DE3917651A1 - Fluegelzellenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe für gasförmige Medien mit einem Rotor, welcher radial verschiebliche, entlang einer Hubkurve eines Gehäuses gleitende, Arbeitskammern begrenzende Flügel hat und die einen Einlaß sowie einen Auslaß aufweist. Solche Flügel­ zellenpumpen sind allgemein bekannt und gebräuchlich.

Bei den bekannten Flügelzellenpumpen dieser Art nimmt der Abstand der Hubkurve vom Rotor im letzten Bereich vor dem Auslaß allmählich ab. Dadurch kommt es zu einem gleichmäßigen Druckanstieg. In der Praxis dichten die Flügel einer Flügelzellenpumpe gegenüber dem Gehäuse und in ihren radialen Schlitzen nur unvollkommen ab. Das hat zur Folge, daß Druckmittel aus der auslaßseitigen Ar­ beitskammer zur noch nicht so weit vorangekommenen Ar­ beitskammer hin entweichen kann, so daß es zu Wirkungs­ gradverlusten kommt. Erhält die vor dem Auslaß befind­ liche Arbeitskammer mit dem Auslaß Verbindung, dann strömt zunächst vom Verbraucher beispielsweise Luft in die Arbeitskammer, weil in ihr zu diesem Zeitpunkt der Druck noch unterhalb des Druckes liegt, der beim Verbrau­ cher herrscht. Dieser in der Arbeitskammer wirkende Druck vermag ein relativ großes Bremsmoment auf den Rotor auszuüben, weil der sie zur Einlaßseite hin be­ grenzende Flügel zunächst noch relativ weit aus dem Rotor ragt und deshalb der Druck über einen relativ großen Hebelarm ein Rückdrehmoment ausüben kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügel­ zellenpumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß sie mit möglichst hohem Wirkungsgrad zu arbeiten vermag.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Volumen der weder mit dem Einlaß noch mit dem Auslaß verbundenen Arbeitskammern zumindest weitgehend konstant ist.

Durch diese Gestaltung wird die Verdichtungsarbeit erst in der mit dem Auslaß in Verbindung getretenen Arbeits­ kammer geleistet. Dadurch ist ein vom Normaldruck abwei­ chender Druck nur kurze Zeit in der Flügelzellenpumpe eingeschlossen, wodurch sich Undichtigkeiten weniger störend auswirken.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß der Abstand der Hubkurve vom Rotor durch ein Steilstück an einer solchen Stelle plötzlich abnimmt, die in Drehrichtung gesehen vor einem Flügel liegt, der eine soeben mit dem Auslaß Verbindung erhaltende Arbeitskammer zur Seite des Einlasses hin begrenzt.

Durch dieses erfindungsgemäße Steilstück wird erreicht, daß der eine Arbeitskammer zur Einlaßseite hin begren­ zende Flügel einen größeren Betrag in den Rotor hinein­ fährt, bevor die Arbeitskammer Verbindung mit dem Auslaß erhält. Dadurch wird relativ plötzlich der Druck in dieser Arbeitskammer erhöht. Da der Flügel weniger weit aus dem Rotor ragt als bei bekannten Flügelzellenpumpen, ist das durch den Druck in der auslaßseitigen Arbeits­ kammer wirkende Gegenmoment auf den Flügel und damit den Rotor kleiner als bei bekannten Flügelzellenpumpen.

Strömungen vom Auslaß in die soeben mit ihm Verbindung erhaltende Arbeitskammer bis zu einem Zeitpunkt, in dem das Medium in der Arbeitskammer auf den Verbraucherdruck verdichtet wurde, können gänzlich ausgeschlossen werden, wenn im Auslaß ein zur auslaßseitigen Arbeitskammer sperrendes Rückschlagventil angeordnet ist. Durch die plötzliche Erhöhung des Druckes in der Arbeitskammer vor ihrer Verbindung mit dem Auslaß ist jedoch in aller Re­ gel ein solches Rückschlagventil entbehrlich.

Die Flügelzellenpumpe arbeitet mit einem ganz besonders hohen Wirkungsgrad, wenn gemäß einer anderen Ausgestal­ tung der Erfindung der Abstand der Hubkurve vom Rotor in Drehrichtung gesehen vor dem Steilstück zunimmt. Hier­ durch erreicht man, daß trotz des Einfahrens des Flügels am Steilstück der Druck in der Kammer mit dem Steilstück im Mittel konstant bleibt, so daß in dieser Kammer keine Arbeit geleistet wird.

Zur weiteren Verminderung der Verluste infolge von Un­ dichtigkeiten trägt es bei, wenn der Abstand der Hub­ kurve vom Rotor in der auslaßseitigen Arbeitskammer über den größten Bereich der Arbeitskammer konstant bleibt und erst unmittelbar vor dem Auslaß mit einem weiteren Steilstück abnimmt. Hierdurch wird erreicht, daß der Druck in der auslaßseitigen Arbeitskammer erst kurz vor Erreichen des Auslasses relativ plötzlich ansteigt, so daß ein hoher Druck nur relativ kurze Zeit in der Flügel­ zellenpumpe herrschen muß.

