EP2619416B1 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

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EP2619416B1
EP2619416B1 EP11813658.9A EP11813658A EP2619416B1 EP 2619416 B1 EP2619416 B1 EP 2619416B1 EP 11813658 A EP11813658 A EP 11813658A EP 2619416 B1 EP2619416 B1 EP 2619416B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump housing
rotor
pump
vane
front side
Prior art date
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Not-in-force
Application number
EP11813658.9A
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English (en)
French (fr)
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EP2619416A2 (de
Inventor
Andreas Blechschmidt
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Nidec GPM GmbH
Original Assignee
Nidec GPM GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Nidec GPM GmbH filed Critical Nidec GPM GmbH
Publication of EP2619416A2 publication Critical patent/EP2619416A2/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2619416B1 publication Critical patent/EP2619416B1/de
Not-in-force legal-status Critical Current
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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
    • 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
    • F04C2/344—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 inner member
    • F04C2/3441—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 inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
    • F04C2/3442—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 inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation the surfaces of the inner and outer member, forming the working space, being surfaces of revolution
    • 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
    • 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
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0088—Lubrication

Definitions

  • the invention relates to a vane pump with a mounted in a pump housing, driven by a shaft rotor, a plurality of radially slidably mounted in the outer periphery of this rotor wing plates and a surrounding the rotor and the wing plates, arranged directly in the pump housing outer shell.
  • vane pumps In the prior art, the most varied versions of vane pumps have become known.
  • a disadvantage of vane pumps is generally that in the lower speed range of the pump, i. up to speeds of approx. 400 rpm, the centrifugal force of the blades is insufficient to ensure a secure, tight contact of the blades with the outer jacket.
  • each wing arranged springs such as in the DE 2 313 480 A1 described above, but also as in the DE 101 42 712 B4 suggested to be connected together, or even as in the DE 10 2009 037 443 A1 can be designed as a self-contained annular coil spring, or as a rubber-elastic O-ring.
  • the main disadvantage of these designs is that, especially for small vane pumps with very thin-walled wing panels such solutions require a very high manufacturing and assembly costs to ensure reliable operation.
  • this solution is very susceptible to wear, especially against solid particles entrained in the fluid.
  • the guide rollers with a decreasing pump size greatly limit the number of wing plates to be arranged on the rotor.
  • a vane pump which achieves an accelerated pressure build-up in the starting phase, characterized in that the wings and the cam ring are at least partially magnetically and arranged to each other so that they attract each other and so even at very low speeds a secure seal between the front of the Ensure wings and the outer jacket.
  • a vane pump has become known in which the slots are arranged in the rotor so that at least a portion of the inertial force of the wing is directed in the direction of the slot opening, so that even at the start of the rotor by this additional inertial force, a faster extension of the wings.
  • this hydraulic pressurization requires in addition to a required minimum wing plate width in addition, that the pump has already built a corresponding fluid pressure, so that the wing plates can be pressed against the outer shell of this pump pressure.
  • the GB 235,095 discloses the features of the preamble of claim 1.
  • the object of the invention is now to develop a vane pump, which eliminates the aforementioned disadvantages of the prior art, no new wing materials and no new wing geometries required, and with a simple structural design, with easier cost-effective production and assembly, even with small double-acting vane pump can ensure optimum full filling of the pump chambers already in the speed range from 0 to 400 rpm, and at the same time always maintenance-free, works with high reliability and high efficiency.
  • this object is achieved by a vane pump according to the features of the main claim of the invention by the wing movement in the lower speed range by inventive, positively driven, of the wing plates (5) decoupled pins, the guide pins (12) is effected, the unpressurized operation on both sides of the Rotor (3) in the present invention in the / the end face / s of the pump housing (1) and / or in the front side of the pump housing (1) arranged pump housing cover / n (9) arranged control grooves, the guide grooves (13) are positively driven, and which, after the pressure has built up and with the speed not only the mass inertial force of the wing plates (5) but also the guide pins (12) was effective, then inside "free” abut the copeninnenkanten (6) and thereby the wing plates (5) Depending on the centrifugal force, additionally press against the outer casing (8).
