so daß er mit den obigen Hinweisen eine im konkreten Fall zielführende Anweisung erhalten hat

Die Erfindung ist anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles im folgenden noch näher erläutert; dabei zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt entlang der Rotationsachse durch eine Flügelzellenpumpe mit erfindungsgemäßer Abfuhr des Arbeitsmediums aus den Schiitzgründen des Rotors,

F i g. 2 einen achssenkrechten Querschnitt durch die Pumpe nach F i g. 1 entlang der Linie H-II,

F i g. 3 und 4 je eine Grundplatte zur axialen Begrenzung der sichelförmigen Arbeitsräume der Pumpe, in die die Zu- und Abführkanäle für die Arbeitszellen und die Beflutungs- und Entleerungskanäle bzw. der Ringkanal für die Schlitzgründe eingearbeitet sind, jeweils in axialer Ansicht auf die dem Rotor zugekehrte Seite und

F i g. 5 einen Schnitt durch die Grundplatte nach F i g. 4 entlang dem Linienzug V-V.

Die in den F i g. 1 und 2 dargestellte Pumpe weist ein Pumpengehäuse 1 auf, in welchem die Antriebswelle 2 gelagert und die wesentlichen Pumpenteile untergebracht sind. Diese sind der auf die Welle 2 verdrehfest aufgesteckte Rotor 3 mit den Flügeln 4 sowie die beiden Grundplatten 5 und 6 (Fig.4 bzw. Fig.3) und der Kurvenring 7. Die Druckplatten könnten — nebenbei bemerkt — in einer anderen Ausführung der Erfindung auch Bestandteilt des Pumpengehäuses oder eines Gehäuseteiles sein. Die letzten drei genannten Teile sind durch die Haltestifte 8 in einer definierten gegenseitigen Umfangs- und Radiallage gehalten und gegen Radialbewegungen und gegen Verdrehen gesichert Axial ist die Montageöffnung des Pumpengehäuses durch den mit einem Federring 9 gesicherten Verschlußdeckel IO dichtend (Dichtring 11) verschlossen. Durch eine zwischen den Deckel 10 und die obere Grundplatte 5 eingebrachte Druckfeder 12 erhalten die Hauptteile 3 bis 6 der Pumpe eine axiale druckunabhängige Grundanpressung. Die obere Grundplatte 5 ist außerdem dichtend (Dichtring 13) im Pumpengehäuse untergebracht und trennt die Druckseite der Pumpe (Raum 14) von deren Zulaufseite (Ringraum 15). Beide Räume sind über die Anschlüsse 16 bzw. 17 an ein Hydrauliksystem anschließbar. Durch den im Druckraum 14 herrschenden Förderdruck der Pumpe — die Hochdruckseite der Flügelzellenmaschine — wird auf die obere Grundplatte hydraulisch eine dem Niveau

ίο dieses Druckes entsprechende Kraft ausgeübt, die die Hauptteile 3 bis 6 der Pumpe axial entgegen den im Innern der Pumpe herrschenden Druckkräften dichtend zusammengedrückt.

Im Rotor 3 sind axialverlaufende radialstehende parallelwandige Schlitze 18 eingearbeitet in die planparallele rechteckige Metallplatten, die sogenannten Flügel 4 eingesetzt sind, die mit geringem definiertem Spiel radial darin gleiten können. Die Flügel sind in Achsrichtung exakt so lang wie der Rotor 3 und der Kurvenring 7 Die Innenkontur 19 des Kurvenringes •st nach einem bestimmten geschlossenen Kurvenverlauf oval ausgebildet, so daß sich zwischen Rotor und Kurvenbahn 19 zwei sichelförmige Arbeitsräume 20 ergeben, die beim Umlauf des Rotors von den diese Arbeitsräume in Zellen unterteilenden Flügeln in Umlaufrichtung durcheilt werden. Die Kurvenbahn 19 ist in den Bereichen der Linie 21 beim Durchlauf des Rotors in Richtung des Pfeiles 22 zur Umfangsrichtung radial nach außen geneigt und die zwischen den Rügein 4 gebildeten Förderzellen vergrößern sich in diesem Bereich (Schluckbereich). Durch entsprechende Ausnehmungen 23 und 24 an der unteren ( F i g. 3) bzw. der oberen Grundplatte (Fig. 4) erhält der Schluckbereich der sichelförmigen Arbeitsräume unmittelbaren Anschluß an den ringförmigen Zulaufraum 15. Diese Ausnehmungen stellen die inneren Verbindungskanäle der Schluckseite der Arbeitsräume mit dem Ringraum 15 dar. Im Winkelbereich der Linie 25 ist die Kurvenbahn 19 zur Umfangsrichtung radial nach innen geneigt, so daß sich beim Rotorumlauf die Förderzellen in diesem Bereich verkleinern. Das in ihnen enthaltene Fördermedium wird beidseitig axial ausgeschoben, wobei es auf der in F i g. 1 obenliegenden Rotorseite über die durchgehenden Ausnehmungen 26 in Platte 5 und an der unteren Seite über die als Vertiefung ausgebildeten Ausnehmungen 27 in Platte 6, über die Rückkehrbohrungen 28 im Kurvenring 7 und ebenfalls über die Ausnehmungen 26 in den Druckraum 14 gelangen kann.

