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"Flügelzellenpumpe"
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Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe für Flüssigkeiten, insbesondere
Wasser, mit einem Gehäuse mit einer einen Zulauf und einen Ablauf aufweisenden Kammer,
in der ein Rotor gelagert ist, der auf seinem Umfang verteilte, radial nach außen
offene, sich über die gesamte Höhe des Rotors erstreckende Schlitze aufweist, in
denen Flügel radial verschiebbar gelagert sind, deren Breite etwas geringer als
die Breite des zugehörigen Schlitzes ist, die jeweils eine in Rotationsrichtung
vorn liegende Druckseite von einer in Rotationsrichtung hinten liegenden Ansaugseite
trennen und die im Betrieb der Pumpe mit einer radial außenliegenden Kante an der
Wand der Kammer entlang gleiten und mit ihrer radial innenliegenden druckzuaewandten
und zur Druckseite zeigenden Kante an der landung des Schlitzes anliegen.
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Derartige Pumpen sind für die Anwendung in einer Ölhydraulik bekannt.
Der Vorteil dieser Pumpen besteht darin, daß sie klein bauen und eine konstruktiv
einfache Lösung darstellen.
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Das Pumpengehäuse sowie der Rotor und die Flügel werden dabei aus
Stahl gefertigt.
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Es ist versucht worden, derartige Pumpen aus Kunststoff herzustellen
und für die Wasserversorgung im Campingbereich,
also in Caravans,
Booten und Wohnmobilen, zu verwenden.
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Versuche des Anmelders haben ergeben, daß ein hoher Verschleiß an
den Flügeln festzustellen ist, der zu einer Störung der Funktion der Pumpe führen
kann und zum Auswechseln der Flügel zwingt. Dieser Verschleiß ist naturgemäß noch
höher, wenn die Flügel aus Kunststoff gefertigt sind. Der beobachtete Verschleiß
besteht darin, daß die Flügel sich im Betrieb in dem Schlitz schräg stellen, und
zwar so, daß das radial innenliegende Ende dem radial außenliegenden Ende in Rotationsrichtung
etwas vorläuft. Dadurch wird der Flügel an seiner Rückseite nur durch die auf der
Umfangsseite liegende, hintere Kante des Schlitzes abgestützt. Das Gegenlager bildet
die radial innenliegende und zur Druckseite zeigende Kante des Flügels, die an der
druckseitigen Wandung des Schlitzes anliegt. Die auf die Rückseite des Flügels drückende
Kante verursacht eine Unebenheit auf der Rückseite des Flügels in Form einer Ausschabung.
Dadurch treten höhere Reibungskräfte beim Einschieben des Flügels in den Schlitz
mittels der Kammerwandung auf. Hierdurch werden nach einer gewissen Zeit die erwähnten
Störungen der Pumpe verursacht.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe
der eingangs erwähnten Art zu erstellen, bei der der Verschleiß der Flügel durch
die Abnutzung auf der druckabgewandten Seite herabgesetzt wird.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens
ein Kanal an der Kontaktstele der radial innenliegenden und zur Druckseite zeigenden
Kante des Flügels mit der druckzugewandten Wandung des Schlitzes vorgesehen ist.
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Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Abnutzung des Flügels
auf seiner druckabgewandten Seite dadurch besonders stark ist, daß die druckzugewandte
Seitedes Schlitzes
dem vollen Pumpdruck ausgesetzt ist. Die Kontaktstelle
der radial innenliegenden und druckzugewandten Kante des Flügels mit der druckzugewandten
Wandung des Schlitzes führt zu einer Abdichtung. Eine analoge Abdichtung findet
an der druckabgewandten Seite mit der auf der Umfangsfläche liegenden hinteren Kante
des Schlitzes statt. Der Flügel bewirkt daher eine doppelte Abdichtung. Gemäß der
Erfindung wird die Abdichtwirkung an der vorderen, druckzugewandten Wandung des
Schlitzes durch das Vorsehen wenigstens eines Kanals aufgehoben.
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Die Flüssigkeit kann daher durch diesen Kanal in das radial Innere
des Schlitzes einströmen. Dadurch pflanzt sich der Flüssigkeitsdruck auch auf einen
Teil der Rückseite des Flügels fort. Die Dichtwirkung an der druckabgewandten Kante
des Schlitzes mit der Rückseite des Flügels bleibt jedoch dabei erhalten. Diese
Dichtwirkung ist für die Funktion der Pumpe ausreichend.
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Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird daher erreicht, daß die Funktion
der Pumpe unbeeinträchtigt bleibt, während der auf den Flügel lastende Druck, der
von der an der hinteren Kante des Schlitzes anliegenden Rückseite aufgefangen wird,
wesentlich herabgesetzt wird.
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Der Kanal kann sowohl durch eine besondere Ausformung der vorderen
Schlitzwandung als auch durch eine besondere Ausbildung der radial innenliegenden,
druckzugewandten Kante des Flügels erstellt werden. In einer bevorzugten Ausführungsform
ist der Kanal in die radial innenliegende, zur Druckseite zeigenden Kante der Flügel
eingearbeitet. Dabei kann der Kanal durch Kerben gebildet sein. Im allgemeinen wird
der Kanal an den Flügeln leichter zu fertigen sein als an der Wandung des Schlitzes.
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Als Material für die erfindungsgemäßen Flügel hat sich gefülltes Polytetrafluoräthylen
(PTFE) bewährt.
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Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert werden.
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Es zeigen: Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf die Unterseite
einer Flügelzellenpumpe Figur 2 eine Draufsicht auf die Flügelzellenpumpe ats Figur
1 mit abgenommenem Deckel Figur 3 eine Detaildarstellung der Lage eines Flügels
in einem Schlitz während des Betriebes der Pumpe Figuren zwei Flügel mit durch Kerben
realisierte 4a + 4b Kanäle.
