EP0743453A2 - Sperrflügelpumpe - Google Patents

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Publication number
EP0743453A2
EP0743453A2 EP96107515A EP96107515A EP0743453A2 EP 0743453 A2 EP0743453 A2 EP 0743453A2 EP 96107515 A EP96107515 A EP 96107515A EP 96107515 A EP96107515 A EP 96107515A EP 0743453 A2 EP0743453 A2 EP 0743453A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
locking
vane pump
pump according
wing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP96107515A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0743453A3 (de
Inventor
Ulrich Hiltemann
Dieter Otto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Magna Powertrain Hueckeswagen GmbH
Original Assignee
LuK Automobiltechnik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LuK Automobiltechnik GmbH and Co KG filed Critical LuK Automobiltechnik GmbH and Co KG
Publication of EP0743453A2 publication Critical patent/EP0743453A2/de
Publication of EP0743453A3 publication Critical patent/EP0743453A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C2/34—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C2/356—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member
    • F04C2/3566—Rotary-piston machines or pumps having the characteristics covered by two or more groups F04C2/02, F04C2/08, F04C2/22, F04C2/24 or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in groups F04C2/08 or F04C2/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the outer member the inner and outer member being in contact along more than one line or surface

Definitions

  • the invention relates to a vane pump according to the preamble of claim 1.
  • Vane pumps of the type mentioned here are known. They have a housing in which a rotor is set in rotation.
  • the circumferential surface of the rotor has at least one control surface which is delimited on both sides by separation areas.
  • the control surface and the separating areas interact with at least one locking wing, which is accommodated in a groove in the wall of the fixed housing and is pressed against the control surface.
  • the rotary movement of the rotor delimits rooms with variable volumes. Due to the periodic change in the size of the volumes, a fluid is drawn in and released again under an overpressure. It is disadvantageous that the delivered fluid is subjected to pressure pulsation.
  • An exemplary embodiment of the locking vane pump is particularly preferred, which is characterized in that the rotor has one more control surface than there are locking wings. This results in a relatively constant volume flow with a relatively simple construction of the vane pump.
  • An embodiment of the locking vane pump is particularly preferred in which the rotor has three control surfaces and the two locking wings inserted into the wall of the housing.
  • the construction of this pump is not significantly different from conventional pumps, so it is easy to implement. However, since the number of blades does not correspond to the number of strokes, i.e. the number of control surfaces, the almost constant volume flow can be achieved.
  • the width of the separating areas is only slightly larger than the inlet and outlet areas upstream and downstream of the vane for the fluid delivered by the vane pump, as viewed in the direction of rotation of the rotor.
  • each locking wing is assigned a resilient element, preferably a compression spring, which applies a compressive force to the locking wing and presses it against the control surface.
  • the spring-elastic element is housed in a pressure-free room. The contact pressure of the locking wing, with which it is pressed against the control surface, is thus determined exclusively by the spring force. It is thus possible to design the locking vane as a pressure relief valve and thus to limit the pressure at which the fluid is conveyed by the locking vane pump.
  • the hydraulic system is thus protected against overpressure without the need for an additional pressure relief valve with the associated hydraulic connections (for example lines). This results in an inexpensive and small design.
  • Figure 1 shows that the vane pump 1 has a housing 3 which is provided with a circular chamber 5 in which a rotor 7 - here against the clockwise is rotatable.
  • the rotor 7 is fastened to a drive shaft 9 which is mounted in the housing and cooperates with a drive device.
  • the rotor 7 sits on a free end of the drive shaft.
  • the peripheral surface 11 of the rotor 7 shows a plurality of identically designed control surfaces 13 and separation regions 15.
  • the diameter of the rotor 7 is selected so that its outer diameter in the region of the separating regions 15 practically corresponds to the inner diameter of the peripheral wall 17 of the chamber 5.
  • grooves 19 are introduced, in which locking wings 21 are inserted.
  • the width of the locking vanes 21 measured perpendicular to the plane of representation of FIG. 1 corresponds to the thickness of the rotor 7.
  • the length of the locking vanes 21 measured in the radial direction is somewhat smaller than the depth of the grooves 19.
  • the thickness of the locking vanes 21 is somewhat less than the width of the Grooves 19, so that the locking wings 21 are displaceably mounted and guided in the radial direction against the force of an elastic element, which is designed here as a compression spring 23.
  • the locking wings 21 are acted upon by the compression spring 23 with a compressive force and pressed against the peripheral surface 11 of the rotor 7.
