DE2946438C2 - Drehschieberpumpe - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Drehschieberpumpe nach dem Oberbegriff des Patentansprüche«.

Wenn sich der Schieber bei einer bekannten Pumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches über die Lauffläche im Bereich der Druckrampe, d. h. im Austrittsbereich, bewegt, bewirkt das unter hohem Druck stehende Strömungsmittel, das von der inneren Kante zur äußeren Kante durch dis Drossel strömt, einen Druckabfall, so daß der Druck radial innerhalb des Schiebers größer ist als radial außerhalb. Hierdurch wird der Schieber gegen die Lauffläche gedrückt, so daß er nicht dazu i.Jgt, sich während der Bewegung in diesem Bereich von der Lauffläche abzuheben (US-PS a*7 Qi IA CCl

Es ist weiterhin eine Drehschirberpumpe anderer J5 Bauart bekannt, bei der die Schieber d durch druckausgeglichen sind, daß sie auch an jeder Seite eine Nut aufweisen, durch die die Nut im Bereich der äußeren Kante mit dem Bereich der inneren Kante verbunden wird. Hierdurch und durch zusätzlich in dem Schieber vorgesehene Durchgangsbohrungen, ist dieser Druck ausgeglichen. Bei einem derartigen druckausgeglichenen, bekannten Schieber, sind Sacklochbohrungen in dem Schieber vorhanden, die von der Nut im Bereich der äußeren Kante ausgehen und mit der hinteren Fläche des Schiebers verbunden sind, wobei eine Drossel zwischengeschaltet ist Durch diese über eine Drossel mit der hinteren Fläche des Schiebers verbundenen Sacklöcher werden Probleme berücksichtigt, die auftreten bei Übertritt von Strömungsmittel über die vorderen Seitenkanten. Die Geschwindigkeit der Leckt lüssigkeit über die vorderen Seitenkanten soil hierdurch verringert werden (US-PS 33 59 914).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Drehschieberpumpe mit nicht druckausgeglichenen Schiebern nach dem Oberbegriff des Patentanspruches zu schaffen, bei dem die Lebensdauer der Schieber und damit der Pumpe ohne Herabsetzung des Wirkungsgrades erhöht wird.

Diese Aufgabe wird durch das Kennzeichen des fco Anspruches 1 gelöst.

Die Drehschieberpumpe ist mit der definierten Verbindung versehen, durch die das über die vordere Lippe übertretende Strömungsmittel ungehindert abfließen kann, wenn die vordere Lippe dem unter Hochdruck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist und die innere Kante des Schiebers mit der Ansaugöffnung verbunden ist. Hierdurch wird vermieden, daß eine Kraft entsteht, die den Schieber von der Lauffläche wegdrückt Der Schieber kann im Bereich der äußeren Kante sehr stark verschlissen werden, ohne daß die Arbeitsweise der Pumpe hierdurch nachteilig beeinflußt wird. Es ist ein sehr viel späteres Auswechseln der Schieber möglich, wodurch die Lebensdauer der Pumpe wesenüich erhöht wird.

Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung anhand eines AusföhrungsbeispieieE näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Ansicht des Gehäuses einer Drehschieberpumpe;

F i g. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II der F i g. 1;

Fig.3 einen Schnitt gemäß der Linie HI-HI der Fig. 2;

Fig.4 einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV der Fig. 2;

F i g. 5 eine Draufsicht auf einen Schieber;

F i g. 6 eine Seitenansicht des Schiebers nach F i g. 5;

Fig.7 einen Schnitt gemäß der Linie VII-VU der Fig. 5;

Fig.8 einen Schnitt gemäß der Linie VIII-VIH der Fig. 5.

Die Drehschieberpumpe 10 besteht aus einem Gehäuse 11 und einem Deckel IZ Der Deckel 12 besitzt einen ringförmigen Vorsprung 13, der in einer zugehörigen Bohrung 14 in einem Ende des Gehäuses 11 aufgenommen wird und hinsichtlich zurr Gehäuse 11 durch einen O-förmigeii Ring 15 abgedichtet ist Der Deckel 12 ist am Gehäuse 11 durch nicht gezeigte Bolzen oder Schrauben befestigt