Die beim Rotorumlauf der Innenkontur 19 de; Kurvenringes radial folgenden Flügel 4 wandern beim Durchlauf durch den Schiuckbereich 21 in der Rotorschiitzen radial nach außen und die entsprechenden sich dabei erweiternden Schlitzgründe 29 füllen sict über die Kreisbogenförmigen sich über den Wmkelraurr des Schluckbereiches erstreckenden und auf dem Radhu der Schlitzgründe angeordneten und mit dem Druck raum 14 behinderungsfrsi in Verbindung stehender Ausnehmungen 30 auf, die die Beflutungskanäle für die

$o den Schluckbereich durchlaufenden Schfitzgründe dar stellen. Diese Beflutungskanäle sind nor in einer, um zwar in der oberen Grundplatte 5 angebracht Die den oberen Spalt zwischen Rotor 3 und Grundplatte f zugekehrte Rotorseite ist daher die Beflutungsseite, voi der aus — falls erforderlich — Schlitzgründe des Rotor von außen beflutet werden. Durch diesen ungehinderte] Zutritt des Arbeitsmediums zu den Sdifitzgründen in Schluckbereich wird auf die Flügel 4 ein den

Hochdruckniveau im Raum 14 entsprechender Flüssigkeitsdruck ausgeübt und außerdem ein rasches Befluten dieser sich erweiternden Räume ermöglicht.

Beim Durchlaufen der Rotorflügel 4 durch einen Ausschubbereich der Pumpe werden diese durch den Verlauf der Kurvenbahn 19 zwangsweise radial nach innen verschoben und es wird dabei Flüssigkeit aus den sich verkleinernden Volumina der Schlitzgründe verdrängt. Dieses verdrängte Arbeitsmedium kann bei der dargestellten Pumpe aus den Schlitzgründen lediglich einseitig axial austreten und zwar in die in die untere Grundplatte auf dem Durchmesser der Schlitzgründe angebrachten Ringnut 31 hinein. Da die Ringnut 31 nur in der unteren Grundplatte angebracht ist, können sich die Schlitzgründe des Ausschubbereiches axial nur zu dieser Seite des Rotors hin entleeren (Entleerungsseite des Rotors). Diese Ringnut 31 stellt einen Teil der Entleerungsleitung für die den Ausschubbereich durchlaufenden sich verkleinernden Schlitzgründe dar. Die Schlitzgründe in diesem Bereich stehen nämlich über einen Teil der Ringnut, über die sich im Schluckbereich befindlichen Schlitzgründe und über die Beflutungsausnehmungen 30 mit dem Druckraum 14 in Verbindung. Von den Flügeln im Ausschubbereich aus den Schlitzgründen verdrängtes Arbeitsöl muß also über einen Umweg durch die sich im Schluckbereich befindlichen Schlitzgründe entweichen. Da die sich hier befindlichen Schlitzgründe sich aber gerade erweitern, sind sie in der Lage, das anderenorts verdrängte öl aufzunehmen. Es wird also durch die Ringnut 31 ein Leitungskurzschluß zwischen den sich erweiternden und den sich verkleinernden Schlitzgründen geschaffen. Durch die Ringnut strömt ständig öl aus dem Ausschubbereich in den Schluckbereich. Im Gegenzug dazu wird in den Schlitzgründen des Rotors ständig öl in der umgekehrten Richtung befördert. Durch die Kurzschlußleitung ist ein in sich geschlossenes System geschaffen, dem von außen lediglich der Förderdruck der Pumpe überlagert wird und dem eventuelle Leckmengen zugeführt werden. Durch die entsprechende Bemessung des Strömungsquerschnittes der Kurzschlußleitung (in Fig. 1 sichtbar) kann auf die kurzgeschlossene Strömung eine gewisse Stauwirkung ausgeübt werden, dergestalt, daß auf die sich im Ausschubbereich befindlichen radial nach innen wandernden Rotorflügel eine eindeutig nach außen gerichtete Rückstau- und Andrückkraft ausgeübt wird. Durch Bemessung der dem Spalt auf der Entleerungsseite des Rotors zugekehrten Fläche der Ringnut 31 (in F i g. 3 sichtbar) kann erreicht werden, daß die von den