  • the contact surface of the locking vanes 21 on the rotor 7 is rounded, preferably in the form of a circular arc, so that there is a linear contact with the peripheral surface 11 of the rotor 7.
  • the compressive force is chosen so strong that the locking wings 21 are pressure-tight Ensure completion on the peripheral surface 11 of the rotor 7.
  • the exemplary embodiment shown in FIG. 1 is characterized in that the number of control surfaces 13 provided on the peripheral surface 11 of the rotor 7 is greater by 1 than the number of locking vanes 21: two locking vanes 21 and three control surfaces 13 are provided here, each are separated from one another by separation regions 15.
  • the rotor 7 is in a position in which a first separating area 15 has pushed the upper locking wing 21 back into its radially extremely displaced position, while the lower locking wing opposite the upper locking wing 21 is arranged in the middle of a control surface 13 is, so that two chambers can be distinguished:
  • the upper suction inlet 33 is connected to a suction port 37 of the vane pump 1, while the lower pressure outlet 31 and the upper pressure outlet 31 are connected to a pressure port 41 of the vane pump 1 via a further bore 39 shown in broken lines.
  • the fluid sucked in by the vane pump 1 and the pressurized medium discharged by the pump are indicated by arrows, it being evident that the fluid flows into the suction connection 37 and is discharged from the pressure connection 41.
  • the compression springs 23 act on the end of the locking vanes 21 facing away from the rotor 7 and are arranged in pressure-free spaces 45.
  • the locking vanes 21 are also pressurized on the spring side in order to bring the vanes into contact with the rotor. Otherwise the feathers would be much too big. In this case, the wings do not act as a pressure relief valve.
  • FIG. 1 shows the vane pump 1 in cross section. The same parts are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description of FIG. 1.
  • FIG. 2 shows that the drive shaft 9 is provided at its end facing away from the rotor 7 with a seal 49. It is mounted in a suitable manner in the base body 51 of the housing 3.
  • a rotor plate 53 rests on this, the design of which can be seen from the top view in FIG. 1.
  • the chamber 5 is introduced into the rotor plate. It is provided with the grooves 19 for receiving the locking wing 21.
  • the thickness of the rotor plate corresponds approximately to the thickness of the rotor 7 and the width of the locking vanes 21.
  • the spaces 45 formed between the ends of the locking vanes facing away from the rotor 7 and the rotor plate 53 can clearly be seen, into which the compression springs 23 engage and onto the locking vanes 21 Act.
  • the housing 3 is finally completed by a cover plate 55, which has been removed in the illustration according to FIG. 1 to clarify the details described.
  • the base body 51, the rotor plate 53 and the cover plate are connected to one another in a pressure-tight manner.
  • vane pump 1 The function of the vane pump 1 will only be briefly discussed here, since vane pumps of the type mentioned here are generally known:
  • the rotor 7 is set in rotation inside the housing 3 via the drive shaft 9.
  • the locking wings 21 are pressed by the compression springs 23 with their rounded ends against the peripheral surface 11 of the rotor 7.
  • the circumferential surface 11 has separating regions 15, the spacing of which from the axis of rotation 57 of the drive shaft 9 or of the rotor 7 practically corresponds to the inner radius of the peripheral wall 17.
  • the separating areas 15 are adjoined by control surfaces 13, the distance to the axis of rotation 57 of which is smaller than that of the separating areas 15. Due to the pressing force of the compression spring 23, the locking vanes 21 are pressed out of the grooves 19 when their rounded front side during the rotation of the rotor 7 in reach the area of the control surfaces 13.
  • the lower locking wing 21 is located in the middle of a control surface 13. It is pressed out of the groove 19 and separates the pressure chamber 27 from the suction chamber 29. By rotating the rotor 7, excess pressure fluid is pressed out through the pressure outlet 31, while over the Suction port 33 fluid is sucked into the suction chamber 29. The expulsion force is based on the reduction in the pressure chamber 27 caused by the rotary movement of the rotor 7, while the suction of the fluid is based on the enlargement of the suction chamber 29 caused by the rotary movement of the rotor 7.
  • the pressure outlet 31 is placed immediately adjacent to the left flank of the blocking wing 21.
  • the suction inlet 33 is placed directly on the opposite right flank of the blocking wing 21. Therefore, the vane pump 1 can be operated without problems even when the rotor 7 rotates in the opposite direction.
  • the width of the separation regions 15 is only a little larger than that in the circumferential direction Direction of rotation of the rotor 7 - width of the inclusion or of the outlet area, which is given by the - seen in the circumferential direction - opening of the pressure outlet 31 or pressure inlet 33 of the peripheral wall 17.