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Figur 1 läßt ein Gehäuse 1 der Flügelzellenpumpe erkennen, in das
ein Zulauf 2 und ein Ablauf 3 münden. Ein Deckel 4 mit der gleichen Kontur wie das
Gehäuse 1 schließt an der Oberseite das Gehäuse 1 ab. Der Deckel 4 ist mit dem Gehäuse
1 mittels dreier Schrauben 5 verschraubt, von denen an der Unterseite die Muttern
erkennbar sind. Ein zylindrischer Ansatz 6 auf der Unterseite des Gehäuses 1 enthält
eine Wellendichtung 7, die eine Antriebsachse für die Pumpe aufnimmt und abdichtet.
Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Oberseite des Gehäuses 1 nach Abnahme des
Deckels 4. Das Gehäuse 1 weist eine zylindrische, oben offene Kammer 8 auf, die
nach unten mit einem (nicht dargestellten) Boden abgeschlossen ist, der mit einer
Öffnung zur Durchführung der Antriebs achse für die Pumpe versehen ist. In Verlängerung
der Öffnung befindet sich die in Figur 1 erkennbare Dichtung 7.
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In der Kammer 8 ist ein zylindrischer Rotor 9 exzentrisch angeordnet,
der in seiner Symmetrieachse eine kreisförmige Bohrung 10 aufweist, die auf einer
Seite abgeplattet ist und
zur Aufnahme der an ihrer in die Kammer
8 ragenden Spitze entsprechend geformten, durch die Dichtung 7 hindurchgeführten
Antriebsachse dient. Der Rotor 9 weist ferner drei gleichmäßig über den Umfang verteilte,
zur Umfangsfläche hin offene Schlitze 11 auf, in denen jeweils ein Flügel 12 radial
verschiebbar gelagert ist. Schlitze 11 und Flügel 12 weiser einen rechteckigen Querschnitt
auf, wobei die Breite der Flügel 12 wegen der erforderlichen Beweglichkeit in dem
Schlitz 11 etwas geringer als die Breite des Schlitzes L1 ist.
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Figur 3 verdeutlicht die Lage des Flügels 12 innerhalb des Schlitzes
11 während des Betriebs der Pumpe. Der Flügel 12 streicht mit seiner radial außenliegenden
Seite 13 an der Wandung 14 der Kammer 8 entlang. Dabei stellt s.ch der Flügel 12
etwas schräg, so daß die radial außenliegende Seite 13 gegenüber der radial innenliegenden
Seite 15 in der durch den Pfeil 16 gekennzeichneten Rotationsrichtung etwas nachläuft.
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Der Flügel 12 trennt jeweils eine Druckseite 17 der Flüssigkeit von
einer druckabgewandten oder Ansaugseite 18.
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Der Flügel 12 liegt aufgrund seiner Schrägstellung mit seiner radial
innenliegenden , druckzugewandten Kante 19 an der druckzugewandten Wandung 20 des
Schlitzes 11 an. Die druckabgewandte oder hintere Seite 21 des Flügels 12 wird von
einer hinteren, an der Umfangsfläche liegenden Kante 22 des Schlitzes 11 abgestützt.
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Es ist aus der Figur 3 erkennbar, daß die Kanten 19, 22 zusammen mit
den Flächen 20, 21 jeweils eine Abdichtung erzeugen, wenn die betreffenden Wände
20, 21 und Kanten 19, 22 gerade ausgeführt sind, wie das bei den bekannten Ausführungsformen
der Fall war. Es ist erkennbar, daß bei einer Rotation in Richtung des Pfeiles 16
der volle Druck der Druckseite 17 der Flüssigkeit auf der druckzugewandten Fläche
23 des Flügels lastet.
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Die Figuren 4a und 4b zeigen erfindungsgemäße Ausführungsformen der
Flügel 11, 11', die mit Kerben 24, 24' versehen sind, die einen Durchtritt der Flüssigkeit
in den radial innen von der Kontaktstelle 19, 20 liegenden Raum 25 des Schlitzes
erlauben. Die Kerben 24 und 24' unterbrechen beide die gerade Linie der Kante 19,
so daß die Abdichtwirkung der Kante 19 an der Wand 20 verhindert wird.
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Die in Figur 4a dargestellten Kerben erstrecken sich über die gesamte
radial innenliegende Seite des quaderförmigen Flügels 11, während die Kerben 24'
nur die radial innenliegende, druckzugewandte Kante 19 erfassen.
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Die Kerben dienen in jedem Fall als Kanäle zum Durchtritt der Flüssigkeit
in den Raum 25 des Schlitzes 11. Dadurch gelangt die unter Druck stehende Flüssigkeit
auch auf den Teil 26 der Rückseite des Flügels ll,der radial innen von der Kante
22 liegt. Somit wird- ein Teil des auf die druckzugewandte Seite 23 des Flügels
12 lastenden Flüssigkeitsdrucks kompensiert.
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Der Restdruck reicht immer noch aus, um die Abdichtung an der Kontaktstelle
21, 22 sicherzustellen. Der verringerte Druck führt jedoch zu einer geringeren mechanischen
Belastung und damit zu einer höheren Lebensdauer der Flügel 12, wodurch eine längere
wartungsfreie Zeit der Flügelzellenpumpe erzielt wird.
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Für die Flügel 12, 12' hat sich als Material PTFE bewährt, wenn der
Flügel aus Kunststoff hergestellt sein soll. Selbstverständlich wird durch die erfindungsgemäß
vorgesehenen Kanäle 24, 24' auch die Lebensdauer von aus anderen Materialien hergestellten
Flügeln 12, 12' verlängert.
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Li/af
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