Der Deckel 12 besi»?.t eine mittige Öffnung 16, die die Antriebswelle 18 aufnimmt Die Antriebswelle 18 wird zur Drehung in dem Deckel 12 von einem Lager 19 gehalten, das gegen axiale Bewegung abgesichert ist Eine Dichtung 20 verhindert Strömungsmittelleckagen entlang der Welle 18. Die Antriebswelle 18 erstreckt sich durch den Hauptteil des Gehäuses 11 und wird an seinem äußeren Ende durch eine Lagerung 23 gelagert, die in einer ringförmigen Bohrung 24 befestigt ist die in der Innenwand des Gehäuses 11 iusgeL .Idet ist

Eine Öffnungsplatte 25 ist in dein Deckel 12 gelagert Die Öffnungsplatte 25 besitzt eine Innenfläche 26, die gegen eine Seite 27 eines ringförmigen Exzenterringes 28 anliegt die von einer mittigen, ringförmigen Versteifungsrippe im Gehäuse ii geifagen wird. Die entgegengesetzte Seite 30 des Exzenterringes 28 ist gegen eine Fläche 31 auf der hinteren Öffnungsplatte 32 gelagert und hält letztere gegen eine nicht gezeigte innere Schulter im Gehäuse 11. Der Exzenterring 28 und die Öffnungsplatten 25, 32 sind durch nicht gezeigte Bolzen oder Schrauben zusammengeklammert.

Die Drehschieberpumpe 10 besitzt einen Strömungsmitteleiniaß, der sich in das Gehäuse 11 erstreckt und mit einem Paar ringförmiger Durchführungen 34, 35 in Verbindung steht, die auf jeder Seite der Trägerverstärkungsrippe 29 des Exzenierruigcs angcuiuiici sun!. Sm Inneren des Exzenterringes 28 ist ein Rotor 36 angeordnet der durch die Antriebswelle 18 über eine Keilverbindung 37 angetrieben wird. Der Rotor 36 besitzt eine Vielzahl von Schlitzen 38. die jeweils einen Schieber 39 aufnehmen.

Der Exzenterring 28 besitzt eine glatte Innenfläche 40 mit einer deartigen Kontur, daß ein symmetrischer Pumpenaufbau geschaffen wird, der diametral entgegengesetzte Paare besitzt, nämlich Einlaß- oder Ansaugzonen 42 mit niedrigem Druck und Auslaß- oder Ausströmzonen 43 mit hohem Druck, wie es in den

F i g. 3 und 4 ersichtlich ist. Für jede 180° -Rotordrehung durchläuft jeder Schieber nachfolgend eine Ansaugzone 42, eine Übergangszone 44, eine Auslaßzone 43 sowie eine Dichtungszone 45. Die Exzenterfläche 40 weicht in der Aniaugzone 42 vom Rotor 36 zurück und bildet eine Ansaugrampe 46, die bei der größten Entfernung vom Rotor 36 endet, wo der Anfang der Obergangszone 44 beginnt Die Übergangszone 44 wird beim größten Durchmesser des Exzenterringes 28 gebildet. Am Ende der Übergangszone 44 bewegt sich die Exzenterfläche 40 zum Rotor 36 hin und bildet eine Druckrampe 47, die bei der dichtesten Entfernung vom Rotor an der Dichtungszone 45 endet. Die Dichtungszone 45 wird vom kleinsten Durchmesser des Exzenterringes 28 gebildet

Die Paare benachbarter Schieber tren. »u den ringförmigen Pumpraum zwischen äcfn flöte - <S, der Exzenterfläche 40 und den Öffnungsplatten 25, 32 in eine Reihe von Zellen, die mit 49a, 4?ö. 49c, 49t/, 49e in Fig.4 bezeichnet sind. Die Durc I:rungen 34, 35 stehen über die Durchführungen in uen öffnuiigsplatten 25, 32 in Verbindung mit den υ JK¹Sn Hauptansaugöffnungen 51, 52, die um 180° voneinander versetzt sind und in den Flächen 26, 31 angrenzend an die Ansaugzonen 42 ausgebildet sind. Mit anderen W -rten, die Ansaugöffnungen 51,52 sind in beiden Öffnungsplatten 25,32 derart ausgebildet, daß jede öffnung mit den gegenüberliegenden Seiten des Rotors 36 kommuniziert Die Ansaugöffnungen 51, 52 sind zu den Ansaugzonen 42 ausgerichtet

Jede Hauptansaugöffnung 51, 52 ist über eine nicht gezeigte Führung mit der unter den Schiebern liegenden Ansaugöffnung 53 verbunden, von denen eine in F i g. 4 gezeigt wird. Die unterhalb der Schieber liegenden Ansaugöffnungen 53 sind radial derart angeordnet daß sie sich in das innere Ende 54 der Schieberschlitze 38 öffnen, während der Rotor sich dreht. Die Verwendung solcher unter den Schiebern liegenden Ansaugöffnungen ist in der Technik bekannt und kann, wie es in der US-PS 37 90 314 gezeigt wird, ausgebildet sein.

