DE3813132A1 - Fluegelzellenpumpe - Google Patents
FluegelzellenpumpeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, deren Rotor
zur Flügelführung lediglich einen Führungsschlitz mit einem
im wesentlich starren Flügel besitzt.
Derartige Flügel
zellenpumpen sind durch die DE-OS 25 21 190, 22 35 045,
24 07 293 bekannt.
Die Flügelzellenpumpe nach der DE-OS 24 07 293 hat einen im
wesentlichen starren Flügel, der an seinen Endkanten radial
bewegliche Dichtkanten aufweist, die mit der Gehäuseumfangs
wand kämmen. Der Gehäusequerschnitt wird durch einen Kreis
umschrieben. Daher müssen die Dichtleisten bei einer Rotorum
drehung einen verhältnismäßig großen Weg zurücklegen, um die
Exzentrizität des Rotors gegenüber dem Gehäuse auszugleichen.
Der Nachteil liegt im Verschleiß der Dichtleisten und Flügel.
Außerdem sind die verhältnismäßig dünnen Dichtleisten gerade
im Druckbereich sehr weit aus dem Flügel ausgefahren, so daß
die Gefahr besteht, daß die Dichtleisten oder Führungsflanken
des Flügels brechen.
Die Flügelzellenpumpe ist insbesondere nicht als Vakuumpumpe
für Bremskraftverstärker in Kraftfahrzeugen geeignet.
Die DE-OS 22 35 045 zeigt eine Flügelzellenvakuumpumpe, deren
Gehäusequerschnitt aus zwei Halbkreisen zusammengesetzt ist,
die durch eine Tangente jeweils oben und unten miteinander
verbunden sind. Hierdurch soll gewährleistet sein, daß trotz
exzentrischer Anordnung des Rotors keine Spalten zwischen dem
Flügel und der Umfangswand des Gehäuses entstehen. Durch
diese Gehäusegestaltung lassen sich Spalte jedoch nicht
vermeiden. Daher ist diese Pumpe nicht geeignet zur Erzeugung
eines Vakuums für Bremskraftverstärker in Kraftfahrzeugen.
Die DE-OS 25 23 190 zeigt eine Flügelzellenpumpe nach dem
Oberbegriff.
Dabei liegt der Führungsschlitz in einer Axialebene des
Rotors und in diesen Führungsschlitz ist ein einziger Flügel
radial gleitend geführt. Das Gehäuse ist als Kardipide-
Pascalsche Schnecke, Pascalsche Spirale ausgeführt. Der
Flügel selbst besitzt an seinen Enden, die mit dem Gehäuse
kämmen, eine spitze Kante. Durch Ausgestaltung des Gehäuse
querschnitts als eine solche Pascalsche Spirale und durch die
spitze Ausgestaltung der Flügelenden wird die Konstruktion
einer Flügelzellenpumpe mit nur einem Flügel geometrisch
möglich.
Der Nachteil dieser Flügelzellenpumpe ist darin zu sehen, daß
sich Gehäuse und Rotor im Bereiche des unteren Totpunkts, in
dem das eine Flügelende vollständig in den Rotor eingefahren
ist, nur linienmäßig berühren. Bei einer solch kurzen Dicht
strecke kommt es in diesem Bereich zu einer Undichtigkeit
zwischen Druck- und Saugzone der Pumpe mit einer dement
sprechenden Verschlechterung des volumetrischen Wirkungs
grades. Weiterhin besteht der Nachteil, daß das Fördervolumen
pro Umdrehung für eine solche Flügelzellenpumpe, bei der der
Gehäusequerschnitt von einer Pascalschen Spirale umschrieben
wird, beschränkt ist. Dabei muß das Verhältnis der Summe von
Rotorradius und Exzentrizität zu der Exzentrizität zwischen
1, 5 und 3 liegen. Wird dieses Verhältnis kleiner als 1,5, so
sind die am Flügel angreifenden Beschleunigungskräfte zu groß
und es entsteht u.U. eine unstetige Flügelbewegung. Ist das
Verhältnis größer als 3, so entsteht ein sehr großes Gehäuse,
das hinsichtlich der für den Ausstoß wirksamen Pumpenkammer
keine Vorteile bietet.