  • the width of the inlet and outlet areas can be predetermined by the choice of the diameter of the bores running perpendicular to the image plane according to FIG. 1 to form the pressure outlet 31 or the suction inlet 33. Separation area 15 is not wider than the inlet and outlet area together, but only wider than each of these areas.
  • the width of the separating regions 15 can be varied between 10 ° and approximately 50 °, depending on the configuration of the inlet and outlet regions formed by the pressure outlet 31 or suction inlet 33. In particular, separation areas have proven to be effective which, viewed in the circumferential direction, have a width of approximately 20 ° to 35 °. It is essential that two adjacent control surfaces 13 are delimited from one another by a surface seal, the so-called sealing length being given by the width of the separating regions 15.
  • the vane 21 Due to the relatively narrow separation areas 15, it is possible to design the control surfaces 13 relatively broad, as seen in the circumferential direction.
  • the vane 21 perform a radial movement. Care is preferably taken to ensure that the radial acceleration of the locking vanes 21 is as low as possible, so that there is an inertia the blocking wing 21 based lifting is avoided as far as possible.
  • the control surfaces 13 are preferably symmetrical, as seen in relation to an imaginary center line 59, that is to say they are mirror images of the center line 59.
  • a section 61 which is curved in the shape of a circular arc and, in the illustration according to FIG. 1, is touched by the rounded end of the lower locking wing 21. While the blocking wing 21 is in contact with this section 61 during a rotary movement of the rotor 7, no radial movement takes place. Before the locking wing 21 reaches the section 61, it moves in the direction of the axis of rotation 27, after passing through the section 61, the locking wing 21 is accelerated radially outward against the force of the compression spring 23.
  • All three control surfaces 13 are constructed identically, so that there are identical movements.
  • the contact pressure of the locking vanes 21 is determined exclusively by the pressure force of the compression spring 23. Since the pressure chamber 27, due to the rounded end of the locking wing 21 facing the rotor 7, extends approximately to the central plane of the locking wing 21, a pressure force is built up by the fluid in the pressure chamber 27, which presses the locking wing 21 radially outward against the force of the compression spring 23 urges.
  • the locking vane 21 With a certain one by the spring properties predetermined pressure in the pressure chamber 27, the locking vane 21 is lifted against the force of the compression spring 23 from the peripheral surface 11 of the rotor 7, that is, from the control surface 13, so that the fluid in the pressure chamber 27 past the locking vane 21 into the suction chamber 29 . There is therefore a short circuit, so to speak, which prevents a further pressure increase beyond the pressure value defined by the compression spring 23.
  • the blocking vane pump 1 described here is preferably used as a feed pump for a high-pressure diesel pump of an internal combustion engine. That is, the chamber 5 is filled with diesel fuel, which ensures lubrication of the separating areas 15 with respect to the peripheral wall 17 of the chamber 5. It is thus possible to support the rotor 7 on the rotor plate 53 via the sealing surface in the separating areas 15 and thus to achieve a very good sealing effect and thus a high volumetric efficiency. In addition, a simple mounting of the drive shaft 9 can be achieved since it then has to intercept at most a small part of the forces occurring on the rotor 7.
  • the vane pump 1 described here can also be used as a gear or power steering pump. With this pump, very small delivery volumes from 1.5 cm 3 to 3.0 cm 3 can be achieved.
  • the pump shown with reference to Figures 1 and 2 is characterized by a very compact structure: Since the locking wings 21 in the housing 3 and are accommodated in its rotor plate 53, the rotor 7 can be very small, that is to say it can have a very small diameter.
  • the mechanical, moving parts, namely the locking wings 21 are still relatively large, so that their manufacture can be carried out easily and inexpensively.
  • the introduction of locking vanes into the rotor is very complex and expensive, especially in the case of small rotor diameters.

