DE8135334U1 - "fluegelzellenpumpe" - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe für Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, mit einem Gehäuse mit einer einen Zulauf und einen Ablauf aufweisenden Kammer, in der ein Rotor gelagert ist, der auf seinem Umfang verteilte, radial nach außen offene, sich über die Höhe des Rotors erstreckende Stütze aufweist, in denen Flügel radial verschiebbar gelagert sind, deren Breite etwas geringer als die Breite des zugehörigen Schlitzes ist, die jeweils eine in Rotationsrichtung vorn liegende Druckseite von einer in Rotationsrichtung hinten liegende Ansaugseite trennen und die im Betrieb der Pumpe mit ihrer radial außenliegenden Kante an der Wand der Kammer entlang gleitend und mit ihrer radial innenliegenden und zur Druckseite zeigenden Kante an der druckzugewandten Wandung des Schlitzes anliegen, wobei ein die Umströmung der Kante erlaubender Kanal an der Kontaktstelle der Kante des Flügels mit der

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druckzugewandten Wandung des Schlitzes vorgesehen ist.

Derartige Pumpen sind für die Anwendung in einer Ölhydraulik bekannt. Der Vorteil dieser Pumpen besteht darin, daß sie
klein bauen und eine konstruktiv einfache Lösung darstellen. Das Pumpengehäuse sowie der Rotor und die Flügel werden dabei aus Stähl gefertigt.

Es ist versucht worden, derartige Pumpen aus Kunststoff herzustellen und für die Wasserversorgung im Campingbereich, also in Caravans, Booten und Wohnmobilen, zu verwenden. Versuche
des Anmelders haben ergeben, daß ein hoher Verschleiß an den Flügeln festzustellen ist, der zu einer Störung der Funktion der Pumpe führen kann und zum Auswechseln der Flügel zwingt. Dieser Verschleiß ist naturgemäß noch höher, wenn die Flügel aus Kunststoff gefertigt sind. Der beobachtete Verschleiß besteht darin, daß die Flügel sich im Betrieb in dem Schlitz
schräg stellen, und zwar so, daß das radial innenliegende Ende dem radial außenliegenden Ende in Rotationsrichtung etwas vorläuft. Dadurch wird der Flügel an seiner Rückseite nur durch die auf der Umfangsseite liegende, hintere Kante des Schlitzes abgestützt. Das Gegenlager bildet die radial innenliegende und zur Drucksaite zeigende Kante des Flügels, die an der druckseitigen Wandung des Schlitzes anliegt. Die auf die Rückseite des Flügels drückende Kante verursacht eine Unebenheit auf der Rückseite des Flügels in Form einer Ausschabung. Dadurch treten höhere Reibungskräfte beim Einschieben des Flügels in den Schlitz mittels der Kammerwandung auf. Hierdurch werden nach einer gewissen Zeit die erwähnten Störungen der Pumpe verursacht.

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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe der eingangs erwähnten Art eu erstellen, bei der der Verschleiß der Flügel durch die Abnutzung auf der druckabgewandten Seite herabgesetzt'wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kanal in die radial innenliegende, zur Druckseite zeigende Kante des Flügels eingearbeitet ist.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß die Abnutzung des Flügels auf seiner druckabgewandten Seite dadurch besonders stark ist, daß die druckzugewandte Seite des Schlitzes dem vollen Pumpdruck ausgesetzt ist. Die Kontaktstelle der radial innenliegenden und druckzugewandten Kante des Flügels mit der druckzugewandtei Wandung des Schlitzes führt zu einer \ Abdichtung. Eine analoge Abdichtung findet an der druckabge-

wandten Seite mit der auf der Umfangsflache liegenden hinteren Kante des Schlitzes statt. Der Flügel bewirkt daher eine doppelte Abdichtung. Gemäß der Erfindung wird die Abdichtwirkung an der vorderen, druckzugewandten Wandung des Schlitzes durch das Vorsehen wenigstens eines Kanals aufgehoben. Die Flüssigkeit kann daher durch diesen Kanal in das radial Innere des Schlitzes einströmen. Dadurch pflanzt sich der Flüssigkeitsdruck auch auf einen Teil der Rückseite des Flügels fort. Die Dichtwirkung an der druckabgewandten Kante des Schlitzes mit

der Rückseite des Flügels bleibt jedoch dabei erhalten. Diese Dichtwirkung ist für die Funktion der Pumpe ausreichend.

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Mit der erfindungsgemäßen Anordnung wird daher erreicht, daß die Funktion der Pumpe unbeeinträchtigt bleibt, während der auf den Flügel lastende Druck, der von der an der hinteren Kante des Schlitzes anliegenden Rückseite aufgefangen wird, wesentlich herabgesetzt wird.