so Ausnehmungen 30 von der Beflutungsseite axial auf den Rotor einwirkenden Kräften mit den durch den Druck in der Ringnut 31 von der Entleerungsseite axial auf ihn einwirkenden Kräften ausgeglichen sind.

Durch die eine unmittelbare Verbindung der Schlitzgründe zwischen Schluck- und Ausschubbereich herstellende Kurzschlußleitung 31 ist erfindungsgemäß bewirkt, daß das im Ausschubbereich aus den Schlitzgründen verdrängte öl zunächst durch die im Schluckbereich liegenden Schlitzgründe strömen muß, bevor das öl die Möglichkeit eines Entströmens in den Druckraum 14 hat Dadurch wird insbesondere bei kaltem zähflüssigen und klebrigen Arbeitsmedium auf die im Schluckbereich befindlichen Rotorflügel eine von der Drehzahl und vom Druckaufbau im Raum 14 unabhängige Kraft aufgebaut, was ein Einsetzen der Pumpwirkung beim Start sehr begünstigt und die Initialdrehzahl stark herabsetzt Ein frühzeitiger und sanfter Druckaufbau schon bei sehr kleinen Drehzahlen ist das Ergebnis. Damit das aus den Ausschubbereich-Schlitzgründen über die Schluckbereich-Schlitzgründen abströmende öl einen möglichst großen Strömungswiderstand vor dem Austritt in den Raum 14 erhält und die radiale nach außen gerichtete Druckkraft auf die im Schluckbereich befindlichen Rotorflügel möglichst groß ist, ist zum einen die gesamte verfügbare Länge der Schlitzgründe mit in die Entleerungswege einbezogen und es isi aufgrund einer entsprechenden Gestaltung von Schlitztiefe, radialer Flügelerstreckung und Form der Flügelhinterkante zum anderen dafür gesorgt, daß die Entleerungsquerschnitte (in F i g. 2 sichtbar) möglichs klein sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Flügelzellenmaschine für flüssige Fördermedien, insbesondere Flügelzellenpumpe, mit einem mit in wenigstens angenähert radialen parallelwandigen Schlitzen gleitbaren Flügeln versehenen Rotor und einer den Rotor umgebenden zusammen mit ihm wenigstens einen sichelförmigen Arbeitsraum radial einschließenden in sich geschlossenen Kurvenbahn mit Umfangsbereichen, in denen die Kurvenbahn gegenüber einer zum Drehzentrum des Rotors konzentrischen Kreisbahn beim Durchlaufen der Kurvenbahn in einer bestimmten Richtung (Betriebsdrehrichtung) eine radial nach außen gerichtete Neigung hat (Schluckbereich) und mit anderen Umfangsbereichen der Kurvenbahn, in denen die entsprechende Neigung radial nach innen gerichtet ist (Ausschubbereich), wobei der Rotor und die Flügel und vorzugsweise auch der die Kurvenbahn tragende Ring oder dergleichen untereinander axial eine gleiche Länge aufweisen und durch ebene achssenkrechte Flächen begrenzt sind, ferner mit zwei ebenen den Rotor mit den Flügeln und den Kurvenbahnring axial beidseitig dichtend einschließenden und den oder die Arbeitsräume axial begrenzenden Grundplatten sowie mit den oder die Schluckbereiche des Arbeitsraumes mit der Zufuhrleitung dtr Einrichtung verbindenden und den oder die Ausschubbereiche des Arbeitsraumes mit dem Abführkanai der Einrichtung verbindenden inneren Verbindungskanälen, ferner mit einer ungehinderten Arbeitsmediumzufuhr aus dem dem höheren Druckniveau unterliegenden Kanal von den beiden Kanälen Zufuhr- bzw. Abführkanal oder dem oder den entsprechenden inneren Verbindungskanälen der Einrichtung (Hochdruckseite) zu den im oder in den Schluckbereichen liegenden Schlitzgründen des Rotors über Beflutungskanäle und mit einer gedrosselten Arbeitsmediumabfuhr aus den im oder in den Ausschubbereichen liegenden Schlitzgründen des Rotors auf die Hochdruckseite der Einrichtung über Entleerungskanäle, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsmediumabfuhr wenigstens teilweise über einen Umweg über wenigstens einen Teilbereich der axialen Erstreckung der im oder in den Schluckbereichen (21) liegenden Schlitzgründen des Rotors (3) erfolgt und daß die Beflutungskanäle (30) zu diesen Schlitzgründen an einer in Strömungsrichtung der Arbeitsmediumabfuhr gegenüber der Anschlußstelle der Entleerungskanäle stromab liegenden Axialposition der Schlitzgründe in diese einmünden.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Schlitzgründe des Rotors (3) durch wenigstens einen Ringkanal (31), insbesondere eine Ringnut untereinander strömungsmäßig in Verbindung stehen und daß nur die im oder in den Schluckbereichen (21) liegenden Schlitzgründe des Rotors (3) unmittelbar mit der Hochdruckseite (14) der Einrichtung in Verbindung stehen und daß die Verbindungsstellen des Ringkanales (31) mit den Schlitzgründen einen axial möglichst großen Abstand von der Verbindungsstelle der Beflutungskanäle (30) mit dem Schlitzgründen hat.

