DE8517622U1

DE8517622U1 - Flügelzellenpumpe mit hakenförmigen Flügeln

Info

Publication number: DE8517622U1
Application number: DE19858517622
Authority: DE
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1985-06-15
Filing date: 1985-06-15
Publication date: 1986-10-16

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem Paar in einem gemeinsamen Flügelschlitz des Rotors gegeneinander bewegbarer, im Querschnitt hakenförmig ausgebildeter Flügel.
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Insbesondere bei Flügelzellenpumpen, die beispielsweise in einem Kraftfahrzeug mit dem Fahrzeugantrieb derart gekoppelt sind, daß sie mit diesem ständig mitlaufen und deren Aufgabe ist, einen Druckspeicher ständig auf einem vorgegebenen Betriebsdruck zu halten, wurde auf vielfältige Weise versucht, bei fehlendem Bedarf die Förderleistung der Pumpe zu unterbrechen bzw zu drosseln. Beide Wege haben Nachteile. Die Möglichkeit, die Pumpe ein- und auszuschalten, fordert einen erheblichen zusätzlichen Aufwand, der zudem die Stör-

Ϊ5 anfälligkeit des Aggregats erhöht. Die Drosselung der Pumpenleistung geschieht vielfach dadurch, daß die Förderung der Pumpe durch entsprechende bauliche Maßnahmen bei einem bestimmten Gegendruck praktisch aufhört; die dabei aufzuwendende Leerlaufleistung ist aber erheblich.

Es wurde auch versucht, die Flügelzellenpumpe bei Bedarf dadurch unwirksam zu machen, daß die Flügel von der Gehäusewand unter bestimmten Voraussetzungen abgezogen oder abgeschwenkt wurden. So beschreibt beispielsweise die DE-OS 30 15 409 eine rotierende Vakuumpumpe mit einem sich exzentrisch in einer Gehäusebohrung drehenden Rotor sowie mindestens einem Flügel mit einer Einrichtung zum Festhalten des Flügels in einer die Pumpenwirkung ausschaltenden Lage. Diese Einrichtung besteht aus einer mit jedem Flügel gekuppelten Masse, die bei höherer Drehzahl die Flügel mit ihren Stirnflächen von der Gehäuseinnenwand abzieht.

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Die DE-OS 30 14 520 beschreibt eine Flügelzellenpumpe mit am Rötorumfang schwenkbar befestigten Flügeln, die sich um ihre in der Rötöröberflache liegenden Gelenke entweder durch die wirksamen Fliehkräfte oder durch eine Zwangsführung an die Gehäuseinnenwärid anlegen. Um die Flügel in einen Zustand zu schwenken, in der die Forderung unterbrochen ist, sind im Bereich jedes der schwenkbaren Flügel im wesentlichen radial gerichtete, radial verschiebbare Stifte vorgesehen, die mit einem Ende in eine Ausnehmung im kreisför-^ migen Endabschnitt des Flügels eingreifen und mit dem anderen Ende auf der Mantelfläche eines in einer zentralen Bohrung der Welle des Drehkolbens axial verschiebbaren Konus aufliegen. Durch axiale Verschiebung werden die Flügel eingeklappt oder freigegeben. ·

Beide Konstruktionen sind unbefriedigend. Während erstere von außen in ihrem Betriebsverhalten nicht beeinflußbar und ihrer Konzeption nach nur im niedrigen Drehzahlbereich wirksam ist, was ihre Anwendungsmöglichkeit sehr stark begrenzt, ist die andere aufwendig, mechanisch störanfällig und außerdem ausschließlich bei der besonderen Form der schwenkbaren Flügel anwendbar.

Aufgabe der Erfindung ist es danach, Flügelzellenpumpen mit der Möglichkeit auszustatten, die Pumpenflügel nach Bedarf druckgesteuert und ggf. abhängig von einem festlegbaren Enddruck im Ausgang der Pumpe selbst in Betriebsstellung oder Leerlaufsteilung zu bringen. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Flügelzellenpumpe der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Hakenköpfe beider Flügel an den im Rotor liegenden Flügelenden vorgesehen sind, jeder Hakenkopf auf der ihm zugewandten Flügelfläche des jeweiligen Gegönflügels gleitet, beide Hakenköpfe zwischen sich einen während der Rotordrehung in seiner Längenausdehnung zwischen zwei Grenzwerten veränderbaren

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Hakenraum bilden und der Hakenraum während einer vollen Rotordrehung mindestens zeitweise eine mit Druck oder Vakuum beaufschlagbare Bohrung oder - vorzugsweise kreisförmige Ausnehmung an einer oder an beiden Stirnseiten des Flügel-Schlitzes überstreicht. Vorzugsweise sind Bohrungen und Ausnehmungen konzentrisch zur Rotorachse angeordnet.