Aufgabe der Erfindung ist, das Gehäuse einer Flügelzellen
pumpe, die nur einen Flügel besitzt, so auszugestalten, daß
sie insbesondere als Vakuumpumpe eine lange Lebensdauer hat,
bei stark schwankenden Drehzahlen verwendbar ist, daß auch
bei niedrigen Drehzahlen eine gute Saugwirkung besteht, daß
die Pumpe ein hohes Fördervolumen hat, so daß auch bei
niedrigen Drehzahlen bereits nach wenigen Sekunden ein
ausreichend hohes Vakuum hergestellt ist, daß die Pumpe einen
niedrigen Energiebedarf bei geringem Verschleiß hat.
Diese Aufgabe wird nach dem Kennzeichen von Anspruch 1 zum
einen durch die Erkenntnis gelöst, daß Gehäusequerschnitts
formen, die von einer Pascalschen Spirale oder von zwei
Halbkreisen umschrieben werden, lediglich geometrisch
bedingte Formen darstellen, die jedoch für die Funktion als
Pumpe sehr ungünstig sind und in geometrischer Hinsicht
ersetzt werden können durch eine beliebig große Schar von
Kurven, die der Forderung genügen, daß die Sekantenlänge der
die Rotorachse senkrecht schneidenden Sekanten im wesent
lichen gleich der Flügellänge ist. Ausgehend von dieser
Erkenntnis wird die Aufgabe zum anderen dadurch gelöst, daß
aus der Schar von geometrisch geeigneten Kurven eine Kurve
ausgesucht wird, die gewährleistet, daß die Belastungen des
Flügels bei der radialen Flügelbewegung insbesondere Be
schleunigungs-, Ruck- und Stoßbelastungen sowie die auf die
Flügelenden wirkenden Verschleißkräfte minimiert werden.
Zusätzlich oder alternativ kann es erforderlich oder zweck
mäßig sein, für eine gute Dichtung zwischen der Druck- und
Saugzone der Pumpe im Bereich des unteren Totpunktes Sorge zu
tragen und die auf die Flügel senkrecht zur Flügelebene
wirkenden Druckkräfte zu minimieren. Dies wird erfindungs
gemäß dadurch erreicht, daß zusätzlich (Anspruch 2 bis 4 oder
alternativ Anspruch 5) zu den bereits erwähnten Optimie
rungen die Kurve so ausgewählt wird, daß sie sich im Bereich
des unteren Totpunktes dem Rotor anschmiegt. Dieser Bereich
wird als Dichtbereich bezeichnet. Vorzugsweise wird eine
Kurve ausgewählt, die im Dichtbereich einen Krümmungsradius
hat, der kleiner als die halbe Flügellänge ist. Im Dichtbe
reich ist der kleinste mögliche Krümmungsradius der Kurve im
wesentlichen gleich dem Rotorradius. In diesem Fall ist der
Krümmungsmittelpunkt im wesentlichen auch der Rotormittel
punkt.
Dadurch, daß sich das Gehäuse im Bereich des unteren Tot
punktes an den Rotormantel anschmiegt, entsteht ein Dicht
spalt, der sich über eine gewisse Länge erstreckt. Je länger
dieser Spalt ist und je enger dieser Spalt ist, desto besser
ist die Dichtwirkung.
Die Länge des Dichtbereiches ist nach der Erfindung vorzugs
weise größer als die Breite des Führungsschlitzes. Dadurch
wird gewährleistet, daß die Abdichtung von Druckzone gegen
über Saugzone auch dann durch den Rotormantel erfolgt, wenn
der Führungsschlitz im Bereich des unteren Totpunktes sich
befindet, und wenn der Flügel im Bereich des unteren Tot
punktes infolge der auf ihn wirkenden maximalen Zentrifugal
kräfte von der Gehäusewandung abhebt und einen Spalt mit der
Gehäusewandung bildet.
Die Erfindung gewährleistet im Bereich des unteren Totpunktes
eine Abdichtung zwischen Druck- und Saugzone, die bei anderen
Ausgestaltungen von Flügelzellenpumpen, auch bei mehr
flügeligen Flügelzellenpumpen nicht gegeben ist. Daher kann
die erfindungsgemäße Pumpe auch mit sehr geringen Schmieröl
mengen oder sogar als Trockenläufer betrieben werden. Dieser
Vorteil wird noch dadurch gefördert, daß der eine Flügel in
dem Rotorschlitz keine Pumpwirkung hat, wie dies bei Flügel
zellenpumpen mit mehreren Flügeln der Fall ist.
Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Gehäusewand können
ferner die Druckkräfte, die senkrecht zur Flügelebene auf den
Flügel wirken, gering gehalten werden. Das beruht darauf, daß
namentlich im Druckbereich die frei aus dem Rotor hinaus
ragende Flügellänge kleiner ist, als bei den bekannten
Flügelzellenpumpen, gleich ob sie nur einen oder mehrere
Flügel haben. Geometrisch beruht das darauf, daß die Kurve,
die den Gehäusequerschnitt umschreibt, sich im Bereich des
unteren Totpunktes eng an den Rotor anschmiegt und infolge
dessen auch in dem vor dem unteren Totpunkt liegenden
Druckbereich einen geringeren sekantialen Abstand vom
Rotormittelpunkt hat als die bekannten Flügelzellenpumpen.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei
spieles beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gehäuse,
Fig. 2 einen Normalschnitt durch das Gehäuse,
Fig. 3 die schematische Darstellung des Normal
schnittes nach Fig. 2 mit einer Dar
stellung des Gehäusequerschnitts.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Flügelzellenpumpe 1
ist an das Gehäuse 2 eines Kraftfahrzeugs durch Flansch 13
angeflanscht und mit Dichtung 14 abgedichtet. In dem Pumpen
gehäuse 4 ist der kreiszylindrische Rotor 5 drehbar gelagert.
Hierzu weist das Pumpengehäuse, dessen Querschnittsform
später erläutert wird, einen exzentrischen Ansatz auf, der
das Lagergehäuse 37 bildet. Das Lagergehäuse 37 ragt in das
Motorgehäuse und ist darin zentriert. Der Rotor ist so
gelagert, daß er an einer Stelle, dem sog. unteren Totpunkt,
in Umfangskontakt mit dem Pumpengehäuse steht, d.h. einen
engen Dichtspalt mit dem Pumpengehäuse bildet Es sei erwähnt,
daß das Lagergehäuse 37 eine Gleitlagerung für das freie Ende
des Rotors 5 bildet. Es ist daher eine Axialnut angedeutet,
die zur Schmierung dieses Gleitlagers dient.
Der Rotor 5 ist ein Rohr, das zwischen seinen beiden Enden
gleichen Außendurchmesser hat. Eine Innenbohrung 21 erstreckt
sich über die gesamte Länge des Rohres. Im Bereich des
Gehäuses besitzt das Rohr einen einzigen Führungsschlitz 6,
der in einer Axialebene liegt, der die Innenbohrung durch
dringt und dessen axiale Länge genau der axialen Länge des
Pumpengehäuses 4 entspricht. In dem Führungsschlitz 6 ist ein
einziger Flügel 7 gleitend geführt. Die Breite des Flügels
entspricht der axialen Länge des Pumpengehäuses. Der Flügel 4
kann aus einem Stück gefertigt sein. Er kann aber auch an
seinen Enden Dichtleisten aufweisen, die in Nuten 9 des
Flügels 7 - in radialer Richtung - gleitend, jedoch dichtend
geführt sind. Entlüftungsbohrungen 10, die den Grund der
Nuten 9 mit der - in Drehrichtung gesehen - Vorderseite des
Flügels verbinden, gewährleisten, daß in den Nuten 9 stets
der höchste in der Pumpe herrschende Druck vorhanden ist, so
daß die Dichtleisten 8 nach außen gedrückt werden. In jedem
Fall, d. h. auch wenn der Flügel 9 - wie in Fig. 3 skizziert
- nur aus einem Stück besteht, ist der Flügel ggf. ein
schließlich der Dichtleiste so lang, daß er - dank der später
noch zu beschreibenden Querschnittsform des Gehäuses - in
jeder Drehstellung dichtend am Umfang des Gehäuses 4 anliegt.