Landscapes

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Abstract

Es wird eine Sperrflügelpumpe, mit einem einen Rotor (7) aufnehmenden Gehäuse (3), in dessen Wandung mindestens eine einen Sperrflügel (21) aufnehmende Nut (19) eingebracht ist, der durch eine Feder (23) gegen die durch Trennbereiche (15) voneinander getrennte Steuerflächen (13) aufweisende Umfangsfläche (11) des Rotors (7) angedrückt wird. Die Sperrflügelpumpe (1) zeichnet sich dadurch aus, daß die Umfangsfläche (11) des Rotors (7) so ausgebildet ist, daß die Anzahl der Steuerflächen (13) des Rotors (7) größer ist als die Anzahl der Sperrflügel (21). <IMAGE>

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Sperrflügelpumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
  • Sperrflügelpumpen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Sie weisen ein Gehäuse auf, in dem ein Rotor in Rotation versetzt wird. Die Umfangsfläche des Rotors weist mindestens eine Steuerfläche auf, die beidseitig von Trennbereichen begrenzt wird. Die Steuerfläche und die Trennbereiche wirken mit mindestens einem Sperrflügel zusammen, der in einer Nut in der Wandung des feststehenden Gehäuses untergebracht ist und gegen die Steuerfläche gedrückt wird. Durch die Drehbewegung des Rotors werden Räume mit variablen Volumina voneinander abgrenzt. Durch die periodische Änderung der Größe der Volumina wird ein Fluid angesaugt und unter einem Überdruck wieder abgegeben. Nachteilig ist, daß das geförderte Fluid einer Druckpulsation unterworfen ist.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung eine Sperrflügelpumpe zu schaffen, bei der Druckpulsationen deutlich reduziert sind.
  • Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Sperrflügelpumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1 mit Hilfe der in diesem Anspruch genannten Merkmale. Dadurch, daß die Umfangsfläche des Rotors so ausgebildet ist, daß die Anzahl der Steuerflächen des Rotors größer ist als die Anzahl der Sperrflügel, werden die Druckpulsationen in dem geförderten Fluid deutlich reduziert.
  • Besonders bevorzugt wird ein Ausführungbeispiel der Sperrflügelpumpe, die sich dadurch auszeichnet, daß der Rotor eine Steuerfläche mehr aufweist als Sperrflügel vorhanden sind. Es ergibt sich dadurch bei einem relativ einfachen Aufbau der Sperrflügelpumpe ein relativ konstanter Volumenstrom.
  • Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Sperrflügelpumpe, bei der der Rotor drei Steuerflächen aufweist und die zwei in die Wandung des Gehäuses eingesetzte Sperrflügel aufweist. Der Aufbau dieser Pumpe unterscheidet sich nicht wesentlich von herkömmlichen Pumpen, ist also leicht realisierbar. Da jedoch die Flügelzahl nicht der Hubzahl entspricht, also der Zahl der Steuerflächen, läßt sich der nahezu konstante Volumenstrom realisieren.
  • Bevorzugt wird weiterhin ein Ausführungsbeispiel der Sperrflügelpumpe, bei der die -in Umfangsrichtung gemessene- Breite der Trennbereiche nur wenig größer ist als die -in Drehrichtung des Rotors gesehen- dem Sperrflügel vor- und nachgeordneten Einund Auslaßbereiche für das von der Sperrflügelpumpe geförderte Fluid. Bei diesem Aufbau der Sperrflügelpumpe ergeben sich relativ große Steuerflächen, so daß die radiale Beschleunigung der Sperrflügel auf ein Minimum reduzierbar ist.
  • Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Sperrflügelpumpe, daß sich dadurch auszeichnet, daß jedem Sperrflügel ein federelastisches Element, vorzugsweise eine Druckfeder, zugeordnet ist, das den Sperrflügel mit einer Druckkraft beaufschlagt und gegen die Steuerfläche drückt. Dabei ist das federelastische Element in einem überdruckfreien Raum untergebracht. Die Anpreßkraft des Sperrflügels, mit der dieser gegen die Steuerfläche gedrückt wird, wird also ausschließlich durch die Federkraft bestimmt. Es ist damit möglich, den Sperrflügel als Überdruckventil auszugestalten und damit den Druck zu begrenzen, unter dem das Fluid durch die Sperrflügelpumpe gefördert wird. Das hydraulische System ist damit gegen Überdruck gesichert, ohne daß es eines zusätzlichen Überdruckventils mit den zugehörigen hydraulischen Anschlüssen (zum Beispiel Leitungen) bedürfte. Dies ergibt eine kostengünstige und kleine Bauform.
  • Weitere Ausgestaltungen der Sperrflügelpumpe ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen.
  • Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
    • Figur 1
    eine Draufsicht auf eine geöffnete Sperrflügelpumpe und
    Figur 2
    einen Querschnitt durch eine geschlossene Sperrflügelpumpe.
  • Figur 1 läßt erkennen, daß die Sperrflügelpumpe 1 ein Gehäuse 3 aufweist, das mit einer kreisrunden Kammer 5 versehen ist, in der ein Rotor 7 -hier gegen den Uhrzeigersinn- in Drehung versetzbar ist. Der Rotor 7 ist auf einer Antriebswelle 9 befestigt, die im Gehäuse gelagert ist und mit einer Antriebseinrichtung zusammenwirkt. Der Rotor 7 sitzt auf einem freien Ende der Antriebswelle.