In Verbindung mit den F ■ g. 2 bis 4 werden zwei diametral gegenüberliegende Drucköffnungen 55, 56 gezeigt, die in der vorderen Öffnungsplatte 25 ausgebildet sind. Diese öffnungen sind umfangsmäßig annähernd 90° von den Ansaugöffnungen 51 und 52 angeordnet und öffnen sich in die Druckzone bzw. den -bereich 43. Die Drutkofi lungen 55,56 smd über irnerc, nicht gezeigte Kanäle bzw. Führungen in der Öffnungsplatte 25 mit einem StromungsmittelauJaßkanal 57 in dem Deckel 12 verbunden die das unter Hochdruck stehende St.ömungsminel zu ein$m externen hydraulischen Kreislauf liefert.

Die F i g. 3 und 4 deuten einen uhrzeigermäßigen Drehsinn an, wobei die äußere Kante 59 jedes Schiebers 3° eine vorde.e Lippe 60 und eine hintere Lippe 61 besitzt, die durch eine Nut 62 voneinander getrennt sind. Im Betrieb ist eine der Lippen 60,61 in Kontakt mit der

zwar zu jeder Zeit. In der Ansaugzone 42 tritt die hintere Lippe 61 des Schiebers 39 in Eingriff mit der Fläche 40 wegen der nach außen abgeschrägten Ansaugrampe 46. während die vordere Lippe 60 mit der Exzenterfläche 40 bei der Druckzone 43 in Eingriff tritt, wegen der nach innen abgeschrägten Rampe 47. Bei der Übergangszone 44 ist ebenfalls eine etwas nach innen laufende Abschrägung auf der Exzenterfläche 40, die dann sich mit der vorderen Lippe 60 im Eingriff befindet Bei der Abdichtungszene 45 sind beide Lippen 60,61 in Eingriff mit der Exzenterfläche 40.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jeder Schieber 39 nach außen in seinem Schlitz 38 durch einen hydraulisch betriebenen Kolben 63 beaufschlagt, der in einer Bohrung S4 gleitet die unterhalb und axial zum Schieberschlitz 38 ausgerichtet ist Die Bohrungen 64 sind an ihren inneren Enden durch eine ringförmige Druckkammer 65 miteinander verbunden. Das Strömungsmittel kann nur durch die Bohrungen 64.in die

ίο Kammei 65 und aus ihr herausfließen, da das innere Ende der Kammer 65 durch eine Hülse 66 begrenzt wird, die auf die Antriebswelle 18 aufgedrückt bzw. aufgeschoben worden if« Jeder Kolben 63 besitzt eine Axialbohrung 67 und einen konischen Teil 68, der in einem flachen Endteil 69 endet der mit dem inneren Ende 58 eines Schiebers 39 in Eingriff ist Der Betrieb des hydraulisch betriebenen Kolbens 63 ist vollständig in der US-PS 32 23 044 beschrieben.

Jeder Schieber 39 besitzt ein Paar von Bohrungen 70, 71, die mit der inneren bzw. äußeren Kante 58, 59 verbunden sind. Der Zweck dieser Bohrungen 7G, 7i liegt darin, die Drücke bei den inneren und äußeren Kanten 58, 59 des Schiebers 39 zu jeder Zeit auszugleichen, um die Kraft zu reduzier.. ί, mit der der Kolben 63 auf den Schieber 39 wirkt, um de.< Schieber 39 in Kontakt mit der Exzenterfläche 40 τη halten.

