EP1001172A1 - Vane pump or motor - Google Patents

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EP1001172A1
EP1001172A1 EP99114708A EP99114708A EP1001172A1 EP 1001172 A1 EP1001172 A1 EP 1001172A1 EP 99114708 A EP99114708 A EP 99114708A EP 99114708 A EP99114708 A EP 99114708A EP 1001172 A1 EP1001172 A1 EP 1001172A1
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EP
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rotor
chamber
stator
vane pump
drive shaft
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Withdrawn
Application number
EP99114708A
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Inventor
Willi Schneider
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Joma Polytec Kunststofftechnik GmbH
Original Assignee
Joma Polytec Kunststofftechnik GmbH
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    • 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
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/22—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members
    • F04C14/223—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by changing the eccentricity between cooperating members using a movable cam
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818—Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0827—Vane tracking; control therefor by mechanical means
    • F01C21/0836—Vane tracking; control therefor by mechanical means comprising guiding means, e.g. cams, rollers

Definitions

  • the invention relates to a vane pump or a Vane motor with a seated on a drive shaft Rotor that is in an inflow and outflow having a rotor chamber of a bearing on the drive shaft Bearing housing eccentrically and with its end faces Chamber end walls is mounted gap-tight and from it Rotor circumference arranged at an angular distance from each other, in the rotor protrude radially guided rotor blades that with the Seal the inner circumferential surface of the chamber.
  • the invention has for its object a Vane pump or a vane motor of this type to design that at constant engine speed Change the amount of liquid conveyed or circulated leaves; reliable compliance with guaranteed volume flows, i.e. Losses at hydraulic-mechanical efficiency reduced or the Overall efficiency can be increased.
  • the measure the rotor in a separate from the bearing housing and to provide for this movable rotor chamber a constant and therefore problem-free rotor bearing in at least one shaft bearing of the bearing housing, wherein advantageously the stator is adjustable coaxially to the rotor axis and so that the delivery rate can be reduced to zero.
  • the rotor setting can be done manually, volume flow, depending on speed or pressure.
  • annular one on each end wall of the rotor chamber Guide groove formed with which the radially guided in the rotor Rotor blades engage without play in their direction of displacement are.
  • the engagement of the rotor blades in the guide grooves can in different ways, e.g. by means of one of the strip-shaped rotor blades protruding radially on the front, cylindrical guide pin.
  • a rotor is designated, which is on a drive shaft 12 is rotatably mounted.
  • the rotor 10 is within one Rotor chamber 14 of a stator arranged, which in turn in an inflow 13 and an outflow 15 Housing space 18 of a bearing housing 20 is radially adjustable is provided in the end walls 22 and 24
  • Drive shaft 12 is supported in bearings 26 and 28.
  • the strip-like rotor blades 30 are in each have a guide slot 48 of the rotor 10 radially slidably guided in such a way that they during their circulation with its outer wing edge 50 always in a defined Distance to the inner peripheral surface 52 (FIG. 1) of the rotor chamber 14 and thus remain mechanically contactless to it, although the remaining column is selected so that sufficient leakage security is guaranteed.
  • the rotor blades 30 carry e.g. each a guide pin 57 or 58 (see FIG. 2, lower half), which are closely tolerated with the associated guide groove 54 or 56 are engaged.
  • stator 16 is in the housing space 18 Radial path a adjustable, the rotor position for the Delivery rate zero from Figure 3 can be seen.
  • stator In its radially maximally displaced position, the stator takes 16 relative to the rotor 10, the position shown in FIG. 1, i.e., the stator 16 is in the housing space 18 in its top position, in which the feed cell 46 is its largest Has funding volume.

