DE29514202U1 - Pendulum slide machine - Google Patents
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Description
Erfinder: Ausfertigungsdatum 31.8.1995Inventor: Date of issue 31.8.1995
Günther Beez
Hans-Günter Bauer
Sven LademannGünther Beez
Hans-Günter Bauer
Sven Lademann
Gebrauchsmusteranmeldung PendelschiebermaschineUtility model application for pendulum slide machine
Die Erfindung betrifft eine als Pumpe oder Hydromotor einsetzbare, regelbare Pendelschiebermaschine.The invention relates to an adjustable pendulum slide machine that can be used as a pump or hydraulic motor.
Mit der FR-PS 980 766 ist eine rotierende, oszillierende Pumpe mit auf einen Radkranz gesetzten Zähnen offenbart, bei der ein Innernrotor über im Außenrotor schwenkbar gelagerte Flügel, die in Zahnzwischenräume dieser Zähne vom Innenrotor mit einem gewissen Spiel und damit Undefiniert eintauchen, verbunden ist und Räume bilden. Über diese Flügel erfolgt auch die Drehmitnahme des Außenrotors durch den Antrieb am Innenrotor von mehreren Flügeln gleichzeitig. Bei exzentrischer Stellung der Achsen vom Außenrotor zum Innenrotor entstehen zwischen den Flügeln nahezu ähnlich große Pumpräume. Bei einer Mittelpunktsverlagerung Null hingegen werden von den Flügeln gleichgroße Räume gebildet und die Pumpe fördert nicht. Je größer die Exzentrizität zwischen Außenrotor und Innenrotor, desto größer ist das Fördervolumen der Räume. Die Pumpe weist Flügel auf, die mit einem großen Kopf in Pfannen vom Außenrotor gehalten werden und mit ihren kleinen Füßen in die Zahnzwischenräume vom Innenrotor mit großem Spiel reichen. Diese Undefinierte Raumbildung erklärt das Versagen der Pumpe für unterschiedliche Drehzahlbereiche. Beim Antreiben des Außenrotors durch das Anliegen und Tragen mehrerer Flügel beim Hinein- und Herausgleiten in die und aus den Zahnzwischenräumen des Innenrotors gleichzeitig an einer ihrer beidseitig ausgebildeten Gleitflanken und bei auch noch so genauer Fertigung der Gleitflanken, also fertigungsseitig nicht zu vermeidenden Toleranzdifferenzen muß es zu Abdichtschwierigkeiten unter aufeinanderfolgenden Räumen durch einen auftretenden Klemmeffekt zu Momentanblockierungen, verursacht von zwei Flügeln kommen, muß ein daher nicht zu beeinflussender unruhiger Lauf solch einer Pumpe entstehen, was dann zu unterschiedlich schwankenden, pulsierendenFR-PS 980 766 discloses a rotating, oscillating pump with teeth mounted on a wheel rim, in which an inner rotor is connected to and forms spaces via vanes that are pivotably mounted in the outer rotor and that penetrate into the spaces between the teeth of these teeth of the inner rotor with a certain amount of play and are therefore undefined. The rotation of the outer rotor is also carried out via these vanes by the drive on the inner rotor of several vanes simultaneously. If the axes of the outer rotor and the inner rotor are positioned eccentrically, pumping spaces of almost the same size are created between the vanes. If the center point is zero, however, the vanes form spaces of equal size and the pump does not pump. The greater the eccentricity between the outer rotor and the inner rotor, the greater the pumping volume of the spaces. The pump has vanes that are held in sockets on the outer rotor with a large head and whose small feet reach into the spaces between the teeth of the inner rotor with a large amount of play. This undefined space formation explains the failure of the pump for different speed ranges. When driving the outer rotor by the contact and support of several blades when sliding in and out of the interdental spaces of the inner rotor at the same time on one of the sliding flanks formed on both sides and even with the most precise manufacturing of the sliding flanks, i.e. tolerance differences that cannot be avoided on the manufacturing side, there must be sealing difficulties between successive spaces due to a clamping effect, instantaneous blockages caused by two blades, an uncontrolled uneven running of such a pump must occur, which then leads to variously fluctuating, pulsating
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Fördermengen pro Umdrehung führt aber bei einer zu fordernden selbsttätigen Fördermengenregelung nicht gewünscht wird. Damit verbunden ist das Entstehen von Verlustleistungsspitzen sowie eine Geräuschbildung· Die Ursache wird in den an den Flügeln beidseitig und gleichmäßig ausgeformten Schaftflanken der Flügel gesehen und in der Überlagerung mit der Verschiebung der Mittelpunktslage vom Außenrotor gegenüber dem Innenrotor zuweilen sich addierenden Toleranzen gesehen.However, the flow rate per revolution is not what is required for automatic flow rate control. This is associated with the occurrence of power loss peaks and noise. The cause is seen in the shaft flanks of the blades, which are evenly shaped on both sides, and in the overlap with the shift in the center position of the outer rotor compared to the inner rotor, which sometimes add up to tolerances.
Diese Pumpe zeigt eine radial weit nach außen verlagerte große Rotationsmasse vom Außenrotor mit den großen Köpfen ihrer Flügel Die großen im Außenrotor gelagerten Flügelköpfe bedingen ein geringeres Fördervolumen pro Umdrehung und einen entsprechend höheren Anpassungsbedarf durch die Steuerung bei der Verschiebung zwischen den Mittelpunktslagen vom Außenrotor zum Innenrotor. Die großen Flügelköpfe begrenzen nicht unerheblich das Entleerungsvermögen der Räume am gesamten rotierenden Flüssigkeitsvolumen, so daß es auch bei hoher Exzentrizität, also maximalem Förderhub nicht zur Restentleerung der Räume kommen kann. Es verbleibt ein ständig umlaufender Flüssigkeitsring, der deshalb nicht.zur Entleerung kommt, weil dem Innenrotor die Nähe des Außenrotors baulich verwehrt ist.This pump has a large rotating mass that is radially shifted far outwards from the outer rotor with the large heads of its blades. The large blade heads mounted in the outer rotor result in a lower delivery volume per revolution and a correspondingly higher need for adjustment by the control when moving between the center positions from the outer rotor to the inner rotor. The large blade heads significantly limit the emptying capacity of the chambers in terms of the total rotating liquid volume, so that even with high eccentricity, i.e. maximum delivery stroke, the chambers cannot be completely emptied. A constantly rotating liquid ring remains, which cannot be emptied because the inner rotor is structurally prevented from being close to the outer rotor.
Diese Pumpe vermag die Erfüllung der Bedingungen für eine Weiterentwicklung zur selbsttätigen Fördermengenregelung mit ausreichender Entleerung nicht zu leisten.This pump is not able to meet the requirements for further development towards automatic flow control with sufficient emptying.
Es wurde mit der Patentanmeldung P 44 34 430.9 bereits eine Pendelschiebermaschine vorgeschlagen, die mit einer selbsttätigen Regelung des Fördervolumens nach dem Leistungsbedarf arbeitet, damit in der Summe der Lösungselemente zuforderst andere Ziele verfolgt und auch erreicht und mit der vor allem bei leistungsstarken Motoren entsprechend anteilmäßig hohe Leistungsbedarfsersparnisse in beachtlichen Größenornungen erzielt werden können, weil mit dieser Pumpe eine Erzeugung eines Leistungsbedarfüberschusses mit anschließender Leistungsvernichtung bis auf den tatsächlichen Bedarf nicht mehr stattfindet. Bei der für das Aufsetzen auf eine Kurbelwelle bereits vorgeschlagenen Pendelschieberpumpe hat sich gezeigt, daß Ihre Förderräume in radialer Richtung schon relativ klein gehalten werden könnenA pendulum slide machine has already been proposed in patent application P 44 34 430.9, which works with an automatic regulation of the delivery volume according to the power requirement, so that the sum of the solution elements pursues and also achieves other goals and with which, especially with powerful engines, proportionally high power requirement savings of considerable magnitude can be achieved, because with this pump, a generation of excess power requirement with subsequent power destruction down to the actual requirement no longer takes place. With the pendulum slide pump already proposed for mounting on a crankshaft, it has been shown that its delivery chambers can be kept relatively small in the radial direction.
und diese wegen ihrer Leistungsersparnis in der Verwendung für größere Motoren interessant sind. Diese Pendelschieberpumpe hat jedoch eine sie regelnde Steueranordnung in Form von teilkreisförmigen Kanälen ausgebildet, die zeitweilig zu den Nuten verbunden sind, wobei in die von der Außenrotorseite in die Nuten eintauchenden, sich selbst abdichtenden Pendelmitnehmer unter ihrem Mitnehmerfuß mit den wechselnden Drücken beaufschlagt werden. Diese Pumpe besitzt aus Steuerungsgründen an ihrem Mitnehmerfuß saugend geführte, sich selbst abdichtende Pendelmitnehmer, bei denen der in den Innenrotor eintauchende Mitnehmerfuß größer ist als der Mitnehmerkopf im Außenrotor. Dieser Vorschlag bietet gute Vorbedingungen für die zur Lösung anstehenden technischen Probleme.and these are interesting for use in larger engines because of their power savings. However, this pendulum vane pump has a control arrangement in the form of part-circular channels that are temporarily connected to the grooves, whereby the self-sealing pendulum drivers that dip into the grooves from the outer rotor side are subjected to the changing pressures under their driver foot. For control reasons, this pump has self-sealing pendulum drivers that are guided in a suction-guided manner on its driver foot, where the driver foot that dips into the inner rotor is larger than the driver head in the outer rotor. This proposal offers good preconditions for solving the technical problems that need to be solved.
