DE2602543A1

DE2602543A1 - Drehschieberpumpe

Info

Publication number: DE2602543A1
Application number: DE19762602543
Authority: DE
Inventors: Charles Albert Christy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-04-02
Filing date: 1976-01-23
Publication date: 1976-10-07
Also published as: JPS51122805A; JPS5458604U; ZA755625B; BR7507117A; AU8459375A; US4019840A; DE7601856U1; CA1028896A; JPS5526550Y2; FR2306348A1; US4073608A

Description

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Drehschieberpumpe, insbesondere zur Verwendung als Fluidpumpe, zu schaffen, die beim Arbeiten sowohl mit höherer als auch mit niedrigerer Geschwindigkeit verbesserte Stabilität und einen hohen Wirkungsgrad aufweist.

Eine Drehschieberpumpe weist erfindungsgemäß ein ortsfestes Gehäuse auf, durch das sich eine Höhlung mit einem Einlaßkanal, einem Auslaßkanal und einem sich zwischen Ein- und Auslaßkanal in Umfangsrichtung erstreckenden, eine Fluid-Pumpkammer bildenden Kanalabschnitt erstreckt, und ein in der Höhlung des Gehäuses drehbar gelagertes Schieber-Rotor-Aggregat zum Erzeugen von Pumpwirkung. Zum Schieber-Rotor-Aggregat gehört ein Rotor, der sich um eine zur Höhlung gleichachsige Achse zu drehen vermag. Der den Pumpkanal bildende Kanal erstreckt sich in radialer Richtung außerhalb der Bewegungsbahn des Rotors. Zur Erzielung von Pumpwirkung sind im Rotor eine Vielzahl von radialgerichteten Öffnungen ausgebildet, in denen eine Vielzahl von Schiebern angeordnet sind, welche sich darin zu verschieben und mit dem Rotor zu drehen vermögen. Die verschiebbaren Schieber sind drehbar an einem Drehzapfen abgestützt, der zur Rotorachse parallel, jedoch exzentrisch angeordnet ist, so daß Drehung des Rotors

609841/0255

/2

- 2 - 47 049

radiale Bewegung der Schieber in den zugehörigen Öffnungen in· Rotor erzeugt. Die Versetzung zwischen der Achse des die Schieber drehbar abstützenden Drehzapfens und der Achse des Rotars ist so gewählt, daß die Schieber aus ihren Öffnungen heraus in abdichtende Anlage am Kanal der Pumpengehäusehöhlung bewegt werden, um eine positive, insbesondere zwangsläufige Pumpwirkung zu erzeugen.

In der Leerlaufphase oder pumpwirkungsfreien Bewegungsphase des Rotors werden die Schieber aufgrund der Achsversetzung zwischen dem Drehzapfen und dem Rotor in radialer Richtung in ihre zugehörigen Öffnungen zurückgezogen. Die Schieber müssen sich nach Passieren des Auslaßkanals in ihre zugehörigen Öffnungen zurückziehen, und weiteres Zurückziehen der Schieber würde normalerweise dazu führen, daß ein Vakuum erzeugt wird, was sehr schwierig, wenn nicht unmöglich wäre. Um diese Schwierigkeit oder Unmöglichkeit aus dem Weg zu räumen, ist in der Höhlung in dem Bereich, in dem die Schieber nicht pumpen, eine Druckentlastungsnut ausgebildet, die eine Verbindung zwischen Rotoröffnungen herstellt, die zur gleichen Zeit diesen Bereich passieren, so daß jegliehes in diesen Öffnungen eingeschlossenes Fluid ungehindert zwischen diesen Öffnungen strömen kann, insbesondere dort, wo sich ein Schieber radial nach innen und ein anderer radial nach außen bewegt.

Vorteilhafte Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Ansprüchen gekennzeichnet.

