DE3832042C2 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe nach dem Ober­ begriff von Anspruch 1.

Dabei liegt der Führungsschlitz in einer Axialebene des Rotors und in diesen Führungsschlitz ist ein einziger starrer Flügel radial gleitend geführt. Das Gehäuse ist als Pascal­ sche Spirale bzw. Äquidistante einer Pascalschen Spirale (Konchoide) ausgeführt. Durch diese Ausgestaltung des Gehäusequerschnitts wird die Konstruktion einer zweizelligen Flügelzellenpumpe mit einem starren Flügel geometrisch möglich.

Bei Verwendung der Flügelzellenpumpe als Vakuumpumpe, die insbesondere zur Erzeugung eines Vakuums für die Bremskraft­ verstärkung in Diesel-Kraftfahrzeugen, sonstigen Kraftfahr­ zeugen mit Einspritzmotor und zum Betrieb sonstiger Servover­ braucher in Kraftfahrzeugen dient, hat eine derartige Flügel­ zellenpumpe jedoch den Nachteil, daß die Flügelenden sehr schnell verschleißen und im übrigen eine absolut maßhaltige Fertigung des Gehäuses und der Flügel erforderlich ist, wenn der theoretische Wirkungsgrad der Pumpe erreicht werden soll. Durch Verschleiß einerseits, aber auch durch Tempera­ tureinflüsse wird die bekannte Flügelzellenpumpe sehr schnell undicht, so daß sie als Vakuumpumpe nicht mehr brauchbar ist.

Durch die DE-PS 24 07 293 ist ein Drehschieber-Kompressor bekannt, bei dem der einzige Flügel zwei längliche Dicht­ leisten aufweist, die sich in axialer Richtung erstrecken, mit dem Zylindergehäuse in abdichtender Berührung stehen und die in Nuten, die jeweils in das stirnseitige Ende des Schiebers eingebracht sind, geführt werden. Dabei bleibt offen, wie das Gehäuse ausgebildet werden muß.

Durch die CH-PS 634 385 ist eine Flügelzellenpumpe bekannt, deren Gehäuseumfangswand im wesentlichen von einer Konchoide beschrieben wird, wobei auf die Enden des Flügels jeweils ein radial bewegliches Gleitstück gesetzt ist. Derartige Gleit­ stücke können lediglich geringe Bewegungen ausführen, so daß auch hier Gehäuse und Flügel mit recht geringer Toleranz gefertigt sein müssen und kein großer Verschleiß auftreten darf. Vor allem aber sind derartige Gleitstücke zu breit, so daß sich aus der Breite der Gleitstücke eine Begrenzung für die Auslegung der Flügelzellenpumpe und insbesondere für das Fördervolumen der Flügelzellenpumpe ergibt. Schließlich besteht die Gefahr, daß die Gleitstücke völlig oder zeitweise klemmen (stick-slip). Alle diese Nachteile machen sich durch Geräusch und schlechten Wirkungsgrad bemerkbar.

Aus dem DE GM 19 00 886 ist eine weitere Flügelzellenpumpe bekannt, an welcher die Schieber im Bereich der Außenkante mit einer flexi­ blen Dichtungsleiste versehen sind. Bei dieser Flügelzellenpumpe besteht das Problem, daß die flexiblen Dichtungsleisten zu einem Klemmen des Flügels führen können, da sie mit einer elastischen Vorspannung an den Gehäusewänden anliegen müssen, um ihre Dicht­ funktion wahrzunehmen.

Weiterhin ist in der DD PS 54 584 eine Flügelzellenpumpe offen­ bart, bei der die Flügel unter vorgespannten Gummipuffern an die Gehäusewand gedrückt werden. Eine derartige Vorspannung kann nur in radialer Richtung erfolgen, deshalb sind hier hohe Anpreß­ kräfte mit entsprechendem Verschleiß zu erwarten.

Die FR 21 49954 zeigt zylindrische Kopfleisten, die in konkaven Ausnehmungen des Flügels sitzen. Hier besteht die Gefahr der Selbsthemmung, da die Kopfleiste entgegen der Laufrichtung wandern muß und sich dabei der Gehäusewand nähert.

