DE3014795A1

DE3014795A1 - Fluegelzellenpumpe

Info

Publication number: DE3014795A1
Application number: DE19803014795
Authority: DE
Inventors: Ruggero Sesto S. Giovanni Milano Chiappuline; Mario Monza Milano Poli
Original assignee: Consiglio Nazionale delle Richerche CNR
Current assignee: Consiglio Nazionale delle Richerche CNR
Priority date: 1980-02-21
Filing date: 1980-04-17
Publication date: 1981-08-27
Also published as: IT8020096A1; IT1193926B; JPS602518B2; DE3014795C2; IT8020096A0; JPS56118584A

Description

Flügelzellenpumpe
Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe der Verdrängebauart von konstanter Verdrängung mit einem Gehäuse und einem darin exzentrisch umlaufenden, eine Anzahl radialer Flügel aufweisenden Rotor, und einem Ansaugkanal sowie einem Ausstoßkanal für eine Betriebsflüssigkeit.
Derartige bekannte Flügelzellenpumpen bestehen im wesentlichen aus einem feststehenden Gehäuse,innerhalb dessen ein mit radialen Flügeln versehener Rotor exzentrisch umläuft, um eine Mitführung der innerhalb der Pumpe befindlichen Flüssigkeit zu bewirken.
Diese bekannten Pumpen weisen eine Reihe von Nachteilen auf, die ihre Einsatzmöglichkeiten beschränken und einen beträchtlichen Energieverlust nach sich ziehen, der den Wirkungsgrad der Pumpe herabsetzt.
Ein erster Nachteil ergibt sich daraus, daß die Flügel dieser Pumpen mit ihren Enden auf dem Innenumfang der abgesetzten Lauffläche des Gehäuses gleiten. Hierin liegt die Ursache eines beträchtlichen Energieverlustes infolge der Reibung zwischen den Flügeln und dem Gehäuse, was sich auf den Wirkungsgrad der Pumpe nachteilig auswirkt.
Dieser vorerwähnte Nachteil spiegelt sich auch in dem Verschleiß der Pumpe infolge einer Abnutzung der Flügelenden sowie der Innenwand des Gehäuses, an der diese Flügel fortwährend reiben, wieder.
Ein weiterer Nachteil dieser Pumpen ergibt sich aus der außerordentlich spärlichen Schmierung zwischen denjenigen Teilen, die innerhalb der Pumpe bei ihrem Umlauf miteinander in Berührung stehen. Tatsächlich findet bei den bekannten Pumpen lediglich eine sogenannte Badschmierung für die Stirnflächen des die Flügel tragenden Rotors und für die Seitenkanten dieser Flügel statt.
Diese unzureichende Schmierung erzeugt weitere beachtliche Reibungsmomente, die ebenso wie die oben erwähnten Momente den mechanischen Wirkungsgrad der Pumpe beeinträchtigen.
Die vorerwähnten Nachteile verringern den Wirkungsgrad der herkömmlichen Flügelzellenpumpen derart, daß diese nicht als Hydraulikmotoren verwendet werden können.
Es ist bisher noch keine Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art bekannt, mit der die vorerwähnten Nachteile vermieden werden können.
Die hauptsächliche Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine Flügelzellenpumpe zu schaffen, die einen hohen mechanischen Wirkungsgrad aufweist und die auch als ein Hydraulikmotor verwendet werden kann.
Diese Aufgabe beinhaltet auch die Schaffung einer Flügelzellenpumpe, bei der die Ursachen des Energieverlustes durch Reibung infolge der Tatsache, daß die umlaufenden Teile der Pumpe auf den feststehenden Teilen gegen, beinahe vollständig ausgeschlossen sind.
Außerdem beinhaltet diese Aufgabe die Schaffung einer Flügelzellenpumpe, bei der die Reibung und Abnutzung infolge der Reibung der Flügel auf der Innenfläche des Gehäuses ausgeschlossen sind und bei der alle umlaufenden Teile vollständig geschmiert sind, so daß zusätzlich zur Beseitigung der Ursachen der Reibung und der Abnutzung die umlaufenden Teile stets in der genau richtigen axialen Betriebsstellung eingestellt werden, wodurch der Betriebswirkungsgrad dieser Teile erhöht wird.
Gegenstand der Erfindung ist daher eine Flügelzellenpumpe der Verdrängebauart von konstanter Verdrängung mit einem Gehäuse und einem darin exzentrisch umlaufenden, eine Anzahl radialer Flügel aufweisenden Rotor, und einem Ansaugkanal sowie einem Ausstoßkanal für eine Betriebsflüssigkeit, die dadurch gekennzeichnet ist, daß zwischen dem Rotor und dem Gehäuse wenigstens ein Ringkörper zwischengeschaltet ist, der auf dem Gehäuse mittels Rollen umläuft, wobei dieser Ringkörper mit dem Rotor im wesentlichen im Gleichlauf umläuft, sowie in dem Ring, den radialen Flügeln und dem Rotor Durchlässe vorgesehen sind, um innerhalb der Pumpe eine Strömung der Betriebsflüssigkeit zu ermöglichen.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe sowie anhand der Zeichnung. Hierin zeigen: Fig. 1 eine Vorderansicht einer offenen Flügelzellenpumpe, bei der einer der beiden stirnseitigen Abschlußdeckel abgenommen ist, Fig. 2 einen teilweisen Längsschnitt durch die -Pumpe und Fig. 3 einen Schnitt einer Einzelheit des Rotors und des auf Rollen gelagerten Ringkörpers.