Die Erfindung wird im folgenden anhand sehematiseher Zeichnungen mehrerer Ausführungsbeispiele mit weiteren Einzelheiten erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt längs der Linie 1-1 in Fig. 2 durch die bevorzugte Ausführungsform der Erfindung,

609841 /0255

/3

- 3 - 47 049

Pig. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 in Pig. 1,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht in auseinandergezogener Darstellung der in Pig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform,

Pig. 4 einen Schnitt längs der Linie 4-4 in Pig. 5 durch eine alternative Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 in Pig. 4 und

Pig. 6 eine perspektivische Ansicht in ausexnandergezogener Darstellung der in Pig. 4 und 5 dargestellten Ausführung s fο rm.

Entsprechend Pig. 1 bis 3 weist die Drehschieberpumpe 10 in der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ein Gehäuse 12, durch das sich eine Höhlung 14 erstreckt, einen in der Höhlung 14 angeordneten Rotor 16 und stirnseitige Deckel 18 und 20 auf. Die Höhlung 14 ist im wesentlichen zylindrisch, weist jedoch einen toroidischen Kanal 22 auf, der in radialer Richtung über den Umriß des größeren, zylindrischen Abschnittes der Höhlung 14 hinaus versetzt ist. Im Gehäuse 12 sind weiterhin ein an eine Seite des Kanals 22 sich anschließender Einlaßkanal 24 und ein Auslaßkanal 26 ausgebildet, der mit der anderen Seite des Kanals 22 in Verbindung steht. Wie deutlich in Pig. 3 zu erkennen, weist die Höhlung 14 ferner eine in Umfangsrichtung sieh erstreckende Nut 28 auf, deren Aufgabe nachfolgend näher erläutert wird. Der Rotor 16, der aus Gründen der Zweckmäßigkeit aus zwei getrennten Rotorteilen 30 und 32 zusammengesetzt sein kann, ist mit einer Vielzahl von radialgerichteten Öffnungen 34 versehen, die beiderseits in Umfangsrichtung sich erstreckende Ausnehmungen 36 und 38 aufweisen. Ebenfalls aus Zweckmäßigkeitsgründen kann der Rotor 16 im wesentlichen zylindrisch gestaltet und im Rotorteil 32 mit einer erweiterten Aussparung 40 versehen sein (Pig. 2 und 3)·

S09841/Ö2S5

•/4

~ 4 - 47 049

Wie in Pig. 2 zu erkennen, ist der Rotor 16 mittels Schrauben 46, die durch den Rotorteil 30 hindurchgehen, starr mit einem Plansch 42 einer Antriebswelle 44 verbunden. Im Rotor 16 sind zylindrische Vertiefungen 48 ausgebildet, die sich in Achsenrichtung erstreckende zylindrische Stäbe 50 drehbar aufnehmen und Hin- und Herdrehung derselben zulassen. Die Stäbe 50 sind mit radialgerichteten Öffnungen 52 versehen, die an ihren einander abgewandten Seiten Einschnitte 54 und aufweisen. Jede radialgerichtete Öffnung 52 nimmt einen im wesentlichen zylindrischen Kolben 58 auf, der in ihr verschiebbar ist und gezwungen ist, mit dem Rotor 16 umzulaufen. Jeder Kolben 58 weist ein radial nach innen sich anschließendes Verbindungsglied 60 und ein radial äußeres kuppeiförmiges Endstück 62 mit einem Dichtglied 64 daran auf. Die Verbindungsglieder 60 aller Kolben 58 sind, wie in Pig. 2 zu erkennen, in Achsenrichtung gegeneinander versetzt und drehbar mit einem Drehzapfen 66 verbunden, der sich vom Deckel 20 ausgehend freitragend nach innen erstreckt. Der Drehzapfen 66 ist parallel, jedoch exzentrisch zur Antriebswelle 44 angeordnet und erstreckt sich mit Spiel durch die erweiterte Aussparung 40. Der toroidische Kanal 22 ist in seiner Querschnittsgestalt an das Dichtglied 64 angepaßt und ist mit einem Radius ausgeführt, dessen Mittelpunkt mit der Achse des Drehzapfens 66 zusammenfällt.