Bei bisherigen Pendelschieberpumpen von größerbauendem Durchmesser und Pendelmitnehmern mit beidseitigen Gleitflanken sind zwangsläufig mehrere Pendelmitnehmer im Innenrotor zum Antreiben des Außenrotors tragend im Eingriff.In previous pendulum vane pumps with a larger diameter and pendulum drivers with sliding flanks on both sides, several pendulum drivers in the inner rotor are inevitably engaged in a supporting manner to drive the outer rotor.
Da bei einem großen Durchmesser der Pendelschieberpumpe notwendigerweise immer mehrere Pendelmitnehmer mit beidseitig gleich ausgebildeter Gleitflankenkontur im Innenrotor -gleitend an den Schaftflanken im Eingriff stehen sollen, können auch hier sich bereits geringe Toleranzdifferenzen in der Teilung der Nuten und Pfannen sowie der Form der Gleitflanken als Störungen bei der Pumpraumabdichtung durch Klemmeffekte auswirken. Bei kleineren Motoren, zum Beispiel für Personenkraftwagen, Boote u.a. stehen gewünschte Raumverhältnisse manchmal nicht zur Verfügung, und die Regelung des Leisungsbedarfs wird dort unter Inkaufnahme einer anfallenden Verlustleistung mittels eines Überdruckventils vorgenommen.Since, with a large diameter of the pendulum vane pump, several pendulum drivers with the same sliding flank contour on both sides in the inner rotor must always be in sliding engagement with the shaft flanks, even small tolerance differences in the pitch of the grooves and pans as well as the shape of the sliding flanks can have a disruptive effect on the pump chamber seal due to clamping effects. In smaller engines, for example for passenger cars, boats, etc., the desired space is sometimes not available, and the power requirement is regulated using a pressure relief valve, which results in power loss.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pendelschiebermaschine mit minimierter Masseträgheit für schnelle Lastwechsel bei Hubraumveränderungen zu schaffen, die Leistungsersparnisse, eine gesicherte flinke Regelungsanpassung bei Anwendung einer selbsttätigen Fördermengenänderung und gegenüber bisherigen Lösungen unter Verwendung von sich selbst abdichtenden Pendelmitnehmern zudem eine Fördervolumenvergrößerung je Umdrehung bereits beiThe object of the invention is to create a pendulum slide machine with minimized mass inertia for rapid load changes when the displacement changes, which provides power savings, a guaranteed rapid control adjustment when applying an automatic change in the delivery volume and, compared to previous solutions using self-sealing pendulum drivers, also an increase in the delivery volume per revolution already at
geringer Exzentrizität für diese Pumpenart erzielt, um eine geringere Regelungshäufigkeit und kürzere Regelungswege darüber einen ruhigen Lauf sowie eine Beruhigung in der Regelung zu erreichen, damit bei drehzahlgleicher hoher oder niederer Drehzahl eine Konstantförderung gehalten, also keine Förderleistungsdifferenzen im Vergleich zwischen den einzelnen Umdrehungen aber auch bei Drehzahlwechsel immer eine Mindestgrundversorgung, die z.B. bei abfallenden Drehzahlen eine nicht versagende ansteigende Befüllung in den einzelnen Umdrehungen gewähren kann und die auch auf Kurbelwellen aufsteckbar ist, deren Differenzdurchmesser zwischen Außendurchmesser gegenüber einem bereits größeren Durchmesser vom Innenrotor noch kleinerbauender ausgeführt werden kann.low eccentricity for this type of pump in order to achieve a lower control frequency and shorter control paths, as well as a smooth running and a calming down of the control, so that a constant delivery is maintained at high or low speeds of the same speed, i.e. no delivery performance differences in comparison between the individual revolutions but also when the speed changes, always a minimum basic supply, which can, for example, ensure a non-failing increasing filling in the individual revolutions when the speed drops and which can also be attached to crankshafts, the difference in diameter between the outer diameter of which can be made even smaller compared to an already larger diameter of the inner rotor.
Eine als Pumpe oder Hydromotor einsetzbare, regelbare Pendelschiebermaschine für eine Drehrichtung, die im Gehäuse mit Saugleitung am Saugkanal und Druckleitung am Druckkanal versehen ist, enthält mindestens einen Rotorsatz. Der Rotorsatz besteht aus einem Innenrotor sowie einem zu diesem verschieblichen Außenrotor mit mehreren in den Außenrotor eingelagerten Pendelmitnehmern. Die Pendelmitnehmer überbrücken in begrenzter Kippneige eine Durchmesserdifferenz im Rotorsatz, ergeben Kammern und üben gleitend eine Pumpwirkung aus. Die Pendelmitnehmer reichen mit mehreren ihrer zu den Wänden der Nuten saugend geführten Mitnehmerfüße und mit Gleitflanken und deren Abgleitradius hinein und herausgeführt in die Nuten vom Innenrotor und gewähren darüber die Drehmitnahme auf den Außenrotor.An adjustable pendulum slide machine that can be used as a pump or hydraulic motor for one direction of rotation, which is provided in the housing with a suction line on the suction channel and a pressure line on the pressure channel, contains at least one rotor set. The rotor set consists of an inner rotor and an outer rotor that can be moved relative to it with several pendulum drivers embedded in the outer rotor. The pendulum drivers bridge a diameter difference in the rotor set with a limited tilt angle, create chambers and exert a sliding pumping effect. The pendulum drivers extend with several of their driver feet that are guided to the walls of the grooves in a suction manner and with sliding flanks and their sliding radius in and out of the grooves of the inner rotor and thus ensure that the rotation is carried along by the outer rotor.
Es wurde gefunden, daß jeder Pendelmitnehmer entsprechend seiner Verwendung nur einseitig zwischen Mitnehmerkopf und Mitnehmerfuß die Gleitflanke als berührende Abgleitkurve besitzt und mit der gegenüberliegenden Gegenkontur berührungslos zu der Wand von der Nut für den gesamten Rotationsbereich ausgebildet ist. Damit ist im Innenrotor zwischen den hinein- oder herausgeführten Pendelmitnehmern stets nur ein Pendelmitnehmer im Kontaktbereich einseitig gleitend, also mit nur einer Gleitflanke an einer Wand von der Nut kippbegrenzt zum Innenrotor gleitend und tragend und an seinem Mitnehmerfuß zu den Wänden beidseitig in Gleitkontakteingriff für die Drehmitnahme auf den Außenrotor angeordnet.It was found that each pendulum driver, depending on its use, has the sliding flank as a contacting sliding curve on only one side between the driver head and driver foot, and is designed with the opposite counter contour to be non-contact with the wall of the groove for the entire rotation range. This means that in the inner rotor between the inward or outward pendulum drivers, there is always only one pendulum driver sliding on one side in the contact area, i.e. with only one sliding flank on one wall, sliding and supporting from the groove to the inner rotor with limited tilt, and arranged on its driver foot to the walls on both sides in sliding contact engagement for rotational drive on the outer rotor.
Der Querschnitt der Druckflächen des Mitnehmerkopfes ist kleiner als der des Mitnehmerfußes. Jeder Pendelmitnehmer ist unterhalb des Mitnehmerkopfes vor der Gleitflanke mit einem Bord für eine Begrenzung der Abgleitkurve zum korrespondierenden Abgleitradius am Innenrotor versehen. Der Bord gewährt die Bewegungsfreiheit dem klein ausgeführten Mitnehmerkopf im Außenrotor. Im Innenrotor besitzt die bei der den nur einen Abgleitradius gegenüberliegenden, drehrichtungszugewandten Wand von der Nut eine zum Grund der Nut, unter den Mitnehmerfuß reichende Aussparung und bildet darüber den Kanal für einen zweiten Pumpraum.The cross-section of the pressure surfaces of the driver head is smaller than that of the driver foot. Each pendulum driver is provided with a rim below the driver head in front of the sliding flank to limit the sliding curve to the corresponding sliding radius on the inner rotor. The rim allows freedom of movement for the small driver head in the outer rotor. In the inner rotor, the wall of the groove facing the direction of rotation opposite the one sliding radius has a recess that extends to the base of the groove, under the driver foot, and above it forms the channel for a second pump chamber.
