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Flügelzellenpumpe
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Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem mit einer
Antriebswelle verbundenen Läufer, in dessen Umfangswand über den Umfang verteilt
eine Vielzahl von in radialer Richtung nach innen verlaufenden Schlitzen mit verstellbaren
flügeln angeordnet sind, mit einem den Läufer mit Abstand umgebenden Kurvenring
und mit Stirnplatten auf beiden Seiten des Läufers.
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Die Pumpwirkung bei Flügelzellenpumpen erfolgt durch die in Schlitzen
geführten und radial beweglichen Flügel, welche durch die Fliehkraft und durch das
Druckmedium unterstützt an die Führungsbahn des Kurvenringes gedrückt werden. Jede
von zwei Flügeln gebildete Zelle fördert
dabei zweimal pro Umdrehung.
In den an beiden Seiten des Läufers liegenden Stirnplatten sind Nuten so angeordnet,
daß das unter Druck stehende Medium, im allgemeinen Öl, in den inneren Bereich der
Schlitze hinter die Flügel gelangen kann und somit die Fliehkraft unterstützt.
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Es wurde nun festgestellt, daß bei Pumpen dieser Art bei ungünstigen
Betriebsbedingungen Störungen auftraten, insbesondere ein Fressen an den Stirnseiten
des Läufers. Man hat versucht, dieses Problem durch ein erhebliches Anheben des
Stirnspieles (Höhendifferenz zwischen Läufer und Kurvenring) zu reduzieren. Dabei
wurde jedoch festgestellt, daß mit zunehmendem Stirnspiel der hydraulische Wirkungsgrad
erheblich verschlechtert wird, was z.B. bei einer Verwendung der Flügelzellenpumpe
bei einer Hilfskraftlenkung für Fahrzeuge zu einer geringeren hydraulischen Unterstützung
dieser Lenkung im unteren Drehzahlbereich führt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine
Flügelzellenpumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die eine höhere Sicherheit
gegen Freßneigung bietet, ohne daß sich dadurch ihr hydraulischer Wirkilngsgrad
verschlechtert.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß in beiden
Stirnseiten des Läufers Schmiertaschen angeordnet sind.
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Die erfindungsgemäßen Schmiertaschen stellen praktisch ein hydraulisches
Polster dar, durch die eine Freßgefahr vermieden wird. Bei gleichem Stirnspiel wird
der Klemmdruck
erst bei höheren Drücken erreicht. Klemmdruck bedeutet,
daß aufgrund des Druckes auf die Stirnplattten diese gegen den Läufer gedrückt werden,
sich entsprechend durchbiegen und das vorhandene Spiel überbrücken, so daß es zu
einer metallischen Reibung kommt, was die Ursache für die Freßwirkung ist. Zu bemerken
ist, daß die Stirnplatten druckbeaufschlagt werden müssen, damit unter Druck der
Stirnspalt kompensiert wird und dadurch die Leckverluste in Grenzen gehalten werden.
Durch die Schmiertaschen wird der hydraulische Wirkungsgrad der Flügelzellenpumpe
jedoch nicht negativ beeinfluß Grundsätzlich ist es auch möglich, die Schmiertaschen
in den Stirnplatten anzuordnen, aber dies würde verschiedene Nachteile ergeben.
So würde durch derartige Schmiertaschen etwas die Steifigkeit der Stirnplatten reduziert
werden und es bestünde die Gefahr eines Kippens oder Verhakens von Flügeln.
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Die Schmiertaschen in den Läufern können für eine optimale Schmierung
auf beliebige Weise angeordnet werden. So können z.B. Schmiertaschen vom Außenumfang
des Läufers nach innen führen und/oder von wenigstens einem Teil der Schlitze abzweigen.
Dabei wird man die von den Schlitzen abzweigenden Schmiert aschen in deren radialen
inneren Bereich hinter die Flügel legen, weil dieser Schlitzbereich unter dem Druck
des Mediums liegt.
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Für eine gleichmäßige Verteilung können die über den Umfang verteilten
Schmiertaschen abwechselnd vom Außenumfang des Läufers nach innen führen und von
den Sc litzen abzweigen, wobei die Länge der Schmiertaschen so gewählt werden kann,
daß sie zusammen wenigstens annähernd die Stirnseite des Läufers in radialer Richtung
überdecken. Die Schmiertaschen
liegen dabei abwechselnd in Umfangsrichtung
versetzt hintereinander, aber durch die Rotation des Läufers überstreichen sie damit
die gesamte Fläche der Stirnseite, womit eine optimale Schmierung gegeben ist.
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Es ist von Vorteil, wenn die Kanten der Schmiertaschen abgerundet
sind, damit nicht die Gefahr eines Schmierfilmabrisses besteht.
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Damit der Läufer hydraulisch ausgeglichen ist, ist es von Vorteil,
wenn die Schmiertaschen auf beiden Stirnseiten des Läufers deckungsgleich zueinander
angeordnet sind.