Jede Bohrung 70, 71 besitzt eine Drossel 72 bzw. 73, die angrenzend an die innere Kante 58 des Schiebers angeordnet ist. Die Drosseln 72, 73 sind in bezug zur Länge der Bohrungen 70, 71 kurz und besitzen einen wesentlich reduzierten Querschnittsbereich. Der Zweck, Drosseln 72, 73 in die Bohrungen 70, 71 einzusetzen, liegt darin, eine Kraft zu schaffen, die dazu neigt den Schieber 39 in Kontakt mit der Fläche 40 zu

*"> beaufschlagen bzw. zu bringen. Wenn Strömungsmittel durch die Drossein 72, 73 in Richtung von der inneren Kante 58 zur äußeren Kante 59 des Schiebers 39 fließt, während der Schieber 39 die Druckrampe 47 durchläuft, tritt eine Druckdifferenz auf, die eine rein nach außen

-⁴O gerichtete Kraft bewirkt, die auf die innere Kante 58 de.; Schiebers wirkt Diese Kraft widersteht der nach innen gerichteten Bewegung des Schiebers 39 und verhindert, daß -tie kinetische Energie des Schiebers 39 ihn nach innen über das Ende der Druckrampe hinausträgt, so

·>> daß er sich von der Exzenterfläche 40 beim Beginn der Dichtungszone 45 löst

Aus der F i g. 4 ist ersichtlich, daß, nachdem der Schieber 39' im hinteren Teil der Zelle 49e in der Übergangszone über die Ansaugöffnung 51 hinwegläuft,

'" während die unter dem Schieber liegende Ansaugöffnung 53 in Verbindung mit dem inneren Ende 54 des Schlitzes 38 bleibt. Wenn der vordere bzw. führende Schieber 39". der die /eile 49c bildet bzw. diesen Raum begrenzt, das Ende der Übergangszone erreicht, tritt er in die Druckzone 43 ein und unter Hochdruck stehendes Strömungsmittel füllt dann die Zelle 49c. Ein Teil des unter Hochdruck stehenden Strömungsmittels in der Zc!!c!9rfließt be! der führende" ' 'ppp ßfi Hp« Srhieher«; 39' im hinteren Teil der Zelle 49caus bzw. sicker; durch.

Vorher schon konnte dieses unter Hochdruck stehende Strömungsmittel im Inneren des Schiebers durch die Bohrungen 70, 71 und durch die Drosseln 72 bzw. 73 fließen. Dädas innere Ende 54 jedes Schlitzes 38 mit dem Ansaugdruck über die unter den Schiebern liegende Ansaugöffnung 43 verbunden ist, wird ein Druckabfall über die Drosseln 72,73 erzeugt, und zwar durch das Strömen /on unter Hochdruck stehendem Leckageströmungsmittel durch sie. Die Wirkung des

Druckabfalls über die Drosseln 72,73 führt zum Aufbau eines höheren Druckes an der Spitze der Drosseln 72,73 im Vergleich zum Druck am Boden mit dem Ergebnis, daß eine erste Kraft erzeugt wird, die dazu neigt, den Schieber 39 nach innen gerichtet weg von der $ Exzenterfläche 40 zu drücken.

Während die vordere Lippe 60 des Schiebers 39 abgenutzt wird, wird ein größerer Bereich am äußeren Ende des Schiebers dem unter Hochdruck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt und eine zweite Kraft tritt auf. die den Schieber 39 nach innen drückt. Es hat sich herausgestellt, daß, wenn die Pumpe 10 neu ist und die vordere Lippe 60 jedes Schiebers scharf und genau begrenzt ist. daß dann die Kombination der ersten und zweiten Kraft nicht ausreicht, um den Schieber von der is Exzenterfläche weg zu bekommen. Wenn die Lippe 60 des Schiebers jedoch sich relativ wenig abgenutzt hat, wird die zweite Kraft groß genug, daß die Kombination der ersten und zweiten Kräfte ausreichend genug sind. um den Schieber von der Exzenterfläche 40 anzuheben. Dieses beeinträchtigt den Betrieb der Pumpe und macht eine Zerlegung der Pumpe notwendig, damit die Schieber ersetzt werden können.

Erfindungsgemäß wird deshalb ein Paar seitlicher Verbindungen 74,75 vorgesehen, die in die Rückseite 76 jedes Schiebers 39 eingebohrt werden, wobei die Verbindungen 74,75 sich mit den Schieberbohrungen 70 bzw. 71 überschneiden bzw. sich kreuzen. Jede dieser Verbindungen 74, 75 besitzt annähernd die Größe der entsprechender Bohrungen 70, 71 und ist in der Nähe jo des äußeren Endes 59 des Schiebers angeordnet Es ist wesentlich, daß die Verbindungen 74, 75 wesentlich größer sind als die Drosseln 72,73.