  • small vane pump On both sides of the rotor 3 of the double-acting, small vane pump are two mutually offset by 180 ° suction cups 10 and to these Saugnieren 10 each offset in turn two pressure kidneys 11 are arranged.
  • the guide element is a guide needle 12, in the present embodiment, a metal pin which is decoupled from the wing plate 5 of the vane pump, so that through this inventive decoupling of the guide member of the wing plate 5 a possible vibration of the wing plate 5 in the slot direction can be fully compensated to a certain extent.
  • Another advantage of the solution according to the invention is also that no special blade plate modifications is required, which means that no changes in the manufacturing technology of the wing plates 5 are required.
  • Another essential feature of the solution according to the invention is a highly playful leadership of the guide elements, here the guide pins 12 according to the invention in the guide grooves 13, the wing plates 5 only at low speed, i. from 0 to about 500 U / min, run circumferentially, but never press the wing plates 5 with their wing outer edges 7 directly to the outer shell 8.
  • the oil holes 14 frontally "only” segment open into the guide grooves 13, so that due to the inventively provided diameter differences between oil drilling segment and diameter of the guide needle 12 penetration / dropping the guide pins 12 is excluded in the oil holes 14 , so that with high reliability always optimal lubrication of the sliding in the guide grooves 13 guide pins 12 and all adjacent modules is guaranteed.
  • the guide grooves 13 are connected via oil guide grooves 15 to the passage bore 16 of the shaft 2 in the end face (s) of the pump housing 1 and / or in the pump housing cover (s) 9 arranged on the end side of the pump housing 1, so that optimal lubrication of all modules can be guaranteed.
  • pressure pockets 17 are arranged on both sides of the rotor 3 in the end face (s) of the pump housing 1 and / or in the end face / pump housing 1 arranged between the passage bore 16 of the shaft 2 and the guide grooves 13 which are connected via oil holes 14 directly or indirectly with the pressure kidneys 11, and thus ensure that the friction losses are minimized at the rotor wall in continuous operation.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse gelagerten, von einer Welle angetriebenen Rotor, mehreren im äußeren Umfang dieses Rotors radial verschiebbar gelagerten Flügelplatten und einen den Rotor und die Flügelplatten umgebenden, direkt im Pumpengehäuse angeordneten Außenmantel.
  • Im Stand der Technik sind die unterschiedlichsten Ausführungen von Flügelzellenpumpen bekannt geworden. Nachteil bei Flügelzellenpumpen ist im allgemeinen, dass im unteren Drehzahlbereich der Pumpe, d.h. bis zu Drehzahlen von ca. 400 U/min die Fliehkraft der Flügel nicht ausreicht, um eine sichere, dichte Anlage der Flügel am Außenmantel zu gewährleisten.
  • Daher kommt es ohne zusätzliche Hilfsmittel bei Flügelzellenpumpen der einfachen Bauart erst im höheren Drehzahlbereich zu einem definierten Druckaufbau.
  • Um jedoch bereits im unteren Drehzahlbreich der Flügelzellenpumpen ein Anliegen der Flügel am Außenmantel, zu gewährleisten wurden im Stand der Technik die unterschiedlichsten "Flügelandrückmittel" eingesetzt.
  • So sind im Stand der Technik seit langem unter jedem Flügel angeordnete Federn, wie u.a. in der DE 2 313 480 A1 vorbeschrieben, welche aber auch wie in der DE 101 42 712 B4 vorgeschlagen miteinander verbunden, oder auch wie in der DE 10 2009 037 443 A1 als eine in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder, bzw. als gummielastischer O-Ring ausgebildet sein können. Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen ist, dass insbesondere bei kleinen Flügelzellenpumpen mit sehr dünnwandigen Flügelplatten derartige Lösungen einen sehr hohen Fertigungs- und Montageaufwand erfordern um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten.
  • Weiterhin sind im Stand der Technik, wie u.a. in der US-PS 2832 293 oder auch in der DE 2 313 480 A1 Bauformen vorbeschrieben, bei denen auf die innere Flügelkante hydraulische Kolben einwirken.