Bei der US 4,373,880 sind hingegen die Flügelspitzen derart ver­ rundet, daß sie stets nur linienförmig an dem Gehäuse anliegen können. Die hierfür erforderliche Genauigkeit ist erheblich und außerdem störanfällig.

Aus der nicht vorveröffentlichten EP 264 778 sind radial bewegli­ che Führungsleisten an den Flügelenden bekannt.

Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Flügelzel­ lenpumpe so auszubilden, daß die Flügelzellenpumpe als Vakuumpumpe geeignet ist, daß die Flügelzellenpumpe mit ange­ messenem Fertigungsaufwand herzustellen ist, daß die Flügel­ zellenpumpe mit nur einem einzigen Flügel ausgestattet werden kann, daß die Flügelzellenpumpe so konstruiert werden kann, daß sie ein großes Fördervolumen hat, daß die Flügelzellen­ pumpe nicht verschleißanfällig ist, eine große Laufruhe hat und bei alledem einen hohen Wirkungsgrad hat und über lange Lebensdauer verfügt.

Dies wird nach dem Kennzeichen von Anspruch 1 dadurch erreicht, daß die Gleitstücke an den Flügelenden schwenkbar gelagert sind, wobei die Schwenkachsen der Gleitstücke paral­ lel zur Rotorachse liegen. Die Gleitstücke erstrecken sich über die gesamte axiale Länge des Pumpenraums und füllen den radialen Spalt zwischen dem Flügelende und der Gehäuse­ umfangswand dichtend aus.

Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß die Flügelenden stets am Gehäuseumfang anliegen, daß der Flügel mit Spiel im Gehäuse geführt sein kann und daß eine geräuschfreie Bewegung der Flügel und Gleitstücke ermöglicht wird.

Zur Abdichtung kann es ausreichend sein, daß die Gleitstücke infolge Zentrifugalkraft nach außen gegen die Gehäuseumfangs­ wand gedrückt werden.

Bei der Ausführung nach Anspruch 2 ruft die Reibkraft zwischen Gehäuseumfangswand und Berührkante des Gleitstückes ein Drehmoment hervor, das im Ausschwenksinne auf das Gleit­ stück einwirkt und eine Auflagekraft des Gleitstückes an der Gehäuseumfangswand bewirkt.

Die alternative oder zusätzliche Maßnahme nach Anspruch 4 steuert auch eine pneumatische Kraft zur Anlage der Gleit­ stücke an der Gehäuseumfangswand bei.

Um eine gute Dichtung zwischen den Gleitstücken und den Flügelenden zu bewirken, können die Schwenkgelenke nach Anspruch 5 hergestellt werden, wobei sich vorzugsweise das Gelenk über die gesamte Flügellänge erstreckt. Aus ferti­ gungstechnischen Gründen wird dabei die Kalotte vorzugsweise in das Flügelende eingebracht, während der in die Kalotte passende Kreiszylinder an das Gleitstück angeformt ist.

Zur Bewirkung einer guten Dichtung, die insbesondere auch bei niedrigen Drehzahlen und beim Anlauf der Pumpe wirksam ist, dient die Maßnahme nach Anspruch 9. Hierbei kann es sich insbesondere um Torsionsfedern handeln, die in die Stirn­ flächen der kreiszylindrischen Gelenkbolzen der Gleitstücke eingelassen sind und die sich einerseits an dem Flügelende und andererseits an der Stirnfläche des Gelenkbolzens abstüt­ zen.

Ein Vorteil der Erfindung ist darin zu sehen, daß durch die Gelenkverbindung zwischen den Flügelenden und den Gleit­ stücken eine große relative Beweglichkeit der Gleitstücke gegeben ist. Unter Beibehaltung dieser Beweglichkeit kann die Bewegung durch die Maßnahme nach Anspruch 10 gedämpft werden.

Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Flügelzellenpumpe als Vakuumpumpe in Kraftfahrzeugen durch das Schmieröl des Kraft­ fahrzeugs geschmiert ist. Bei der Ausbildung nach Anspruch 10 wird in den Hohlraum zwischen der Unterseite des Gleitstückes und dem Flügelende beim Ausschwenken des Gleitstückes Öl angesaugt. Beim Einschwenken des Gleitstückes wird dieses Öl wieder aus dem Hohlraum ausgepreßt.