  • Die Umfangsfläche 11 des Rotors 7 zeigt mehrere identisch ausgebildete Steuerflächen 13 und Trennbereiche 15 auf. Der Durchmesser des Rotors 7 ist so gewählt, daß sein Außendurchmesser im Bereich der Trennbereiche 15 praktisch dem Innendurchmesser der Umfangswandung 17 der Kammer 5 entspricht.
  • In die Umfangswandung 17 sind radial zur Antriebswelle 9 angeordnete Nuten 19 eingebracht, in die Sperrflügel 21 eingesetzt sind. Die senkrecht zur Darstellungsebene von Figur 1 gemessene Breite der Sperrflügel 21 entspricht der Dicke des Rotors 7. Die in radialer Richtung gemessene Länge der Sperrflügel 21 ist etwas kleiner als die Tiefe der Nuten 19. Die Dicke der Sperrflügel 21 ist etwas geringer als die Breite der Nuten 19, so daß die Sperrflügel 21 in radialer Richtung gegen die Kraft eines elastischen Elements, das hier als Druckfeder 23 ausgebildet ist, verschieblich gelagert und geführt sind. Die Sperrflügel 21 werden von der Druckfeder 23 mit einer Druckkraft beaufschlagt und gegen die Umfangsfläche 11 des Rotors 7 gedrückt. Die Anlagefläche der Sperrflügel 21 am Rotor 7 ist -vorzugsweise kreisbogenförmig- abgerundet, so daß sich eine linienförmige Berührung mit der Umfangsfläche 11 des Rotors 7 ergibt. Die Druckkraft ist so stark gewählt, daß die Sperrflügel 21 einen druckdichten Abschluß an der Umfangsfläche 11 des Rotors 7 gewährleisten.
  • Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, daß die Anzahl der an der Umfangsfläche 11 des Rotors 7 gegebenen Steuerflächen 13 um 1 größer ist als die Anzahl der Sperrflügel 21: Es sind hier zwei Sperrflügel 21 und drei Steuerflächen 13 vorgesehen, die jeweils durch Trennbereiche 15 voneinander getrennt sind.
  • Der Rotor 7 befindet sich in der Darstellung gemäß Figur 1 in einer Stellung, in der ein erster Trennbereich 15 den oberen Sperrflügel 21 in seine radial äußerst zurückverlagerte Position zurückgedrängt hat, während der dem oberen Sperrflügel 21 gegenüberliegende untere Sperrflügel in der Mitte einer Steuerfläche 13 angeordnet ist, so daß sich zwei Kammern unterscheiden lassen: Bei der vorgegebenen Drehrichtung gegen den Uhrzeigersinn, die durch einen Pfeil 25 gekennzeichnet ist, befindet sich links vom unteren Sperrflügel 21 eine Druckkammer 27 und rechts von dem unteren Sperrflügel eine Saugkammer 29. Senkrecht zur Bildebene sind Bohrungen in das Gehäuse 3 eingebracht, die die Umfangswandung 17 der Kammer 5 schneiden. Links von dem unteren Flügel 21 befindet sich ein Druckauslaß 31 und rechts von dem Sperrflügel ein Saugeinlaß 33. Entsprechend befindet sich -in Drehrichtung des Rotors 7 gesehen- vor dem oberen Sperrflügel 21 ein Druckauslaß 31, während links von dem oberen Sperrflügel 21 ein Saugeinlaß 33 vorgesehen ist.
  • Durch geeignete Bohrungen, beispielsweise durch eine Bohrung 35, die gestrichelt dargestellt ist, ist der obere Saugeinlaß 33 mit einem Sauganschluß 37 der Sperrflügelpumpe 1 verbunden, während der untere Druckauslaß 31 ebenso wie der obere Druckauslaß 31 über eine weitere gestrichelt eingezeichnet Bohrung 39 mit einem Druckanschluß 41 der Sperrflügelpumpe 1 verbunden sind. Das von der Sperrflügelpumpe 1 angesaugte Fluid und das unter Druck stehende von der Pumpe abgegebene Medium sind durch Pfeile gekennzeichnet, wobei ersichtlich ist, daß das Fluid in den Sauganschluß 37 einströmt und aus dem Druckanschluß 41 abgegeben wird.