Die Varianten enthalten besonders ausgeformte Schaftflanken, deren Bauformen zweckgerichtet Anwendung finden. Eine erste Variante der Pendelmitnehmer für den drehrichtungsabhängigen Betrieb der Pendelschiebermaschine ist an seinen Schaftflanken zur Mittelachse von Mitnehmerkopf zu Mitnehmerfuß asymmetrisch ausgebildet, wobei der Pendelmitnehmer drehrichtungsabgewandt nur einseitig zwischen Mitnehmerkopf und Mitnehmerfuß die Gleitflanke als berührende Abgleitkurve besitzt und mit der gegenüberliegenden Gegenkontur eine Berührung zu der drehrichtungszugewandten Wand von der Nut über den gesamten Rotationsbereich ausschließt.The variants contain specially shaped shaft flanks, the designs of which are used for specific purposes. A first variant of the pendulum driver for the direction-dependent operation of the pendulum slide machine is designed asymmetrically on its shaft flanks to the central axis from driver head to driver foot, whereby the pendulum driver facing away from the direction of rotation only has the sliding flank as a contacting sliding curve on one side between the driver head and driver foot and with the opposite counter contour excludes contact with the wall of the groove facing the direction of rotation over the entire rotation range.
Die zweite Variante der Pendelschiebermaschine für eine drehrichtungsunabhängige Montage der Pendelmitnehmer ist jeder Pendelmitnehmer an seinen Schaftflanken symmetrisch und beiderseits mit Borden versehen ausgebildet und besitzt durch Profilverschiebung der beiden Gleitflanken hin zur Mittellinie der Pendelmitnehmer die nur einseitige Berührung der Gleitflanke zu der drehrichtungsabgewandten Wand von der Nut aber die zweiten Gleitflanke über den gesamten Rotationsbereich nur als berührungslose Gegenkontur wirkend.The second variant of the pendulum slide machine for a rotation direction-independent assembly of the pendulum drivers, each pendulum driver is symmetrical on its shaft flanks and provided with ribs on both sides and, due to the profile shift of the two sliding flanks towards the center line of the pendulum drivers, has only one-sided contact of the sliding flank with the wall of the groove facing away from the rotation direction, but the second sliding flank only acts as a contactless counter contour over the entire rotation range.
Die zum Grund der Nuten reichenden Aussparungen bei den drehrichtungszugewandten Wänden sind in der einen Variante der Erfindung direkt in den drehrichtungszugewandten Wänden von den Nuten ausgebildet.In one variant of the invention, the recesses in the walls facing the direction of rotation that extend to the bottom of the grooves are formed directly in the walls of the grooves facing the direction of rotation.
In einer Alternative dazu ist die Aussparung auf der Seite der drehrichtungszugewandten Gegenkontur im Bereich des Mitnehmerfußes vom Pendelmitnehmer angeordnet.In an alternative, the recess is arranged on the side of the counter contour facing the direction of rotation in the area of the driver foot of the pendulum driver.
Die Pendelschiebermaschine ist extrem kleinbauend. Dadurch, daß die Mitnehmerköpfe klein gehalten werden können, ohne daß sich dieses auf die Vergrößerung der Kippneige auswirkt, kann auch der Außenrotor geringere Abmessungen erhalten. Ebenso entfällt der Platzbedarf für die Steuerung unter den Mitnehmerfüßen. Hinzu kommt, daß durch die zusätzliche Fördervolumenvergrößerung von ca 25 % des Kammervolumens mit hohem Entleerungsgrad die Pumpe bereits in geringeren Abmessungen dimensioniert werden kann und damit ihre Kompaktbauweise zuläßt. Bei dieser Ausbildung des Pendelmitnehmers mit einseitig gleitend und tragender Gleitflanke werden gleichförmige Bewegungen von Innenring und Außenring erzeugt.The pendulum slide machine is extremely compact. Because the driver heads can be kept small without this affecting the increase in the tilt angle, the outer rotor can also have smaller dimensions. There is also no space required for the control system under the driver feet. In addition, the additional increase in delivery volume of approx. 25% of the chamber volume with a high degree of emptying means that the pump can be dimensioned in smaller dimensions, thus allowing for its compact design. This design of the pendulum driver with a sliding and supporting sliding flank on one side produces uniform movements of the inner ring and outer ring.
Auf der Seite der Gegenkontur ist der Pendelmitnehmer so gestaltet, daß eine lineare Wandberührung in der Nut vom Innenrotor nur im Bereich des Mitnehmerfußes erfolgt. Mit der Minimierung der im Schlepp bewegten Bauteilemassen erreicht die Fördermengenregelung eine schnelle selbsttätige Anpassung an den jeweiligen Fördermengenbedarf bei hoher Sicherheit der Volumenkonstanz nach dem jeweils eingestellten Befüllungsgrad. Die fördervolumenvergrößernde Bauweise gewährt der Pendelschiebermaschine ein optimales Masse-Leistungs-Verhältnis.On the side of the counter contour, the pendulum driver is designed in such a way that linear wall contact in the groove of the inner rotor only occurs in the area of the driver foot. By minimizing the mass of the components being moved in the drag, the flow rate control achieves a quick, automatic adjustment to the respective flow rate requirement with a high degree of volume consistency according to the set filling level. The design that increases the flow volume gives the pendulum slide machine an optimal mass-performance ratio.
Die Erfindung soll in mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden. Die dazugehörigen Zeichnungen zeigen inThe invention will be explained in more detail in several embodiments. The accompanying drawings show in
Fig. 1: eine aufgeschnittene Pendelschiebermaschine in der Draufsicht und den zwei Darstellungen der alternativen Ausbildungen der Aussparungen im Innenrotor bei den drehrichtungszugewandten Wänden von der Nut, bei A mit der Aussparung in der Wand der Nut oder bei B mit der Aussparung am Mitnehmerfuß,Fig. 1: a cutaway view of a pendulum slide machine and the two representations of the alternative designs of the recesses in the inner rotor on the walls of the groove facing the direction of rotation, in A with the recess in the wall of the groove or in B with the recess on the driver foot,
Fig. 2: eine Draufsicht auf das Gehäuse nach Figur 1 mit Stirndeckel, Gehäusebohrung für den Wellendurchgang, Saugkanal und Druckkanal in der Stirnseite des Gehäuses, jedoch ohne den Rotorsatz,Fig. 2: a top view of the housing according to Figure 1 with front cover, housing bore for the shaft passage, suction channel and pressure channel in the front side of the housing, but without the rotor set,
Fig. 3: eine vergrößerte Darstellung des Pendelmitnehmers mit Bord und sein Tragbild im Außenrotor und Innenrotor nach Darstellungsvariante B aus Figur 1, aber gezeigt bei der Drehmitnahme analog Fig. 4, mit nur einer Gleitflanke sowie der Aussparung auf der Seite der drehrichtungszugewandten, gegenüberliegenden berührungslosen Gegenkontur im Bereich des Mitnehmerfußes undFig. 3: an enlarged view of the pendulum driver with border and its contact pattern in the outer rotor and inner rotor according to representation variant B from Figure 1, but shown with the rotary drive analogous to Fig. 4, with only one sliding flank and the recess on the side of the opposite contactless counter contour facing the direction of rotation in the area of the driver foot and
Fig. 4: eine vergrößerte Darstellung eines symmetrischen Pendelmitnehmers mit zwei Borden und sein Tragbild im Außenrotor und Innenrotor nach Darstellung A aus Figur 1 bei der Drehmitnahme mit Profilverschiebung beider Gleitflanken sowie der Aussparung in der drehrichtungszugewandten Wand der NutFig. 4: an enlarged view of a symmetrical pendulum driver with two flanges and its contact pattern in the outer rotor and inner rotor according to illustration A in Figure 1 during rotational drive with profile shift of both sliding flanks and the recess in the wall of the groove facing the direction of rotation
In Fig. 2 hat die Pendelschiebermaschine als Pumpe am Gehäuse 1, das seitlich von seiner Stirnseite 24 und einem angeflanschten Stirndeckel 25 verschlossen wird, je einen Anschluß für eine Saugleitung am Saugkanal 30 und eine Druckleitung am Druckkanal 31.In Fig. 2, the pendulum slide machine as a pump has on the housing 1, which is laterally closed by its front side 24 and a flanged front cover 25, a connection for a suction line on the suction channel 30 and a pressure line on the pressure channel 31.
In Fig. 1 ist der Innenrotor 5 durch eine Trennlinie geteilt dargestellt, wobei die Trennlinie nur für die Innenrotordarstellung gilt. Die linke Innenrotorhälfte ist mit "A" bezeichnet und zeigt die Aussparung 20 in der drehrichtungszugewandten Wand 18 der Nut 16. Die rechte Innenrotorhälfte , mit "B" bezeichnet, zeigt die Aussparung 20' in der drehrichtungszugewandten Seite des Mitnehmerfußes 14 bei der drehrichtungszugewandten Wand 18 der Nut 16.In Fig. 1, the inner rotor 5 is shown divided by a dividing line, where the dividing line only applies to the inner rotor representation. The left inner rotor half is labeled "A" and shows the recess 20 in the wall 18 of the groove 16 facing the direction of rotation. The right inner rotor half, labeled "B", shows the recess 20' in the side of the driver foot 14 facing the direction of rotation at the wall 18 of the groove 16 facing the direction of rotation.