Der die Umströmung der innenliegenden, zur Druckseite zeigenden Kante der Flügel ist in diese Kante eingearbeitet. Die erfindungsgemäßen Vorteile lassen sich dadurch durch eine einfache Bearbeitung der leicht herzustellenden Flügel erzielen. Der Kanal kann dabei durch Kerben gebildet sein.

Als Material für die erfindungsgemäßen Flügel hat sich gefülltes Polytetrafluoräthylen (PTFE) bewährt.

Die Erfindung soll im folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht auf die Unterseite einer Flügelzellenpumpe

Figur 2 eine Draufsicht auf die Flügelzellenpumpe aus Figur 1 mit abgenommenem Deckel

Figur 3 eine Detaildarstellung der Laye eines Flügels in einem Schlitz während des Betriebes der Pumpe

Figuren zwei Flügel mit durch Kerben realisierte 4a + 4b Kanäle.

Figur 1 läßt ein Gehäuse 1 der Flügelzellenpumpe erkennen, in das ein Zulauf 2 und ein Ablauf 3 münden. Ein Deckel 4 mit der gleichen Kontur wie das Gehäuse 1 schließt an der Oberseite das Gehäuse 1 ab. Der Deckel 4 ist mit dem Gehäuse 1 mittels dreier Schrauben 5 verschraubt, von denen an der Unterseite die Muttern erkennbar sind. Ein zylindrischer Ansatz 6 auf der Unterseite des Gehäuses 1 enthält eine Wellendichtung 7, die eine Antriebsachse für die Pumpe aufnimmt und abdichtet. Figur 2 zeigt eine Draufsicht auf die Oberseite des Gehäuses 1 nach Abnahme des Deckels 4. Das Gehäuse 1 weist eine zylindrische, oben offene Kammer 8 auf, die nach unten mit einem (nicht dargestellten) Boden abgeschlossen ist, der mit einer Öffnung zur Durchführung der Antriebsachse für die Pumpe versehen ist. In Verlängerung der Öffnung befindet sich die in Figur 1 erkennbare Dichtung 7.

In der Kammer 8 ist ein zylindrischer Rotor 9 exzentrisch angeordnet, der in seiner Symmetrieachse eine kreisförmige Bohrung 10 aufweist, die auf einer Seite abgeplattet ist und

zur Aufnahme der an ihrer in die Kammer 8 ragenden Spitze entsprechend geformten, durch die Dichtung 7 hindurchgeführten Antriebsachse dient. Der Rotor 9 weist ferner drei gleichmäßig über den Umfang verteilte, zur Umfangsflache hin offene Schlitze 11 auf, in denen jeweils ein Flügel 12 radial verschiebbar gelagert ist. Schlitze 11 und Flügel 12 weisen einen rechteckigen Querschnitt auf, wobei die Breite der Flügel 12 wegen der erforderlichen Beweglichkeit in dem Schlitz 11 etwas geringer als die Breite des Schlitzes 11 ist.

Figur 3 verdeutlicht die Lage des Flügels 12 innerhalb des Schlitzes 11 während des Betriebs der Pumpe. Der Flügel 12 streicht mit seiner radial außenliegenden Seite 13 an der Wandung 14 der Kammer 8 entlang. Dabei stellt sich der Flügel 12 etwas schräg, so daß die radial außenliegende Seite 13 gegenüber der radial innenliegenden Seite 15 in der durch den Pfeil 16 gekennzeichneten Rotationsrichtung etwas nachläuft. Der Flügel 12 trennt jeweils eine Druckseite 17 der Flüssigkeit von einer druckabgewandten oder Ansaugseite 18.

Der Flügel 12 liegt aufgrund seiner Schrägstellung mit seiner radial innenliegenden , druckzugewandten Kante 19 an der druckzugewandten Wandung 20 des Schlitzes 11 an. Die druckabgewandte oder hintere Seite 21 des Flügels 12 wird von einer hinteren, an der Umfangsflache liegenden Kante 22 des Schlitzes 11 abgestützt.

Es ist aus der Figur 3 erkennbar, daß die Kanten 19, 22 zusammen mit den Flächen 20, 21 jeweils eine Abdichtung erzeugen, wenn die betreffenden Wände 20, 21 und Kanten 19, 22 gerade ausgeführt sind, wie das bei den bekannten Ausführungsformen der Fall war. Es ist erkennbar, daß bei einer Rotation in Richtung des Pfeiles 16 der volle Druck der Druckseite 17 der Flüssigkeit auf der druckzugewandten Fläche 23

des Flügels lastet.

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Die Figuren 4a und 4b zeigen erfindungsgemäße Ausführungsformen der Flügel 11, II¹, die mit Kerben 24, 24' versehen sind, die einen Durchtritt der Flüssigkeit in den radial innen von der Kontaktstelle 19, 20 liegenden Raum 25 des Schlitzes erlauben. Die Kerben 24 und 24' unterbrechen beide die gerade Linie der Kante 19, so daß die Abdichtwirkung der Kante 19 an der Wand 20 verhindert wird.