  • Die Druckfedern 23 wirken auf das dem Rotor 7 abgewandte Ende der Sperrflügel 21 und sind in druckfreien Räumen 45 angeordnet. Für hohe Betriebsdrücke werden die Sperrflügel 21 auch auf der Federseite druckbeaufschlagt, um die Flügel am Rotor zur Anlage zu bringen. Die Federn würden sonst viel zu groß. Die Wirkung der Flügel als Überdruckventil entfällt in diesem Fall.
  • Figur 2 zeigt die Sperrflügelpumpe 1 im Querschnitt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so daß insofern auf die Beschreibung zu Figur 1 verwiesen wird.
  • Bei der Wiedergabe in Figur 2 ist die dem Sauganschluß 37 zugeordnete Bohrung 35 in die Schnittebene verschwenkt. Aus Figur 1 ist ersichtlich, daß diese Bohrung 35 -ebenso wie die dem Druckanschluß 41 zugeordnete Bohrung 39- unter einem spitzen Winkel gegenüber einer gedachten Senkrechten 47 verläuft.
  • Figur 2 läßt erkennen, daß die Antriebswelle 9 an ihrem dem Rotor 7 abgewandten Ende mit einer Dichtung 49 versehen ist. Sie ist auf geeignete Weise im Grundkörper 51 des Gehäuses 3 gelagert. Auf diesem liegt eine Rotorplatte 53 auf, deren Ausgestaltung aus der Draufsicht in Figur 1 ersichtlich ist. In die Rotorplatte ist die Kammer 5 eingebracht. Sie ist mit den Nuten 19 zur Aufnahme der Sperrflügel 21 versehen. Die Dicke der Rotorplatte entspricht etwa der Dicke des Rotors 7 und der Breite der Sperrflügel 21. Deutlich sind die zwischen dem den Rotor 7 abgewandten Enden der Sperrflügel und der Rotorplatte 53 ausgebildeten Räume 45 erkennbar, in die die Druckfedern 23 eingreifen und auf die Sperrflügel 21 wirken. Das Gehäuse 3 wird schließlich durch eine Abdeckplatte 55 vervollständigt, die bei der Darstellung gemäß Figur 1 zur Verdeutlichung der beschriebenen Einzelheiten abgenommen ist. Der Grundkörper 51, die Rotorplatte 53 und die Abdeckplatte sind druckdicht miteinander verbunden.
  • Auf die Funktion der Sperrflügelpumpe 1 soll hier nur kurz eingegangen werden, da Sperrflügelpumpen der hier angesprochenen Art grundsätzlich bekannt sind:
  • Der Rotor 7 wird im Inneren des Gehäuses 3 über die Antriebswelle 9 in Rotation versetzt. Die Sperrflügel 21 werden durch die Druckfedern 23 mit ihren abgerundeten Enden gegen die Umfangsfläche 11 des Rotors 7 gedrückt. Die Umfangsfläche 11 weist Trennbereiche 15 auf, deren Abstand zur Drehachse 57 der Antriebswelle 9 beziehungsweise des Rotors 7 praktisch dem Innenradius der Umfangswandung 17 entspricht. An die Trennbereiche 15 schließen sich Steuerflächen 13 an, deren Abstand zur Drehachse 57 kleiner ist als der der Trennbereiche 15. Durch die Anpreßkraft der Druckfeder 23 werden die Sperrflügel 21 aus den Nuten 19 herausgedrückt, wenn deren abgerundete Vorderseite während der Drehung des Rotors 7 in den Bereich der Steuerflächen 13 gelangen. Der untere Sperrflügel 21 befindet sich in der Mitte einer Steuerfläche 13. Er ist aus der Nut 19 herausgedrückt und trennt die Druckkammer 27 von der Saugkammer 29. Durch die Drehbewegung des Rotors 7 wird unter Überdruck stehendes Fluid durch den Druckauslaß 31 ausgepreßt, während über den Sauganschluß 33 Fluid in die Saugkammer 29 eingesaugt wird. Die Austreibkraft beruht auf der durch die Drehbewegung des Rotors 7 hervorgerufenen Verkleinerung der Druckkammer 27, während die Ansaugung des Fluids auf der durch die Drehbewegung des Rotors 7 bewirkten Vergrößerung der Saugkammer 29 beruht.
  • Um zu vermeiden, daß beim Austreiben des Fluids aus der Druckkammer 27 sogenanntes Quetschöl entsteht, ist der Druckauslaß 31 unmittelbar angrenzend an die linke Flanke des Sperrflügels 21 gelegt. Ebenso ist der Saugeinlaß 33 unmittelbar an die gegenüberliegende rechte Flanke des Sperrflügels 21 gelegt. Daher ist die Sperrflügelpumpe 1 auch bei einer umgekehrten Drehbewegung des Rotors 7 problemlos betreibbar.
