ES2425363T3 - Control of the interstitium loss current of a rotating piston cogwheel machine - Google Patents
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Abstract
Máquina de émbolos giratorios, que trabaja como bomba, compresor y/o motor - con al menos dos émbolos giratorios móviles que colaboran con el rotor de accionamiento (4) y el rotor deaccionamiento de salida (3), cuyos ejes de giro presentan un ángulo axial determinado entre sí, - con dientes que engranan entre sí sobre los lados frontales dirigidos mutuamente de los rotores (3, 4), - con una carcasa de máquina (1, 2) y un alojamiento radial y axial de los rotores (3, 4) en la carcasa de lamáquina (1, 2), que delimita cámaras de trabajo con lados frontales axiales de los rotores, - con un canal de aspiración y un canal de presión en la carcasa de la máquina (1, 2), que se puedenconectar durante la marcha de los rotores (3, 4) de forma intermitente con las cámaras de trabajo, en la que - el alojamiento de al menos uno de los rotores (3, 4) en la carcasa de la máquina (1, 2) presenta unacapacidad de desplazamiento axial en la dirección del eje de giro del rotor (3), - en la que en este rotor (3) incide una fuerza de ajuste axial, que se opone a la fuerza provocada en lacámara de trabajo por la presión de trabajo y que indica en el rotor (3) caracterizada porque la máquina de émbolos giratorios presenta medios hidráulicos, gaseosos y/o eléctricos, queactúan sobre la sección del rotor (3) que está alojada de las cámaras de trabajo y - modifican la magnitud de esta fuerza de ajuste de tal manera que a través de desplazamiento axial del rotor(3) se ajusta en dirección axial un intersticio de cortocircuito predeterminado entre las cámaras de trabajoseparadas una de la otra por los dientes de los rotores y de esta manera se consigue un control del caudalo bien un control del caudal de pérdida.Rotary piston machine, which works as a pump, compressor and/or motor - with at least two mobile rotary pistons that collaborate with the drive rotor (4) and the output drive rotor (3), whose axes of rotation have an angle axially determined with respect to one another, - with intermeshing teeth on the mutually facing end faces of the rotors (3, 4), - with a machine housing (1, 2) and a radial and axial bearing of the rotors (3, 4) in the machine housing (1, 2), delimiting working chambers with axial end faces of the rotors, - with a suction channel and a pressure channel in the machine housing (1, 2), which can be intermittently connected during the running of the rotors (3, 4) with the working chambers, in which - the accommodation of at least one of the rotors (3, 4) in the machine housing (1, 2 ) has an axial displacement capacity in the direction of the rotation axis of the rotor (3), - in which in this rotor or (3) affects an axial adjustment force, which opposes the force caused in the work chamber by the work pressure and which indicates in the rotor (3) characterized in that the rotary piston machine has hydraulic, gaseous and/or or electrical, which act on the section of the rotor (3) that is housed in the working chambers and - modify the magnitude of this adjustment force in such a way that through the axial displacement of the rotor (3) an axial direction is adjusted predetermined short-circuit gap between the working chambers separated from each other by the teeth of the rotors and in this way a flow control or a loss flow control is achieved.
Description
Control de la corriente de pérdida del intersticio de una máquina de rueda dentada de émbolos giratorios Control of the interstitium loss current of a rotating piston cogwheel machine
Estado de la Técnica State of the Art
La invención parte de una máquina de émbolos giratorios, que puede trabajar como bomba, compresor o motor, de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación principal. En una máquina de émbolos giratorios de este tipo conocida (DE PS 42 41 320, EP PS 1 005 604) se pretende, también a través de la configuración de los dientes, una alta hermeticidad entre las cámaras de trabajo, para obtener corrientes de pérdida lo más reducidas posible desde una cámara de trabajo hacia la cámara de trabajo colocada adyacente sobre los flancos con contacto lineal entre los dientes en colaboración de los rotores. En este caso, los peines de dientes de uno de los rotores marchan de forma lineal en los flancos del otro rotor que presenta un desarrollo cicloide de la superficie de rodadura. The invention starts from a rotating piston machine, which can work as a pump, compressor or motor, according to the preamble of the main claim. In a rotary piston machine of this type known (DE PS 42 41 320, EP PS 1 005 604) it is intended, also through the configuration of the teeth, a high tightness between the work chambers, to obtain loss currents as small as possible from a working chamber to the working chamber placed adjacent on the flanks with linear contact between the teeth in collaboration with the rotors. In this case, the tooth combs of one of the rotors march linearly on the flanks of the other rotor that has a cycloid development of the tread.