Die Drehschieberpumpe 10 arbeitet wie folgt:

Eine am Ende der Antriebswelle 44 mit strichpunktierten linien gezeichnete Kraf tubertragungsvorrichtung treibt den Rotor in Drehung an, wodurch Kolben 58 am Einlaßkanal 24 vorbeibewegt und durch den eine Pumpkammer bildenden Kanal 22 geführt werden, um Fluid zum Auslaßkanal 26 zu pumpen. Bei ihrer in Pig. 1 mit Pfeilen angegebenen Drehbewegung im Uhrzeigersinn werden Kolben 58 veranlaßt, sich aus radialgerichteten Öffnungen 52 in Stäben 50 und radialgerichteten Öffnungen 34 des Rotors 16 heraus nach außen zu schieben, da der Drehzapfen 66 gegenüber der Antriebswelle 44 in Richtung zum Kanal 22 hin versetzt ist, wodurch die Dichtglieder 64

609841/0255

- 5 - 47 049

gezwungen sind, in den Kanal 22 einzugreifen und diesen abzudichten. Nach Passieren des Auslaßkanals 26 werden die Kolben 58 in bezug auf den Rotor 16 radial nach innen zurückgezogen. Bei dieser Rückzugbewegung kann es zu Schwierigkeiten kommen, da es praktisch unmöglich ist, ein Vakuum zu erzeugen. Um diese Schwierigkeit aufzuheben, ermöglicht die in Umfangsrichtung sich erstreckende Nut 28 eine Verbindung zwischen radialgerichteten Öffnungen 34, die sich zur gleichen Zeit in einer Leerlaufphase des Vorganges befinden, so daß in diesen Öffnungen 34 herrschender Druck, gleichgültig ob Unter- oder Überdruck, zwischen diesen Öffnungen 34 ausgeglichen werden kann. Auch wird jegliches Bestreben von Kolben 58, in der Nähe von Öffnungen 52 hin- und herzuschwenken, durch die Einschnitte 54 und 56 aufgenommen.

Entsprechend Pig. 4 bis 6 weist die Drehschieberpumpe 110 in der alternativen Ausführungsform der Erfindung ein Gehäuse 112, durch das sich eine Höhlung 114 erstreckt, einen in der Höhlung 114 angeordneten Rotor 116 und stirnseitige Deckel 118 und 120 auf. Die Höhlung 114 ist im wesentlichen zylindrisch, weist jedoch einen zylindrischen Kanal 122 auf, der in radialer Richtung über den Umriß des größeren, zylindrischen Abschnittes der Höhlung 114 hinaus versetzt und mit demselben Radius wie dieser ausgeführt ist, seinen Mittelpunkt jedoch an der Achse eines Drehzapfens 166 hat. Im Gehäuse 112 sind weiterhin ein an eine Seite des Kanals 122 sich anschließender Einlaßkanal 124 und ein Auslaßkanal 126 ausgebildet, der mit der anderen Seite des Kanals 122 in Verbindung steht. Wie deutlich in Fig. 6 zu erkennen, weist die Höhlung 114 ferner eine in Umfangsrichtung sich erstreckende Nut 128 auf, die eine ähnliche Aufgabe erfüllt wie die im Zusammenhang mit der bevorzugten Ausführungsform beschriebene Nut 28. Der Rotor 116 kann aus Gründen der Zweckmäßigkeit aus zwei getrennten Rotorteilen 130 und 132 zusammengesetzt sein und ist mit einer Vielzahl von radialgerichteten Öffnungen 134 versehen, die beiderseits in Umfangsrichtung sich erstreckende Ausnehmungen 136 und 138 aufweisen, um geringes Hin- und Herschwenken von