  • Die Breite der Trennbereiche 15 ist -in Umfangsrichtung gemessen- nur wenig größer als die -in Drehrichtung des Rotors 7 gesehene- Breite des Einbeziehungsweise des Auslaßbereichs, der durch die - in Umfangsrichtung gesehene- Durchbrechung des Druckauslasses 31 beziehungsweise Druckeinlasses 33 der Umfangswandung 17 gegeben ist. Die Breite der Ein- und Auslaßbereiche kann durch die Wahl des Durchmessers der senkrecht zur Bildebene gemäß Figur 1 verlaufenden Bohrungen zur Bildung des Druckauslasses 31 beziehungsweise des Saugeinlasses 33 vorgegeben werden. Trennbereich 15 ist nicht breiter als Ein- und Auslaßbereich zusammen, sondern nur breiter als jeder einzelne dieser Bereiche.
  • Die Breite der Trennbereiche 15 kann -je nach Ausgestaltung der durch den Druckauslaß 31 beziehungsweise Saugeinlaß 33 gebildeten Ein- und Auslaßbereiche- zwischen 10° bis ca. 50° variiert werden. Insbesondere haben sich Trennbereiche bewährt, die -in Umfangsrichtung gesehen- eine Breite von ca. 20° bis 35° aufweisen. Wesentlich ist, daß zwei benachbarte Steuerflächen 13 durch eine Flächendichtung voneinander abgegrenzt werden, wobei die sogenannte Dichtlänge durch die Breite der Trennbereiche 15 gegeben wird.
  • Durch die relativ schmalen Trennbereiche 15 ist es möglich, die Steuerflachen 13 -in Umfangsrichtung gesehen- relativ breit auszubilden. Während der Förderung eines Fluids im Betrieb der Sperrflügelpumpe 1 führen die Sperrflügel 21 eine Radialbewegung durch. Bevorzugt wird dafür Sorge getragen, daß die radiale Beschleunigung der Sperrflügel 21 möglichst gering ist, so daß ein auf der Massenträgheit der Sperrflügel 21 beruhendes Abheben möglichst vermieden wird.
  • Die Steuerflächen 13 sind -zu einer gedachten Mittellinie 59 gesehen- vorzugsweise symmetrisch ausgebildet, das heißt sie sind zur Mittellinie 59 spiegelbildlich. Im Bereich der Mittellinie 59 ist ein kreisbogenförmig gekrümmter Abschnitt 61 vorgesehen, der bei der Darstellung gemäß Figur 1 von dem abgerundeten Ende des unteren Sperrflügels 21 berührt wird. Während der Sperrflügel 21 bei einer Drehbewegung des Rotors 7 mit diesem Abschnitt 61 in Berührung ist, findet keinerlei radiale Bewegung statt. Bevor der Sperrflügel 21 den Abschnitt 61 erreicht, bewegt er sich in Richtung zur Drehachse 27, nach dem Durchfahren des Abschnitts 61 wird der Sperrflügel 21 in radialer Richtung nach außen gegen die Kraft der Druckfeder 23 beschleunigt.
  • Alle drei Steuerflächen 13 sind identisch aufgebaut, so daß sich jeweils identische Bewegungsabläufe ergeben.
  • Dadurch, daß der Raum 45 auf der dem Rotor 7 abgewandten Seite der Sperrflügel 21 nicht mit einem unter Druck stehenden Fluid beaufschlagt wird, wird die Anpreßkraft des Sperrflügels 21 ausschließlich von der Druckkraft der Druckfeder 23 bestimmt. Da die Druckkammer 27 aufgrund des dem Rotor 7 zugewandten abgerundeten Endes des Sperrflügles 21 in etwa bis zur Mittelebene des Sperrflügels 21 reicht, wird durch das Fluid in der Durckkammer 27 eine Druckkraft aufgebaut, die den Sperrflügel 21 gegen die Kraft der Druckfeder 23 radial nach außen drängt. Bei einem bestimmten durch die Federeigenschaften vorgegebenen Druck in der Druckkammer 27 wird der Sperrflügel 21 gegen die Kraft der Druckfeder 23 von der Umfangsfläche 11 des Rotors 7, also von der Steuerfläche 13 abgehoben, so daß das Fluid in der Druckkammer 27 an dem Sperrflügel 21 vorbei in die Saugkammer 29 gelangen kann. Es findet hier also quasi ein Kurzschluß statt, der eine weitere Druckerhöhung über den durch die Druckfeder 23 definierten Druckwert hinaus verhindert.