In einer besonderen Ausführungsform sind beide Pumpenflügel auch an ihren zur Gehäureinnenwand zeigenden Enden mit Hakenköpfen versehen, deren radiale Ausdehnung so bemessen sein kann,daß bei vollständig eingefahrenen Flügeln und der Lage der äußeren Flügelbegrenzungen im Rotorumfang der innenliegende Hakenkopf jeweils eines Flügels an der Innenfläche des außenliegenden Hakenkopfes des jeweils anderen Flügels anliegt. Eine andere Möglichkeit, ein Abschneiden der außen liegenden Flügelbegrenzungen mit dem Umfang des Rotors zu erreichen, bestht darin, daß an den an den Schlitzwänden anliegenden Flügelflächen Nocken oder Vorsprünge vorgesehen werden, die in entsprechende Vertiefungen im Rotor einfahren können. Weitere Verbindungsmöglichkeiten zum Hakenraum ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei eingefahrenen Flügeln kann es vorteilhaft sein, die Schmierölzufuhr zum Pumpeninnenraum zu drosseln. Hierzu ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die üblicherweise in einer oder beiden seitlichen Gehäusewänden vorgesehenen Schmierölbohrungen innerhalb des vom Rotor überdeckten Bereichs derart angeordnet sind, daß sie bei eingezogenen Flügeln ständig abgedeckt sind.

Der Hakenraum kann auf verschiedene Weise mit einem das Einfahren der Flügel bewirkenden Druck beaufschlagt werden.

Eine einfache Möglichkeit ergibt sich durch die Verbindung | des Hakenraumes mit dem Pumpenausgang, d_fh. dem Druckraum.

Dabei ist in die Verbindung als Überdruckventil wirkend ein

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Rückschlagventil eingebaut, das unter Wirkung einer vorzugsweise einstellbaren Druckfeder gegen den Druckraum abgeschlossen ist und erst bei Erreichen eines bestimmten die Federkraft überwindenden Druckes im Druckraum öffnet. Andere Möglichkeiten ergeben sich aus den Ansprüchen, wobei die Beeinflussung der Flügelbewegungen beispielsweise auch abhängig von der Pumpendrehzahl geschehen kann.

Anhand der beigegebenen Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 Flügelzellenpumpe mit Flügelsteuerung durch

ein Zweiwegeventil;
Fig. 2 bis

Fig. 5 relative Lage von Hakenraum und Anschlußbohrung; Fig. 6 Pumpe mit im Rotor eingefahrenen Flügeln.

Im Innenraum eines Pumpengehäuses 1 ist exzentrisch so, daß er zur Gehäuseinnenwand 2 einen minimalen Abstand hat, der Rotor 3 angeordnet. Im Flügelschlitz 6 des Rotors 3 sind leicht gegeneinander und gegenüber den Schlitzwänden 14 beweglich die Flügel 4 und 5 angeordnet. IN der dargestellten Ausführungsform weisen die Flügel 4, 5 im Querschnitt außer den für die Erfindung - wie im weiteren noch erläutert wird - wesentlichen inneren Hakenköpfen Ί auch an ihren zur Gehäuseinnenwand ? weisenden Enden Hakenköpfe 8 auf. In der Rotorachse liegt eine Anschlußbohrung 9, die in den Flügelsclilitz 6 mündet. Sie kann entweder in der Rotorwelle, bei deren zweiseitiger Lagerung im der Antriebsseite abgewandten Wellenzapfen oder - bei fliegender Lagerung - in der von der Antriebsseite abgelegenen Stirnwand des Gehäuses 1 angeordnet sein. Um die Verbindung des Hakenraumes 10 in jeder Lage des Rotors sicherzustellen, kann die Mündung der Anschlußbohrung 9 insbesondere, wenn sie in der abseitigen Gehäuseinnenwand liegt, eine Vorzugs-

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weise kreisförmige Erweiterung 13 haben. Wie aus Fig. 1 deutlich wird, ist es bei der Wahl entsprechender Abmessungen möglich, den Hakenraum auch in der dargestellten extremen Lage zu versorgen, ohne daß auch der Raum zwischen dem im Rotor liegenden Ende des Flügels 4 und dem Außenhaken des Flügels 5 mit dem Anschluß 9 verbunden ist.

Bei einer besonderen Ausführungsform können die Seitenwände 14 des Flügelschlitzes 6, die Gleitflächen 11 und 12 der Flügel und die Berührungsflächen der Hakenköpfe 7 und 8 mit den Flächen 11 und ggf. auch 14 mit hochabriebfesten Schleißblechen oder einem metallischen, keramischen, mineralischen, einem Glas- oder einem Kunststoffüberzug versehen sei"·, um so den Verschleiß erheblich zu vermindern. Als Überzüge Können beispielsweise Chrom, Chromlegierungen, Hartemail, Glas, Keramik, Kunststoffe wie Polytetrafluorethylen und andere dienen.