Alternativ können die Gleitstücke an die Flügelenden ange­ formt sein (Anspruch 8), wobei z. B. in die Vorderfrontfläche des Flügels - d. h. in Drehrichtung vorn - an den Flügelenden ein tiefer Einschnitt parallel zur Rotorachse derart einge­ bracht ist, daß zwischen dem äußersten, als Gleitstück wirkenden Flügelende und dem Hauptkörper des Flügels ledig­ lich ein geringer Steg auf der Rückfront des Flügels stehen­ bleibt, der eine ausreichende Schwenkbeweglichkeit des Gleit­ stückes zuläßt.

Eine federnde und gleichzeitig dämpfende Abstützung des Gleitstückes gegenüber dem Flügelende wird durch die Maßnahme nach Anspruch 11 erreicht. Als gummielastische Materialien kommen neben Gummi auch Elastomere in Betracht, die gegenüber den chemischen und physikalischen Belastungen ausreichend widerstandsfähig sind.

Infolge der großen Beweglichkeit der Gleitstücke gegenüber den Flügeln können die Flügel gegenüber dem Gehäuse ein verhältnismäßig großes Spiel haben. Dadurch wird es möglich, daß die Flügelzellenpumpe mit nur einem in einer Axialebene liegenden Flügel ausgestattet wird, daß aber trotzdem das Gehäuse kreiszylindrisch ausgeführt wird.

Eine geringere Relativbewegung zwischen den Gleitstücken und den Flügeln wird erfordert, wenn der Kurvenzug des Gehäuse­ umfangs eine in sich geschlossene Kurve ist, deren die Rotor­ achse senkrecht schneidende Sekanten im wesentlichen gleiche Länge haben. Die Länge der Sekanten ist im wesentlichen der Abstand zwischen den Berührkanten der Gleitstücke eines Flügels bei etwa mittlerem Ausschwenkwinkel der Gleitstücke gegenüber dem Flügel.

Diese Beziehung gilt, wenn die Gleitstücke am Gehäuseumfang in einer spitzen Kante anliegen oder auf der Vorderseite oder Rückseite des Flügels schwenkbar gelagert sind. Wenn jedoch die Gleitstücke auf den Kopfseiten der Flügelenden schwenkbar gelagert sind und mit einer gekrümmten Fläche an der Gehäuse­ umfangswand anliegen, so wird die Gehäuseumfangswand im Quer­ schnitt als in sich geschlossener Kurvenzug ausgebildet, der eine Äquidistante mit dem Abstand des Krümmungsradius der Gleitstücke zu einem idealen Kurvenzug ist. Dieser ideale Kurvenzug ist eine in sich geschlossene Kurve, deren die Rotorachse senkrecht schneidende Sekanten im wesentlichen gleich dem Abstand der Krümmungsmittelpunkte der Gleitstücke bei mittlerer Ausschwenklage der Gleitstücke ist. Der ideale Kurvenzug kann z. B. eine Konchoide oder Pascalsche Spirale sein.

Der ideale Kurvenzug wird dabei so ausgewählt, daß die in der Flügelebene wirkenden Belastungen des Flügels und der Gleit­ stücke bei der radialen Flügelbewegung und der Schwenkbewe­ gung minimiert werden. Insbesondere sollen keine Beschleu­ nigungs- und Stoßbelastungen auftreten.

Sofern die Gleitstücke auf den Kopfflächen der Flügelenden schwenkbar gelagert sind, beeinflußt der Krümmungsradius der Berührflächen das Fördervolumen. Aus diesem Grunde sollte der Krümmungsradius der Gleitstücke kleiner als die halbe Flügel­ dicke sein. Andererseits sollte der Krümmungsradius nicht gegen Null gehen, damit der Dichtspalt zwischen der Gehäuse­ umfangswand und den Berührflächen der Gleitstücke ausreichend lang ist. Aus diesem Grunde sollte der Krümmungsradius nicht kleiner als 1/4 Flügeldicke sein.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gehäuse;

Fig. 2, 4 bis 6 Normalschnitt durch das Gehäuse mit Alternativen für die Ausbildung der Gleitstücke und des Gehäuseumfangs;

Fig. 3 eine axiale Ansicht des Gehäusedeckels.