  • Derartige Lösungen erfordern generell einen sehr hohen Fertigungs- und Montageaufwand der sich mit zunehmender Reduzierung der Baugröße der Pumpe progressiv erhöht. Bei kleinen Flügelzellenpumpen mit sehr dünnwandigen Flügelplatten sind dann derartige Lösungen generell nicht mehr zuverlässig einsetzbar.
  • In anderen Bauformen werden, wie in der DE 29 01 851 A1 vorbeschrieben, überkreuzende, mit ihren Schmalseiten, in sich kreuzenden Führungsnuten aneinanderliegende Pumpenflügelpaare, oder wie in der DE 10 2006 038 946 A1 vorgeschlagen, dünne, die gegenüberliegenden Flügel verbindende Bolzen eingesetzt um beispielsweise auch bei niedrigen Drehzahlen eine Anlage der Flügel am Außenmantel zu gewährleisten.
  • Auch ist aus der EP 0 466 581 B1 eine weitere Lösung bekannt bei der ebenfalls die einander gegenüberliegenden Flügel paarweise miteinander zusammenarbeiten.
  • Bei dieser Lösung nach der EP 0 466 581 B1 sind durch die Pumpenwelle hindurchragende, von den Flügeln entkoppelte Flügelstößel angeordnet, die derart auf die einander gegenüber liegenden Flügel einwirkenden, dass die Hubbewegung immer von der Flügelführungsbahn des Flügels, und von dem Flügel angetrieben wird, der sich in seiner Bewegung zum Drehpunkt der Pumpenachse hin befindet, wobei auch bei dieser Lösung die jeweils einander gegenüberliegenden Flügel stets zueinander entgegengesetzt arbeiten.
  • Dabei können all diese Lösungen, bei denen die einander gegenüberliegenden Flügel stets zueinander entgegengesetzt arbeiten keinesfalls in Verbindung mit einer doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe eingesetzt werden, da bei doppeltwirkenden Flügelzellenpumpen, zwei Pumpenkammer am Umfang des Flügelrades um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, und daher die am Flügelrad einander gegenüberliegend angeordneten Flügel zwingend stets zeitgleich entweder vollständig "ausgefahren" oder vollständig "eingefahren" sein müssen.
  • All diese Lösungen, bei denen die einander gegenüberliegenden Flügel stets paarweise miteinander zusammen, und zueinander entgegengesetzt arbeiten, erfordern einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand und schränken zudem gleichzeitig die Anzahl der am Rotor anzuordnenden Flügelplatten stark ein, d.h. auch bei der Lösung nach der EP 0 466 581 B1 , ist die Zahl der Flügel beschränkt, hier auf ein Vielfaches der Zahl 4.
  • Aus der US 3 904 327 A ist eine weitere Lösung bekannt, bei der zur Gewährleistung eines minimalen Flügelkopfspiels mittels mechanischer Zwangsführung der Flügel, hier durch den ständigen Kontakt von zwei beidseitig an jedem der Flügel drehbar auf Zapfen angeordneten, mittels Spannringen vorgespannt geführten Flügelführungsrollen, eine sowohl "ein- wie auch auswärts" gerichtete Hubfunktion gewährleistet wird.
  • Diese in der US 3 904 327 A vorgestellte Lösung baut dabei zwangsläufig sehr groß, und erfordert auf Grund der Lagerung der Flügelführungsrollen zudem einen hohen Fertigungsaufwand (der mit kleiner werdender Baugröße der Pumpe überproportional ansteigt).
  • Zudem ist diese Lösung sehr verschleißanfällig, insbesondere auch gegenüber von im Fördermedium mitgeführten Feststoffpartikeln.
  • Gleichzeitig schränken die Führungsrollen mit kleiner werdenden Pumpenbaugröße die Anzahl der am Rotor anzuordnenden Flügelplatten stark ein.