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Abstract

The pump or motor has a rotor (10) seated on a drive shaft (12) eccentrically mounted in a rotor chamber (14) with an inlet and an outlet with its end surfaces tight against the chamber end walls. Radial rotor vanes (30) at intervals interact in a sealed manner with the peripheral surface of the chamber. The rotor chamber is arranged inside a stator (16) radially adjustably mounted in the bearing housing (20). An annular guide path (54) between the rotor and at least one end surface of the rotor chamber engages the vanes and holds them in a radial position sealed wrt. the chamber's inner peripheral surface.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe oder einen Flügelzellenmotor mit einem auf einer Antriebswelle sitzenden Rotor, der in einer einen Zufluss und einen Abfluss aufweisenden Rotorkammer eines die Antriebswelle lagernden Lagergehäuses exzentrisch und mit seinen Stirnflächen an Kammerstirnwänden spaltdicht gelagert ist und von dessen Rotorumfang im Winkelabstand voneinander angeordnete, im Rotor radial geführte Rotorflügel abragen, die mit der Kammerinnenumfangsfläche abdichtend zusammenwirken.The invention relates to a vane pump or a Vane motor with a seated on a drive shaft Rotor that is in an inflow and outflow having a rotor chamber of a bearing on the drive shaft Bearing housing eccentrically and with its end faces Chamber end walls is mounted gap-tight and from it Rotor circumference arranged at an angular distance from each other, in the rotor protrude radially guided rotor blades that with the Seal the inner circumferential surface of the chamber.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe bzw. einen Flügelzellenmotor dieser Art so zu gestalten, dass sich bei konstanter Motordrehzahl die zu fördernde bzw. in Umlauf gesetzte Flüssigkeitsmenge ändern lässt; dabei sollen zugleich eine zuverlässige Einhaltung von zu fördernden Volumenströmen gewährleistet, d.h. Verluste beim hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad reduziert bzw. der Gesamtwirkungsgrad erhöht werden.The invention has for its object a Vane pump or a vane motor of this type to design that at constant engine speed Change the amount of liquid conveyed or circulated leaves; reliable compliance with guaranteed volume flows, i.e. Losses at hydraulic-mechanical efficiency reduced or the Overall efficiency can be increased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rotorkammer innerhalb eines im Lagergehäuse radial zur Antriebswelle verstellbaren Stators vorgesehen ist und dass zwischen dem Rotor und mindestens einer Stirnfläche der Rotorkammer eine ringförmige, mit den Rotorflügeln in Eingriff stehende und diese in einer zur Kammerinnenumfangsfläche abdichtenden Radialstellung haltende Führungsbahn vorgesehen ist.This object is achieved in that the Rotor chamber within a radial in the bearing housing Drive shaft adjustable stator is provided and that between the rotor and at least one end face of the Rotor chamber an annular, with the rotor blades in engagement standing and this in a to the chamber inner peripheral surface sealing radial position provided guide track is.

Damit ist es möglich, während des Betriebs die zu fördernde Flüssigkeitsmenge zu verändern, indem die Lagerung der Rotorwelle vom Stator entkoppelt und dieser relativ zum Rotor im Gehäuse quer zur Wellenachse verstellbar ist, was vorzugsweise stufenlos erfolgen kann.This makes it possible to support the operation to be funded Change amount of liquid by storing the The rotor shaft is decoupled from the stator and this is relative to the rotor what is adjustable in the housing transverse to the shaft axis can preferably be done continuously.

Die Maßnahme, den Rotor in einer vom Lagergehäuse getrennten und zu diesem beweglichen Rotorkammer vorzusehen, ermöglicht eine konstante und damit problemlose Rotorlagerung in wenigstens einem Wellenlager des Lagergehäuses, wobei vorteilhaft der Stator koaxial zur Rotorachse einstellbar und damit die Fördermenge bis auf Null reduzierbar ist.The measure, the rotor in a separate from the bearing housing and to provide for this movable rotor chamber a constant and therefore problem-free rotor bearing in at least one shaft bearing of the bearing housing, wherein advantageously the stator is adjustable coaxially to the rotor axis and so that the delivery rate can be reduced to zero.

Die Rotoreinstellung kann hierbei manuell, volumenstrom-, drehzahl- oder druckabhängig erfolgen.The rotor setting can be done manually, volume flow, depending on speed or pressure.