De acuerdo con el empleo de tales máquinas de émbolos giratorios se modifica la potencia requerida durante el funcionamiento, a cuyo fin se conocen diferentes procedimientos de control o de regulación. El método más sencillo consiste en conectar el lado de presión y el lado de aspiración de la máquina, lo que significa, sin embargo, apenas una diferencia con respecto a la alta energía consumida por la máquina. En muchos casos, especialmente en el caso de empleo como bomba de lubricación en el sector del automóvil, pero también como bomba de transporte previo para instalaciones de inyección Diesel, se pretende mantener el consumo de energía de la máquina lo más reducido posible y adaptar la cesión real de potencia del mismo (ver el documento DE OS 100 25 723). In accordance with the use of such rotating piston machines, the power required during operation is modified, for which different control or regulation procedures are known. The simplest method is to connect the pressure side and the suction side of the machine, which means, however, hardly a difference with respect to the high energy consumed by the machine. In many cases, especially in the case of use as a lubrication pump in the automobile sector, but also as a pre-transport pump for diesel injection facilities, it is intended to keep the energy consumption of the machine as small as possible and adapt the actual assignment of power (see document DE OS 100 25 723).
En una máquina de émbolos giratorios conocida del tipo indicado al principio (DE 10 2004 044 297 A1), el rotor de accionamiento es accionado a través de un motor eléctrico, consistiendo también aquí un problema principal en la prevención de cortocircuitos entre las cámaras de trabajo en la zona del contacto de forma lineal. Así, por ejemplo, como se representa en los párrafos 0012 a 0014 de la publicación DE OS 10 2004 044 297, sucede que el rotor de salida está cargado para la reducción del intersticio en la zona del contacto de forma lineal en la dirección del rotor de accionamiento, También en la descripción de otra máquina de émbolos giratorios conocida del tipo indicada al principio (DE 103 35 939 A1) se remite a la página 2, indicando que las ventajas de la invención consisten en que los rotores están dispuestos herméticamente entre sí, para reducir las pérdidas de intersticio. Se previene una circulación de intersticio que se configura y se consigue un efecto de obturación adicional, presionando las fuerzas de presión resultantes por todos los lados sobre los rotores. También aquí se trata en primer término de la prevención de circulaciones de intersticio. In a known rotating piston machine of the type indicated at the beginning (DE 10 2004 044 297 A1), the drive rotor is driven by an electric motor, also a major problem here in preventing short circuits between the work chambers in the contact area linearly. Thus, for example, as represented in paragraphs 0012 to 0014 of publication DE OS 10 2004 044 297, it happens that the output rotor is loaded for the reduction of the gap in the contact area linearly in the direction of the rotor In the description of another known rotating piston machine of the type indicated at the beginning (DE 103 35 939 A1), reference is made to page 2, indicating that the advantages of the invention are that the rotors are hermetically arranged with each other. , to reduce interstitial losses. An interstitial circulation that is configured is prevented and an additional sealing effect is achieved, pressing the resulting pressure forces from all sides on the rotors. Here, too, it is primarily the prevention of interstitial circulation.