Vorzugsweise sind die Flügelenden in jedem Fall mit einem
Radius r abgerundet. Dieser Radius wird möglichst groß
gewählt und kann vorzugsweise größer als die halbe Dicke des
Flügels 7 sein. Wenn der Flügel mit Dichtleisten versehen
wird, so weisen diese außerhalb der Führungsnuten einen Kopf
auf, der wesentlich breiter als die Führungsnuten 9, jedoch
etwas schmaler als der Flügel 7 ist.
Es sei erwähnt, daß die in Fig. 2 gezeigten radial beweg
lichen Dichtleisten insbesondere zum Ausgleich von Wärme
dehnungen und Verschleiß dienen.
Die Umfangswand des Pumpengehäuses 4 ist so bestimmt, daß sie
eine in sich geschlossene Kurve ist, die der geometrischen
Anforderung genügt, daß alle Sekanten durch den Rotormittel
punkt O die gleiche Länge haben, wobei diese Länge im
wesentlichen gleich der Flügellänge L ist. Diese Forderung
gilt, wenn der Flügel - wie in Fig. 3 angedeutet - mit
spitzen Enden ausgeführt ist, da in diesem Falle die Berühr
kanten des Flügels am Gehäuse sich bei Drehung des Rotors
nicht ändern und folglich die Flügellänge zwischen den
Berührkanten konstant ist. Wenn die Flügelenden jedoch - wie
in Fig. 2 gezeigt ist - einen großen Krümmungsradius be
sitzen, so ändern sich die Berührkanten und die Flügellänge
zwischen den Berührkanten mit der Drehlage des Rotors. Daher
umschreibt die Umfangswand des Pumpengehäuses im Querschnitt
eine Äquidistante zu einer in sich geschlossenen Kurve, die
der geometrischen Forderung genügt, daß alle Sekanten durch
den Rotormittelpunkt O die gleiche Länge haben und so lang
sind wie die Flügellänge L-2 r. Die Äquidistante hat von 0-
dieser Kurve einen Abstand, der im wesentlichen gleich dem
Krümmungsradius r der Flügelköpfe ist.
Zur Konstruktion des Querschnitts der Flügelzellenpumpe mit
spitzen Flügelköpfen (Fig. 3) wird also zunächst die Flügel
länge L sowie der Außendurchmesser R des Rotors 5 festgelegt.
Die Differenz zwischen der Flügellänge L und dem Außen
durchmesser R bestimmt sehr wesentlich das Fördervolumen der
Pumpe. Die Differenz ist begrenzt durch Festigkeits- und
sonstige Überlegungen. Da der Rotor im Gehäuse so gelagert
ist, daß er an einer Stelle, dem sog. unteren Totpunkt, in
Umfangskontakt mit dem Gehäuse steht bzw. einen engen
Dichtspalt mit dem Gehäuse bildet, taucht der Flügel 7 in dem
unteren Totpunkt - wie in Fig. 2 dargestellt - vollständig in
den Führungsschlitz 6 des Rotors 5 ein.
Es wird nunmehr eine geeignete Kurvenform für den Bereich des
unteren Totpunktes festgelegt. Zwischen den Punkten C₁, und D₁,
ist bei der Konstruktion nach Fig. 3 festgelegt, daß die
Gehäuseumfangswand im Querschnitt einen Kreisbogen be
schreibt, dessen Radius nur geringfügig größer als der
Rotorradius R ist. Hierdurch ergibt sich im Bereich des
unteren Totpunktes ein sehr enger Dichtspalt, der sekantial
um ein Mehrfaches länger ist als die Breite des Führungs
schlitzes, in dem der Flügel geführt ist. Die Kurve, die den
Gehäusequerschnitt umschreibt, wird sodann so fortgesetzt,
daß sich ihr Krümmungsradius zunächst vergrößert. Dabei soll
die Vergrößerung des Krümmungsradius in Abhängigkeit von dem
Drehwinkel des Rotors in einer stetigen Funktion geschehen,
die nach Möglichkeit auch keinen Knick hat. Dadurch wird
erreicht, daß der im Rotorschlitz geführte Flügel eine ruck-
und stoßfreie Radialbewegung bei geringen Beschleunigungen
bzw. Verzögerungen ausführt. Durch diese Maßnahme kann der
Flügel mit relativ geringer Festigkeit, d. h. dünn und
leicht, hergestellt werden. Es wird aber insbesondere der
Verschleiß der mit der Gehäuseumfangswand kämmenden Flügel
köpfe eingeschränkt.
