DE3437506A1

DE3437506A1 - Pumpe mit fluegeln

Info

Publication number: DE3437506A1
Application number: DE3437506A
Authority: DE
Inventors: Fujii Hasuda Saitama Isae; Narasaka Yono Saitama Shin
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1983-10-12
Filing date: 1984-10-12
Publication date: 1985-05-02
Also published as: GB2147952B; US4608003A; GB2147952A; JPS6081492A; GB8425788D0

Description

Pumpe mit Flügeln

Die vorliegende Erfindung betrifft Flügelpumpen. Insbesondere betrifft die Erfindung einen verbesserten Aufbau der Dichtung für die Flügel derartiger Pumpen, durch den die Möglichkeit einer Beschädigung der Dichtung verringert wird und durch den die Arbeitsleistung bzw. das Betriebsverhalten der Pumpe verbessert wird.

Eine typische herkömmliche Pumpe dieser Art, die im Zusammenhang mit Maschinen für Automobile verwendet wird und ■ die beispielsweise in der US-PS 33 56 292 beschrieben ist, weist ein zylindrisches Gehäuse und einen zylindrischen Rotor auf, dessen mittlere Rotationslinie exzentrisch zur Mittellinie des Gehäuses anaeordnet ist, wobei sich Flügel durch in der Umfangswand des Rotors ausgebildete Schlitze erstrecken und parallel zur mittleren Rotationslinie verlaufen. Die vorderen Enden der Flügel greifen am Innenumfang des Gehäuses derart an, daß sie in der Umfangsrichtung am Umfang gleiten. Stabförmige Dichtungselemente sind an beiden Innenseiten der Schlitze vorgesehen und verlaufend in Längsrichtung des Schlitzes, um an beiden Seitan der Flügel anzugreifen. Eine Blattfeder kann, wie dies beispielsweise in der US-PS 33 56 292 dargestellt ist,

-4-in nur einem der beiden Schlitze oder, wie dies in der üS-PS

26 2 5 112 beschrieben ist, in beiden Schlitzen vorgesehen sein, um die Dichtungselemente iedernd so zu drücken, daß sie an den Flügeln angreifen. Die Dichtungselemente bestehen üblicherweise aus Kohle. Sie sind daher ziemlich

zerbrechlich bzw. spröde. $'

Wenn eine derartige Luftpumpe, bei der eine einzige Blattfeder auf der in die Drtihricht,uhg weisenden Seite hinter dem Dichtungselement angeordnet ist, den Bereich ihrer hohen Drehzahl erreicht, bewirken die Druckdifferenz zwischen der vorderen und hinteren Seite des Flügels und die Zentrifuaalkraft des Flügels, daß eine hohe Stoßkraft auf das Dichtungselement, das federnd durch die Blattfeder getragen wird, in dem Augenblick ausgeübt wird, wenn der Flügel am Eingang der Entladekammer vorbeiläuft.

Um diesen Stoß zu dämpfen, wird die Blattfeder komprimiert und deformiert, so daß ihr Höhepunkt verringert wird. Wenn die Amplitude der Blattfeder groß ist, wird jedoch der Bewegungshub des Dichtungselementes vergrößert, wodurch der auf das Dichtungselement ausgeübte Stoß vergrößert wird. Unter solchen Bedingungen kann das Dichtungselement in Folge seiner geringen mechanischen Festigkeit insbesondere dann brechen, wenn es he.rkömmlicherweise aus einem unter Drucl geformten Kohlepulver besteht.

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, deren Flügel sich durch Schlitze einss Rotors erstrecken, wobei in den jeweiligen Innenseiten jedes Schlitzes einander gegenüberliegende Nuten vorgesehen sind, wobei in jeder Nut ein längliches Dichtungselement angeordnet ist, und wobei eine Blattfeder unter Druck hinter dem Dichtungselement in einer Nut des ' Paares vorgesehen ist, um das Dichtungselement in Richtung auf den ihm zugeordneten Flügel zu drücken bzw. vorzuspannen, und um dadurch den Flügel in Richtung auf das andere Dichtungselement zu drücken bzw. vorzuspannen. Dadurch wird

bewirkt, daß beide Dichtungselemente dichtend an dem Flügel angreifen. Die Bodenflächen der einander zugewandten Nuten des Nutenpaares in jedem Schlitz &ind durch eine Entfernung derart voneinander beabstandet, daß die Summe der Dickeii der beiden Dichtungseismente, des Flügels und der Blattfeder in der Richtung zwischen den beiden Bodenflächen der Nuten nur geringfügig kleiner ist als die Entfernung, um. die Stoßbelastung auf das Dichtungselement, an dem die Blattfeder angreift, zu minimieren.