Durch das Zusammenwirken von ringförmiger Führungsbahn und Rotorflügeln ist sichergestellt, dass letztere während ihres Umlaufs entlang der Kammerinnenumfangsfläche zu dieser stets in einem definierten Abstand verbleiben. Es besteht somit die Möglichkeit, den zwischen Rotorflügeln und Kammerinnenumfangsfläche vorhandenen Spalt so einzustellen, dass zwischen diesen keine mechanische Berührung besteht und dennoch durch die vorhandene Spalthöhe eine ausreichende Leckagesicherheit und somit Förderkonstanz gewährleistet ist.Through the interaction of the ring-shaped guideway and Rotor blades ensures that the latter during their Circulation along the inner circumferential surface to this always stay at a defined distance. So there is Possibility of between the rotor blades and Set the existing inner circumferential surface of the gap so that there is no mechanical contact between them and nevertheless sufficient due to the existing gap height Leakage safety and thus constant delivery is guaranteed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei an beiden Stirnwänden der Rotorkammer jeweils eine ringförmige Führungsnut eingeformt, mit der die im Rotor radial geführten Rotorflügel in deren Verschieberichtung spielfrei in Eingriff sind.In a preferred embodiment of the invention an annular one on each end wall of the rotor chamber Guide groove formed with which the radially guided in the rotor Rotor blades engage without play in their direction of displacement are.

Der Eingriff der Rotorflügel in die Führungsnuten kann hierbei auf verschiedene Weise, z.B. mittels jeweils eines von den leistenförmigen Rotorflügeln stirnseitig radial abragenden, zylindrischen Führungsstiftes, erfolgen. The engagement of the rotor blades in the guide grooves can in different ways, e.g. by means of one of the strip-shaped rotor blades protruding radially on the front, cylindrical guide pin.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, stark schematisiert, dargestellt. Es zeigen:

Figur 1
einen Querschnitt durch eine Flügelzellenpumpe, deren Stator zur Förderung der maximalen Fördermenge eingestellt ist;
Figur 2
einen Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1;
Figur 3
eine Darstellung ähnlich Figur 2, zur Veranschaulichung der Stellung des Stators für die Fördermenge null;
Figur 4
einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Figur 3.
In the drawing, an embodiment of the invention is shown, highly schematic. Show it:
Figure 1
a cross section through a vane pump, the stator is set to promote the maximum flow;
Figure 2
a section along the line II-II of Figure 1;
Figure 3
a representation similar to Figure 2, illustrating the position of the stator for the delivery rate zero;
Figure 4
a section along the line IV-IV of Figure 3.

Mit 10 ist ein Rotor bezeichnet, der auf einer Antriebswelle 12 drehfest gelagert ist. Der Rotor 10 ist innerhalb einer Rotorkammer 14 eines Stators angeordnet, der seinerseits in einem einen Zufluss 13 und einen Abfluss 15 aufweisenden Gehäuseraum 18 eines Lagergehäuses 20 radial verstellbar vorgesehen ist, in dessen Stirnwänden 22 und 24 die Antriebswelle 12 in Lagern 26 und 28 gelagert ist.With 10 a rotor is designated, which is on a drive shaft 12 is rotatably mounted. The rotor 10 is within one Rotor chamber 14 of a stator arranged, which in turn in an inflow 13 and an outflow 15 Housing space 18 of a bearing housing 20 is radially adjustable is provided in the end walls 22 and 24 Drive shaft 12 is supported in bearings 26 and 28.

Mit 30 sind Rotorflügel bezeichnet, die in gleichem Winkelabstand voneinander vom Rotor 10 radial abragen sowie die axiale Abmessung des Rotors aufweisen und mit ihren Flügelstirnflächen 32, 34, analog zu den Rotorstirnflächen 36, 38, zusammen mit den benachbarten Gegenstirnflächen 40, 42 der Rotorkammer 14 (s. Figur 2) zur dichten Ausbildung einer von benachbarten Rotorflügeln 30 und jeweils einem Umfangsabschnitt 44 der Rotorkammer 14 definierten Förderzelle 46 jeweils Spaltdichtungen bilden.With 30 rotor blades are referred to that in the same Radially protrude angular distance from the rotor 10 and have the axial dimension of the rotor and with their Wing end faces 32, 34, analogous to rotor end faces 36, 38, together with the adjacent counter faces 40, 42 of the Rotor chamber 14 (see FIG. 2) for the dense formation of one of adjacent rotor blades 30 and one each Circumferential section 44 of the rotor chamber 14 defined delivery cell 46 each form gap seals.