Die in den Fig. 1 bis 6 dargestellte Flügelzellenpumpe ist an das Kurbelgehäuse 2 eines Kraftfahrzeugs durch Flansch 13 angeflanscht und mit Dichtung 14 abgedichtet. In dem Pumpengehäuse 4 ist der kreiszylindrische Rotor 5 drehbar gelagert. Hierzu weist das Pumpengehäuse, dessen Quer­ schnittsform später erläutert wird, einen exzentrischen Ansatz auf, der das Lagergehäuse 37 bildet. Das Lagergehäuse 37 ragt in das Kurbelgehäuse und ist darin zentriert. Der Rotor ist so gelagert, daß er an einer Stelle, dem sog. unteren Totpunkt, in Umfangskontakt mit dem Gehäuse steht. Es sei erwähnt, daß das Lagergehäuse 37 eine Gleitlagerung für das freie Ende des Rotors 5 bildet. Es ist daher eine Axial­ nut 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 Gehäu­ ses besitzt das Rohr einen einzigen Führungsschlitz 6, der in einer Axialebene liegt, der die Innenbohrung durchdringt und dessen axiale Länge genau der axialen Länge des Pumpengehäu­ ses 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, weist jedoch an seinen Enden Dichtleisten auf in Form von Gleitstücken, die an den Flügel­ enden schwenkbar gelagert sind. Auf die Konstruktion der Umfangswand des Pumpengehäuses 4 und des Flügels und der Gleitstücke wird später eingegangen.

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 und Fig. 3 zeigen, 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 ist an seinem freien Ende offen, das heißt: Der Innenumfang des Bundes 22 bildet mit dem Kopf der Schraube 18 und die Kupplungsscheibe 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.

Das Schmieröl wird der Pumpe durch Ölzufuhrbohrung 19 und Öleinspritzbohrungen 20 zugeführt. Dabei gelangt das Öl zunächst in die Innenbohrung des Rotors 5, und zwar in den Bereich des Führungsschlitzes 6. Infolge der Zentrifugalkraft wird das Öl als Film oder Mantel auf dem Innenumfang des Rotors verteilt. Dieser Mantel umgibt auch die Spalte, die der Führungsschlitz 6 mit dem Flügel 7 bildet. Es ist weiter zu berücksichtigen, daß das gesamte Pumpengehäuse 4 außerhalb des Rotors unter Unterdruck steht, und zwar nicht nur auf der Saugseite, sondern - zumindest nach kurzem Betrieb - auch auf der sog. Auslaßseite im Bereich des Auslasses 12. Dies wird dadurch bewirkt, daß das Pumpengehäuse durch die Rückschlag­ ventile 31 und 24 nur in Saugrichtung durchströmt werden kann. Infolge des Unterdrucks im Pumpengehäuse 4 und infolge der Zentrifugalkräfte wird nun das Öl, das sich auf den Innenumfang des Rotors 5 legt, in die Dichtspalte des Führungsschlitzes 6 sowie in den Dichtspalt 33, den die Stirnseite des Rotors mit der Stirnseite des Pumpengehäuses 4 bildet, hineingezogen und in die Flügelzellen gefördert. In den Flügelzellen wird das Schmieröl durch den umlaufenden Flügel mitgerissen und bildet in den Schmierspalten zwischen den Flügelköpfen und dem Gehäuseumfang einen Schmier- und Dichtfilm. Gleichzeitig wird aber auch das Schmieröl durch die Auslaßnut 36 und den Auslaßkanal 12 mit der Auslaßluft zurück in die Auslaßkammer 25 gefördert. Von dort gelangt das Schmieröl durch Stichbohrung 27 in die Ringnut 26. Diese Ringnut 26 steht unter atmosphärischem Druck. Daher kann sich das Schmieröl von hier in die Lagerspalte und die Schmiernut des Lagers verteilen. Es wird zum Teil durch die Lagerspalte zurück in den Pumpenraum des Pumpengehäuses 4 gesaugt; ein anderer Teil sickert in das Kurbelgehäuse. Die Hauptmenge des in der Abluft enthaltenen Schmieröls wird jedoch zurück in die Innenbohrung 21 des Rotors gefördert. Von dort können überschüssige Schmierölmengen durch die Ringspalte, die zwischen der Antriebswelle 3 bzw. Kupplungswelle 15 und Schraube 18 zum Rotor hin gebildet werden, in das Kurbel­ gehäuse zurücklaufen.