La invención y sus ventajas The invention and its advantages
La máquina de émbolos giratorios de acuerdo con la invención con los rasgos característicos de la reivindicación principal tiene, en cambio, la ventaja de que el consumo de energía de la máquina de émbolos giratorios corresponde directamente a la cesión de potencia real de la misma. A partir de una pérdida de intersticio, que no se puede evitar totalmente nunca, de una máquina de este tipo, ha existido un control de cantidades o bien un control de cantidades de pérdida realizado a través de una modificación selectiva de la anchura del intersticio. Una ventaja adicional consiste en que, por ejemplo, durante el transporte de combustibles o aceites, se impide en gran medida la formación de espuma, lo que se puede producir, por ejemplo, durante el control de un canal de corriente de retorno. The rotating piston machine according to the invention with the characteristic features of the main claim has, on the other hand, the advantage that the energy consumption of the rotating piston machine corresponds directly to the actual power transfer thereof. From a loss of interstitium, which can never be completely avoided, from a machine of this type, there has been a quantity control or a control of loss quantities carried out through a selective modification of the width of the interstitium. An additional advantage is that, for example, during the transport of fuels or oils, foaming is largely prevented, which can occur, for example, during the control of a return current channel.
En efecto, se conoce en bombas de transporte conseguir una reducción correspondiente del consumo de energía a través de la comunicación directa del lado de aspiración y del lado de la presión (DE 100 25 723), en este caso no se trata solamente de cámaras de trabajo colocadas en los lados frontales de los rotores, sino de bombas de rueda dentada con dientes o anillos dentados dispuestos radialmente con otro modo de trabajo totalmente diferente desde el principio (desplazamiento en dirección axial), de manera que tales soluciones múltiples conocidas no pueden encontrar aplicación en la invención. Así, por ejemplo, en el caso de una bomba de aceite que trabaja de la misma manera con rueda dentada o anillo dentado (US PS 5.085.187), hay que cerrar las cámaras de trabajo de la bomba lateralmente por medio de una tapa, que se desplaza cuando existe una presión de transporte suficiente y se establece una comunicación entre la cámara de aspiración y la cámara de presión de la bomba de aceite. In fact, it is known in transport pumps to achieve a corresponding reduction in energy consumption through direct communication of the suction side and the pressure side (DE 100 25 723), in this case it is not only a question of cameras of work placed on the front sides of the rotors, but of cogwheel pumps with teeth or toothed rings arranged radially with another totally different way of working from the beginning (displacement in axial direction), so that such known multiple solutions cannot find application in the invention. Thus, for example, in the case of an oil pump that works in the same way with a cogwheel or toothed ring (US PS 5,085,187), the work chambers of the pump must be closed laterally by means of a cover, which moves when there is sufficient transport pressure and a communication is established between the suction chamber and the oil pump pressure chamber.
Para la adaptación del consumo de energía a la cesión de potencia real, se conoce en máquinas de émbolos giratorios con dentado frontal (US PS 2.049.775) pivotar el rotor de accionamiento de salida dentro de un alojamiento esférico, para modificar de esta manera el ángulo axial entre los ejes de giro, lo que puede conducir de manera correspondiente a una modificación de los causales de transporte hasta el transporte cero. El inconveniente de una construcción de este tipo consiste no sólo en el gasto elevado de construcción considerable y en la limitación fuertemente reducida de la potencia, sino sobre todo en la obturación de las cámaras de trabajo hacia la instalación de regulación. For the adaptation of the energy consumption to the transfer of real power, it is known in rotary piston machines with front toothing (US PS 2,049,775) to pivot the output drive rotor inside a spherical housing, to modify in this way the axial angle between the axes of rotation, which can lead correspondingly to a modification of the transport causes to zero transport. The drawback of such a construction consists not only in the high expense of considerable construction and in the strongly reduced power limitation, but especially in the sealing of the work chambers towards the regulation installation.
De acuerdo con una configuración ventajosa de la invención, al menos el rotor desplazable axialmente está guiado axial y radialmente en un espacio de control cilíndrico correspondiente de la carcasa de la máquina. El rotor desplazable está dispuestos en este caso equiaxial con el espacio de control cilíndrico. According to an advantageous configuration of the invention, at least the axially movable rotor is axially and radially guided in a corresponding cylindrical control space of the machine housing. The movable rotor is arranged in this case equiaxial with the cylindrical control space.
De acuerdo con la invención, la fuerza de ajuste es controlable de forma arbitraria y trabaja con medios hidráulicos, en forma de gas y/o eléctricos. Es decisivo oponer a las presiones en las cámaras de trabajo unas fuerzas sobre el lado trasero del rotor, para controlar el desplazamiento axial deseado del rotor y, por lo tanto, la corriente de pérdida entre las cámaras de trabajo. According to the invention, the adjustment force is arbitrarily controllable and works with hydraulic, gas and / or electrical means. It is decisive to oppose the pressures in the work chambers forces on the rear side of the rotor, to control the desired axial displacement of the rotor and, therefore, the loss current between the work chambers.