Wie Figur 1 zeigt, sind die leistenartigen Rotorflügel 30 in jeweils einem Führungsschlitz 48 des Rotors 10 radial verschieblich derart geführt, dass sie während ihres Umlaufs mit ihrer äußeren Flügelkante 50 stets in einem definierten Abstand zur Innenumfangsfläche 52 (Figur 1) der Rotorkammer 14 und damit mechanisch berührungslos zu dieser bleiben, obgleich dabei die verbleibende Spalte so gewählt ist, dass ausreichende Leckagesicherheit gewährleistet ist.As FIG. 1 shows, the strip-like rotor blades 30 are in each have a guide slot 48 of the rotor 10 radially slidably guided in such a way that they during their circulation with its outer wing edge 50 always in a defined Distance to the inner peripheral surface 52 (FIG. 1) of the rotor chamber 14 and thus remain mechanically contactless to it, although the remaining column is selected so that sufficient leakage security is guaranteed.

Diese radiale Flügeleinstellung wird durch eine Flügelführungsvorrichtung erreicht, von der in jeder Gegenstirnfläche 40, 42 der Rotorkammer 14 eine ringförmige Führungsnut 54 bzw. 56 vorgesehen ist.This radial wing setting is confirmed by a Wing guide device reached, in each Counter face 40, 42 of the rotor chamber 14 is an annular Guide groove 54 and 56 is provided.

Die Rotorflügel 30 tragen an ihren Stirnenden z.B. jeweils einen Führungsstift 57 bzw. 58 (s. Figur 2, untere Hälfte), die eng toleriert mit der zugeordneten Führungsnut 54 bzw. 56 in Eingriff stehen. The rotor blades 30 carry e.g. each a guide pin 57 or 58 (see FIG. 2, lower half), which are closely tolerated with the associated guide groove 54 or 56 are engaged.

Wie Figur 2 zeigt, ist der Stator 16 im Gehäuseraum 18 um den Radialweg a verstellbar, wobei die Rotorstellung für die Fördermenge null aus Figur 3 ersichtlich ist.As FIG. 2 shows, the stator 16 is in the housing space 18 Radial path a adjustable, the rotor position for the Delivery rate zero from Figure 3 can be seen.

In dieser Stellung befindet sich der Rotor 16 innerhalb des Lagergehäuses 20 in der gemäß Figur 4 untersten Stellung, in der sich die ringförmigen Führungsnuten 54, 56 in einer konzentrischen Lage zur Antriebswelle 12 befinden. Demgemäß nehmen sämtliche Rotorflügel 30 im Rotor 10 die gleiche Radialstellung ein (Figur 3).In this position, the rotor 16 is within the Bearing housing 20 in the lowest position according to Figure 4, in of the annular guide grooves 54, 56 in one are concentric position to the drive shaft 12. Accordingly take all rotor blades 30 in the rotor 10 the same Radial position on (Figure 3).

In seiner radial maximal verlagerten Stellung nimmt der Stator 16 relativ zum Rotor 10 die in Figur 1 gezeigte Stellung ein, d.h., der Stator 16 befindet sich im Gehäuseraum 18 in seiner obersten Stellung, in der die Förderzelle 46 ihr größtes Fördervolumen aufweist.In its radially maximally displaced position, the stator takes 16 relative to the rotor 10, the position shown in FIG. 1, i.e., the stator 16 is in the housing space 18 in its top position, in which the feed cell 46 is its largest Has funding volume.

Auf eine Darstellung einer die Verstellung des Stators 16 im Lagergehäuse 20 ermöglichenden Einstellvorrichtung wurde der Einfachheit halber verzichtet.On a representation of the adjustment of the stator 16 in Bearing housing 20 enabling adjustment device was For the sake of simplicity, no.