Die Pendelschiebermaschine aus Fig. 1 enthält ein im Gehäuse 1 verschieblichen Steuerschieber 21. Der Steuerschieber 21 nimmt einen Rotorsatz 4, bestehend aus einem Innenrotor 5, einem um diesen verschieblichen Außenrotor 7 mit mehreren in den Außenrotor 7 eingelagerten Pendelmitnehmern 9 auf. Außenrotor 7, Innenrotor 5 und Pendelmitnehmer 9 liegen mit ihren Rotationsflächen an der Stirnseite 24 des Gehäuses 1 und dem parallelen Stirndeckel 25 gleitend und dichtend an und gestalten als Rotorsatz 4 im Steuerschieber 21 Kammern. Der Außenrotor 7 ist zu der Rotationsachse des Innenrotors 5 exzentrisch verschieblich verstellbar und wird im Lager 22 des SteuerschiebersThe pendulum slide machine from Fig. 1 contains a control slide 21 that can be moved in the housing 1. The control slide 21 accommodates a rotor set 4, consisting of an inner rotor 5, an outer rotor 7 that can be moved around it and several pendulum drivers 9 that are embedded in the outer rotor 7. The outer rotor 7, inner rotor 5 and pendulum drivers 9 lie with their rotation surfaces on the front side 24 of the housing 1 and the parallel front cover 25 in a sliding and sealing manner and, as a rotor set 4, form chambers in the control slide 21. The outer rotor 7 can be moved eccentrically to the rotation axis of the inner rotor 5 and is mounted in the bearing 22 of the control slide.
21 vom Innenrotor 5 aus über die Pendelmitnehmer 9 mitdrehend angetrieben. Die Pendelmitnehmer 9 überbrücken beim herein- und herausführen in den und aus dem Innenrotor 5 zudem eine Durchmesserdifferenz im Rotorsatz 4 und reichen kippbegrenzt sowie einzeln nacheinander an einer Mitnahmestelle, hier ca. 45° bei dieser Aufteilung in acht Nuten, von Pendelmitnehmer auf der Mittellinie bei "A" bis Pendelmitnehmer 9, gleitend in den Innenrotor 5. Der Beginn der Mitnahmestelle verschiebt sich bei kleiner werdendem Förderspalt "bei "A" in Richtung oberhalb der Mittellinie Im Außenrotor 7 sind in Pfannen 15 mehrere schwenkbar eingehängte Pendelmitnehmer 9 angeordnet, die sich in die Nuten 16 des Innenrotors 5 für die Zwecke der Drehmitnahme des Außenrotors 7 durch den Innenrotor 5 und der fliehkraftunabhängigen Kammerbildung erstrecken. Allesamt ergeben sie den Rotorsatz 4 mit veränderbaren Kammern. Die in der Größe veränderbaren Kammern sind dadurch fliehkraftunabhängig und bestehen aus vier mitdrehenden und zwei überstrichenen Kammerwänden, die von Stirnseite 24 und Stirndekkel 25 gebildet werden. Die Pendelmitnehmer 9 ermöglichen außer der Mitnehmerfunktion für den Außenrotor 7 zusätzlich die Funktion von Kammertrennwänden, bilden unterhalb der Mitnehmerfüße einen zweiten Pumpraum 32 und übernehmen mit dieser Aufteilung der Pumpräume 8/32 bei exzentrischer Drehung erst die Füllung und das Entleeren des Rotorsatzes 4, teilweise oder vollständig. Der zweite Pumpraum 32 beginnt unter dem Mitnehmerfuß 14. Die Pendelmitnehmer 9 üben selbst im zweiten Pumpraum 32 unter den Mitnehmerfüßen 14 die Saug- und Druckförderung aus. Die Pendelmitnehmer 9, die die Drehbewegung vom Innenrotor 5 auf den Außenrotor 7 übertragen, übernehmen auch dabei die Funktion der mitdrehenden Kammertrennwände. Die Pendelmitnehmer 9 wirken als variable Doppelkammertrennwände und gleichzeitig als Druckkolben. Für die Mehrfachnutzung der pumpeneigenen Bauelemente kommen die Pendelmitnehmer 9, als Druckkolben, die Nuten 16 als hydraulischer zweiter Pumpraum 32 und die Pendelmitnehmer 9 als Elemente der Steuerung einer Kammerabgrenzung bei gleichem Fördermediumdruck, bei ständigem Fördermediumabfluß, zum Einsatz. Die Pendelschiebermaschine gestattet gleichzeitig die Verwendung aller für die Förderung benötigten Teile des Rotorsatzes 4 in dieser Variante für die Vergrößerung der Förderleistung.21 is driven by the inner rotor 5 via the pendulum drivers 9. The pendulum drivers 9 also bridge a diameter difference in the rotor set 4 when they are guided in and out of the inner rotor 5 and extend with a limited tilt and one after the other at a driving point, here approx. 45° with this division into eight grooves, from the pendulum driver on the center line at "A" to the pendulum driver 9, sliding into the inner rotor 5. The start of the driving point shifts as the conveying gap "at "A" becomes smaller in the direction above the center line. In the outer rotor 7, several pivotally suspended pendulum drivers 9 are arranged in pans 15, which extend into the grooves 16 of the inner rotor 5 for the purposes of the rotational drive of the outer rotor 7 by the inner rotor 5 and the formation of chambers independent of centrifugal force. All of them result in the rotor set 4 with variable chambers. The chambers, which can be changed in size, are therefore independent of centrifugal force and consist of four rotating and two swept chamber walls, which are formed by the front side 24 and front cover 25. The pendulum drivers 9 enable the driver function for the outer rotor 7 as well as the function of chamber partition walls, form a second pump chamber 32 below the driver feet and, with this division of the pump chambers 8/32, take over the filling and emptying of the rotor set 4, partially or completely, during eccentric rotation. The second pump chamber 32 begins under the driver foot 14. The pendulum drivers 9 themselves perform the suction and pressure conveyance in the second pump chamber 32 under the driver feet 14. The pendulum drivers 9, which transfer the rotary movement from the inner rotor 5 to the outer rotor 7, also take over the function of the rotating chamber partition walls. The pendulum drivers 9 act as variable double chamber partition walls and at the same time as pressure pistons. For the multiple use of the pump's own components, the pendulum drivers 9 are used as pressure pistons, the grooves 16 as a hydraulic second pump chamber 32 and the pendulum drivers 9 as elements for controlling a chamber boundary at the same conveying medium pressure, with constant conveying medium outflow. The pendulum slide machine simultaneously allows the use of all parts of the rotor set 4 required for conveying in this variant to increase the conveying capacity.
Im Gehäuse 1 ist in einem Federraum 2 eine Feder 3 angeordnet, die den Steuerschieber 21 an seinem Trennsteg im Schiebesitz des Gehäuseinnenraumes gegen Anschlag 23 wirkend durch den im Drehpunkt im Gehäuse 1 eingefaßten Steuerschieber 21 in seine ruhende Ausgangsstellung bringt, in der der Außenrotor 7 mit seinem Mittelpunkt exzentrisch zum Mittelpunkt bzw. zur Welle des Innenrotors 5 steht, wobei die Innenfläche des Außenrotors 7 auf dem AuOenmantel des Innenrotors 5 anliegt bzw. dem Außenmantel in geringem Abstand gegenübersteht. Im Außenmantel des Innenrotors 5 sind zentripetal verlaufend Nuten 16 eingearbeitet Im Gehäuse 1 ist ein bearbeiteter Gehäuseinnenraum für den über die gesamte Gehäusebreite reichenden Steuerschieber 21 hergerichtet, der sein Verschieben durch Schwenken in einer Voreinstellung um einen vorbestimmtes Maß gestattet. Im Außenrotor 7 sind von Stirnseite zu Stirnseite durchgängig rundum für jeden Pendelmitnehmer 9 Pfannen 15 in gleicher Anzahl wie die Nuten 16 in seine Innenfläche eingelassen. Die Pendelmitnehmer 9 sind am klein gehaltenen Mitnehmerkopf 10 im Außenrotor 7 gelagert, so daß hier nur geringe Reibungs- bzw. Quetschverluste auftreten. In diese Pfannen 15 und Nuten 16 seitlich eingeschoben sind Pendelmitnehmer 9 in den Außenrotor 7 mit ihrem zylinderförmig angeformten Mitnehmerkopf 10 und mit ihrem in die Nuten 16 reichenden Mitnehmerfuß 14. Der Mitnehmerfuß 14 ist an seinen Berührungslinien zu den parallelen Wänden 17/18 der Nuten 16 walzenförmig angeformt bzw. wälzkörperförmig ausgebildet, womit seine Paß- und Gleitfähigkeit zu den Nuten 16 gewahrt ist. Diese Pendelmitnehmer 9 werden in radialen Nuten 16 des Innenrotors 5 am Mitnehmerfuß 14 beidseitig an deren Wänden 17/18 geführt. A spring 3 is arranged in a spring chamber 2 in the housing 1, which brings the control slide 21 on its separating web in the sliding seat of the housing interior against the stop 23, acting through the control slide 21 enclosed in the pivot point in the housing 1, into its resting starting position, in which the outer rotor 7 is positioned with its center eccentrically to the center or shaft of the inner rotor 5, with the inner surface of the outer rotor 7 resting on the outer casing of the inner rotor 5 or being at a small distance from the outer casing. Centripetal grooves 16 are machined into the outer casing of the inner rotor 5. A machined housing interior is prepared in the housing 1 for the control slide 21, which extends over the entire width of the housing, and which allows it to be moved by pivoting in a pre-setting by a predetermined amount. In the outer rotor 7, from face to face, all the way around, for each pendulum driver 9, there are pans 15 in the same number as the grooves 16 embedded in its inner surface. The pendulum drivers 9 are mounted on the small driver head 10 in the outer rotor 7, so that only minimal friction or crushing losses occur here. Pendulum drivers 9 are inserted laterally into these pans 15 and grooves 16 in the outer rotor 7 with their cylindrically shaped driver head 10 and with their driver foot 14 reaching into the grooves 16. The driver foot 14 is formed in a roller shape or in the shape of a rolling element on its contact lines with the parallel walls 17/18 of the grooves 16, which ensures that it fits and slides with the grooves 16. These pendulum drivers 9 are guided in radial grooves 16 of the inner rotor 5 on the driver foot 14 on both sides on its walls 17/18.