De acuerdo con una configuración adicional de la invención, el espacio delimitado por el lado trasero del rotor está cerrado herméticamente a la presión, para generar la fuerza de ajuste a través de un medio líquido o en forma de gas. According to a further configuration of the invention, the space delimited by the rear side of the rotor is tightly closed to pressure, to generate the adjustment force through a liquid medium or in the form of gas.
De acuerdo con una configuración ventajosa a este respecto de la invención, para la generación de la fuerza de ajuste sirve el medio a transportar. De esta manera, se puede utilizar la presión de transporte de la máquina directamente para la regulación de la fuerza de ajuste. De manera correspondiente, de acuerdo con una configuración de la invención, existe una conexión para el medio a transportar entre las cámaras de trabajo y el espacio de control. In accordance with an advantageous configuration in this regard of the invention, the means to be transported is used to generate the adjustment force. In this way, the transport pressure of the machine can be used directly to adjust the adjustment force. Correspondingly, according to a configuration of the invention, there is a connection for the medium to be transported between the work chambers and the control space.
De acuerdo con una configuración ventajosa adicional de la invención, uno de los rotores (rotor de árbol) está configurado de forma esférica sobre su lado que está alejado de las cámaras de trabajo y está alojado en una escotadura esférica correspondiente en la carcasa. En esta esfera se puede cortar el alojamiento radial del rotor, para establecer su eje de giro axial. According to a further advantageous configuration of the invention, one of the rotors (shaft rotor) is spherically shaped on its side that is away from the work chambers and is housed in a corresponding spherical recess in the housing. In this sphere the radial housing of the rotor can be cut, to establish its axis of axial rotation.
De acuerdo con una configuración ventajosa adicional de la invención, en los rotores, en la zona media de los lados frontales, en el centro está presente una superficie esférica en un rotor, que está alojada sobre una escotadura esférica correspondiente en el otro rotor y que delimita las cámaras de trabajo radialmente hacia dentro. Durante el desplazamiento axial de uno de los rotores se establece a través de esta zona adicionalmente una comunicación para la corriente de pérdida entre las cámaras de trabajo. According to a further advantageous configuration of the invention, in the rotors, in the middle area of the front sides, a spherical surface is present in the center in a rotor, which is housed over a corresponding spherical recess in the other rotor and which delimits the work chambers radially inwards. During the axial displacement of one of the rotors, a communication for the loss current between the work chambers is additionally established through this zone.
Otras ventajas y configuraciones ventajosas de la invención se pueden deducir a través de la descripción siguiente, del dibujo y de las reivindicaciones. Other advantages and advantageous configurations of the invention can be deduced through the following description, drawing and claims.
Dibujo He drew
Un ejemplo de realización del objeto de la invención se representa en el dibujo y se describe en detalle a continuación. En el ejemplo de realización se trata de una bomba de combustible representada en la sección longitudinal. An exemplary embodiment of the object of the invention is represented in the drawing and is described in detail below. In the exemplary embodiment, it is a fuel pump represented in the longitudinal section.