Die in Figur 4a dargestelltai Kerben erstrecken sich über die gesamte radial innenliegende Seite des quaderförmigen Flügels 11, während die Kerben 24' nur die radial innenliegende, druckzugewandte Kant·? 19 erfassen.

Die Kerben dienen in jedem Fall als Kanäle zum Durchtritt der Flüssigkeit in den Raum 25 des Schlitzes 11. Dadurch gelangt die unter Druck stehende Flüssigkeit auch auf den Teil 26 der Rückseite des Flügels 11,der radial innen von der Kante liegt. Somit wird ein Teil des auf die druckzugewandte Seite 23 des Flügels 12 lastenden Flüssigkeitsdrucks kompensiert. Der Restdruck reicht immer noch aus, um die Abdichtung an der Kontaktstelle 21, 22 sicherzustellen. Der verringerte Druck führt jedoch zu einer geringeren mechanischen Belastung und damit zu einer höheren Lebensdauer der Flügel 12, wodurch eine längere wartungsfreie Zeit der Flügelzellenpumpe erzielt wird.

Für die Flügel 12, 12' hat sich als Material PTFE bewährt, wenn der Flügel aus Kunststoff hergestellt sein soll. Selbstverständlich wird durch die erfindungsgemäß vorgesehenen Kanäle 24, 24' auch die Lebensdauer von aus anderen Materialien hergestellten Flügeln 12, 12' verlängert. Li/af

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Zusammenfassung

Bei einer Flügelzellenpumpe für Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, mit einem Gehsuse mit einer einen Zulauf und einen Ablauf aufweisenden Kammer, in der ein Rotor (9) gelagert ist, der auf seinem Umfang verteilte, radial nach außen offene, sich über die Höhe des Rotors (9) erstreckende Schlitze (11) aufweist, in denen Flügel (12) radial verschiebbar gelagert sind, deren Breite etwas geringer als die Breite des zugehörigen Schlitzes (11) ist, die jeweils eine in Rotationsrichtung (16) vorn liegende Druckseite (17) von einer in Rotationsrichtung hinten liegenden Ansaugseite (18 ) trennen und die im Betrieb der Pumpe mit ihrer radial außenliegenden Kante (13) an der Wand (14) der Kammer (8) entlang gleiten und mit ihrer radial innenliegenden und zur Druckseite (17) zeigenden Kante (19) an der druckzugewandten Wandung des Schlitzes (11) anliegen wird die Abnutzung der Flügel (12) dadurch vermindert, daß wenigstens ein Kanal an der Kontaktstelle der Kante (19) des Flügels (12) mit der druckzugewandten Wandung (20) des Schlitzes (11) vorgesehen ist. (Figur 3)

Claims (3)

• · · It 11 ·* ■> iBt a · st s * »a ι t > % ι ■ j : ι » Patentanwälte GRAMM + LINS DipUng. Prof. Werner damm Dipl.-Phys. Edgar Lins D-3300 Braunschweig P 31 48 000.4 Telefon: (0531)800 Dipl.-ing. E. Ashauer Telex: 09 52 Anwaltsakte 101-27 DE-2 Datum 09.09.82 Schutzansprüche:

1. Flügelzellenpumpe für Flüssigkeiten, insbesondere Wasser, mit einem Gehäuse (1) mit einer einen Zulauf (2)
und einen Ablauf (3) aufweisenden Kammer (8), in der
ein Rotor (9) gelagert ist, der auf seinem Umfang verteilte, radial nach außen offene, sich über die Höhe des Rotors (9) erstreckende Stütze (11) aufweist, in denen Flügel (12) radial verschiebbar gelagert sind, deren Breite etwas geringer als die Breite des zugehörigen Schlitzes (11) ist, die jeweils eine in Rotationsrichtung (16)
vorn liegende Druckseite (17) von einer in Rotationsrichtung hinten liegenden Ansaugseite (18) trennen und die im Betrieb der Pumpe mit ihrer radial außenliegenden Kante (13) an der Wand (14) der Kammer (8) entlang gleitend und mit ihrer radial innenliegenden und zur
Druckseite (17) zeigenden Kante (19) an der druckzugewandten Wandung des Schlitzes (11) anliegen, wobei ein die Umströmung der Kante (19) erlaubender Kanal (24,24·)

an der Kontaktstelle der Kante (19) des Flügels (12) mit der druckzugewandten Wandung (20) des Schlitzes (11) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet , daß der Kanal (24,24') in die radial innenliegende, zur Druckseite (17) zeigende Kante (19) des Flügels (12,12") eingearbeitet ist.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle durch Kerben (24,24·) gebildet sind.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (12,12·) aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) bestehen.

/Patentanwälte
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