  • Infolge des ständigen "mechanischen Reibkontaktes" über die Spannringe und die Lagerung der Führungsrollen treten bei dieser Lösung nach der US 3 904 327 A mit zunehmender Drehzahl überproportional ansteigende Reibungsverluste auf, die dann einen sich mit zunehmender Drehzahl verringernden Gesamtwirkungsgrad der Flügelzellenpumpe zur Folge haben. Aus der DE 102 02 721 A1 ist eine weitere Flügelzellenpumpe bekannt, bei der die inneren Flügelkanten von einem kreisförmigen Führungselement derart zwangsgeführt werden, dass während des gesamten Umlaufs des Rotors die Flügel am Außenmantel anliegen.
  • Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen besteht insbesondere bei Bauformen mit sehr dünnwandigen Flügelplatten in der hohen Verschleißanfälligkeit und einer daraus resultierenden reduzierten Zuverlässigkeit.
  • Weiterhin ist aus der DE 10 2005 007 603 A1 eine Flügelzellenpumpe bekannt geworden, die einen beschleunigten Druckaufbau in der Startphase dadurch erzielt, dass die Flügel und der Hubring zumindest teilweise magnetisch ausgebildet und derart zueinander angeordnet sind, dass sie sich gegenseitig anziehen und so bereits bei sehr niedrigen Drehzahlen eine sichere Abdichtung zwischen der Stirnseite der Flügel und dem Außenmantel gewährleisten.
  • Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen besteht darin, dass für die Flügel spezielle Materialien erforderlich sind, und dass der Rotor vorteilhafterweise nicht magnetisch ist.
  • Aus der DE 10 2004 051 561 A1 ist zudem eine Flügelzellenpumpe bekannt geworden, bei der die Schlitze derart im Rotor angeordnet sind, dass zumindest ein Teil der Trägheitskraft der Flügel in Richtung der Schlitzöffnung gerichtet ist, so dass bereits beim Anlaufen des Rotors durch diese zusätzliche Trägheitskraft ein schnelleres Ausfahren der Flügel erfolgt.
  • Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen besteht darin, dass insbesondere bei kleinen, wie z.B. bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe auf Grund der geringe Masse der Flügelplatten, ein schnelleres Ausfahren der Flügel im "ganz" unteren Drehzahlbereich, d.h. im Anlauf, ab 0 U/min, nicht gewährleistet werden kann.
  • Bei anderen Bauformen des Standes der Technik, wie beispielsweise in der DE 10 2004 009 840 A1 , oder auch in der DE 10 2009 000 155 A1 vorbeschrieben, sind am Rotor Hinterflügelkanäle ausgebildet, die an eine oder mehrere unterschiedliche Druckquellen angeschlossen sind und die über eine hydraulische Druckbeaufschlagung der inneren Flügelkante eine sichere dichte Anlage der Flügel am Außenmantel gewährleisten.
  • Diese hydraulische Druckbeaufschlagung setzt jedoch neben einer erforderlichen Mindestflügelplattenbreite zudem voraus, dass die Pumpe bereits einen entsprechenden Flüssigkeitsdruck aufgebaut hat, damit von diesem Pumpendruck die Flügelplatten an den Außenmantel angepresst werden können.
  • Daher sind diese Lösungen, welche auf einer eine hydraulischen Druckbeaufschlagung der inneren Flügelkante basieren nicht geeignet um in der Anlaufphase, ab der Drehzahl 0 U/min, die Fördercharakteristik der Pumpe wesentlich zu verbessern.
  • Insbesondere bei kleinen, wie z.B. bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe, treten in Stand der Technik bedingt durch die geringe Breite, wie auch die geringe Masse der Flügelplatten und deren daraus resultierenden geringen Massenträgheit, Anlaufprobleme auf, die die "Startdrehzahl" derartiger Pumpe stark "nach unten hin" einschränken.