An den Pendelmitnehmern 9 ist der Querschnitt der Druckflächen des Mitnehmerkopfes 10 kleiner als der des Mitnehmerfußes 14. Der Pendelmitnehmer 9 ist unterhalb des Mitnehmerkopfes 10 vor den Gleitflanken 12 mit einem Bord 11 für eine Begrenzung der Abgleitkurve zum korrespondierenden Abgleitradius am Innenrotor 5 versehen. Damit kann einerseits der Mitnehmerkopf 10 auch in einer kleineren Geometrie so ausgelegt werden, daß er von den Pfannen 15 sicher umfaßt wird, ohne in eine nicht kontrollierbare oder unerwünschte Neigung zu geraten.On the pendulum drivers 9, the cross-section of the pressure surfaces of the driver head 10 is smaller than that of the driver foot 14. The pendulum driver 9 is provided with a rim 11 below the driver head 10 in front of the sliding flanks 12 to limit the sliding curve to the corresponding sliding radius on the inner rotor 5. This means that the driver head 10 can also be designed in a smaller geometry so that it is securely enclosed by the pans 15 without getting into an uncontrollable or undesirable inclination.
Mit der Verkleinerung des Mitnehmerkopfes 10 entsteht ein Außenrotor 7 von einer niedrigeren Rotationsmasse, womit sich auch zwangsläufig dessen Masseträgheit absenkt und der Regel- und Anpassungsvorgang für die Befüllung der beiden Pumpräume 8/32 flinker vonstatten gehen kann.By reducing the size of the driver head 10, an external rotor 7 with a lower rotational mass is created, which inevitably also reduces its mass inertia and the control and adjustment process for filling the two pump chambers 8/32 can be carried out more quickly.
Der in der Mitte des Druckbereiches jeweils im Druckkanal 31 auf der Mittellinie bei "A" von der linken Innenrotorhälfte befindliche Pendelmitnehmer ist alleinig in seiner maximal möglichen Kippstellung für die Mitnahmefunktion bis zur Stellung des nächsten Pendelmitnehmers 9 gegenüber dem Außenrotor 7 vorgesehen.The pendulum driver located in the middle of the pressure area in the pressure channel 31 on the center line at "A" of the left inner rotor half is only intended for the driving function in its maximum possible tilt position up to the position of the next pendulum driver 9 relative to the outer rotor 7.
In Ruhestellung arretieren die auf der Mittellinie von der linken zur rechten Innenrotorhälfte, also von A zu B sich befindenden beiden Pendelmitnehmer 9 in den maximalen Kippstellungen im Innenrotor den Außenrotor 7 mit ihrem Mitnehmerkopf 10 und der jeweiligen mitnehmenden Gleitflanke 12 an der Abgleitkurve sowie der anderen Gleitflanke bzw. der Gegenkontur 13 und beidseitig mit den Mitnehmerfüßen 14 in den parallelen Wänden 17/18 der Nuten 16. Genau gegenüberliegend in der Mitte vom Saugkanal 30 bei "B" wird diese Stellung vom Mitnehmerkopf 10 und den Mitnehmerfüßen 14 des Pendelmitnehmers 9 eingenommen, wobei die jeweilige Gleitflanke als Gegenkontur 13 in dieser Kippstellung nicht trägt, sondern zur drehrichtungszugewandten Wand 18 freibleibend in der Nut 16 steht.In the rest position, the two pendulum drivers 9 located on the center line from the left to the right inner rotor half, i.e. from A to B, lock the outer rotor 7 in the maximum tilting positions in the inner rotor with their driver head 10 and the respective driving sliding flank 12 on the sliding curve as well as the other sliding flank or the counter contour 13 and on both sides with the driver feet 14 in the parallel walls 17/18 of the grooves 16. Exactly opposite in the middle of the suction channel 30 at "B", this position is taken up by the driver head 10 and the driver feet 14 of the pendulum driver 9, whereby the respective sliding flank as the counter contour 13 does not bear in this tilting position, but remains free in the groove 16 in relation to the wall 18 facing the direction of rotation.
Die Feder 3 ist mit ihrer Einbaulänge so ausgelegt, daß sie den Hubweg für den Mittelpunkt vom Steuerschieber 21 maximal bis nahe dem Mittelpunkt des Innenrotors 5 mit einer Null-Förderung beschränkt, so daß es nicht zur Umkehr der Förderrichtung kommen kann.The spring 3 is designed with its installation length such that it limits the stroke for the center of the control slide 21 to a maximum of close to the center of the inner rotor 5 with zero delivery, so that the delivery direction cannot be reversed.
Betrachtet man eine mit dem Innenrotor 5 und dem Außenrotor 7 exzentrisch umlaufende Kammer, d.h. den zwischen zwei Pendelmitnehmern 9 sowie dem zylindrischen Außenmantel des Innenrotors 5 und den von der zylindrischen Innenfläche des Außenrotors 7 von den Kammern gebildeten ersten Pumpraum 8, so stellt man fest, daß, ausgehend von einem mit minimalem Abstand zwischen Innenrotor 5 und Außenrotor 7, das Volumen dieser von den Pendelmitnehmern 9If one considers a chamber that rotates eccentrically with the inner rotor 5 and the outer rotor 7, i.e. the first pump chamber 8 formed by the chambers between two pendulum drivers 9 and the cylindrical outer casing of the inner rotor 5 and the cylindrical inner surface of the outer rotor 7, one can see that, starting from a minimum distance between the inner rotor 5 and the outer rotor 7, the volume of this chamber formed by the pendulum drivers 9
durch Abteilen von Kammern gebildeten ersten Pumpraum 8 bei Drehung über den Ringspalt kontinuierlich zunimmt, bis es durch Befüllung aus der Saugleitung über den Saugkanal 30 einen Maximalwert erreicht hat. Dabei dringt die angesaugte Flüssigkeit über die zum Grund der Nuten 16 reichende Aussparung 20, 20' aus dem Förderspalt 33 in die Nuten 16 unter die Mitnehmerfüße 14 bis zu ihrer Stellung am oberen Umkehrpunkt ein.by dividing chambers, the first pump chamber 8 continuously increases during rotation over the annular gap until it has reached a maximum value by filling from the suction line via the suction channel 30. The sucked-in liquid penetrates through the recess 20, 20' reaching to the bottom of the grooves 16 from the delivery gap 33 into the grooves 16 under the driver feet 14 until it reaches its position at the upper reversal point.
Ausgehend von der Zone mit Maximalvolumen nimmt der Förderspalt 33 bei weiterer Drehung des Rotorsatzes 4 als Volumen der Pumpräume 8/32 wieder kontinuierlich ab, wobei das Fördermedium in diesem Bereich aus dem ersten Pumpraum 8 über den Druckkanal 31 austreten kann. Dabei treibt der ab dem Umkehrpunkt sich in der Nut 16 nach unten bewegende Mitnehmerfuß 14 die Förderflüssigkeit über die Aussparung 20, 20' aus den Nuten 16 des zweiten Pumpraumes 32 in den ersten Pumpraum 8. Dieser von den Pendelmitnehmern 9 bestrichene Teilbereich bildet von den Pumpräumen 8/32 den Druckraum der Pumpe.Starting from the zone with maximum volume, the delivery gap 33 decreases again continuously as the volume of the pump chambers 8/32 as the rotor set 4 continues to rotate, whereby the conveying medium in this area can exit from the first pump chamber 8 via the pressure channel 31. The driver foot 14, which moves downwards in the groove 16 from the reversal point, drives the conveying liquid via the recess 20, 20' from the grooves 16 of the second pump chamber 32 into the first pump chamber 8. This partial area covered by the pendulum drivers 9 forms the pressure chamber of the pump from the pump chambers 8/32.