Hinsichtlich der Gehäusekonstruktion und der Flügelkonstruk­ tion zeigen die Fig. 2 bis 6 Alternativen. Es sei bemerkt, daß die dargestellten Flügelkonstruktionen auch für die in den jeweils anderen Figuren dargestellten Gehäusekonstruk­ tionen Anwendung finden können und umgekehrt, daß die darge­ stellten Gehäusekonstruktionen auch in Verbindung mit den jeweils anderen Flügelkonstruktionen angewandt werden können.

Bei der Ausführung nach Fig. 2 ist der Innenumfang des Pumpengehäuses ein Kreiszylinder. Die Länge des starren Flügels 7 von einem Flügelende zum anderen ist im wesent­ lichen gleich und nicht größer als die kleinste Gehäuse­ sekante durch den Rotormittelpunkt M. Bei der angegebenen Drehrichtung 35 besitzt der Flügel 7 auf seinen Vorderfronten 42 im Bereich der Flügelenden eine eingearbeitete kreiszylin­ drische Kalotte 9. Die Kalotte 9 ist so angelegt, daß sie in einem gegenüber ihrem Durchmesser verengten Schlitz auf der Vorderfront 42 mündet und daß die stehenbleibende, lippenför­ mige Flügelwandung 46 ausreichend biegeelastisch ist. In jeder Kalotte 9 ist ein Gleitstück 8 mit einem kreiszylin­ drischen Gelenkbolzen 10 schwenkbar gelagert. Das freie Ende 38 jedes Gleitstücks liegt an der Gehäuseumfangswand an und bewirkt die Umfangsdichtung der in dem Pumpengehäuse abge­ teilten Flügelzellen. Durch die Rotation des Flügels 7 mit Drehrichtung 35 wirkt auf die freien Enden 38 der Gleitstücke 8 die Zentrifugalkraft ein, so daß ausreichender Anpreßdruck mit ausreichender Dichtung gegeben ist. Ferner wirkt auch die resultierende Druckkraft im Sinne der Anpressung, da auf der Seite des Gleitstücks, die der Gehäuseumfangswand zugewandt ist, ein geringerer Druck herrscht als auf der dem Innenraum zugewandten Seite.

Zusätzlich kann das Gleitstück 8 gegenüber dem Flügel 7 durch Feder 39 im Sinne der radialen Ausstreckung abgestützt sein. Dargestellt ist eine Torsionsfeder 39, die auf der Stirn­ fläche des Gelenkbolzens 10 in einem Sackloch gelagert ist und die einerseits an dem Gelenkbolzen und andererseits an dem Flügel angreift. Die Gelenkbolzen 10 und Kalotten 9 erstrecken sich vorzugsweise wie das Gleitstück über die gesamte Flügellänge, so daß Kalotte und Gelenkbolzen gleich­ zeitig eine Abdichtung der Flügelzellen bewirken. Das ist insbesondere dann wichtig, wenn der Flügelkopf des Flügels 7 nicht selbst an der Umfangswand des Gehäuses anliegt, sondern sich durch das Gleitstück 8 an der Gehäuseumfangswand ab­ stützt. Diese Situation ist für den unteren Flügelkopf im Bereich des unteren Totpunktes in Fig. 2 dargestellt.

Der Rotor besitzt an jedem radialen Ende des Führungsschlit­ zes eine sich über die gesamte axiale Länge erstreckende, keilförmige Aussparung 40, die so geformt ist, daß auch das Gleitstück 8 so weit in den Rotor einfahren kann, daß es im wesentlichen von dem einhüllenden Kreis des Rotors umschlos­ sen wird. Es muß jedoch hervorgehoben werden, daß es nicht erforderlich ist, daß das Gleitstück vollständig in der Einhüllenden des Rotors verschwindet.