Schließlich sei bemerkt, dass die Komponenten der Flügelzellenpumpe oder des Flügelzellenmotors gänzlich aus Metall oder Kunststoff oder aus einer Kombination beider Materialien gefertigt sein können.Finally, it should be noted that the components of the Vane pump or the vane motor entirely Metal or plastic or a combination of both Materials can be made.

Claims (6)

Flügelzellenpumpe oder -motor mit einem auf einer Antriebswelle (12) sitzenden Rotor, der in einer einen Zufluss (13) und einen Abfluss (15)aufweisenden Rotorkammer (14) eines die Antriebswelle (12) lagernden Lagergehäuses (20) exzentrisch und mit seinen Stirnflächen (36, 38) an Kammerstirnwänden (40, 42) spaltdicht gelagert ist und von dessen Rotorumfang im Winkelabstand voneinander angeordnete, im Rotor (10)radial geführte Rotorflügel (30) abragen, die mit der Kammerinnenumfangsfläche (52) abdichtend zusammenwirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorkammer (14) innerhalb eines im Lagergehäuse (20) radial zur Antriebswelle (12) verstellbaren Stators (16) vorgesehen ist und dass zwischen dem Rotor (10) und mindestens einer Stirnfläche (40 bzw. 42) der Rotorkammer (14) eine ringförmige, mit den Rotorflügeln (30) in Eingriff stehende und diese in einer zur Kammerinnenumfangsfläche (52) abdichtenden Radialstellung haltende Führungsbahn (54 bzw. 56) vorgesehen ist.Vane pump or motor with a rotor seated on a drive shaft (12), which in an rotor chamber (14) having an inlet (13) and an outlet (15) has an eccentric bearing housing (20) supporting the drive shaft (12) and with its end faces (36, 38) is mounted on the chamber end walls (40, 42) in a gap-tight manner and protrude from the rotor circumference at an angular distance from one another and in the rotor (10) radially guided rotor blades (30) which cooperate in a sealing manner with the chamber inner circumferential surface (52), characterized in that that the rotor chamber (14) is provided within a stator (16) which can be adjusted radially to the drive shaft (12) in the bearing housing (20) and that between the rotor (10) and at least one end face (40 or 42) of the rotor chamber (14) annular guideway (54 or 56) is provided which engages with the rotor blades (30) and holds them in a radial position which seals off the inner circumferential surface (52). Flügelzellenpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (16) innerhalb des Lagergehäuses (20) koaxial zur Antriebswelle (12) einstellbar ist. Vane pump or motor according to claim 1, characterized characterized in that the stator (16) within the Bearing housing (20) coaxial to the drive shaft (12) is adjustable. Flügelzellenpumpe oder -motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (16) mittels einer Einstellvorrichtung innerhalb des Lagergehäuses (20) volumenstromabhängig radial verstellbar ist.Vane pump or motor according to claim 1 or 2, characterized in that the stator (16) by means of an adjusting device inside the bearing housing (20) is radially adjustable depending on the volume flow. Flügelzellenpumpe oder -motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialverstellung des Stators (16) drehzahlabhängig ist.Vane pump or motor according to claim 1 or 2, characterized in that the radial adjustment of the Stator (16) is speed dependent. Flügelzellenpumpe oder -motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Radialverstellung des Stators druckabhängig ist.Vane pump or motor according to claim 1 or 2, characterized in that the radial adjustment of the Stator is pressure dependent. Flügelzellenpumpe oder -motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an beiden Stirnwänden (40, 42) der Rotorkammer (14) jeweils eine ringförmige Führungsnut (54 bzw. 56) eingeformt ist, mit der die im Rotor (10) radial geführten Rotorflügel (30) in deren Verschieberichtung spielfrei in Eingriff sind.Vane pump or motor according to one of the preceding claims, characterized in that at two end walls (40, 42) of the rotor chamber (14) each an annular guide groove (54 or 56) is formed, with which the rotor blades guided radially in the rotor (10) (30) in their direction of displacement without play are.
EP99114708A 1998-11-12 1999-07-28 Vane pump or motor Withdrawn EP1001172A1 (en)

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