In der exzentrischen Stellung des Außenrotors 7 zum Innenrotor 5 zeigt sich der maximal mögliche Förderspalt 33 der Pendelschiebermaschine, in dem das Volumen der Kammern als ersten Pumpraum 8 bis zur maximalen Füllung zunimmt und gegenüberliegend bis zur Entleerung wieder abnimmt. Der Förderspalt 33, der sich aus der Exzentrizität von Innen- und Außenrotor 5/7 bei gemeinsamer Drehung ergibt, bildet den ersten Pumpraum 8.In the eccentric position of the outer rotor 7 to the inner rotor 5, the maximum possible delivery gap 33 of the pendulum slide machine is shown, in which the volume of the chambers as the first pump chamber 8 increases until it is fully filled and decreases again until it is emptied. The delivery gap 33, which results from the eccentricity of the inner and outer rotors 5/7 when they rotate together, forms the first pump chamber 8.
Die von den Pendelmitnehmern 9 bis zur vollen Befüllung überstrichene Bereiche werden als Saugräume definiert, da bei der Drehung des Rotorsatzes 4 das Fördermedium bis zum Scheitelpunkt angesaugt wird. Somit ist im Förderspalt 33 auf der Befüllseite nach dem Saugkanal 30 der Saugraum und auf der Entleerungsseite bis zum Ende des Druckkanals 31 der Druckraum angeordnet, der mit der Druckleitung verbunden ist.The areas covered by the pendulum drivers 9 until they are fully filled are defined as suction chambers, since the conveying medium is sucked in up to the apex when the rotor set 4 rotates. The suction chamber is therefore arranged in the conveying gap 33 on the filling side after the suction channel 30 and the pressure chamber is arranged on the emptying side up to the end of the pressure channel 31, which is connected to the pressure line.
Bei der exzentrischen Stellung zwischen Innenrotor 5 und Außenrotor 7 wird ein von den Pendelmitnehmern 9 und dem Außenrotor 7 überstrichener erster Pumpraum 8 definitiv aus den Kammern gebildet, der vom Fördermedium befüllt und nach deren Drehung des Rotorsatzes 4 sich über den Druckkanal 31 wieder vom Fördermedium entleert. So zusammengesetzt, geben Außenrotor 7, PendelmitnehmerIn the eccentric position between the inner rotor 5 and the outer rotor 7, a first pump chamber 8 is definitely formed from the chambers, which is swept over by the pendulum drivers 9 and the outer rotor 7, which is filled with the conveying medium and, after the rotor set 4 has rotated, is emptied of the conveying medium again via the pressure channel 31. Assembled in this way, the outer rotor 7, pendulum drivers
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9 und Innenrotor 5 einen Rotorsatz 4 ab, bilden aus den Kammern einen ersten Pumpraum 8 und gestalten mit den Aussparungen 20, als seine (Jberströmkanäle den Zugang zu dem zweiten Pumpraum 32. Der Antrieb besteht aus der Welle 6 oder einem Wellendurchgang zum Aufsetzen auf die Kurbelwelle und sorgt für die kraftschlüssige oder formschlüssige Mitnahme des Innenrotors 5. Der Antrieb kann eine Welle 6 aber auch statt dieser ein in der Stirnseite 24 und dem Stirndeckel 25 gelagerter Wellendurchgang durch den Innenrotor 5 sein, der eine kraftschlüssige oder formschlüssige Mitnahme des Innenrotors 5 ermöglicht.9 and inner rotor 5 form a rotor set 4, form a first pump chamber 8 from the chambers and design the access to the second pump chamber 32 with the recesses 20 as its overflow channels. The drive consists of the shaft 6 or a shaft passage for mounting on the crankshaft and ensures the frictional or positive drive of the inner rotor 5. The drive can be a shaft 6 or instead of this a shaft passage through the inner rotor 5 mounted in the front side 24 and the front cover 25, which enables the frictional or positive drive of the inner rotor 5.
Wenn Außenrotor 7 und Innenrotor 5 nahezu konzentrisch zueinander zu stehen kämen, änderte sich das Volumen aller Kammern bei der Drehung des Rotorsatzes 4 trotz der als Kammerdichtwände wirkenden Pendelmitnehmer 9 nicht oder unwesentlich, weil so das Fordermedium lediglich umgewälzt, jedoch nicht mehr gepumpt wird. Obwohl alle Kammern um den Rotorsatz 4 die gleiche Größe aufweisen, ist das Fördervolumen vom ersten und zweiten Pumpraum 8/32 gleich Null.If the outer rotor 7 and inner rotor 5 were to be positioned almost concentrically to one another, the volume of all chambers would not change or would change insignificantly when the rotor set 4 rotates, despite the pendulum drivers 9 acting as chamber sealing walls, because the pumped medium is only circulated and no longer pumped. Although all chambers around the rotor set 4 are the same size, the pumped volume of the first and second pump chamber 8/32 is zero.
In dieser Stellung wären alle Pendelmitnehmer 9 an der Übertragung der Drehbewegung vom Innenrotor 5 auf den Außenrotor 7 in gleichem Maße beteiligt, und alle wiesen die gleiche Neigungslage auf. Die Feder 3 verhindert, daß der Steuerschieber 21 über diese Stellung der Null-Förderung hinaus verschoben werden kann, da sich die Pumprichtung bei Beibehaltung der Drehrichtung umkehren würde. Da auch diese Pumpe bevorzugt zur druck- und leistungsgerechten Versorgung bei kontinuierlichem Verbrauch eingesetzt wird, wird der Betriebszustand einer Null-Förderung praktisch dabei nicht eintreten, da ein ständiger Verbrauch eine Null-Förderung ausschließt. Von Interesse ist dieser Betriebsfall während des Anfahrens, beim Einsatz als Dosierpumpe.In this position, all pendulum drivers 9 would be equally involved in transferring the rotary motion from the inner rotor 5 to the outer rotor 7, and all would have the same inclination. The spring 3 prevents the control slide 21 from being moved beyond this zero-feed position, since the pumping direction would reverse if the direction of rotation were maintained. Since this pump is also primarily used for supplying pressure and power with continuous consumption, the operating state of zero-feed will practically not occur, since constant consumption rules out zero-feed. This operating case is of interest during start-up, when used as a metering pump.
Das Anlaufen einer Pendelschiebermaschine geschieht durch das Wirken der Kraft der Feder 3 auf den Steuerschieber 21 bei voll geöffneter Befüllungseinstellung der Kammern, also der beiden Pumpräume 8/32 im Rotorsatz 4 und ergibt die Maximalbefüllung der beiden Pumpräume 8/32 wegen des Starts unter der maximalen Exzentrizität.The start-up of a pendulum slide machine occurs through the action of the force of the spring 3 on the control slide 21 with the filling setting of the chambers fully open, i.e. the two pump chambers 8/32 in the rotor set 4, and results in the maximum filling of the two pump chambers 8/32 due to the start under the maximum eccentricity.
Nach dem Start, im Anfahren der Pumpe, führen die Pendelmitnehmer 9 beim Überstreichen des weit geöffneten Förderspaltes 33 wegen des Fehlens einer Förderflüssigkeitsdruckbeaufschlagung im Steuerraum 28 zu Anfang eine zentrifugale Ansaugbewegung, wegwärts vom Grund der Nuten 4 des Innenrotors 5 aus. Ein ständiger Ablauf und Verbrauch des Förderstromes bei durch die Betriebsverhältnisse vorbestimmtem Verbrauchsdruck aus dem Austritt wird während des Betriebes der Pumpe vorausgesetzt, woraus sich bei einigen vollen Kammerfüllungen in der Druckleitung bis in den Steuerkanal 29 und Steuerraum 28 unmittelbar ein Rückstau aufbaut und der Steuervorgang beginnt. Dabei drückt der Steuerschieber 21 am Lager 22 den Außenrotor 7 gegen den in seiner Rotationsachse fixierten Innenrotor 5 auf die Feder 3 zu, wodurch alle Kammern des ersten Pumpraumes 8 im Saugraum über den Saugkanal 30 eine gering abnehmende Befüllung mit Fördermedium erhalten.After starting, when the pump starts up, the pendulum drivers 9 initially carry out a centrifugal suction movement away from the base of the grooves 4 of the inner rotor 5 when they pass over the wide-open delivery gap 33 due to the lack of a delivery fluid pressure in the control chamber 28. A constant flow and consumption of the delivery flow at a consumption pressure from the outlet predetermined by the operating conditions is assumed during the operation of the pump, which immediately causes a back pressure to build up in the pressure line up to the control channel 29 and control chamber 28 when a few chambers are full and the control process begins. The control slide 21 on the bearing 22 presses the outer rotor 7 against the inner rotor 5, which is fixed in its axis of rotation, towards the spring 3, whereby all chambers of the first pump chamber 8 in the suction chamber receive a slightly decreasing filling with delivery medium via the suction channel 30.