Im folgenden wird eine beispielhafte kusführungsform im Zusammenhang mit den Figuren näher erläuteri.. Es zeigt:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Luftpumpe mit Flügeln, in der

eine erfindungsgemäße Dichtungsanordnung für die Flügel verwendet werden kann;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Pumpe entlang der Linie II-II der

Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt, der im wesentlichen

entlang der Linie III-III der Fig . verläuft;

Fig- 4 eine perspektivische Darstellung, die schematisch die Anordnung der einzelnen Flügel in Bezug auf die Flügelachse zeigt? und

Fig. 5 eine Darstellung, die die Beziehung zwischen dem Pumpwirkungsgrad und

der eingestellten Belastung bzw. Beanspruchung der Blattfeder zeigt.

Wie dies in den Figuren 1 und 3 dargestellt ist, ist in einem zylindrischen Gehäuse 1 eine Flügel- bzw. Blattwrslle 2 angeordnet, deren Achse zur Mittellinie des Gehäuses

-δ-ausgerichtet ist. Die Achse 2 ist dadurch nicht drehbar und in axialer Richtung unbeweglich in das Gehäuse 1 eingebaut, daß ein Ende der Achse 2 in ein Durchgangs.loch 4 eingeführt ist, das in einer Endwand 3 des Gehäuses 1 ausgebildet ist, und daß sie durch einen sich durch eine an der Außenseite der Endwand 3 befestigte Deckplatte 5 und in ein Ende der Achse 2 erstreckenden Bolzen 6 befestigt ist.

In dem Gehäuse 1 ist ein zylindrischer Ro~or 7 angeordnet, der die Achse 2 umgibt. Eine ringförmige Endwand 8 des Rotors 7 wird drehbar durch ein Lager 9 an einem Vorspfcung 10 der Endwand 3 des Gehäuses 1 gehalten. Ein von der äußeren Endwand 11 des Rotors 7 vorstehender Antriebsl&gerzapfen bzw. Antriebszapfen 12 ist in einem Lager 13 gelagert, das sich in der äußeren ringförmigen Endwand 14 des Gehäuses 1 befindet. Der Antriebszapfen 12 äst über ein nicht dargestelltes Getriebe mit einer Maschine verbunden, so daß er den Rotor 7 in die Richtung des Pfeiles a der Figur 2 drehen kann.

Die mittlere Rotationslinie des Rotors 7 ist gegenüber der Mittellinie des Gehäuses 1 um eine Strecke e exzentrisch versezt, so daß der Außenumfang des Rotors 7 teilweise immer in einem Gleitkontakt mit einem Bereich des Innenumfanges des Gehäuses 1 steht. Der Endbereich 16 der Achse 2 ist so versetzt, daß sein Ende in einem Lager 17 gelagert ist, das in einem Lagerloch 18 enthalten ist, das in dem Antriebszapfen 12 des Rotors 7 ausgebildet ist.

Die Umfangswand des Rotors 7 weist drei Schlitze 19 auf, die gleichmäßig voneinander beabstandet sind und die parallel zur mittleren Rotationsachse des Rotors 7 länglich ausgebildet sind. Durch diese Schlitze 19 erstrecken sich ein erster, ein zweiter bzw. ein dritter Flügel 20-1 bis 20-3. Die Fußteile der einzelnen Flüqel 20-1 bis 20-3

werden in einem ersten, einem !weiten bzw. einem drittel Halt c 21-1 bis 21-3 gehalten, wobei die Halter drehbar auf der Achse 2 durch nadeiförmige Rollen 22a von Nadellagern 22-1 bis 22-6 gehalten werden.