Eine ganz besonders einfache zur Erzeugung von Über­ druck geeignete Flügelzellenpumpe ergibt sich, wenn die Hubkurve vom Einlaß bis kurz vor dem Auslaß konstanten Abstand zum Rotor hat und erst vor dem Auslaß durch das Steilstück zum Rotor hin gerichtet verläuft.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfol­ gend beschrieben. Diese zeigen in

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erste Ausführungs­ form einer Flügelzellenpumpe nach der Erfindung,

Fig. 2 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungs­ form einer erfindungsgemäßen Flügelzellen­ pumpe.

Die in Fig. 1 dargestellte Flügelzellenpumpe hat ein Gehäuse 1 mit einem Einlaß 2 und einem Auslaß 3. Inner­ halb des Gehäuses 1 ist ein Rotor 4 angeordnet, der radiale Schlitze 5 mit Flügeln 6 hat. Diese Flügel 6 gleiten mit ihrer Außenfläche entlang einer Hubkurve 7.

In der Zeichnung ist zwischen zwei Flügeln 6 a, 6 b eine Arbeitskammer 8 positioniert, die bei einer weiteren Drehung des Rotors 1 entgegen dem Uhrzeigersinn unmittel­ bar davor ist, mit dem Auslaß Verbindung zu erhalten. Der die Arbeitskammer 8 zur Einlaßseite hin begrenzende Flügel 6 a befindet sich an dieser Stelle auf einem Steil­ stück 9 der Hubkurve 7. Wenn die Arbeitskammer 8 Verbin­ dung mit dem Auslaß 3 erhält, dann hat der Flügel 6 a dieses Steilstück 9 überwunden und befindet sich in einem Bereich, in dem er bereits teilweise in den Rotor 4 eingefahren ist. Der Abstand der Hubkurve 7 vom Rotor bleibt nun zunächst weitgehend konstant. Erst kurz vor dem Auslaß 3 ist ein weiteres Steilstück 10 vorgesehen, so daß dort das eingeschlossene Volumen nahezu vollstän­ dig aus der Flügelzellenpumpe gefördert wird. Im Auslaß 3 kann ein zur Arbeitskammer 8 hin sperrendes Rückschlag­ ventil vorgesehen sein.

Die Hubkurve 7 hat vor dem Steilstück 9 eine nach außen gerichtete Ausbuchtung 11. Diese ist so bemessen, daß das Volumen der sie aufweisenden Arbeitskammer trotz des Einfahrens des Flügels 6 a infolge des Steilstückes 9 mög­ lichst konstant bleibt. Verdichtungsarbeit soll erst in der Arbeitskammer 8 geleistet werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 verläuft die Hub­ kurve 7 über ihren größten Bereich mit konstantem Ab­ stand zum Rotor 4. Lediglich im Bereich zwischen Einlaß 2 und Auslaß 3 ist sie durch eine Abflachung bis an den Rotor 4 herangeführt. Diese Ausbildung hat zur Folge, daß erst in der mit dem Auslaß 3 in Verbindung tretenden Arbeitskammer 8 Verdichtungsarbeit geleistet wird, weil erst in dieser Arbeitskammer 8 durch das Steilstück 10 eine Volumenverminderung eintritt. Um rückdrehende Mo­ mente auf den Rotor 4 auszuschließen, ist bei dieser Aus­ führungsform im Auslaß 3 ein Rückschlagventil 12 ange­ ordnet.

Claims (6)

1. Flügelzellenpumpe für gasförmige Medien mit einem Rotor, welcher radial verschiebliche, entlang einer Hub­ kurve eines Gehäuses gleitende, Arbeitskammern begren­ zende Flügel hat und die einen Einlaß sowie einen Auslaß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen der weder mit dem Einlaß (2) noch mit dem Auslaß (3) verbun­ denen Arbeitskammern zumindest weitgehend konstant ist.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand der Hubkurve (7) vom Rotor (1) durch ein Steilstück (9) an einer solchen Stelle plötz­ lich abnimmt, die in Drehrichtung gesehen vor einem Flügel (6 a) liegt, der eine soeben mit dem Auslaß (3) Verbindung erhaltende Arbeitskammer (8) zur Seite des Einlasses (2) hin begrenzt.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Auslaß (3) ein zur auslaßseitigen Ar­ beitskammer (8) sperrendes Rückschlagventil (12) ange­ ordnet ist.

4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Abstand der Hubkurve (7) vom Rotor (1) in Drehrichtung gesehen vor dem Steilstück (9) zunimmt, so daß dort eine Ausbuchtung (11) gebildet ist.

5. Flügelzellenpumpe nach zumindest einem der vorangehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Hubkurve (7) vom Rotor (1) in der auslaßseitigen Arbeitskammer (8) über den größten Bereich der Arbeits­ kammer (8) konstant bleibt und erst unmittelbar vor dem Auslaß (3) mit einem weiteren Steilstück (10) abnimmt.

6. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Hubkurve (7) vom Einlaß (2) bis kurz vor dem Auslaß (3) konstanten Abstand zum Rotor (4) hat und erst vor dem Auslaß durch das Steilstück (10) zum Rotor (4) hin gerichtet verläuft.