609841/0255 _/6

- 6 - 47 049

Schaufeln oder Flügeln 158 darin zu gestatten. Aus Zweck-Eiäßigkeitsgründen kann der Rotor 116 im wesentlichen zylindrisch gestaltet und im Eotorteil 132 mit einer erweiterten aussparung 140 versehen sein (Fig. 5 und 6). Wie in Fig. 5 zu erkennen, ist der Rotor 116 mittels Schrauben 146, die durch den Hotorteil 130 hindurchgehen, starr mit einem Flansch 142 einer Antriebswelle 144 verbunden. Im Rotor 116 sind auch zylindrische Vertiefungen 148 ausgebildet, die sich in Achsenrichtung erstreckende zylindrische Stäbe 150 drehbar aufnehmen, welche darin hin- und herschwenken können. Die Stäbe 150 sind mit radialgerichteten Öffnungen 152 versehen, von denen jede einen im wesentlichen rechteckigen Flügel 158 aufnimmt, der in ihr verschiebbar ist und gewzungen ist, mit dem Rotor 116 umzulaufen. Jeder Flügel 158 weist ein radial nach innen sich anschließendes Verbindungsglied 160 auf. Die Verbindungsglieder 160 aller Flügel 158 sind, wie in Fig. 5 zu erkennen, in Achsenrichtung gegeneinander versetzt und drehbar mit dem Drehzapfen 166 verbunden, der sich vom Deckel 120 ausgehend freitragend nach innen erstreckt. Der Drehzapfen 166 ist parallel, jedoch exzentrisch zur Antriebswelle 144 angeordnet und erstreckt sich mit Spiel durch die erweiterte Aussparung 140. Jeder Flügel 158 hat ein in radialer Richtung äußeres Endstück 162 von im wesentlichen zylindrischer Gestalt, das in den Kanal 122 einzugreifen und diesen abzudichten vermag.

Die Drehschieberpumpe 110 in der alternativen Ausführungsform arbeitet wie folgt:

Eine am Ende der Antriebswelle 144 mit strichpunktierten Linien gezeichnete Eraftübertragungsvorrichtung treibt den Rotor in Drehung an, wodurch Flügel 158 am Einlaßkanal 124 vorbeibewegt und durch den eine Pumpkammer bildenden Kanal 122 geführt werden, um Fluid zum Auslaßkanal 126 zu pumpen. Bei ihrer in Fig. 4 mit Pfeilen angegebenen Drehbewegung im Uhrzeigersinn werden Flügel 158 veranlaßt, sich aus radialgerichteten Öffnungen 152 in Stäben 150 und radialgerichteten Öffnungen 134 des Rotors 116 heraus nach außen zu schieben, da

6 0 9 » 4 1 / 0 ? 5 5 /7

- 7 - 47 049

der Drehzapfen 166 gegenüber der Antriebswelle 144 in Richtung zum Kanal 122 hin versetzt ist, wodurch Dichtglieder gezwungen sind, in den Kanal 122 einzugreifen und diesen abzudichten, lach Passieren des Auslaßkanals 126 werden die Flügel 158 in bezug auf den Rotor 116 radial nach innen zurückgezogen. Bei dieser Rückzugbewegung kann es zu Schwierigkeiten kommen, da es, wie in Verbindung mit der bevorzugten Ausführungsform weiter oben beschrieben, praktisch unmöglich ist, ein Vakuum zu erzeugen. Um diese Schwierigkeit aufzuheben, ermöglicht die in Umfangsrichtung sich erstreckende Nut in ähnlicher Weise eine Verbindung zwischen radialgerichteten Öffnungen 134, die sich zur gleichen Zeit in einer Leerlaufphase des Vorganges befinden, so daß in diesen Öffnungen herrschender Druck, gleichgültig ob Unter- oder Überdruck, zwischen diesen Öffnungen 134 ausgeglichen werden kann. Außerdem kann das äußere Endstück 162 jedes Flügels 158 leicht gerundet sein. In diesem Falle muß der Kanal 122/in ahnlicher Weise gekrümmte Wand aufweisen, damit die Abdichtung zwischen dieser und dem Endstück 162 erhalten bleibt.