Bei den Ausführungen nach den Fig. 4 bis 6 ist die Umfangswand des Pumpengehäuses 4 so bestimmt, daß sie eine in sich geschlossene Kurve ist, die die Äquidistante zu einer idealen Kurve ist. Der Abstand der Äquidistanten von der idealen Kurve ist der Krümmungsradius der Berührfläche, mit der das Gleitstück die Gehäuseumfangswand berührt. Die ideale Kurve genügt der geometrischen Anforderung, daß alle Sekanten durch den Rotormittelpunkt M die gleiche Länge haben. Ein Gehäuse mit dieser geometrischen Anforderung kann auch für die Flügelform nach Fig. 2 angewandt werden. In diesem Falle wäre die Länge der Sekanten mindestens gleich der Flügellänge L, maximal aber gleich dem Abstand der freien Enden der beiden Gleitstücke im völlig ausgestreckten Zustand. Bei dieser Gehäusekonstruktion würde sich lediglich eine geringe Relativbewegung der Gleitstücke gegenüber den Flügeln erge­ ben.

Zur Konstruktion des Querschnitts der Flügelzellenpumpe wird also zunächst die Flügellänge sowie der Außendurchmesser des Rotors 5 festgelegt. Die Differenz zwischen der Flügellänge und dem Außendurchmesser bestimmt sehr wesentlich das Förder­ volumen der Pumpe. Die Differenz ist begrenzt durch Festig­ keits- und sonstige Überlegungen. Da der Rotor im Gehäuse so gelagert ist, daß er an einer Stelle, dem sog. unteren Tot­ punkt, in Umfangskontakt mit dem Gehäuse steht, taucht der Flügel 7 in dem unteren Totpunkt - wie in Fig. 2 darge­ stellt - vollständig in den Führungsschlitz 6 des Rotors 5 ein. Es wird nunmehr für die Krümmungsmittelpunkte K der Flügelenden die Kurve, z. B. eine Pascalsche Spirale, um den Mittelpunkt M des Rotors 5 konstruiert.

Bei den Ausführungen nach den Fig. 4 bis 6 liegt - worauf später noch im einzelnen eingegangen wird - die Schwenkachse der Gleitstücke nicht auf einer Frontseite des Flügels, sondern auf der Kopfseite. Daher kann durch Schwenkung der Gleitstücke nur ein begrenzter Schwenkbereich überfahren werden. Aus diesem Grunde wird hier für die Gehäusekonstruk­ tion die Länge der Sekanten so gewählt, daß sie dem Abstand der Krümmungsmittelpunkte 0 der beiden Gleitstücke bei etwa mittlerer Ausschwenklage entspricht. Hierdurch wird gewähr­ leistet, daß durch die Schwenkbewegung der Gleitstücke posi­ tive und negative Toleranzen der Gehäuseumfangswand gegenüber der Idealform durch die Gleitstücke ausgefüllt werden können.

Bei der Ausführung der Flügel nach Fig. 4 ist in die Flügel­ vorderfront 42 ziemlich nahe am Flügelende ein Einschnitt eingebracht, der parallel zur Rotorachse M liegt. Durch diesen Einschnitt bleibt auf der Rückfront 41 des Flügels lediglich ein geringer Steg stehen. Das Flügelmaterial ist so gewählt, daß dieser Steg eine federelastische Beweglichkeit des stehengebliebenen Flügelendes gewährleistet. Die Schwenk­ achse des Gleitstücks liegt also auf der Rückfront. Bei dieser Ausführung ist also das Gleitstück durch besondere Formgebung des Flügelkopfes gebildet, so daß sich hier ferti­ gungstechnische Vorteile ergeben, daß keine Fertigung mit engen Passungen erforderlich ist.

Es sei auch bei diesem Ausführungsbeispiel darauf hinge­ wiesen, daß die Schwenkachse einerseits auf dem Flügelkopf liegt und andererseits - in Bewegungsrichtung des Flügel­ kopfes gesehen - in der hinteren Hälfte der Flügeldicke liegt. Auf die Vorteile dieser Ausführung wird bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels nach Fig. 5 noch einge­ gangen. Hinzuweisen ist auch darauf, daß auch bei diesem Ausführungsbeispiel der Kraftangriff der Reibkraft in der Berührlinie zwischen dem Gleitstück und der Gehäuseumfangs­ wand auf das Gleitstück ein Drehmoment um den Steg als Schwenkachse ausübt. Da der Steg - in Bewegungsrichtung des Flügelkopfes - auf der hinteren Seite des Flügelkopfes liegt und das freie Ende in Bewegungsrichtung weist, führt dieses Drehmoment zu einer Ausschwenkbewegung und damit auch zu einer Verstärkung der Anpreßkraft und Dichtwirkung.