Wie insbesondere aus den Fig. 1 und 2 hervorgeht, weist die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnetes Gehäuse auf, das an seinen beiden gegenüberliegenden Stirnseiten mit zwei Abschlußdeckeln la bzw. ib versehen ist.
Innerhalb des Gehäuses 1 ist ein insgesamt mit dem Bezugszeichen 2 bezeichneter Rotor vorgesehen, der sich innerhalb des Gehäuses 1 exzentrisch dreht. Dieser weist eine Tragwelle 2a und eine Abtriebswelle 2b auf.
Wie insbesondere aus Fig. 1 hervorgeht, sind in den Rotor 2 eine Anzahl radialer Flügel 3 eingepaßt, die infolge des exzentrischen Umlaufs des Rotors 2 innerhalb des Gehäuses 1 in veränderlicher und ungleichförmiger Weise aus dem Rotor 2 hervorragen.
Gemäß einem grundlegenden Merkmal der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe ist zwischen dem Rotor 2, insbesondere zwischen den Enden der radialen Flügel 3, und dem Gehäuse 1 ein umlaufender Ringkörper 6 angeordnet, der eine zweifache Wirkung besitzt.
Die erste Wirkung des Ringkörpers 6 besteht darin, die Gleitreibung der Enden der radialen Flügel 3 auf der Innenfläche des Gehäuses 1 zu unterbinden. Zu diesem Zweck sind zwischen der Außenfläche desFingkörpers 6 und der Innenfläche des Gehäuses 1 Rollen angeordnet, wie beispielsweise zylindrische Rollen, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 7 bezeichnet sind. Der Ringkörper 6, der im wesentlichen im Gleichlauf mit dem Rotor 2 umläuft, beseitigt somit die Reibung zwischen dem Rotor und dem Gehäuse der Flügelzellenpumpe.
Die zweite Wirkung des Ringkörpers 6 besteht darin, die radialen Flügel 3 in den für diese Zwecke im Rotor 2 eingearbeiteten radialen Schlitzen zu lagern. Tatsächlich können sich gemäß einem anderen Merkmal der erfindungsgemäßen Pumpe die radialen Flügel 3 bezüglich des Rotors in radialer Richtung bewegen, und sie werden mittels Federn 12 gegen die Innenfläche des Ringkörpers 6 gedrückt, wobei diese Federn im wesentlichen im Boden der die Flügel 3 aufnehmenden Schlitze angeordnet sind und dazu dienen, die Flügel mit leichter Kraft gegen die Innenfläche des Ringkörpers 6 anzudrücken.
Gemäß einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe weisen der Ringkörper 6, der Rotor 2 und die radialen Flügel 3 stirnseitige Kammern 8 auf, die einer Führung der schmierenden Flüssigkeit und einer Zentrierung des Rotors 2 innerhalb des Gehäuses 1 dienen, um eine einwandfreie Schmierung und hydrostatische Zentrierung des Rotors 2 sicherzustellen.
Die Kammern 8 werden durch einstellbare laminare Drosselventile 9 und Zuführungsöffnungen 10 für das unter Druck stehende bl beschickt, was aus Fig. 3 in Einzelheiten hervorgeht.
Die radialen Flügel 3 sind mit radialen Bohrungen 11 versehen, die dem Durchgang des unter Druck stehenden bles dienen und den Teil der Pumpenverdrängung ausnutzen, der als der Kolbeneffekt der Flügel 3 bezeichnet werden kann.
Aus Fig. 2 wird deutlich, daß die erfindungsgemäße Pumpe einen Ansaugkanal 4 und einen Ausstoßkanal 5 für das Betriebsöl aufweist, welche mit geeigneten Verbindungsteilen 4a bzw. 5a versehen sind.
Schließlich sind zahlreiche Leitkanäle für den Umlauf des Öles zur Herstellung einer zentrierenden hydrostatischen Wirkung vorgesehen, von denen einer in beispielhafter Weise bei 13 dargestellt ist.
Weitere konstruktive Einzelheiten der erfindungsgemäßen Pumpe bestehen bekanntermaßen aus Traglagern 14 für den Rotor, Befestigungsschrauben 15 für die Abschlußdeckel 1a und 1b und anderen nicht ausdrücklich erwähnten oder dargestellten Elementen, wie beispielsweise Dichtungsträger und andere bekannte Teile.
Die Vorteile, die sich aus der Verwendung der erfindungsgemäßen Pumpe ergeben, sind offensichtlich.
Vor allem ist klar, daß die radialen Flügel des Rotors nicht mehr in gleitender Reibung mit der Innenwand des Gehäuses stehen, sondern im wesentlichen im Gleichlauf mit dem Ringkörper 6 umlaufen, der auf den zylindrischen Rollen 7 in dem Gehäuse 1 abläuft. Auf diese Weise ist die Reibung zwischen den umlaufenden Teilen der Pumpe und dem Gehäuse effektiv beseitigt.
Ein anderer Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpe ergibt sich aus der Tatsache, daß die angestrebte und vorstehend beschriebene Schmierung eine axiale hydrostatische Zentrierung der rotierenden Teile bewirkt, so daß diese sich stets in ihrer richtigen Betriebsstellung befinden.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Pumpe ergibt sich aus der Tatsache, daß die von den Federn 12 auf die Flügel 3 ausgeübte Zentrifugalkraft infolge der Abdichtung an den Köpfen der Flügel einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad ermöglicht, selbst wenn nur geringe Umdrehungsgeschwindigkeiten der Pumpe vorliegen und gleichzeitig bei hohen Drucken, wogegen derartige Charakteristiken bei herkömmlichen Pumpen nicht erreichbar sind.
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Claims