In Fig. 1 ist eine besondere Ausbildungsform der Steuerung der Flügelbewegungen schematisch dargestellt, wobei 19 ein Zweiwegeventil ist, das durch eine Steuerung 22 betätigt werden kann. Vom Ventil 19 führt eine Leitung 24 zur Anschlußbohrung 9, eine zweite Leitung 25 zum Schmierölanschluß 15, der so liegt, daß er durch den Rotor 3 abgedeckt ist. Der Ventileinlaß liegt an zwei Versorgungsleitungen, einem Druckanschluß 16, hier mit einem(+ )markiert, und einem Unterdruckanschluß 17, mit(-)markiert. Die dargestellte Ventilstellung, bei der der Druckanschluß über die Leitung 24 mit der Anschlußbohrung 9, der Unterdruckanschluß mit dem Schmierölanschluß 15 verbunden ist, wird als Ventilstellung 1 bezeichnet, die zum Einziehen der Flügel 4, 5 in den Rotor führt. Wird die Verbindung durch den Ventilteil 21 (Schaltstellung 2) hergestellt, so liegt Unterdruck am Hakenraum 10 und die Flügel werden wieder ausgefahren, während der Ölanschltiß 18 wieder mit Öl versorgt wird. Die

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Steuerung des Zweiwegeventils 19 erfolgt über den Steueranschluß 23.

Die Figuren 2 bis 5 geben verschiedene Rotorstellungen 5 während einer Rotordrehung wieder, aus denen ersichtlich

ist, in welchen Rotorstellungen der Hakenraum auch bei „ ungünstigen Abmessungen mit der Anschlußbohrung 9 bzw.

I der Erweiterung 13 in Verbindung steht. Es hat :■. ich aber

I gezeigt, daß die Üaerdeckung beispielsweise, die bei einer

; 10 Rotorstellung vor der in Fig. 5 gezeigten beginnt und bei

einer Rotorstellung nach der ir. Fig. 2 dargestellten endet, mit Sicherheit ausreicht, um das Einfahren der Flügel zu gewährleisten, da sich der Überdeckungsbereich mit dem . fortschreitenden Einziehen vergrößert.

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* Fig. 6 schließlich stellt die Situation bei eingezogenen I

* Flügeln dar. In dieser Stellung werden die Flügel 4, 5 ϊ:

\ mit großer Sicherheit so lange festgehalten, wie die Verbindung mit dem Druckanschluß andauert. 20

}: Insgesamt bietet die Erfindung die Möglichkeit, die Pumpen-

$· funktion nach beliebigen Kriterien zu steuern und insbeson-

? dere, beispielsweise durch eine mit einem federbelasteten

'; Ventil gesicherte Verbindung des Hakenraumes mit dem Druck-

i 25 raum der Pumpe, auch eine Sicherung gegen unzulässigen Überdruck im Pumpenausgang zu integrieren.

Wesentlich erscheint'auch die vorhergehend beschriebene Panzerung der Gleitflächen insbesondere dann, wenn wegen

30 der Eigenart eines zu fördernden Mediums eine Schmierung nur mit äußerster Vorsicht und minimalen Schmiermittelmengen möglich ist. Diese Panzerung ist jedoch keineswegs auf die Anwendung bei der beschriebene Erfindung beschränkt, sondern bei allen Ausführungen mit in ninew gemeinsamen

35 Schlitz geführten Flügeln.

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BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG

1 Pumpengehäuse

2 Gehäuseinnenwand

3 Rotor

4 Flügel, Pumpenflügel

5 Flügel, Pumpenflügel

6 Schlitz, Flügelschlitz

7 Hakenkopf

8 Hakenkopf

9 Anschluß, Anschlußbohrung

10 Hakenraum

11 Flügelfläche, Gleitfläche

12 Gleitfläche

13 Mündung, Erweiterung, Ausnehmung

14 Schlitzseitenwand

15 Schmierölanschluß, Schmierölbohrung

16 Druckanschluß (+)

17 Unterdruckanschluß (-)

18 Rotorumfang

19 Ventil, Zweiwegeventil

20 Stellung

21 Stellung

22 Steuerung

23 Steueransehluß

24 Leitung

25 Leitung

Claims

barmag Barmer Maschinenfabrik* Akt'i'engeselYsch'aft Sitz: Remscheid, Bundesrepublik Deutschland 0-1472 - 1 - ansprüche