Der erste Halter 21-1 und der dritte Halte- 21-3 sind annlich geformt und weisen gabelförmige Stäbe 24 mit Schlitzen 23 und ein Paar von zylindrischen Lagergehäusen 25-1 und 25-2 und 25-5 und 25-6 auf, die so ausgebildet sind, daß sie von einem Ende und von mittleren Bereichen der Halter vorstehen. Die Fußteile des ersten Fiügels 20-1 und des dritten Flügels 20-3 sind in die Schlitze 23 der beiden Halter 21-1 und 21-3 durch mehrere Nieten eingepaßt und darin befestigt.

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Der zweite Halter 21-2 weist einen ähnlichen gabelförmigen Stab 24 und ein Paar von zylindrischen Lagergehäusen 25-3 und 25-4 auf, die so ausgebildet sind, daß sie von den Bereichen vorstehen, die gleichmäßig von den Enden beabstand^et sind.

In den jeweiligen Lagergehäusen 25-1 bis 25-6 des ersten bis dritten Halters 21-1 bis 21-3 werden die zuvorgenannten Nadellager 22-1 bis 22-6 gehalten, wobei die beiden Enden jedes Lagers in den beiden Enden des entsprechenden Lagergehäuses 25-1 bis 25-6 gehalten werden.

Der erste Halter 21-2 und der dritte Halter 21-3 werden in Bezug auf einen Symmetriepunkt der Achse 2 gehalten.

Genauer gesagt ist zwischen den beiden Lageraehäusen 25-1 und 25-2 des ersten Halters 21-1 das Zwischenlagergehäuse 25-6 des dritten Halters 21-3 in der Nähe des Zwischerilagerhäuses 25-2 des ersten Halters 21-1 angeordnet. Das Lagerhäuse 25-5 am Ende des dritten Halters21-3 ist am Endbereich des ersten Halters 21-1 angeordnet, an dem kein Lagergehäuse vorhanden ist. Andererseits ist ein Lagerae-

häuse 25-3 des zweiten Halters 21-2 in der Nähe des Lagergehäuses 25-1 am Endbereich des ersten Halters 21-1 und
des Zwischenlagergehäuses 25-6 des dritten Halters 21-3 angeordnet. Das andere Lagergehäuse 25-4 des zweiten Halters

ist in der Nähe des Zwischenlagergehäuses 25-2 des ersten
Halters 21-1 und des Lagergehäuses 25-5 am Endbereich des
dritten Halters 21-3 angeordnet. Zwischen den benachbarten
Lagergehäusen 25-1 bis 25-6 sind Drucklager bzw. Längis- *.

drucklager 27 angeordnet.
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Auf den Lagergehäusen 25-1 bis 25-6 sind Ausgleichsgewichte

W1 bis W6 befestigt, die in die Richtungen vorstehen, die , entgegengesetzt zu dem ersten bis dritten Flügel 20-1 bis

20-3 verlaufen. Der Rotationsausgleich der Flügel 20-*! bis , 20-3 wird durch diese Ausgleichsgewichte W1 bis W6 sichergestellt. Die vorderen Enden der einzelnen Flügel 20-1 bis
20-3 verlaufen durch die Schlitze 19 in dem Rotor 7 und
greifen an dem Innenumfang des Gehäuses 1 derart an, daß
sie vom Außenumfang des Rotors 7 vorstehen und dann, wenn η sich der Rotor 7 dreht, an dem Innenumfang des Gehäuses 1 Iv in der Umfangsrichtung gleiten. ä

Der Innenumfang des Gehäuses weist an den entgegengesetzten | Seiten des Bereiches 15 einen Ausgana 32 einer Ansaucfkammer $.

31 und einen Eingang 34 einer Endlade- bzw. AbgabekaiÄmer 33 l\ auf. Durch die Bezugszeichen 35 und 36 sind der Eingang der H Ansaugkammer 31 und der Ausgang der Abgabekairuner 33 ähge- isj deutet, die mit der Ansaugöffnung und der Abgabeöffnxing in 4 Verbindung stehen.