Descripción del ejemplo de realización Description of the embodiment example
En una carcasa 1 está dispuesta una incrustación 2 asegurada contra giro, en la que está dispuesto un contra rotor 3 giratorio y guiado radialmente y desplazable axialmente, que colabora con un rotor de árbol 4 accionado desde fuera de la bomba. El rotor de árbol 4 y el contra rotor 3 presentan sobre el lado frontal dirigido entre sí un dentado de engrane, a través del cual las cámaras de trabajo están separadas una de la otra de manera conocida en sí y a través del cual se acciona el contra rotor 3 a través del rotor del árbol. Uno de los dos dentados frontales presenta una sección cicloide para formar de esta manera una conexión de forma lineal entre los peines de dientes de la otra parte y esta superficie cicloide. Las cámaras de trabajo no representadas en particular, que modifican continuamente su volumen durante el funcionamiento en virtud del ángulo formado entre los ejes de giro de los rotores 3 y 4, están conectadas de acuerdo con el cometido de transporte con un canal de aspiración (rincón de aspiración) y un canal de presión (riñón de presión). In an enclosure 1 an inlay 2 secured against rotation is arranged, in which a radially rotatable and axially displaceable rotating rotor 3 is arranged, which collaborates with a shaft rotor 4 driven from outside the pump. The shaft rotor 4 and the counter rotor 3 have a gear teeth on the front side directed, through which the working chambers are separated from each other in a manner known per se and through which the counter is actuated 3 rotor through the shaft rotor. One of the two front teeth has a cycloid section to form a linear connection between the tooth combs of the other part and this cycloid surface. Work chambers not shown in particular, which continuously change their volume during operation by virtue of the angle formed between the rotational axes of rotors 3 and 4, are connected in accordance with the purpose of transport with a suction channel (corner of aspiration) and a pressure channel (pressure kidney).
El contra rotor 3 está dispuesto de forma giratoria en un casquillo de cojinete de fricción 5, estando dispuesto entre el casquillo de cojinete de fricción 5 y el contra rotor 3 un árbol de cojinete de fricción 6, que está alojado radial y axialmente en el casquillo de cojinete de fricción 5 y que es desplazable axialmente, incluyendo el contra rotor 3 dentro del casquillo de cojinete de fricción 5. The counter rotor 3 is rotatably disposed in a friction bearing bush 5, a friction bearing shaft 6, which is radially and axially housed in the sleeve being disposed between the friction bearing bush 5 and the counter rotor 3 of friction bearing 5 and which is axially movable, including the counter rotor 3 within the friction bearing bush 5.
También el rotor de árbol 4 está alojado radial y axialmente en un cojinete de fricción 7, proyectándose entre el rotor de árbol 4 y el casquillo de cojinete de fricción 7 el extremo configurado en forma de sombrero de un árbol de accionamiento 8, de manera que el rotor de árbol 4 penetra con una sección cilíndrica correspondiente en esta configuración en forma de sombrero. Entre el fondo de la sección en forma de sombrero del árbol de accionamiento 8 y la sección de inmersión del rotor de árbol 4 está dispuesto un muelle 10 que sirve, por una parte, para el arrastre del rotor de árbol 4 durante el movimiento giratorio del árbol 8 y, por otra parte, carga el rotor del árbol 4 en la dirección del contra rotor 3. Also the shaft rotor 4 is radially and axially housed in a friction bearing 7, the hat-shaped end of a drive shaft 8 projecting between the shaft rotor 4 and the friction bearing bush 7, so that the shaft rotor 4 penetrates with a corresponding cylindrical section in this hat-shaped configuration. Between the bottom of the hat-shaped section of the drive shaft 8 and the immersion section of the shaft rotor 4 there is arranged a spring 10 that serves, on the one hand, to drive the shaft rotor 4 during the rotational movement of the shaft 8 and, on the other hand, loads the rotor of the shaft 4 in the direction of the counter rotor 3.
La carcasa 1 está cerrada sobre el lado alejado del árbol 8 por medio de tapas 11 y12, apoyándose la tapa interior 11, por un lado, en el casquillo de cojinete de fricción 5 y, por otro lado, en la tapa exterior 12, que sirve como pieza de cierre propiamente dicha de la carcasa 1 de la bomba y está asegurado hacia fuera a través de un anillo de seguridad 9 en su posición axial. The housing 1 is closed on the far side of the shaft 8 by means of covers 11 and 12, the inner cover 11 resting, on the one hand, on the friction bearing bush 5 and, on the other hand, on the outer cover 12, which It serves as the closure piece itself of the pump housing 1 and is secured outwardly through a safety ring 9 in its axial position.
