DE2405575C2 - Flügelzellenmaschine, insbesondere -pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenmaschine nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus der DE-OS 21 45 304 als bekannt hervorgeht

Bei dieser bekannten Maschine wird ein hydraulisches Kippmoment an der Flügelhinterkante durch eine Abschrägung oder durch eine stufenweise Absetzung erreicht, dis dein voii! Arbeitsdruck erzeugten Kippsuoment gerade entgegengesetzt ist Dadurch soll eine Entlastung der Anlagepunkte des Flügels im Schlitz und somit ein leichterer radialer Lauf der Flügel innerhalb des Schlitzes erzielt werden.

Pumpen der zugrunde gelegten Gattung entwickeln unter bestimmten Betriebsbedingungen, insbesondere bei hohen Förderdrücken und kleinen Drehzahlen ein Pfeif geräusch. Die Ursache dafür ist nicht völlig geklärt jedoch scheint sich damit ein Flattern der Flügel in den Rotorschlitzen anzuzeigen, wobei noch ungeklärt ist, ob

und/oder quer dazu flattern. Dieses Pfeifen kann insbesondere bei Anwendung derartiger Pumpen in Kraftfahrzeugen, z. B. als Lenkhelfpumpen, störend sein.

Es hat nicht an Versuchen gefehlt, dieses Pfeifen zu beseitigen. Eine Richtung dieses Bemühens beschritt den Weg, eine gewisse Dreheiastizität im Rotorantrieb einer Pumpe vorzusehen, z.B. eine torsionsweiche Antriebswelle zwischen Antriebsrad und Pumpenrotor oder eine Drehelastizität im Radkörper des Antriebsrades. Ebenso hat man versuchsweise das Antriebsrad aus Kunststoff hergestellt Diese Maßnahmen beseitigen zv/ar unter Umständen das Pfeifgeräusch, d.h. sie mögen zwar in funktioneller Hinsicht Ergehnisse zeitigen, sie sind aber in anderer Hinsicht nicht vertretbar. Die verdrehweiche Welle oder das Antriebsrad mit Dreheiastizität sind relativ teuer und das Kunststoffantriebsrad weist nicht die nötige Lebensdauer und Temperaturbeständigkeit auf, da mit Temperaturerhöhungen über 100° C gerechnet werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es, Maßnahmen anzugeben, die das Pfeifgeräusch beseitigen und die die bijschine der eingangs genannten Art nicht oder höchstens nur ganz unwesentlich verteuern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst Durch diese Maßnahme wird auf die Flügel ein während des gesamten Rotorumlaufes stets gleich gerichtetes Verkantungsmoment ausgeübt und ein Pfeifen der Flügel vermieden. Insbesondere wird ksine Momentumkehrung oder NuHdurchgang des Momentes mehr möglich. An der radial äußersten Flügelkante wird aufgrund des Flüssigkeitsdruckes und aufgrund der Schleppreibung eine stets entgegen der Drehrichtung wirkende Kraft ausgeübt Am radial inneren Ende wird aufgrund der asymmetrischen Gestaltung der Flügelhinterkante eine gleichsinnig mit der Drehrichtung weisende Kraft erzeugt Durch dieses stets gleichgerichtete und definierte Verkantungsmoment werden die Flügel im Rotorschli¹ ζ stabilisiert

Zwar sind die Flügel der Pumpe nach der US-PS 31 38 321 ebenfalls auf der rücklaufenden Hinterkante abgeschrägt, jedoch wird trotzdem kein Kippmoment im Sinne der Erfindung auf die Flügelhinterkante ausgeübt wei! aufgrund einer zurückspringenden Schulter im Bereich des SchUtzgrundes die Drücke an der Flügelhinterkante zumindest im zurückgezogenen Zustand des Flügels ausgeglichen sind.

Auch bei der Pumpe nach der FR-PS 7 22 961 sind die Flügelhinterkanten in gleicher Weise abgeschrägt jedoch wird auch bei jener Pumpe kein Kippmoment auf die Flügelhinterkante hydraulisch ausgeübt weil die Schlitze aus zwingenden Gründen drucklos sind.

Die asymmetrische Ausgestaltung der hinteren Begrenzungsfläche kann dadurch erfolgen, daß sie wenigstens auf Teilbereichen der Längserstreckung der Flüge! zu deren Haupterstreckungsebene geneigt ist Damit in der radial äußersten Relativlage des Flügels im Schlitz die Überdeckung zwischen Spalt und Flügel in radialer Richtung möglichst tief und der für die Leckverluste mitverantwortliche Spalt möglichst lang ist, ist es vorteilhaft, wenn die Neigung kleiner als 30° ist vorzugsweise zwischen 5° und 20° liegt

Die Erfindung ist noch nachfolgend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles erläutert: dabei zeigt die Zeichnung eine vergrößerte Darstellung eines Flügels mit zugehörigem Rotorschlitz.

parallelwandige Schlitze 18 eingearbeitet, in die planparallele rechteckige Metallplatten, die sogenannten Flügel 4 eingesetzt sind, die mit geringem definierten Spiel radial darin gleiten können. Die Flügel sind in Achsrichtung exakt so lang wie der Rotor 3 und der Kurvenring 7.