  • Die GB 235 095 offenbart die Merkmale des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin eine Flügelzellenpumpe zu entwickeln, welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, keine neuen Fiügelmaterialien und keine neuen Flügelgeometrien erfordert, und die bei einfachem konstruktivem Aufbau, bei einfacher kostengünstiger Fertigung und Montage, selbst bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe eine optimale vollständige Befüllung der Pumpenkammern bereits im Drehzahlbereich von 0 U/min bis 400 U/min gewährleisten kann, und die zudem gleichzeitig stets wartungsfrei, mit hoher Zuverlässigkeit und hohem Wirkungsgrad arbeitet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flügelzellenpumpe nach den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst, indem die Flügelbewegung im unteren Drehzahlbereich durch erfindungsgemäße, zwangsgeführte, von den Flügelplatten (5) entkoppelte Stifte, den Führungsnadeln (12) bewirkt wird, die bei drucklosem Betrieb beidseitig des Rotors (3) in den erfindungsgemäß in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses (1) und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse (1) angeordneten Pumpengehäusedeckel/n (9) angeordneten Steuernuten, den Führungsnuten (13) zwangsgeführt werden, und die, nachdem der Druck aufgebaut und mit der Drehzahl nicht nur die Massenträgheitskraft der Flügelplatten (5) sondern auch die der Führungsnadeln (12) wirksam wurde, dann innen "frei" an den Flügelplatteninnenkanten (6) anliegen und dabei die Flügelplatten (5) fliehkraftabhängig zusätzlich an den Außenmantel (8) anpressen.
  • Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich zudem aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit vier Zeichnungen zur erfindungsgemäßen Lösung.
  • Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit zwei Figuren näher erläutert werden.
  • Es zeigen dabei:
    • Figur 1:
    die Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen, doppeltwirkenden, kleinen Flügelzellenpumpe von "links";
    Figur 2:
    die Explosionsdarstellung der in Figur 1 dargestellten, erfindungsgemäßen, doppeltwirkenden, kleinen Flügelzellenpumpe von "rechts";
    Figur 3:
    die Seitenansicht der in Figur 1 dargestellten, erfindungsgemäßen, doppeltwirkenden, kleinen Flügelzellenpumpe in zusammengebautem Zustand;
    Figur 4:
    die den Schnitt bei A-A gemäß der in der Figur 3 dargestellten, erfindungsgemäßen, doppeltwirkenden, kleinen Flügelzellenpumpe in zusammengebautem Zustand.
  • In den Darstellungen zum Ausführungsbeispiel ist eine erfindungsgemäße, doppeltwirkende, kleine Flügelzellenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse 1 gelagerten, von einer Welle 2 angetriebenen Rotor 3, mehreren in Lagernuten 4 des Rotor 3 radial verschiebbar gelagerten Flügelplatten 5 mit Flügelplatteninnenkanten 6 und Flügelplattenaußenkanten 7 und einem den Rotor 3 und die Flügelplattenaußenkanten 7 umgebenden Außenmantel 8 dargestellt, wobei beidseitig an den Stirnseiten des Pumpengehäuses 1 Pumpengehäusedeckel 9 angeordnet sind.
  • Beidseitig des Rotors 3 der doppeltwirkenden, kleinen Flügelzellenpumpe sind zwei jeweils zueinander um 180° versetzt angeordnete Saugnieren 10 und zu diesen Saugnieren 10 jeweils versetzt wiederum zwei Drucknieren 11 angeordnet.
  • Erfindungswesentlich ist nun, dass in den Lagernuten 4, den Flügelplatteninnenkanten 6 der Flügelplatten 5 "frei" benachbart, d.h. entkoppelt von der jeweils benachbart angeordneten Flügelplatte 5, beidseitig jeweils die Flügelplattenbreite und auch den Rotor 3 überragende Führungsnadeln 12 angeordnet sind, und dass diese den Rotor 3 überragenden Bereiche der Führungsnadeln 12 beidseitig des Rotors 3 in mit einem Arbeitsspiel versehene Führungsnuten 13, welche hier in den stirnseitig am Pumpengehäuse 1 angeordneten Pumpengehäusedeckel/n 9 derart angeordnet sind, dass bei sowohl in den Führungsnuten 13 wie auch in den Lagernuten 4 geführten Führungsnadeln 12, sowie bei an den Führungsnadeln 12 mit den Flügelplatteninnenkanten 6 anliegenden Flügelplatten 5, die Flügelplattenaußenkanten 7 der Flügelplatten 5 am Außenmantel 8 anliegen, wobei die Führungsnuten 13 mit der Druckseite der Pumpe, d.h. über Druckbohrungen 14 und/oder Druckführungsnuten 15 direkt oder indirekt mit den Drucknieren 11 verbunden sind, so dass eine reibungsarme, wartungsfreie Führung der Führungsnadeln 12 und eine optimale Funktion der Flügelplatten 5 bei hoher Zuverlässigkeit und hohem Wirkungsgrad der Pumpe gegeben ist.