  • Vorzugsweise wird die hier beschriebene Sperrflügelpumpe 1 als Förderpumpe für eine Dieselhochdruckpumpe einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Das heißt, die Kammer 5 ist mit Dieselkraftstoff gefüllt, der eine Schmierung der Trennbereiche 15 gegenüber der Umfangswandung 17 der Kammer 5 gewährleistet. Es ist damit also möglich, den Rotor 7 über die in den Trennbereichen 15 gegebene Dichtfläche an der Rotorplatte 53 abzustützen und damit eine sehr gute Dichtwirkung und damit einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad zu erreichen. Darüber hinaus ist damit eine einfache Lagerung der Antriebswelle 9 zu erreichen, da diese dann die am Rotor 7 auftretenden Kräfte allenfalls zu einem geringen Teil abfangen muß.
  • Die hier beschriebene Sperrflügelpumpe 1 kann auch als Getriebe- oder Lenkhelfpumpe eingesetzt werden. Mit dieser Pumpe sind insbesondere sehr kleine Fördervolumina auch von 1,5 cm3 bis 3,0 cm3 realisierbar.
  • Die anhand der Figuren 1 und 2 dargestellte Pumpe zeichnet sich durch einen sehr kompakten Aufbau aus: Da die Sperrflügel 21 im Gehäuse 3 beziehungsweise in dessen Rotorplatte 53 untergebracht sind, kann der Rotor 7 sehr klein sein, das heißt also einen sehr kleinen Durchmeser aufweisen. Dabei sind die mechanischen, beweglichen Teile, nämlich die Sperrflügel 21 noch relativ groß aufgebaut, so daß deren Fertigung einfach und kostengünstig durchführbar ist. Die Einbringung von Sperrflügeln in den Rotor ist gerade bei kleinen Rotordurchmessern sehr aufwendig und teuer, über dies störanfällig.
  • Nach allem wird deutlich, daß es grundsätzlich möglich ist, Rotoren mit mehr als drei Steuerflächen und entsprechend mehr als zwei Sperrflügel vorzusehen. Wesentlich ist, daß die Anzahl der Steuerflächen jeweils um 1 größer ist als die Anzahl der Sperrflügel, um den gewünschten konstanten Volumenstrom zu erzeugen. Eine Ventilfunktion der Sperrflügel kann integriert werden.

Claims (9)

  1. Sperrflügelpumpe, mit einem einen Rotor aufnehmenden Gehäuse, in dessen Wandung mindestens eine einen Sperrflügel aufnehmende Nut eingebracht ist, der durch eine Feder gegen die durch Trennbereiche voneinander getrennte Steuerflächen aufweisende Umfangsfläche des Rotors angedrückt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche (11) des Rotors (7) so ausgebildet ist, daß die Anzahl der Steuerflächen (13) des Rotors (7) größer ist als die Anzahl der Sperrflügel (21).
  2. Sperrflügelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Steuerflächen (13) des Rotors (7) um 1 größer ist als die Anzahl der Sperrflügel (21).
  3. Sperrflügelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (7) mit drei Steuerflächen (13) versehen ist, und daß zwei Sperrflügel (21) vorgesehen sind.
  4. Sperrflügelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsfläche (11) des Rotors (7) so ausgebildet ist, daß die -in Umfangsrichtung gemessene- Breite der Trennbereiche (15) nur wenig größer als die -in Drehrichtung des Rotors (7) gesehen- dem Sperrflügel (21) vor- und nachgeordneten Ein- und Auslaßbereiche.
  5. Sperrflügelpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Trennbereiche (15) 10° bis 50° vorzugsweise 20° bis 35° beträgt.
  6. Sperrflügelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der einem Sperrflügel (21) zugeordnete Druckauslaß (31) bis unmittelbar an den Sperrflügel (21) heranreicht.
  7. Sperrflügelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerflächen (13) einen Abschnitt (61) aufweisen, dessen Außenfläche im wesentlichen kreisbogenförmig ausgebildet ist, wobei der Mittelpunkt des Kreisbogens dieses Abschnitts (61) mit der Drehachse (57) des Rotors (7) zusammenfällt.
  8. Sperrflügelpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Sperrflügel (21) ein federelastisches Element, vorzugsweise eine Druckfeder (23) zugeordnet ist, das den Sperrflügel (21) mit einer Druckkraft beaufschlagt und gegen die Umfangsfläche (11) des Rotors (7) drückt.
  9. Sperrflügelpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfeder (23) in einem überdruckfreien Raum (45) untergebracht ist.
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