Wenn die Kurve, die die Gehäuseumfangswand im Querschnitt
beschreibt, für einen Drehwinkel des Rotors von 180° festge
legt ist, kann die Kurve für den restlichen Drehwinkel
konstruiert werden. Es sei angenommen, daß die Kurve zwischen
den Punkten E 1 und E 2 in der zuvor geschilderten Weise
optimal festgelegt worden ist. Dabei liegen die Punkte E 1
und E 2 auf einer Sekante, die durch den Rotormittelpunkt O
geht. Die Sekante hat die Flügellänge L. Nun kann z. B. von
dem Punkt C 1 aus der Punkt C 2 festgelegt werden, indem von
C 1 aus eine Sekante mit der Flügellänge L durch den Rotor
mittelpunkt O gelegt wird. Gleiches gilt für die anderen
Punkte A 2 usw.
Es ist ersichtlich, daß bei dieser Kurvenkonstruktion der
untere Totpunkt nicht mehr als ein Punkt gegeben ist. Der
Totpunkt ist definiert als die Stelle, in der der Flügel mit
einer seiner Enden vollständig in den Rotor eingefahren ist,
in der sich also Gehäuse und Rotorumfang fast berühren. Dies
findet bei der angegebenen Konstruktion an jeden Punkt der
Strecke zwischen den Punkten B und C statt, so daß man also
von einem Totpunkt-Bereich sprechen kann. Im Sinne dieser
Erfindung wird dieser Bereich als Dichtbereich bezeichnet.
Wie gesagt: Es ist günstig, wenn die Flügelköpfe nicht
spitzkantig, sondern mit einem ausreichend großen Abrundungs
radius versehen werden. Dieser Abrundungsradius sollte etwa
gleich der halben Flügeldicke sein. Wenn die Flügel mit
abgerundeten Enden ausgebildet werden, erhält man nach dieser
Erfindung eine idealspaltfreie Dichtung zwischen den Flügel
köpfen und der Gehäuseumfangswand, wenn die Gehäuseum
fangswand nach der folgenden Konstruktion ausgebildet wird:
Es wird zunächst die in Fig. 2 dargestellte in sich ge
schlossene Kurve K nach den anhand von Fig. 3 beschriebenen
Grundsätzen konstruiert. Dabei wird allerdings die Größe R
(Rotorradius) als theoretischer Rotorradius Rth gleich
praktischer Rotorradius Rp minus Abrundungsradius r der
Flügelenden. Es gilt also für die Konstruktion der Kurve K
nach Fig. 2: R = Rth = Rp - r. Die Kurve K wird sodann so
festgelegt, daß sie sich in der gewünschten Dichtzone dem
theoretischen Rotorumfang Uth anschmiegt. Die Sekantenlänge
der Kurve K ist sodann wiederum gleich der Größe L, wobei L
definiert ist als die gewählte größte praktische Flügellänge
Lp - minus dem doppelten Abrundungsradius r der Flügelköpfe.
Als Größe L (Flügellänge) L für die Sekantenlänge der Kurve K
wird sodann vorgegeben eine theoretische Flügellänge Lth.
Dabei ist diese theoretische Flügellänge Lth gleich der ge
wählten praktischen Flügellänge Lp abzüglich dem doppelten
Abrundungsradius r der Flügelköpfe. Es gilt also:
L = Lth = Lp - 2r.
Die Gehäuseumfangswand G wird sodann festgelegt als Äquidi
stante zu der Kurve K mit dem Abstand des Krümmungsradius r
der Flügelköpfe.
Die Flügelköpfe müssen nicht mit kreisförmigem Querschnitt
abgerundet sein. Für eine beliebige Abrundung gilt, daß die
Gehäuseumfangswand zu der Kurve K durch die Abstände A
festgelegt wird, welche die momentanen Berührkanten B des
Flügels auf ihrer Normalen N zu der Mittelebene ME des
Flügels haben und die Kurve K wird für den Schnittpunkt
dieser Normalen mit der Mittelebene ermittelt. Die Mittel
ebene liegt in einer Radialebene des Rotors mittig zwischen
den Seitenflächen des Flügels.