  • Im Rahmen der Entwicklung der vorliegenden Lösung wurden auch Versuche durchgeführt, jeweils die gesamten Flügelplatte 5 fest mit einem zugeordneten Führungselement zu verbinden und so die Flügelplatten 5 über starr an der jeweiligen Flügelplatte 5 angeordneten Führungselemente unter Zwang zu führen.
  • Im Rahmen dieser Versuchsreihen wurde festgestellt, dass die Führungselemente in den Führungsbahnen zu hochfrequenten Schwingungen angeregt wurden, welche direkt auf die Flügelplatten 5 übertragen wurden. Diese durch innere Kräfte, sowohl mechanischer als auch hydraulischer Art, bewirkten hochfrequente Schwingungen hatten zur Folge, dass die fest mit den Flügelplatten 5 verbundenen Führungselemente wie auch deren Führungsbahnen nach relativ kurzer Zeit zerstört wurden.
  • Bei der erfindungsgemäßen Lösung ist das Führungselement eine Führungsnadel 12, im vorliegenden Ausführungsbeispiel ein Metallstift der von der Flügelplatte 5 der Flügelzellenpumpe entkoppelt ist, so dass durch diese erfindungsgemäße Entkopplung des Führungselementes von der Flügelplatte 5 eine mögliche Vibration des Flügelplatte 5 in Schlitzrichtung bis zu einem gewissen Grad vollständig kompensiert werden kann.
  • Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht auch darin, dass keine spezielle Flügelplattenmodifikationen erforderlich ist, was bedeutet, dass keine Änderungen in der Fertigungstechnologie der Flügelplatten 5 erforderlich sind.
  • Ein weiteres wesentliches Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung ist eine stark spielbehaftete Führung der Führungselemente, hier der erfindungsgemäßen Führungsnadeln 12 in den Führungsnuten 13, die die Flügelplatten 5 nur bei geringer Drehzahl, d.h. von 0 bis ca. 500 U/min, umlaufend führen, dabei aber nie die Flügelplatten 5 mit deren Flügelplattenaußenkanten 7 direkt an den Außenmantel 8 drücken.
  • Sobald jedoch die Drehzahl weiter steigt, folgen die Führungsnadel 12 infolge der auf diese einwirkenden Fliehkraft den Flügelplatteninnenkanten 6 und verlieren dabei den Kontakt zu den seitlichen Wandungen der Führungsnuten 13, so dass diese dann "frei" innen an den Flügelplatteninnenkanten 6 anliegen und dabei die Flügelplatten 5 zusätzlich "fliehkraftabhängig" an den Außenmantel 8 anpressen.
  • Erfindungswesentlich ist in diesem Zusammenhang auch, dass die Ölbohrungen 14 stirnseitig "nur" segmentweise in die Führungsnuten 13 münden, so dass auf Grund der erfindungsgemäß vorgesehenen Durchmesserdifferenzen zwischen Ölbohrungssegment und Durchmesser der Führungsnadel 12 ein Eindringen/Hineinfallen der Führungsnadeln 12 in die Ölbohrungen 14 ausgeschlossen ist, so dass bei hoher Zuverlässigkeit stets eine optimale Schmierung der in den Führungsnuten 13 gleitenden Führungsnadeln 12 sowie aller benachbarter Baugruppen gewährleistet ist. Kennzeichnend ist weiterhin, dass die Führungsnuten 13 über Ölführungsnuten 15 mit der Durchtrittsbohrung 16 der Welle 2 in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses 1 und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse 1 angeordneten Pumpengehäusedeckel/n 9 verbunden sind, so dass eine optimale Schmierung aller Baugruppen gewährleistet werden kann.