Die Fig. 5 und 6 zeigen Flügelkopfkonstruktionen im Ausschnitt.

Bei den Ausführungsbeispielen nach den Fig. 5 und 6 ist auf der Oberseite des Flügelkopfes eine Kalotte 9 gebildet. Die Kalotte 9 liegt so nahe an der Hinterwand 41, daß der zwischen der Kalotte 9 und der Hinterwand 41 stehenbleibende Materialrest 46 eine federelastische Nachgiebigkeit besitzt.

In die Kalotte 9 ist der kreiszylinderförmige Gelenkbolzen 10 des Gleitstücks 8 eingeklipst. Das Gleitstück 8 besitzt etwa den Querschnitt eines Halbkreises. An die ebene Schnittfläche des Gleitstücks ist der Gelenkbolzen 10 angeformt. Der Durch­ messer 2r des Halbkreises ist etwas kleiner als die Flügel­ dicke s.

Die Unterkante des Gleitstückes bildet mit der Oberseite des Flügelkopfes einen Spalt 47. Bei der Ausschwenkbewegung des Flügels muß Öl in diesen Spalt eingesaugt werden und bei der Einschwenkbewegung Öl aus diesem Spalt herausgepreßt werden. Hierdurch wird die Beweglichkeit des Gleitstückes zwar nicht eingeschränkt, wohl aber gedämpft. Dadurch werden Schwin­ gungen des Flügels infolge Unrundheiten und Unebenheiten der Gehäuseumfangswand vermieden. Es ist ersichtlich, daß die Vorderseite 42 des Flügels einem höheren Druck ausgesetzt ist als die Hinterseite 41. Dieser höhere Druck wirkt sowohl auf der Unterseite als auch auf der Oberseite des Gleitstückes. Nun ist jedoch die für die Schwenkbewegung des Gleitstückes wirksame, dem Druck ausgesetzte Fläche auf der Unterseite des Gleitstückes größer als die dem Druck ausgesetzte Fläche auf der Oberseite des Gleitstückes. Das liegt daran, daß die Berührlinie 44 der Berührfläche des Gleitstückes mit der Gehäuseumfangswand etwa auf der Flügelmittelebene liegt. Die Unterseite des Gleitstückes erstreckt sich aber über die Flügelmittelebene hinaus, und zwar um den Abstand a, den die Vorderkante des Gelenkbolzens von der Flügelmittelebene 43 hat. Es ergibt sich also eine resultierende Druckkraft, die im Sinne der Ausschwenkbewegung auf die Unterseite des Gleit­ stückes einwirkt.

Es ist ferner aus den Fig. 5 und 6 ersichtlich, daß die Berührlinie 44 zwischen dem Gleitstück und der Gehäuseum­ fangswand einen verhältnismäßig großen Abstand von der Gelenkachse O des Gleitstückes hat. Bei der vorgegebenen Drehrichtung 35 des Flügels bewirkt daher die resultierende Reibkraft PR in der Berührlinie 44 ein Drehmoment im Aus­ schwenksinne auf den Flügel. Hinzu kommt, daß auch bei Beschleunigung des Flügels ein Drehmoment im Ausschwenksinne auf das Gleitstück ausgeübt wird. Mit all diesen Maßnahmen wird größtmögliche Dichtheit des Gleitstücks gegenüber der Gehäuseumfangswand erreicht.

Die Flügelausführung nach Fig. 6 weist noch folgende Beson­ derheiten auf: Die Unterkante des Gleitstücks 8 ist gegenüber der Stirnfläche des Flügelkopfes durch gummielastische Elemente 45 abgestützt. Diese gummielastischen Elemente können Elastomere sein, die große chemische und physikalische Beständigkeit gegenüber dem heißen Schmieröl besitzen. Es sei bemerkt, daß die Elemente 45 sich nicht über die gesamte Länge des Flügels erstrecken müssen. Daher sammelt sich in dem Raum zwischen der Unterseite des Gleitstücks 8 und der Oberseite des Flügels 7 auch Öl. Da das Gleitstück 8 die Vorderfront 42 des Flügels 7 hakenförmig umgreift, ist hier ein Engpaß für das Öl. Bei der Schwenkbewegung des Gleit­ stückes 8 muß das aus dem Raum 47 ausgepreßte oder in den Raum 47 eingesaugte Öl diesen Engpaß passieren. Dadurch wird die Schwenkbewegung des Flügels gedämpft.