De acuerdo con la invención, el contra rotor 3 es desplazable axialmente en la dirección de su eje de giro. Este desplazamiento se puede realizar de acuerdo con la invención a través de medios correspondientes, formando la presión que se desarrolla en las cámaras de trabajo una fuerza de ajuste correspondiente que incide en el contra rotor 3. A esta fuerza de ajuste se opone e el ejemplo de realización representado una fuerza de ajuste formada por According to the invention, the counter rotor 3 is axially movable in the direction of its axis of rotation. This displacement can be carried out in accordance with the invention through corresponding means, the pressure that develops in the working chambers forming a corresponding adjustment force that affects the counter rotor 3. This adjustment force is opposed by the example of embodiment represented an adjustment force formed by
5 líquido, que impulsa la sección del contra rotor que se sumerge en el casquillo de cojinete de fricción 5 y que está alejada de las cámaras de trabajo. Para el control de esta contra fuerza existe una conexión no representada entre estas cámaras, debiendo adaptarse las fuerzas entre sí, especialmente en virtud de las superficies impulsadas. 5 liquid, which drives the section of the counter rotor that is submerged in the friction bearing bush 5 and that is away from the working chambers. For the control of this counter force there is a connection not shown between these chambers, the forces must adapt to each other, especially by virtue of the driven surfaces.
En la zona del árbol 8, en la incrustación 2 está dispuesto un inserto 13 con efecto de obturación, que sirve para el soporte de fijación axial del cojinete de fricción 7 y, además, para el alojamiento de una junta de obturación de anillo In the area of the shaft 8, an insert 13 with sealing effect is arranged in the inlay 2, which serves for the axial fixing support of the friction bearing 7 and, in addition, for the accommodation of a ring seal
10 de fricción 17, en la que el árbol 8 está dispuesto de forma giratoria. El árbol 8 está alojado, además, en este inserto incrustado 13 sobre un cojinete de bolas 18, proporcionando unos anillos de cordón redondo 16 la obturación necesaria entre el inserto incrustado 13 y la incrustación 2 así como entre la incrustación 2 y la carcasa 1. 10 of friction 17, in which the shaft 8 is rotatably arranged. The shaft 8 is also housed in this embedded insert 13 on a ball bearing 18, providing round bead rings 16 the necessary seal between the embedded insert 13 and the inlay 2 as well as between the inlay 2 and the housing 1.
Claims (5)
- --
- con al menos dos émbolos giratorios móviles que colaboran con el rotor de accionamiento (4) y el rotor de accionamiento de salida (3), cuyos ejes de giro presentan un ángulo axial determinado entre sí, with at least two mobile rotating pistons that collaborate with the drive rotor (4) and the output drive rotor (3), whose rotation axes have a determined axial angle to each other,
- - -
- con una carcasa de máquina (1, 2) y un alojamiento radial y axial de los rotores (3, 4) en la carcasa de la máquina (1, 2), que delimita cámaras de trabajo con lados frontales axiales de los rotores, with a machine housing (1, 2) and a radial and axial housing of the rotors (3, 4) in the machine housing (1, 2), which delimits work chambers with axial front sides of the rotors,
- - -
- con un canal de aspiración y un canal de presión en la carcasa de la máquina (1, 2), que se pueden conectar durante la marcha de los rotores (3, 4) de forma intermitente con las cámaras de trabajo, en la que with a suction channel and a pressure channel in the machine housing (1, 2), which can be intermittently connected to the working chambers during operation of the rotors (3, 4), in which
- --
- en la que en este rotor (3) incide una fuerza de ajuste axial, que se opone a la fuerza provocada en la cámara de trabajo por la presión de trabajo y que indica en el rotor (3) in which in this rotor (3) an axial adjusting force strikes, which opposes the force caused in the working chamber by the working pressure and which indicates in the rotor (3)
- --
- modifican la magnitud de esta fuerza de ajuste de tal manera que a través de desplazamiento axial del rotor they modify the magnitude of this adjustment force in such a way that through axial displacement of the rotor
- (3)(3)
- se ajusta en dirección axial un intersticio de cortocircuito predeterminado entre las cámaras de trabajo separadas una de la otra por los dientes de los rotores y de esta manera se consigue un control del caudal a predetermined short-circuit gap between the work chambers separated from one another by the rotor teeth is adjusted in the axial direction and in this way a flow control is achieved
- o bien un control del caudal de pérdida. or a loss flow control.
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