Jeder Schlitz 19 weist an seinen beiden Innenseiten eine
erste und eine zweite lange Nut 28-1 und 28-2 auf, deren
öffnungen einander zugewandt sind und die sich in der
Längsrichtung des Schlitzes 19 ausdehnen. Ein erstes Dich-

tungselement 29-1 und ein zweites Dichtungselement 29-2, fi| die aus Kohle bestehen, sind in den länglichen Nuten 28-T :|

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und 28-2 jeweils befestigt. Zwischen dem Boden der ersben länglichen Nut 28-1, die an der in Drehrichtung geseheli vorderen Seite des Rotors 7 angeordnet ist, und dem Dichtungselement 29-1 in der Nut 28-1 ist untfir Druck eine winkelförmige Blattfeder 30 befestigt, die in ihrer mittleren Position in Längsrichtung gesehen einen Gipfel bzw. Höhepunkt 30a aufweist, wie dies in der Figur 3 dargestellt ist. Die beiden Dichtungselernante 29-1 und 29-2 werden durch die elastische Kraft der Blattfeder 30 in einen Kontakt zu den beiden Selten der ihnen zugeordneten Flügel 20-1 bis 20-3 gedrückt.

Die Amplitude der Blattfeder 30 ist in der Figur 3 durch den Buchstaben "A" angedeutet. Sie ist speziell gleich oder kleiner als 0,6 mm, wobei sie aus der Gleichung A= Ld - (Ls + Ts) dadurch abgeleitet wird, daß die Entfernuna zwischen den Seiten des Flügels und dem Boden der ersten langen Nut Ld — 11,8 mm, die Dicke des ersten Dichtungselementes zwischen dem vorderen Ende und dem Fußbereich Ls = 10 mm und die Dicke der Blattfeder 30 Ts = 1, 2 mm betragen.

Die Blattfeder 30 ist aus den folgenden Gründen vorzugsweise winkelförmig ausgebildet, wie dies in der Figur a dargestellt ist. Wenn ein starker Stoß oder eine hochfrequente Schwingung auf das erste Dichtungselement 29-1 in dem Augenblick ausgeübt wird, wenn jeder Flügel 20-1 bis 20-3 am Eingang 34 der Entladekammer 34 vorbeiläuft, wirddie Blattfeder 30 derart verformt, daß ihr Höhepunkt 3Öa

₃q verkleinert wird, so daß der Stoß oder die Schwingungen absorbiert werden. In diesem Fall wird durch diese Bie* guna kein Beuge- bzw. Wendepunkt gebildet, wenn die Blattfeder 30 einen Höhepunkt aufweist. Wenn die Blattfeder 30 beispielsweise zwei oder mehr Höhepunkte aufweist, wie' dies in der zuvor genannten US-PS 26 25 112 dargestellt ist, wird ein Wendepunkt im Boden bzw. untersten Teil

zwischen den Höhenpunkten ausgebildet, wodurch die Haltbarkeit der Blattfeder 30 schädlich beeinflußt wird.

Im folgenden wird nun derBetrieb der dargestellten Ausführuiigsform erläutert. Wenn die Maschine läuft und die Luftpumpe antreibt, wird der Rotor 7 in die Richtung a der Figur 2 go.dreht. Entsprechend dieser Drehung gleiten die Flügel 20-1 bis 20-3 an dem Innenumfano des Gehäuses 1 . Die von dem Außenumfang des Rotors 7 vorstehenden radialen Längen vergrößern sich schrittweise während eines ersten Schrittes bzw. Inkrementes der Drehung von 180° von der Position, an der der ttotor 7 den Bereich 15 berührt. Während des nachfolgenden Schrittes bzw. des nachfolgenden Inkrementes der Drehung von 180° nimmt die am Außenumfang des Rotors 7 vorstehende radiale Länge der Flügel 20-1 bis 20-3 schrittweise ab. Die einzelnen Flügel 20-1 bis 20-3- entfalten daher Pumpwirkungen, während der sie bewirken, daß Luft vom Ausgang 32 der Ansaugkammer 31 entnommen bzw. herausgezogen wird, um den Innenumfang des Gehäuses 1 herumgetragen und in den Eingang 34 der Entladekammer 33 hineingetragen wird.