Patentansprüche Flügelzellenpumpe der Verdrängebauart von konstanter Verdrängung mit einem Gehäuse und einem darin exzentrisch umlaufenden, eine Anzahl radialer Flügel aufweisenden Rotor, und einem Ansaugkanal sowie einem Ausstoßkanal für eine Betriebsflüssigkeit, gekennzeichnet durch einen zwischen-dem Gehäuse(1)und dem Rotor(2)angeordneten, innerhalb des Gehäuses(1) auf Rollen (7) umlaufenden Ringkörper (6), wobei die radialen Flügel (3) im Rotor (2) frei gleitend gelagert und mittels am Boden der die Flügel (3) aufnehmenden Schlitze angeordneter Federn (12) zentrifugal beaufschlagt sind.
2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringkörper (6), der Rotor (2) und die radialen Flügel (3) mit Kammern (8) zur Führung der Flüssigkeit für eine Schmierung und Zentrierung des Rotors (2), des Ringkörpers (6) und der Flügel (3) versehen sind.
3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (3) mit im wesentlichen radial verlaufenden Bohrungen (11) zum Durchtritt der schmierenden Flüssigkeit zu deren Fußpunkt für eine Erhöhung der Verdrängung versehen sind.
4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (8) durch laminare Drosselventile (9) von einstellbarer oder fester Bauart hindurch beschickbar sind.