Wie Fig. 2 schematisch darstellt, besitzt das Pumpengehäuse 4
den Saugeinlaß 11 mit einem darin angeordneten Rückschlag
ventil 31 sowie einen Auslaß 12 mit einem darin angeordneten
Rückschlagventil 24. Der Einlaß 11 ist etwa um 90° gegenüber
der Totpunktlage versetzt und der Einlaß 12 liegt im Bereich
vor dem unteren Totpunkt - in Drehrichtung 35 gesehen.
Wie Fig. 1 zeigt, ist das Einlaßventil 31 als Pilzventil aus
gebildet. Es handelt sich um einen pilzförmigen Gummikörper,
der mit seinem Stil in eine gelochte Ventilplatte eingesetzt
ist und der mit den Rändern seines Kopfes dichtend auf der
Ventilplatte aufliegt und dabei die Löcher der Ventilplatte
umschließt. Bei eintretender Luft stülpt sich der Kopf derart
in Saugrichtung um, daß die Saugöffnung freigegeben wird. In
der Gegenrichtung sperrt der Kopf.
Wie Fig. 1 zeigt, weist der Auslaß zunächst eine
Nut 36 in der Stirnseite des Pumpengehäuses auf, die sich
über einen größeren Auslaßbereich erstreckt. Von dieser Nut
aus durchdringt der Auslaßkanal 12 den Gehäusedeckel. Der
Auslaßkanal 12 mündet in einer Auslaßkammer 25. Das Ventil 24
ist als Federblattventil ausgebildet, das einseitig einge
spannt ist und die Auslaßöffnung in der Auslaßkammer 25 über
deckt. Die Auslaßkammer ist so ausgebildet, daß sie das
Ventil 24 einschließt und daß sie sich an das Lagergehäuse 37
des Pumpengehäuses anschließt. Die Auslaßkammer 25 wird durch
einen Deckel 32 verschlossen. Das Lagergehäuse 37 besitzt
eine radiale Stichbohrung 27, die von der Auslaßkammer 25
ausgeht und in eine Ringnut 26 mündet. Die Ringnut 26 liegt
im Innenumfang des Lagergehäuses 37 und wird durch den Außen
umfang des Rotors begrenzt. Die Ringnut 26 kann auch auf dem
Außenumfang des Rotors gebildet und durch den Innenumfang des
Lagergehäuses 37 begrenzt werden. Der Rotor besitzt eine
Radialbohrung 28, die in derselben Normalebene wie die Ring
nut 26 liegt und die daher die Innenbohrung 21 des Rotors mit
der Ringnut verbindet. Die Radialbohrung 28 läuft um und ist
in Fig. 1 nur zufällig in der Zeichnungsebene gelegen.
Der Rotor weist an seinem Lagerende, das in das Kurbelgehäuse
2 ragt, eine etwas vergrößerte Ausdrehung auf, in die eine
Antriebswelle des Motors mit ihrer Kupplungsscheibe 15
hineinragt. Bei der Antriebswelle 3 kann es sich z.B. um die
Antriebswelle für die Einspritzpumpe handeln. Die Kupplungs
scheibe 15 wird mit Schraube 18 auf der Antriebswelle befe
stigt. Die Kupplungsscheibe 15 besitzt an einer Stelle ihres
Umfangs einen Kupplungslappen 16, der in einen Einschnitt 17
(vgl. Fig. 3) des Rotors 5 eingreift, ohne die axiale Beweg
lichkeit des Rotors zu hindern. Die Antriebswelle 3 und die
Schraube 18 besitzen eine zentrische Ölzufuhrbohrung 19. In
der Schraube gabelt sich diese axiale Bohrung in zwei oder
mehr Öleinspritzbohrungen 20, wobei die Öleinspritzbohrungen
20 in die Innenbohrung 21 des Rotors 5 derart gerichtet sind,
daß sie den Flügel 7 nicht treffen.
Der Rotor besitzt in seiner Innenbohrung 21 einen umlaufenden
Bund 22, der zwischen dem Radialkanal 28 und dem Rotorende
angebracht ist. Es sei bemerkt, daß der Rotor an seinem
freien Ende offen ist; das heißt: Der Innenumfang des Bundes
22 bildet mit dem Kopf der Schraube 18 und die Kupplungs
scheibe 15 bildet mit der Ausdrehung 23 einen Ringspalt, der
die Innenbohrung 21 des Rotors mit dem Kupplungsgehäuse
verbindet.