Der zuvorgenannte große Stoß wird auf jedes der ersten Dichtungselemente 29-1 in dem Augenblick ausgeübt, wenn jeder Flügel 20-I bis 20-3 am Eingang 34 der Entladekammer 36 vorbeläuft. Da die Amplitude A der Blattfeder 30 so eingestellt wird, daß sie gleich oder kleiner 0,6 mm ist, ist der Bewegungshub jedes ersten Dichtungselementes 29-1 klein. Der auf jedes Dichtungselement 29-1 ausgeübte Stoß ist daher relativ schwach, so daß ein Brechen des Dichtungselementes 29-1 verhindert wird. Wie dies in der Figur 5 dargestellt ist, ist der Pumpwirkungsgrad dann, wenn die Amplitude der Blattfeder 30 auf 0,4 mm (Kurve x) und auf 0,6 mm (Kurve y) für eine Luftpumpe, die bei 6000 U/min.

arbeitet, eingestellt wird, besser als in dem Fall, Ln dem die Amplitude auf 0,8 mm (Kurve z) eingestellt wird, obwohl

1 die eingestellte Belastung der Blattfeder 30 dieselbe bleibt. Aus diesem Grunde kann der Spalt, der zwischen den Flügeln und den ihnen zugeordneten zweiten Dichtungs¹ Elementen 29-2 auftreten kann, wenn komprimierte Luft ge-

5 pumpt wird, durch Einstellen der Amplitude der Blattfeder 30 auf einen kleinen Wert verringert werden.

Claims

8000 MÖNCHEN 86 POSTFACH 860 820 _ MOHLSTRASSE M Honda Giken Kogyo telefon(owjmoj52 TELEX 522621 Kabushiki Kaisha telegrammpatentweickmannmonche?4 5-27-8, Jingumae, Shibuya-ku, Tokyo, Japan Pumpe mit Flügeln Patehtan sprüche

1. Pumpe mit Flügeln (20-1 bis 20-3), die sich dutch Schlitze (19) eines Rotors (17) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß in den jeweiligen Innenseiten jedes Schlitzes (19) ein Paar von sich zugewandten Nuten (28-1, 28-2) vorgesehen ist, daß ein längliches Dichtunaselement (29-1, 29-2) in jeder Nut (28-1, 28-2) voraesehenist, daß eine Blattfeder (30) unter Druck hinter dem Dichtungselement (29-1) in einer Nut (28-1) jedes Paares voraesehen ist, um das Dichtungselement (29-1) in Richtung auf den ihm zugeordneten Flügel (20-1 bis 20-3) vorzuspannen und dadurch den Flügel (20-1 bis 20-3) in Richtung auf das andere Dichtungs-r element (29-2) zu drücken, um zu bewirken, daß beide Dichtungselemente (29-1, 29-2) dichtend an dem Flüael (20-1 bis 20-3) angreifen, und daß die Bodenflächen der einander zugewandten Nuten (28-1, 28-2) des Paares in jedem Schlitz (19) voneinander durch eine Entfernung derart beabstandet sind,

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die Summe der Dicken der beiden Die .ungselemente (29-11 29-2) des Flügels (20-1 bis 20-3) und der Blattfeder (3d) in der Richtung zwischen den beiden Bodenflächen der Nuteh (28-1, 28-2) nur geringfügig kleiner ist als die Entfefcnung, so daß auf das Dichtu:igseleirent (29-1), an dem dili Blattfeder (30) angreift, ausgeübte Stöße so klein wiii möglich gehalten werden.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summe der Dicken um einen Betrag kleinen ist als die Entfernung, der gleich oder kleiner als 0,6 mm ist.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente (29-1 , 29-2) eine niedrige Zutl- und Biegefestigkeit aufweisen.

4. Pumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blattfeder (30) eine Breite aufweist, die geringfügig kleiner ist als die Breite der Bodenfläche der ihr zugeordneten Nut (29-1) und daß jede Blattfeder (30) derart gebogen ist, daß ihre Mitte an dem ihr zugeordneten Dichtungselement (29-1) angreift und daß ihre Enden mit der Bodenfläche der Nut (28-1) in Berührung stehen.

5. · Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch ! gekennzeichnet, daß die Blattfedern (30) in den Nuten (2^-1) an den vorderen Seiten der Flügel (20-1 bis 20-3) in äek Drehrichtung des Rotors (7) gesehen angeordnet sind.