Für die Steuerung der Pendelschiebermaschine ist der Steuerkanal 29 in der Stirnseite 24 bzw. dem Stirndeckel 25 des Gehäuses 1 eingearbeitet. Er ist für das zentripetale Abströmen und das radiale Zuströmen des Fördermediums in den und aus dem Steuerraum 28 eingerichtet.For controlling the pendulum slide machine, the control channel 29 is incorporated into the front side 24 or the front cover 25 of the housing 1. It is designed for the centripetal outflow and the radial inflow of the conveying medium into and out of the control chamber 28.
Der Saugkanal 30 steht immer mit dem Ausgleichkanal 27, der Druckkanal 31 immer über den Steuerkanal 29 mit dem Steueraum 28 in Verbindung, wodurch der Steuerschieber 21 an seinem Außenmantel mit dem Förderdruck des Fördermediums in der Gehäusehälfte zwischen dem eingefaßten Drehpunkt vom Steuerschieber 21 und seinem Trennsteg aus dem Steuerraum 28 gegen den Druck der Feder 3 mit Flüssigkeitsdruck beaufschlagt wird. Über den Saugkanal 30 steht immer Ansaugmedium von niederigem Druck mittels dem Ausgleichkanal 27 an dem gegenüberliegenden Umfang des Steuerschieberaußenmantels bis zum Federraum 2 an und sorgt dafür, daß sich das hydraulische System der Beaufschlagung und Entlastung des Steuerschiebers 21 nicht blockiert.The suction channel 30 is always connected to the compensation channel 27, the pressure channel 31 is always connected to the control chamber 28 via the control channel 29, whereby the control slide 21 is subjected to fluid pressure on its outer casing with the delivery pressure of the conveying medium in the housing half between the enclosed pivot point of the control slide 21 and its separating web from the control chamber 28 against the pressure of the spring 3. Suction medium of low pressure is always available via the suction channel 30 via the compensation channel 27 on the opposite circumference of the control slide outer casing up to the spring chamber 2 and ensures that the hydraulic system for loading and unloading the control slide 21 does not become blocked.
Damit die Steuerung der Pendelschiebermaschine nicht blockiert, führt der Ausgleichskanal 27 zur Leckölableitung aus dem Gehäuseinnenraum auf der Seite der Feder vom Steuerschieber 21 zum Ausgleichsraum 26 in dem Gehäuse 1.To ensure that the control of the pendulum slide machine is not blocked, the compensation channel 27 leads to the leakage oil drainage from the housing interior on the side of the spring from the control slide 21 to the compensation chamber 26 in the housing 1.
Die Befüllmengen aller nachfolgenden Pumpräume 8/32 folgen bis zur nächsten Änderung dieser sich einstellenden.Befüllsteuerung.The filling quantities of all subsequent pump rooms 8/32 follow until the next change to this filling control.
Bleibt es bei konstantem Abnahmedruck der Verbraucher im Druckkanal 31, so ändert sich das Fördervolumen der Pumpräume 8 wegen des gleichzeitig über den Steuerkanal 29 im Steuerraum 28 anliegenden Steuerdruckes nicht.If the consumer's discharge pressure in the pressure channel 31 remains constant, the delivery volume of the pump chambers 8 does not change due to the control pressure simultaneously present in the control chamber 28 via the control channel 29.
Erfolgt allerdings eine Druckabsenkung und Volumenänderung wegen eines plötzlichen Verbrauchsanstiegs oder auf Grund der Drehzahlabsenkung eine Druckabsenkung und ein gesteigerter Fördervolumenbedarf im Druckkanal 31, so fällt der Druck gleichzeitig im Steuerkanal 29 und Steuerraum 28 und die Feder 3 schwenkt den Steuerschieber 21 an seinem Trennsteg in Richtung auf den Anschlag 23 zu, so daß sich der Förderspalt 33 öffnet und mit dieser Hubraumveränderung sofort ein vergrößertes Fördervolumen am Druckkanal 31 bis zum Steuerraum 28 zur Verfugung steht und bei fehlendem weiteren Anstieg des Bedarfs wieder zum ansteigenden Druck im Steuerraum 28 führt und wiederum den Förderspalt 33 gegen den Druck der Feder 3, verkleinert.However, if a pressure reduction and volume change occur due to a sudden increase in consumption or due to the reduction in speed a pressure reduction and an increased delivery volume requirement in the pressure channel 31, the pressure drops simultaneously in the control channel 29 and control chamber 28 and the spring 3 pivots the control slide 21 on its separating web in the direction of the stop 23, so that the delivery gap 33 opens and with this change in displacement an increased delivery volume is immediately available at the pressure channel 31 up to the control chamber 28 and, if there is no further increase in demand, this leads again to increasing pressure in the control chamber 28 and in turn reduces the delivery gap 33 against the pressure of the spring 3.
Zwischen den walzenförmigen Teilen des Mitnehmerfußes 14 und dem Mitnehmerkopf 10 sind am Pendelmitnehmer 9 eine Gleitflanke 12 mit seiner Abgleitkurve ausgeformt. Die Neigung ist von der maximalen Exzentrizität im Rotorsatz 4 bestimmt. Jede Nut 16 besitzt an dem Übergang ihrer Wände 17/18 zum Außenmantel des Innenrotors 5 auf der Seite der Gleitflanke 12 einen Abgleitradius 19.Between the roller-shaped parts of the driver foot 14 and the driver head 10, a sliding flank 12 with its sliding curve is formed on the pendulum driver 9. The inclination is determined by the maximum eccentricity in the rotor set 4. Each groove 16 has a sliding radius 19 at the transition of its walls 17/18 to the outer casing of the inner rotor 5 on the side of the sliding flank 12.
Der Pendelmitnehmer 9 nach der Erfindung kann nach Fig. 3 asymmetrisch und nach Fig. 4 auch symmetrisch ausgeführt sein. Die Darstellung in Fig. 3 entspricht der Ausführung der Pendelmitnehmer im Innenrotor nach "B" aus Fig. 1, wird aber gezeigt bei der Drehmitnahme wie sie bei der angezeigten Drehrichtung nur in der gegenüberliegenden Bildhälfte von der Bildmitte bei 11A" bis zu dem mit Bezugszeichen 9 bezifferten Pendelmitnehmer vorkommt. Bei dem drehrichtungsabhängigen Betrieb, für den diese Variante vorgesehen ist, ist der Bord 11 auf der Seite der Gleitflanke 12 in Funktion gezeigt.The pendulum driver 9 according to the invention can be designed asymmetrically according to Fig. 3 and also symmetrically according to Fig. 4. The illustration in Fig. 3 corresponds to the design of the pendulum drivers in the inner rotor according to "B" in Fig. 1, but is shown with the rotational drive as it occurs in the direction of rotation shown only in the opposite half of the image from the center of the image at 11 A" up to the pendulum driver numbered with reference number 9. In the direction of rotation-dependent operation for which this variant is intended, the rim 11 is shown in operation on the side of the sliding flank 12.
In der symmetrischen Ausführung nach Fig. 4 ist der Pendelmitnehmer durch eine Profilverschiebung seiner beiden Gleitflanken hin zu seiner Mittellinie so gestaltet, daß er drehrichtungsunabhän-In the symmetrical design according to Fig. 4, the pendulum driver is designed by a profile shift of its two sliding flanks towards its center line so that it can be rotated independently of the direction of rotation.
gig montiert werden kann. Dennoch hat er die Eigenschaft, daß seine zweite Gleitflanke 12 während des Betriebes eine berührungslose Gegenkontur 13 darstellt, die eine Berührung zu der drehrichtungszugewandten Wand 18 der Nut 16 ausschließt, womit gesichert ist, daß das Ein- und Ausgleiten mit Berührung zur Wand 17 nur von der ersten Gleitflanke 12 an ihrer Abgleitkurve erfolgt.It does, however, have the property that its second sliding flank 12 represents a contactless counter-contour 13 during operation, which excludes contact with the wall 18 of the groove 16 facing the direction of rotation, thus ensuring that sliding in and out with contact with the wall 17 only takes place from the first sliding flank 12 on its sliding curve.