Der Rotor 5 wird durch Antriebswelle 3 mit Drehrichtung 35
angetrieben. Dabei führt der Flügel 7 in dem Führungsschlitz
6 eine Relativbewegung aus und liegt mit seinen beiden Enden
dichtend und gleitend am Gehäuseumfang des Pumpengehäuses 4
an.
Der große Krümmungsradius der Flügelenden hat den Vorteil,
daß die Flächenpressung des Flügels am Gehäuseumfang gering
ist, daß andererseits aber zwischen jedem Flügelkopf und dem
Gehäuseumfang ein verhältnismäßig breiter Spalt entsteht. In
diesem Spalt kann sich ein Ölpolster ausbilden, das einer
seits dynamisch tragfähig ist und andererseits eine gute
Dichtwirkung hat. Infolge des großen Krümmungsradius wechselt
die Anlagelinie des Flügelkopfes am Gehäuseumfang ständig.
Dies hat einerseits eine gute Kühlung zur Folge, so daß es
nicht zu örtlichen Überhitzungen des Flügels infolge der
Reibung kommt. Zum anderen wird hierdurch auch der Verschleiß
gemindert und im übrigen eine gleichmäßige Verteilung des
Verschleißes bewirkt, so daß mit einer langen Standzeit des
Flügels zu rechnen ist.
Die Erfindung gestattet die Verwendung eines Flügels mit
großen Kopfradien und gewährleistet trotzdem eine satte
Anlage der Flügelköpfe am Gehäuseumfang in jeder Drehlage,
und zwar dadurch, daß das Pumpengehäuse im Querschnitt als
Äquidistante ausgebildet wird zu der Kurve K,
die für den Mittelpunkt des Krümmungskreises der Flügelköpfe
konstruiert ist.
Dabei ist die Verwendung eines Flügels mit Dichtleisten 8 an
den Flügelköpfen nicht unbedingt erforderlich. Die Dicht
leisten können jedoch zum Ausgleich von Toleranzen und zum
Ausgleich eines Verschleißes des Pumpengehäuses und der
Flügel dienen. Bei Verwendung der Dichtleisten ist von beson
derer Wichtigkeit, daß die Dichtleisten außerhalb der
Führungsnut 9 wesentlich, und zwar bis auf annähernd die
Flügelbreite verbreitert sind. Hierdurch wird ermöglicht, daß
auch die Dichtleisten mit einem großen Krümmungsradius herge
stellt werden können, so daß sich die Anlagelinien der Köpfe
der Dichtleisten 8 bei einer Rotorumdrehung in einem weiten
Bereich ändert. Wenn die Kopfenden der Dichtleisten annähernd
so dick wie der Flügel ausgebildet sind, so hat dies den
Vorteil, daß in der unteren Totlage - wie Fig. 2 zeigt - nur
eine geringe Ölmenge in dem Führungsschlitz 6 des Rotors ein
geschlossen ist und mitgeschleppt wird. Andererseits wird
dadurch, daß das Kopfende der Dichtleiste etwas schmaler als
der Flügel ist, verhindert, daß die Dichtleisten beim Einfah
ren des Flügels mit der Dichtleiste in den Rotorschlitz an
den Längskanten des Rotorschlitzes hängenbleiben.
Wie sich insbesondere aus Fig. 1 ergibt, ist der Rotor ein
Rohr, das über seine gesamte Länge gleichen Außendurchmesser
hat. Gegenüber der üblichen Ausführung, bei der die Rotor
welle einen kleineren Durchmesser als der Rotor hat, gewinnt
der Rotor an Stabilität. Wegen dieser verbesserten Stabilität
ist es möglich, den Rotor dünnwandig und damit massearm
auszuführen. Die Wandstärke ist bei dieser Ausgestaltung des
Rotors dadurch begrenzt, daß die Rotorwandung im Führungs
schlitz 6 eine gute, d.h. gut dichtende und geringe Flächen
pressung verursachende Führung für den Flügel darstellen
muß.