Claims (16)

1. Flügelzellenpumpe, deren kreiszylindrischer Rotor zur Flügelführung lediglich einen in einer Axial­ ebene des Rotors liegenden Führungsschlitz besitzt, wobei der Gehäusequerschnitt von einer in sich ge­ schlossenen Kurve umschrieben wird, die aus einer Schar von beliebigen Kurven, deren die Rotorachse senkrecht schneidende Sekanten im wesentlichen gleich der Flügellänge zwischen den Berührkanten des Flügels sind, derart ausgewählt wird, daß die in der Flügelebene wirkenden Kräfte auf den Flügel bei der radialen Flügelbewegung, insbesondere die Beschleunigungs-, Ruck- und Stoßkräfte, sowie die auf die Flügelenden wirkenden Verschleißkräfte minimiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Flügel an den Flügelenden jeweils ein Gleitstück aufweist, welches Gleitstück mit einer Seite am Flügel im Bereich der Flügelenden schwenkbar gela­ gert ist und mit seinem freien Ende an der Gehäu­ seumfangswand der Flügelzellenpumpe anliegt, wobei die Schwenkachsen der Gleitstücke parallel zu der Rotorachse liegen.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Berührkante, mit der das freie Ende des Gleitstückes an der Gehäuseumfangswand anliegt, - in Bewegungs­ richtung des Flügels - vor der durch die Schwenkachsen gehenden Ebene und radial außerhalb der zu der Flügel­ ebene senkrechten Ebene liegt, die durch die Schwenkachse geht.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitstücke auf der - in Bewegungsrichtung - Vorderfront (42) des Flügelendes gelagert sind.

4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkachse - in Bewegungsrichtung des Flügelendes - hinter der Flügelmittelebene liegt.

5. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, gekennzeichnet durch ein Kreiszylinder-/Kalottengelenk zur schwenkbaren Lagerung jedes der Gleitstücke an dem jeweiligen Flügel­ ende.

6. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Gelenk über die gesamte Flügellänge erstreckt.

7. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kalotte jeweils an das Flügelende angeformt ist.

8. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitstücke gelenkig an das Flügelende angeformt sind.

9. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitstücke federnd derart an den Flügeln abgestützt sind, daß die freien Enden unter Federkraft an der Gehäuseumfangswand anliegen.

10. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitstück sich mit seiner Unterseite, welche von der Gehäuseumfangswand abgewandt ist, eng an das Flügelende anschmiegt.

11. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterseite des Gleitstückes gegenüber dem Flügelende durch gummielastische Materialien abgestützt ist.

12. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitstücke annähernd so breit wie die Flügeldicke, vorzugsweise etwas schmaler als die Flügeldicke (s) sind.

13. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitstücke, die an der Gehäuseumfangswand anliegen, über mindestens 2/3 der Flügeldicke mit einem Radius gekrümmt sind, der etwas kleiner als die halbe Flügel­ dicke ist.

14. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die in der Flügelebene wirkenden Kräfte auf die Gleitstücke bei der radialen Flügelbewegung, insbesondere die Beschleu­ nigungs-, Ruck- und Stoßbelastungen sowie die auf die Gleitstücke wirkenden Verschleißkräfte minimiert werden.

15. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseumfangswand im Normalschnitt eine Pascalsche Spirale ist.

16. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Gehäuseumfangswand im Nor­ malschnitt die Äquidistante mit dem Abstand des Krümmungsradius der Gleitstücke zu einer in sich geschlossenen Kurve ist, wobei die Länge der die Rotorachse schneidenden Sekanten dieser Kurve im wesentlichen gleich dem Abstand der Krümmungs­ mittelpunkte der Gleitstücke bei etwa mittlerer Schwenklage der Gleitstücke ist.