  • Wesentlich ist auch, dass beidseitig des Rotors 3 in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses 1 und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse 1 angeordneten Pumpengehäusedeckel/n 9 zwischen der Durchtrittsbohrung 16 der Welle 2 und den Führungsnuten 13 Drucktaschen 17 angeordnet sind, welche über Ölbohrungen 14 direkt oder indirekt mit den Drucknieren 11 verbunden sind, und so gewährleisten, dass die Reibungsverluste an der Rotorwandung im Dauerbetrieb minimiert werden.
  • Wesentlich ist weiterhin, dass zwischen den Drucktaschen 17 und der Durchtrittsbohrung 16 der Welle Ölführungsnuten 15 angeordnet sind, welche bewirken, dass eine optimale Schmierung aller Baugruppen gegeben ist, so dass die Reibungsverluste minimiert werden und stets ein hoher Wirkungsgrad gewährleistet ist.
    • Bezugszeichenzusammenstellung
    • 1
    Pumpengehäuse
    2
    Welle
    3
    Rotor
    4
    Lagernute
    5
    Flügelplatte
    6
    Flügelplatteninnenkante
    7
    Flügelplattenaußenkante
    8
    Außenmantel
    9
    Pumpengehäusedeckel
    10
    Saugniere
    11
    Druckniere
    12
    Führungsnadel
    13
    Führungsnut
    14
    Ölbohrung
    15
    Ölführungsnut
    16
    Durchtrittsbohrung
    17
    Drucktasche

Claims (6)

  1. Flügelzellenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse (1) gelagerten, von einer Welle (2) angetriebenen Rotor (3), mehreren in Lagernuten (4) des Rotors (3) radial verschiebbar gelagerten Flügelplatten (5) mit Flügelplatteninnenkanten (6) und Flügelplattenaußenkanten (7) und einem den Rotor (3) und die Flügelplattenaußenkanten (7) umgebenden Außenmantel (8) welcher direkt im Pumpengehäuse (1) angeordnet ist, mit in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses (1), und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse (1) angeordneten Pumpengehäusedeckel/n (9), angeordneter/n Saugniere/n (10) und zu dieser/n versetzt angeordneter/n Druckniere/n (11), dadurch gekennzeichnet,
    - dass in den Lagernuten (4), den Flügelplatteninnenkanten (6) der Flügelplatten (5) frei benachbart, d.h. entkoppelt von der benachbarten Flügelplatte (5), beidseitig die Flügelplattenbreite und den Rotor (3) überragende Führungsnadeln (12) angeordnet sind, und
    - dass beidseitig des Rotors (3) in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses (1) und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse (1) angeordneten Pumpengehäusedeckel/n (9) mit einem Arbeitsspiel versehene Führungsnuten (13) derart angeordnet sind,
    - dass bei in den Führungsnuten (13) und zugleich auch in den Lagernuten (4) geführten Führungsnadeln (12), bei an den Führungsnadeln (12) mit ihren Flügelplatteninnenkanten (6) anliegenden Flügelplatten (5) dann deren Flügelplattenaußenkanten (7) am Außenmantel (8) anliegen, und
    - dass die Führungsnuten (13) über Ölbohrungen (14) mit der Druckseite der Pumpe, d.h. unmittelbar oder mittelbar mit den Drucknieren (11) verbunden sind.
  2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ölbohrungen (14) nur bereichsweise in die Führungsnuten (13) münden.
  3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnuten (13) über Ölführungsnuten (15) mit der Durchtrittsbohrung (16) der Welle (2) in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses (1) und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse (1) angeordneten Pumpengehäusedeckel/n (9) verbunden sind.
  4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass beidseitig des Rotors (3) in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses (1) und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse (1) angeordneten Pumpengehäusedeckel/n (9) zwischen der Durchtrittsbohrung (16) der Welle (2) und den Führungsnuten (13) Drucktaschen (17) angeordnet sind.
  5. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Drucktaschen (17) über Ölbohrungen (14) direkt oder indirekt mit den Drucknieren (11) verbunden sind.
  6. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Drucktaschen (17) und der Durchtrittsbohrung (16) der Welle (2) Ölführungsnuten (15) angeordnet sind.
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