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitztiefe und die Kontur der dem Schlitzgrund zugekehrten Flügelkante sowie die des Schlitzgrundes selber so gestaltet sind daß der verbleibende offene Querschnitt zwischen Flügelkante und Schlitzgrund in der am weitesten radial zurückgeschobenen Stellung des Flügels möglichst klein ist

4. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsstellen des Ringkanales (31) bzw. der Befluiungskanäle (30) mit den Schlitzgründen (29) an den beiden axial gegenüberliegenden Stirnseiten des Rotors (3) angeordnet sind

5. Maschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkanal als eine sich zu einem der beiden achssenkrechten Spalte zwischen Rotorstirnseite und entsprechenden Grundplatte (5 oder 6) (Entleerungsseite) hin öffnende in den Rotor (3) oder in die eine der Grundplatten (5 bzw. 6) axial eingearbeitete Ringnut (31) ausgebildet ist und daß die Verbindungsstellen der Beflutungskanäle (30) mit den Schiitzgründen (29) als je eine an sich bekannte axial in die andere Grundplatte (Beflutungsseite) eingearbeitete kreisbogenförmige sich umfangsmäßig über den oder die Schluckbereiche erstreckende Ausnehmung ausgebildet sind, wobei lediglich die Ausnehmungen) mit der Hochdruckseite (14) der Einrichtung eine behinderungsfreie Verbindung (30) aufweisen.

6. Maschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Grundplatte (5) auf der Beflutungsseite des Rotors (3) eingearbeiteten Ausnehmungen (30) hinsichtlich der dem achssenkrechten Spalt zwischen Rotor (3) und Platte (5) zugekehrten offenen Fläche wenigstens in etwa flächengleich mit der entsprechenden Fläche der Ringnut (31) ausgebildet sind.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der radial genommene Querschnitt der Ringleitung (31) hinsichtlich seiner offenen Querschnittsfläche so gewählt ist, daß der aufgrund der Förderwirkung der radial in den Rotorsdilitzen (18) gleitenden Flügel (4) sich einstellende Nebenförderstrom bei Minimaldrehzahl der Pumpe zwar noch einen spürbaren Rückstau erfährt, daß andererseits aber der Rückstau dieses Nebenförderstromes bei Maximaldrehzahl der Pumpe noch weit genug unterhalb derjenigen Grenze bleibt, bei der die radiale Anpressung der Flügel (4) an die Kurvenbahn (19) aufgrund des Rückstaus ein Fressen der Teile hervorzurufen droht.