1. Flügelzellenpumpe mit einem Paar in einem gemeinsamen Flügelschlitz des Rotors gegeneinander bewegbarer, im Querschnitt hakenförmig ausgebildeter Flügel, dadurch gekennzeichnet, daß

die Hakenköpfe (7) beider Flügel (4, 5) an den im Roter (3) liegenden Flügelenden vorgesehen sind, jeder Hakenkopf (7) auf der ihm zugewandten Flügelfläche (11) des jev.ailigen Gegenflügels (5; 4) gleitet, beide Hakenköpfe (7) zwischen sich einen während der Rotordrehung in seiner Längenausdehnung zwischen zwei Grenzwerten veränderbaren Hakenraum (10) bilden und der Hakenraum (10) während einer vollen Rotordrehung mindestens zeitweise eine mit Druck oder Vakuum beaufschlagbare Bohrung (9) oder - vorzugsweise kreisförmige - Ausnehmung (13) an einer oder an beiden Stirnseiten des Flügelschlitzes (6) überstreicht.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die Bohrung(en) (9) und die Ausnehmung(en) (10) konzentrisch zur Rotorachse angeordnet sind.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß

beide Pumpenflügel (4, 5) auch an ihren zur Gehäuseinnenwand (2) zeigenden Enden mit Hakenköpfen (8) versehen sind, deren radiale Ausdehnung vorzugsweise so bemessen

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ist, daß bei vollständig eingefahrenen Flügeln (4, 5) und der Lage der äußeren Flügelbegrenzungen im Rotorumfang der innenliegende Hakenkopf (7) jeweils eines Flügels (4; 5) an der Innenfläche des außenliegenden Hakenkopfes (8) des jeweils anderen Flügels (5; 4) anliegt.

4. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß

der Anschluß (9) als axiale Bohrung in der Roco^welle oder/und in deren Lagerzapfen angeordnet ist.

5. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß

die Rotorwelle als Hohlwelle ausgebildet ist, deren Innenbohrung seitlich in den Flügelschlitz (6) mündet.

6. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß

die Anschlußbohrung (9) für den Hakenraum (10) an ihrer Mündung (13) kreisförmig soweit erweitert ist, daß eine während der Rotordrehung nicht unterbrochene Verbindung zwischen Anschlußbohrung (9) und Hakenraum (10) sichergestellt ist.

7. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, daß

die üblicherweise'in einer jder beiden Seitenwänden des Pumpengehäuses (I) vorgesehener Schmierölbohiungen (15) innerhalb des vom Rotor (3) überstrichenen Bereichs derart angeordnet sind, daß sie bei eingezogenen Flügeln (4, 5; Fig.6) ständig abgedeckt sind.

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8. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden
Ansprüche,

dadurch Rekennzeichnet, daß

der Hakenraum über eine durch bekannte Mittel gesteuerte
Einrichtung (22) abwechselnd mit Drucköl zum Einfahren

der Flügel (A> 5) und mit einem Unterdruck zum Ausfahren
der Flügel (4, 5) in die Betriebsstellung beaufschlagbar
ist.

9. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 8,
dadurch Rekennzeichnet, daß

eine aus einem Umsteuerventil (19) und einer dieses
betätigenden, über den Steueran&'chluß (23) druckgesteuerten Einheit (22) bestehende Steuerung den Hakenraum (10)

druckabhängig entweder mit dem Druckanschluß (16; +)

in Ventilstellung 1 (20) zum Einfahren der Flügel (4, 5)
oder mit dem Unterdruckanschluß (17; -) in Ventilstellung 2 (21) zum Erreichen der Betriebsstellung verbindet.

10. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 8, |

dadurch Rekennzeichnet, daß |

der Hakenraum (10) über ein durch eine vorzugsweise |

einstellbare Feder gegen den Pumpendruck in Schließstel- 1

lung gehaltenes Rückschlagventil mit der Druckseite I

I der Pumpe in Verbindung steht und das Rückschlagventil |

bei Erreichen eines vorzugsweise voreingestellten Grenz— f druckes öffnet, wodurch der Pumpendruck im Hakenraum ·

(10) zum Einfahren der Pumpenflügel (4, 5) wirksam wird. |

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11. Flügelzellenpumpe mit in einem Flügelschlitz gegeneinan- |

der bewegbaren Flügeln, insbesondere nach einem der j

I vorhergehenden Ansprüche, i

dadurch Rekennzeichnet, daß

die Gleitflächen (14) des Flügelschlitzes (6) oder/und | der Flügel (4, 5) durch eine Panzerung mit hoher Härte |

und guten Gleiteigenschaften gegen starken Abrieb geschützt sind.

12. Flügelzellenpumpe nach Anspruch Ü, dadurch gekennzeichnet, daß

die Panzerung der Gleitflächen (11, 12, 14) durch eine Schleißblechauflage j eine Beschichtung durch hochabriebfeste metallische, keramische* mineralische * Glas- oder Kunststoffüberzüge, insbesondere Chrom und Polytetraethy len, oder im wesentlichen amorphe Metallüberzüge mit nichtkristallinem Gefüge gebildet wird.