/Ansprüche 609841/0255

Claims

ANSPRUCHE

( 1 ·) Drehschieberpumpe mit einem Gehäuse, durch, das sich eine Höhlung erstreckt, einem ersten und einem zweiten stirnseitigen Deckel, einem in der Höhlung angeordneten und im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor mit einer Vielzahl von radialgerichteten Öffnungen darin, in denen jeweils ein verschiebbarer und mit dem Rotor umlaufender Schieber angeordnet ist, und mit je einem an die Höhlung angeschlossenen Einlaß- und Auslaßkanal an mit Zwischenabstand angeordneten Gehäuseteilen, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhlung (14; 114) einen sich in Umfangsrichtung vom Einlaßkanal (24; 124) zum Auslaßkanal (26; 126) erstreckenden Kanal (22j 122) aufweist, der im Betrieb der Pumpe (10; 110) als Fluid-Pumpkammer dient, daß die Schieber (58; 158), während sie vom Rotor (16; 116) durch den Kanal (22; 122) gedreht werden, radial aus dem Rotor (16; 116) herausragen und den Kanal (22; 122) druckdicht abdichten, wodurch sie Fluid vom Einlaßkanal (24; 124) zum Auslaßkanal (26; 126) pumpen, daß die Höhlung (14; 114) zwischen dem Auslaßkanal (26; 126) und dem Einlaßkanal (24; 124) einen in'Umfangsrichtung verlaufenden Wandabschnitt aufweist, an dem der Rotor (16; 116) bei in ihn zurückgezogenen Schiebern (58; 158) vorbeigeht, und daß sich im genannten Wandabschnitt eine Nut (28; 128) in Umfangsrichtung erstreckt, die radialgerichtete Öffnungen (34; 134), die zur gleichen Zeit über den Wandabschnitt hinweggehen, miteinander verbindet, um in ihnen eine Druckentlastung herbeizuführen und dadurch radiale Bewegung der Schieber (58; 158) zu erleichtern.

/2

60984 1/0255

- ϊ - 47 049
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl von Schiebern (58; 158) vorhanden ist, von denen jeder an einem feststehenden Drehzapfen (66; 166) um eine erste Achse schwenkbar abgestützt ist, und daß der Rotor (16; 116) mit einer Antriebsvorrichtung (Antriebswelle 44; 144) starr verbunden ist, damit er um eine zur erstgenannten Achse parallele, jedoch exzentrisch angeordnete zweite Achse drehbar ist.
3·. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (16; 116) in radialer Richtung außerhalb jeder der Öffnungen (34; 134) beiderseits jedes Schiebers (58; 158) eine in Umfangsrichtung sich erstreckende Ausnehmung (36 bzw. 38; 136 bzw. 138) aufweist, die Hin- und Hersehwenken des Schiebers (58; 158) gestattet.
4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gek ennz eichne t, daß in jedem von einer Vielzahl von axialgerichteten, im Rotor (16; 116) drehbar gelagerten Stäben (50; 150) eine radialgerichtete Öffnung (52; 152) ausgebildet ist, und daß sich jeder Schieber (58; I58) verschiebbar in einem der Stäbe (50; 150) erstreckt.
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Drehzapfen (66; 166) von einem der stirnseitigen Deckel (20; 120) ausgehend freitragend nach innen erstreckt.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schieber (59; 158) ein radial nach innen sich erstreckendes Verbindungsglied (60; 160) aufweist, das mit dem Drehzapfen (66; 166) drehbar verbunden ist.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber eine Vielzahl von verschiebbaren Kolben (58) aufweisen.

609841/0255 -

- C - 47 049
8. Pumpe nach Anspruch. 7, dadurch gekennzeichn e t, daß jeder Kolben (58) im wesentlichen zylindrisch ist und ein kuppelförmiges radial äußeres Endstück (62) aufweist.
9. Pumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kolben (58) über dem kuppeiförmigen Endstück (62) ein Dichtglied (64) aufweist, das beim Pumpen von Fluid durch den in Umf angsr i chtung verlaufenden Kanal (22) in diesen einzugreifen vermag.
10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schieber eine Vielzahl von verschiebbaren Flügeln (158) aufweisen.
11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (158) im wesentlichen zylindrisch ist.
12. Pumpe nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (158) beim Pumpen von Fluid durch den in Umf angsr i chtung verlaufenden Kanal (122) mit seinem radial äußeren Endstück (162) in den Kanal (122) eingreift und diesen abdichtet.

609841/0255

if

Leerseite