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Da für die Schmiertaschen eine Tiefe von wenigen 1/10 mm ausreichend
ist, können diese gegebenenfalls durch Prägen hergestellt werden. Bei einem Läufer
aus Sintermetall können die Schmiertaschen in einfacher Weise im Sinterwerkzeug
integriert werden.
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Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnung prinzipmäßig
beschrieben.
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Es zeigen: Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe,
Fig. 2 einen Schnitt durch einen Läufer nach der Linie II-II der Fig. 3 in vergrößerter
Darstellung,
Fig. 3 + 4 die beiden Stirnansichten des Läufers nach
der Fig. 2.
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Die in der Fig. 1 dargestellte Flügelzellenpumpe ist grundsätzlich
von bekannter Bauart, weshalb nachfolgend nur kurz auf deren wichtigsten Teile eingegangen
wird. In einem Gehäuse 1 ist eine Antriebswelle 2 gelagert, an deren vorderem Ende
ein Läufer 3 befestigt ist. In der Umfangswand des Läufers 3 sind über den Umfang
verteilt mehrere, im vorliegenden Falle 10, Schlitze 4 angeordnet, welche radial
nach innen verlaufen. Die inneren Enden der Schlitze 4 sind mit vergrößerten Bohrungen
5 versehen, welche über Querkanäle 6 in einer deckelseitigen Stirnplatte 7 mit einem
Druckraum 8 in Verbindung stehen. Durch diese Maßnahme werden Flügel 9, welche in
radialer Richtung in den Schlitzen 4 verschiebbar sind, sowohl aufgrund der Zentrifugalwirkung
als auch des hydraulischen Druckes an die Innenumfangswand eines den Läufer 3 umgebenden
Kurvenringes 10 während ihres Umlaufes gepreßt.
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Eine antriebsseitige Stirnplatte 11 liegt auf der der Stirnplatte
7 gegenüberliegenden Seite ebenfalls an dem Läufer 3 an. Die Hydraulikflüssigkeit,
im allgemeinen Öl, gelangt über einen Zulauf 12 in einen ringförmigen Saugraum 13,
von wo aus es über die Flügel 9 in dem Raum zwischen dem Läufer 3 und dem Kurvenring
10 in üblicher Weise zu dem Druckraum 8 geführt wird. Ein Strom- und Druckbegrenzungsventil
14 regelt in bekannter Weise als Druckwaage den Abfluß des Öles aus einem Auslauf
15.
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Aus den Figuren 2 bis 4 ist der erfindungsgemäße Läufer ersichtlich.
In beiden Stirnseiten sind über den UmFang verteilt vom Außenumfang des Läufers
3 aus nach innen führende Schmiertaschen 16 angeordnet. Die Zahl der Schmiertaschen
ist dabei so gewählt, daß jeweils eine Schmiertasche zwischen zwei Schlitzen 4 liegt;
d.h., insgesamt führen fünf Schmiertaschen 16 in radialer Richtung nach innen. Jeweils
zwischen zwei Schlitzen 4, zwischen denen keine Schmiertaschen 16 angeordnet sind,
zweigen von der Bohrung 5 in radialer Richtung schräg nach außen ebenfalls jeweils
Schmiertaschen 17 ab. Die Länge der Schmiertaschen 16 und 17 ist dabei so gewählt,
daß sie zusammen im wesentlichen wenigstens annähernd die Stirnseite des Läufers
überdecken. Auf diese Weise kann während der Rotation des Läufers 3 eine geschlossene
Schmierfilmschicht erzeugt werden. Im Bedarfsfalle können ggf. auch noch weitere
Schmiertaschen 18 von den Bohrungen 5 in radialer Richtung nach innen c h abzweiger1.
n n e n a b z w e i g e n.
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Dies ist in der Fig. 3 an dem oberen Schlitz gestrichelt dargestellt.
Dabei dürfen selbstverständlich die Schmiertaschen 18 nur soweit nach innen führen,
daß noch eine ausreichende Abdichtung zur Lagerung gewährleistet wird, wobei deren
Anzahl beliebig sein kann (z.B. an jeder zweiten Bohrung 5).
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Selbstverständlich ist die genannte Anzahl der Schmiertaschen 16,
17 bzw.18 und deren Anordnung variabel. So sind im Rahmen der Erfindung zahlreiche
Abwandlungen möglich.
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Wesentlich ist lediglich, daß deren Anordnung so getroffen ist, daß
ein ausreichender Schmierfiim auf den beiden Stirnseiten des Läufers 3 entsteht.
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Zum Druckausgleich wird man die Schmiertaschen 16,17 und 18 auf beiden
Stirnseiten des Läufers 3 deckungsgleich zueinander anordnen. Im allgemeinen wird
eine Tiefe der Schmiertaschen 16, 17 und 18 wenigen 1/10 mm ausreichend sein, wobei
man die Kanten der Schmiertaschen abrundet oder mit einer schrägen Kante versehen
wird.
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