Bei dieser Ausgestaltung des Rotors wird ferner ein verhält
nismäßig kleiner Außendurchmesser des Rotors ermöglicht,
wobei man wissen muß, daß die Differenz zwischen Flügellängen
und Außendurchmesser des Rotors - abgesehen von der Flügel
dicke - im wesentlichen das Fördervolumen der Pumpe
bestimmt.
- Bezugszeichenaufstellung
1 Flügelzellenpumpe
2 Motorgehäuse, Kurbelgehäuse
3 Antriebswelle, Motorwelle, Nockenwelle
4 Pumpengehäuse
5 Pumpenrotor
6 Rotorschlitz, Führungsschlitz
7 Flügel
8 Dichtleiste
9 Nut
10 Entlüftungsbohrung
11 Einlaß, Sauganschluß
12 Auslaß
13 Flansch
14 Dichtung
15 Kupplungsscheibe
16 Kupplungslappen
17 Einschnitt
18 Schraube
19 Ölzufuhrbohrung
20 Öleinspritzbohrung
21 Innenbohrung des Rotors
22 Bund
23 Ringspalt, Ausdrehung
24 Rückschlagventil, Auslaßventil
25 Auslaßkammer
26 Ringnut
27 Stichbohrung
28 Rotorbohrung, Radialbohrung
29 Äquidistante
30 Drehrichtung
31 Einlaßventil
32 Deckel
33 Ringspalt
34 Axialnut
35 Drehrichtung
36 Nut
37 Lagergehäuse
Claims (5)
1. Flügelzellenpumpe,
deren kreiszylindrischer Rotor zur Flügelführung
lediglich einen in einer Axialebene des Rotors liegenden
Führungsschlitz besitzt,
wobei der Gehäusequerschnitt von einer in sich ge
schlossenen Kurve umschrieben wird,
deren die Rotorachse senkrecht schneidende Sekanten im
wesentlichen gleich der Flügellänge zwischen den
Berührkanten des Flügels sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
aus einer Schar von beliebigen Kurven, deren die
Rotorachse senkrecht schneidende Sekanten im wesent
lichen gleich der Flügellänge sind, die Kurve derart
ausgewählt wird, daß die in der Flügelebene wirkenden
Belastungen des Flügels bei der radialen Flügelbewegung,
insbesondere die Beschleunigungs-, Ruck- und Stoßbelas
tungen, sowie die auf die Flügelenden wirkenden Ver
schleißkräfte minimiert werden.
2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kurve so ausgewählt wird, daß die auf die Flügel
senkrecht zur Flügelebene wirkenden Druckkräfte mini
miert werden.
3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Kurve im Druckbereich und/oder Saugbereich des
unteren Totpunktes über eine sekantiale Strecke, die
zumindest gleich der Breite des Führungsschlitzes ist,
sich dem Rotorquerschnitt eng anschmiegt (Dichtbereich),
wobei im Dichtbereich der Krümmungsradius der Kurve
kleiner als die halbe Flügellänge ist.
4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Krümmungsradius der Kurve im Dichtbereich im
wesentlichen gleich dem Rotorradius aber nicht kleiner
als der Rotorradius ist.
5. Flügelzellenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1,
dadurch gekennzeichnet, daß
aus einer Schar von beliebigen Kurven, deren die
Rotorachse senkrecht schneidenden Sekanten im wesent
lichen gleich der Flügellänge sind, eine Kurve ausge
wählt wird, deren Krümmungsradius im Bereich des unteren
Totpunktes gleich oder kleiner als die halbe Flügellänge
ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19883813132 DE3813132A1 (de) | 1987-05-19 | 1988-04-20 | Fluegelzellenpumpe |
DE3832042A DE3832042C2 (de) | 1987-10-05 | 1988-09-21 | Flügelzellenpumpe |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3716648 | 1987-05-19 | ||
DE19883813132 DE3813132A1 (de) | 1987-05-19 | 1988-04-20 | Fluegelzellenpumpe |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE3813132A1 true DE3813132A1 (de) | 1988-12-15 |
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ID=25855729
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE19883813132 Ceased DE3813132A1 (de) | 1987-05-19 | 1988-04-20 | Fluegelzellenpumpe |
Country Status (1)
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