Die beim Rotorumiauf radial in den Schlitzen 18 hin- und hergeschobenen Flügel bilden mit ihrer hinteren Begrenzungsfläche 32 und den Schlitzgründen 29 beim Rotorumlauf sich periodisch vergrößernde und verkleinernde Räume. Um diese Räume entleeren und befluten zu können, sind sie strömungsmäßig mit dem Haupt-

förderstrom verbunden. Dadurch wird sowohl im Druck- als auch im Saugbereich auf die hintere Begrenzungsfläche 32 der Flügel 4 eine die Flügel radial an die Kurvenbahn 19 andrückende hydraulische Kraft ausgeübt

Beim Durchlauf der Flügel durch den Druckbereich ist sowohl der auf die radial nach außen weisende ballige Begrenzungsfläche 33 einwirkende Druck als auch der auf die innere Begrenzungsfläche 32 wirkende Druck mit dem Förderdruck der Pumpe weitgehend gleich, so so daß auf den Flügel im Druckbereich radial nur geringe Kräfte einwirken; hier sind Beharrungskräfte aufgrund von Gleit- und Ölreibung und Fliehkräfte zu nennen. Auch in Umfangsrichtung sind die auf dem Flügel einwirkenden Kräfte in den Druckbereichei. .. _itgehend ausgeglichen, da auf der vorauslaufendei. Flügelfläche 34 und auf dem flächenipäßig etwa gleich großen Rücken 35 des Flügeis gleiche 'Vjcke und somit insgesamt ;raa gleiche Kraft«" w^;rken. Als nicht ausgeglichene Restkraft h* die an der äußeren Gleitfläche 33 des Flügels angreifende dem Drehrichtungspfeil 22 entgegengerichtete Reibungskraft (Vektor 36) zu nennen. Dieser weitgehende tangentiale und radiale Kräfteausgleich kann bei herkömmlichen Flügelzelleneinrichtungen für ein Pfeifgeräusch verantwortlieh sein, welches insbesondere bei kleinen Drehzahlen auftritt.

Erfindungsgemäß wird aufgrund einer entsprechenden Gestaltung der Begrenzungsfläche 32 eine weitere nicht ausgleichbare Restkraft 37 eingeführt die drehzahlunabhängig ist und die das den Flügel 4 im Schlitz 18 zu verkanten suchende Moment erhöht. Dieses Verkantungsmoment stabilisiert den Flügel gegen Flattern oder gegen sonstige für das Auftreten von Pfeifgeräuschen ursächlichen Bewegungen von Einzelteilen innerhalb der Pumpe. Diese hydraulische Restkraft wird durch eine asymmetrische Ausgestaltung der hinteren Begrenzungsfläche 32 des Rügeis 4 bewirkt Durch die Kantenrücknahme auf der einen Flügelseite wird eine Druck-Angriffsfläche in Richtung auf die andere Flügelseite geschaffen, deren Größe für die Höhe der Restkrift 37 mit verantwortlich ist Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist diese Druck-Angriffsfläche durch eine durchlaufende Abschrägung der Hinterkante des Flügels entlang der ganzen axialen Erstreckung des Flügels geschaffen, was fertigungstechnisch besonders einfach ist. Die Abschrägung ist so gewählt daß die Restkraft 37 in Drehrichtuns (Pfeil 22) des Rotors 3 zeigt Das Maß der Abschrägung (Kantenrücknahme a) ist möglichst Hein gewählt damit die verbleibende Spaltlänge 1 nicht Sbc -mäßig verringert wird. Bei sehr großen Abschrägungswinkein wird der volumetrische Wirkungsgrad der Pumpe beeinträchtigt; andererseits genügt aber schon eine geringe Kantenrücknahme, um eine ausreichend große Druck-Angriffsfläche und somit eine genügend große Restkraft zu erzielen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche: 24

1. Flügelzellenmaschine für flüssige Fördermedien. insbesondere Flügelzellenpumpe, mit einem mit in wenigstens angenähert radialen parallelwandigen Schlitzen glehbaren Hügeln versehener Rotor und einer den Rotor umgebenden zusammen mit ihm wenigstens einen sichelförmigen Arbeitsraum radial einschließenden in sich geschlossenen, die Flügel radial führenden Kurvenbahn und mit einer Druckbeaufschlagung des Grundes eines jeden Rotorschlitzes und der im Schlitzgrund zugekehrten Begrenzungsfläche jedes entsprechenden Flügels, wobei jede Begrenzungsfläche derart bezüglich seiner achsparallel verlaufenden Flügelmittenlinie is asymmetrisch ausgebildet ist, daß der vom Schlitzgrund her über die Begrenzungsfläche auf den Flügel einwirkende Flüssigkeitsdruck eine quer zum Schlitz verlaufende Krattkomponente am Fiügei hervorruft, dadurch gekennzeichnet, daß die Azymmetrie so gewählt ist, daC die Kraftkomponente (37) auf die Hoehdruckseite der Flügel weist, d.h. bei Flügelzellenpumpen, daß die Kraftkomponente (37) gleichgerichtet mit der Drehrichtung (22) des Rotors (3) ist

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsfläche (32) — wie an sich bekannt — wenigstens auf Teilbereiche der Längserstreckung der Flügel (4) zu deren Haupierstreckungsebens geneigt ist-

3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die Neigung — wie an sich bekannt — kleiner als 30" ist, vorzugsweise zwischen 5° und 20° liegt