Der Zweck der Verbindungen 74,75 liegt darin, einen alternativen Weg für das unter Hochdruck stehende Strömungsmittel zu schaffen, das über die führende Lippe 60 des Schiebers 39 während der Zeit durchsickert, wo die vordere Lippe 60 dem unter Hochdruck stehenden Strömungsmittel ausgesetzt ist und die innere Kante 58 des Schiebers mit der unter den Schiebern liegenden Ansaugöffnung 53 verbunden ist Wenn unter Hochdruck stehendes Strömungsmittel an der führenden Lippe 60 durchsickert, fließt es nun durch die Bohrungen 70,71 und dann durch die Verbindungen 74, 75. Da die Verbindungen 74,75 im wesentlichen die gleiche Größe wie die Bohrungen 70,71 aufweisen, tritt kein Druckabfall auf und es wird keine erste Kraft erzeugt, die dazu neigt, den Schieber 39 von der Exzenterfläche 40 abzuheben. Es hat sich herausgestellt, daß mit den im oben beschriebenen Schieber 39 ausgebildeten Verbindungen 74, 75 die Lippe 60 des Schiebers sehr stark abgenutzt werden kann, bevor die zweite Kraft dazu ausreicht, den Schieber von der Exzenterfläche 40 abzuheben. Tatsächlich hat sich herausgestellt, daß Pumpen mit den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Schiebern zweieinhalb- bis viermal länger betrieben werden können, bevor sie überholt lind die Schieber ersetzt werden müssen, im Gegensatz zu Pumpen mit Schiebern, die diese Verbindungen 74, 75 nicht besitzen.

Auf den ersten Blick erscheint es so, daß die Verwendung der Verbindungen 74, 75 den Zweck und den Betrieb der Drosseln 72, 73 außer Kraft setzen würden.

Der Zweck der Drossel! 72,73 liegt jedoch darin, die nach innen gerichtete Bewegung des Schiebers 39 zu begrenzen, während er die Druckrampe 47 durchläuft. Wahrem. ser Zeit fließt das Strömungsmittel durch die Drosseln 72, 73 von der inneren Kante 58 des Schiebers 39 zur äußeren Kante 59, wobei die Verbindungen 74,75 keine Wirkung zeigen.

Wenn der Schieber 39 die Dichtungszone 45 durchläuft, sind die Verbindungen 74,75 im Inneren des Schlitzes *-S bedeckt Dementsprechend tritt keine Kurzschließung des Strömunssmittels über die Verbindungen auf.

Es ist ersichtlich, daß die Verbindungen 74,75 nur zu der Zeit funktionieren, wenn ein Schieber 39 die Übergangszone 44 durchläuft und seine innere Kante 58 mit der unterhalb der Schieber liegenden Ansaugöffnung 53 verbunden und seine vordere Lippe 60 dem unter Hochdruck stehenden Strömungsmittel ausge-. setzt ist Zu allen anderen Zeiten haben die Verbindungen 74,75 keine Wirkung auf die Funktion des Schiebers 39.

Obwohl jeder der oben beschriebenen Schieber 39 ein Paar von Bohrungen 70, 71 und Drosseln 72, 73 sowie Verbindungen 74, 75 besitzt, würde auch ein Schieber mit nur einer einzigen Bohrung, einer Drossel und einer Verbindung ebenfalls zufriedenstellend arbeiten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Drehschieberpumpe, deren Schieber (39) nicht druckausgeglichen sind und mindestens eine Bohrung (70,7t) aufweisen, die von der äußeren (59) zu der inneren Kante (58) verläuft und mit einer Drossel (72,73) versehen ist, wobei durch eine Nut (62) in der äußeren Kante (59) eine vordere (60) und eine hintere Dichtlippe (61) gebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (70, 71) radial außerhalb ihrer Drossel (72, 73) mit der hinteren Fläche (76) des Schiebers (33) verbunden (bei 74, 75) ist, wobei der Strömungsquerschnitt der Verbindung (74, 75) wesentlich größer ist als derjenige der Drossel (72, 73) und im wesentlichen demjenigen der Bohrung (70,71) entspricht