Im Grunde benötigt man also die mit gleicher Kontur ausgeformte zweite Gleitflanke funktional nicht, wenn die Pendelschiebermaschine nur für den Betrieb in einer Drehrichtung ausgelegt wird. Deshalb ist nach Fig. 3 in der ersten Variante der Pendelmitnehmer 9 an seinen Schaftflanken asymmetrisch ausgebildet. Somit kann die alleinige Gleitflanke 12 mit seiner alleinigen Abgleitkurve an der Schaftflanke nur noch einen Pendelmitnehmer 9 und zwar einseitig gleitend, geführt an der Wand 17 der Nut 16 beteiligen, weil die Gegenkontur 13 eine Berührung zu der anderen Wand 18 von der Nut 16 ausschließt. Damit führen sich auch diese Pendelmitnehmer 9 beidseitig an ihrem walzenförmigen Mitnehmerfuß 14 in je einer geführten Berührungslinie zu den Wänden 17, 18 und nur ein Pendelmitnehmer 9 mit nur der einen Gleitflanke 12 kann an der Wand 17 von der Nut 16 kippbegrenzt zum Innenrotor 5 gleitend und tragend im Eingriff für die Drehmitnahme auf den Außenrotor 7 wirken. Alle weiteren hinein- und hinausgeführten Pendelmitnehmer 9 haben währenddessen keine Berührung mit ihrer Gleitflanke 12 an der Wand 17 der Nut 16 im Innenrotor 5. Jeder der Pendelmitnehmer 9 bleibt an den in Wälzkörperkontur ausgebildeten Mitnehmerfüßen 14 in je einer Berührungslinie zu beiden Seiten der Wände 17/18 mit der Nut 16 stets in Kontakt.Basically, the second sliding flank with the same contour is not functionally required if the pendulum slide machine is only designed to operate in one direction of rotation. Therefore, according to Fig. 3, in the first variant, the pendulum driver 9 is designed asymmetrically on its shaft flanks. Thus, the sole sliding flank 12 with its sole sliding curve on the shaft flank can only involve one pendulum driver 9, sliding on one side, guided on the wall 17 of the groove 16, because the counter contour 13 excludes contact with the other wall 18 of the groove 16. This means that these pendulum drivers 9 are guided on both sides on their roller-shaped driver foot 14 in a guided line of contact to the walls 17, 18 and only one pendulum driver 9 with only one sliding flank 12 can slide on the wall 17 from the groove 16 to the inner rotor 5, with limited tilt, and act in a supporting manner in engagement for the rotational drive on the outer rotor 7. All other pendulum drivers 9 guided in and out have no contact with their sliding flank 12 on the wall 17 of the groove 16 in the inner rotor 5. Each of the pendulum drivers 9 always remains in contact with the groove 16 on the driver feet 14 formed in the rolling element contour in a line of contact on both sides of the walls 17/18.
Die geometrische Form der Pendelmitnehmer 9, mit dem in der Nut 16 walzenförmig gestalteten Mitnehmerfuß 14 und seiner Gleitflanken 12 bei den Abgleitkurven ermöglicht eine gleichmäßige, synchron zum Motor verlaufende Bewegung des Außenrotors 7 ohne Beschleunigung und Verzögerung. Die Gleitflanke 12 hat die Form einer Evolvente. Um das Ein- und Ausgleiten des Pendelmitnehmers 9 in der Nut 16 zu gewährleisten, hat die Gleitflanke 12 in den Bereich der Mitnahme an den unterschiedlichen Stellen die Mitnahme der sich berührenden Ränder an seiner Abgleitkurve zu sichern.The geometric shape of the pendulum driver 9, with the roller-shaped driver foot 14 in the groove 16 and its sliding flanks 12 on the sliding curves, enables the outer rotor 7 to move evenly, synchronously with the motor, without acceleration or deceleration. The sliding flank 12 has the shape of an involute. In order to ensure that the pendulum driver 9 slides in and out of the groove 16, the sliding flank 12 in the area of the drive must ensure that the touching edges on its sliding curve are carried along at the different points.
Im Innenrotor 5 besitzen die bei den dem nur einen Abgleitradius 19 gegenüberliegenden, drehrichtungszugewandten Wände 18 von der Nut 16 eine zum Grund der Nut 16 reichende Aussparung 20, 20'. Dabei kann die Aussparung wahlweise in der drehrichtungszugewandten Wand 18 der Nut 16 als Aussparung 20 oder auf der Seite der drehrichtungszugewandten Gegenkontur 14 als Aussparung 20' im Bereich des Mitnehmerfußes 14 vom Pendelmitnehmer 9 ausgebildet sein. Die Aussparung 20, 201 bildet darüber einen Kanal für den Flüssigkeitszustrom und -abstrom für den zweiten Pumpraum 32.In the inner rotor 5, the walls 18 of the groove 16 facing the direction of rotation, which are opposite the only sliding radius 19, have a recess 20, 20' that extends to the base of the groove 16. The recess can be formed either in the wall 18 of the groove 16 facing the direction of rotation as a recess 20 or on the side of the counter contour 14 facing the direction of rotation as a recess 20' in the area of the driver foot 14 of the pendulum driver 9. The recess 20, 20 1 also forms a channel for the liquid inflow and outflow for the second pump chamber 32.
Bis zur Stelle des jeweils minimalsten Abstandes im Förderspalt 33, zwischen Innenrotor 5 und Außenrotor 7, taucht jeder der Pendelmitnehmer 9 immer wieder in den Bereich des zweiten Pumpraumes 32 ein und hält sich dort nur am unteren, veränderlichen Umkehrpunkt, der von der Förderspalthöhe abhängt und dessen Tiefe bestimmt, für den Entleerungsvorgang entsprechend tief eingetaucht kurz auf. Dabei fließt das Fördermedium entweder nach Fig. 4 über die Aussparung 20 neben der Nut 16 um den Mitnehmerfuß 14 oder nach Fig. 3 über die im Bereich des Mitnehmerfußes 14 gestaltete Aussparung 20' aus dem zweiten Pumpraum 32 heraus oder hinein. In den zweiten Pumpraum 32 gelangt die zu fördernde Flüssigkeit nur über den im Förderspalt 33 sich gestaltenden ersten Pumpraum Trotz zweier angeordneter Pumpräume 8/32 befördert die Pendelschiebermaschine die Saug- und Druckförderströmung und beaufschlagt daraus seinen eigenen Steuerdruck auf den Steuerschieber 21 aus dem einzigen Saugkanal 30 in den einzigen Druckkanal 31, aber stehts durch den ersten Pumpraum 8 gemeinsam, nacheinander ohne Drucksprünge.Up to the point of the minimum distance in the conveying gap 33, between the inner rotor 5 and the outer rotor 7, each of the pendulum drivers 9 repeatedly dips into the area of the second pump chamber 32 and only remains there briefly at the lower, variable reversal point, which depends on the conveying gap height and determines its depth, submerged to a corresponding depth for the emptying process. The conveying medium flows either according to Fig. 4 via the recess 20 next to the groove 16 around the driver foot 14 or according to Fig. 3 via the recess 20' designed in the area of the driver foot 14 out of or into the second pump chamber 32. The liquid to be pumped only reaches the second pump chamber 32 via the first pump chamber formed in the pump gap 33. Despite two pump chambers 8/32 being arranged, the pendulum slide machine conveys the suction and pressure flow and applies its own control pressure to the control slide 21 from the single suction channel 30 into the single pressure channel 31, but always through the first pump chamber 8 together, one after the other, without pressure jumps.
Die Aussparungen 20' 20 auf der Seite der drehrichtungszugewandten Gegenkontur 13 im Bereich des Mitnehmerfußes 14 oder in der drehrichtungszugewandten Wand 18 der Nut 16 gewähren ein ungehindertes Ausströmen der Förderflüssigkeit in den Förderspalt 33, wenn der Förderspalt 33 sich weiter schließt. Auf diese Weise dienen die Nuten 16 nicht nur der Führung der Pendelmitnehmer 9 und der Übertragung der Drehbewegung über die parallelen Wände 17/18 der Nuten 16 und der sich an die Gleitflanke 12 anschließende Abgleitkurve vom Innenrotor 5 auf den Außenrotor 7, sondern auch als zweiter Pumpraum 32, bei Saug- undThe recesses 20' 20 on the side of the counter contour 13 facing the direction of rotation in the area of the driver foot 14 or in the wall 18 of the groove 16 facing the direction of rotation ensure unhindered outflow of the conveying liquid into the conveying gap 33 when the conveying gap 33 closes further. In this way, the grooves 16 not only serve to guide the pendulum drivers 9 and to transmit the rotary movement via the parallel walls 17/18 of the grooves 16 and the sliding curve adjoining the sliding flank 12 from the inner rotor 5 to the outer rotor 7, but also as a second pump chamber 32, for suction and
Druckbelastung der Mitnehmerfüße 14 mit dem und vom Fördermedium, über die gesamte Hublänge in den Nuten 16.Pressure load on the driver feet 14 with and from the conveying medium, over the entire stroke length in the grooves 16.
Beim Fördermedium erfolgt also gleichzeitig bis unter die Mitnehmerfüße 14 eine Saug- und Druckförderung.The conveying medium is therefore simultaneously conveyed by suction and pressure up to the carrier feet 14.
In der Pendelschiebermaschine und ihrer Anwendung als Pumpe waren die vorhandenen Bauelemente gleichzeitig für die Förderung als fördervolumenvergrößernder Doppelpumpraum nutzbar zu machen. Die Pendelschiebermaschine ist unter Verwendung bereits bekannter Stellelemente auch als Dosierpumpe und Hydromotor einsetzbar.In the pendulum slide machine and its application as a pump, the existing components were to be made usable for conveying as a double pump chamber that increases the delivery volume. The pendulum slide machine can also be used as a metering pump and hydraulic motor using already known control elements.
Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen (ist nicht Bestandteil für die Veröffentlichung) List of reference symbols used (not part of the publication)
Claims (5)
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R207 | Utility model specification |
Effective date: 19951207 |
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| R156 | Lapse of ip right after 3 years |
Effective date: 19990701 |