WO2008092571A1 - Zellenpumpe zur förderung eines fluids - Google Patents

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WO2008092571A1
WO2008092571A1 PCT/EP2008/000330 EP2008000330W WO2008092571A1 WO 2008092571 A1 WO2008092571 A1 WO 2008092571A1 EP 2008000330 W EP2008000330 W EP 2008000330W WO 2008092571 A1 WO2008092571 A1 WO 2008092571A1
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cell pump
cell
rotor
pump
pressure
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PCT/EP2008/000330
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English (en)
French (fr)
Inventor
Ludger Holtmann
Matthias Wendt
Original Assignee
Ixetic Bad Homburg Gmbh
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Publication date
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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
    • F04C2/3446—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 more than one line or surface
    • 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
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • F01C21/106—Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with a radial surface, e.g. cam rings
    • 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
    • F04C2250/00—Geometry
    • F04C2250/10—Geometry of the inlet or outlet
    • F04C2250/102—Geometry of the inlet or outlet of the outlet

Definitions

  • the invention relates to a cell pump for conveying a fluid according to the preamble of claim 1.
  • Cell pumps are known in which a rotor rotates within a cam ring.
  • the cam ring is closed on both sides by sealing surfaces. It has an axis of rotation of the rotor is not rotationally symmetrical inner contour and surrounds a pump chamber.
  • the rotor has conveying elements which move with it, bear against the inside of the lifting ring and delimit conveying cells together with the lifting ring and the rotor.
  • the conveying elements are guided along the inner contour of the lifting ring, whereby the volumes of the conveying cells change.
  • a suction region with increasing delivery cells is realized, and a pressure region in which the delivery cells become smaller.
  • the fluid is supplied to the conveyor cell via an inlet opening connected to a suction channel and via a suction kidney embedded in at least one of the sealing surfaces.
  • a suction kidney embedded in at least one of the sealing surfaces.
  • the fluid squeezed out by the delivery cells is led into a pressure chamber and from there to a pressure connection of the cell pump.
  • the object of the invention is therefore to provide a cell pump in which the power consumption is reduced, especially at high speeds.
  • a cell pump which comprises the features mentioned in claim 1 and has a lifting ring and a rotor housed in this. On the outside of conveying elements are provided which limit together with the rotor and the lifting ring conveyor cells.
  • the inner surface of the cam ring deviates from a circular shape that is concentric with the rotor, so that at least one suction region is formed with an inlet opening and at least one pressure region with an outlet opening.
  • the volumes of the delivery cells increase in the suction area, while the volumes of the delivery cells are reduced in the pressure range.
  • the cell pump is characterized in that its lifting ring has at least one recess in the area of the outlet opening, which enlarges the cross section of the outlet opening.
  • the pumped by the cell pump fluid can therefore be relatively easily ejected from the pressure range, because the differential pressure at the outlet of the fluid, so the flow resistance is reduced.
  • This has a positive effect on the power consumption of the cell pump: Particularly at high rotational speeds, at which the content of a delivery cell has to be displaced through the outlet cross-section in a short time, the torque to be supplied to the rotor is reduced, which leads to an improvement in the efficiency of the pump.
  • the cell pump is designed as a vane pump:
  • the cell pump is designed as a vane pump:
  • the vane pump In the peripheral surface of the rotor are substantially Chen radially extending, over the width of the rotor extending slots provided in which radially movable wings are performed.
  • the wings are guided along the inner contour of the lifting ring, wherein the delivery cells are delimited by the rotor, the lifting ring and two adjacent wings.
  • On both sides of the cam ring are sealing surfaces, which are formed either by wall sections of the housing of the cell pump or by pressure plates.
  • at least one suction and one pressure region are formed in accordance with the rotational movement of the rotor.
  • the at least one suction region results in the region of the delivery cells whose volume increases during a rotation of the rotor.
  • the at least one pressure region is found in the region of the delivery cells, the volume of which decreases as the rotor rotates.
  • this is designed as a roller-cell pump.
  • the operation of a roller-cell pump is known. It is basically referred to the comments on the vane pump.
  • the at least one recess in the lifting ring is not radially continuous in the pressure region.
  • the discharged from a delivery cell fluid can therefore, as usual, axially emerge from the delivery cell.
  • a portion of the fluid in the radial direction via the at least one recess in the cam ring derived and can also escape from there axially.
  • a pressure pocket in the pressure area is provided in the sealing surface adjacent to the lifting ring.
  • Another preferred embodiment of the cell pump is characterized in that the at least one recess in the lifting ring in the pressure region is designed to be radially continuous. This creates a second outlet opening in the pressure region of the cell pump.
  • an embodiment of the cell pump is preferred, which is characterized in that the radially continuous recess in the cam ring is realized by a bore.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section through a first embodiment of a cell pump
  • Figure 2 is a schematic longitudinal section through the embodiment of the cell pump according to Figure 1;
  • FIG. 4 shows a schematic longitudinal section through the exemplary embodiment of the cell pump according to FIG. 3.
  • Figure 1 shows a first embodiment of a cell pump 1 in cross section. It comprises a rotor 3 which is rotatably mounted within a cam ring 5 and can be set in rotation via a shaft 7.
  • the rotor 3 is provided with conveying elements, which are designed here as wings 9.
  • the cell pump 1 shown here is therefore a vane pump. Instead of the wings can Rollers are also provided to realize a roller-cell pump.
  • the wings 9 are housed in slots 11 which extend radially in the main body of the rotor and extend over the width thereof, which is measured here perpendicular to the image plane.
  • the wings are designed so that they slide with their radially outer ends on the inner surface 13 of the cam ring 5 along and sealingly abut there.
  • the inner surface 13 deviates in its contour from a circular shape, so that the blades 9 protrude more or less far from its base body upon rotation of the rotor.
  • Conveying cells 15 are enclosed between two adjacent blades, which are bounded on one side by the inner surface 13 of the cam 5 and on the other hand by the outer surface 17 of the rotor 3, moreover, viewed in the circumferential direction, by the two adjacent blades. These lie with their radially to the shaft 7 extending outer edges on the side adjacent to the cam ring 3 sealing surfaces, so that the conveyor cells 15 are sealed against each other and against the environment.
  • the conveying cells increase in a suction region in which a fluid is sucked in via an inlet opening 21.
  • the delivery cell 15 initially located in the suction region 19 is sealed with respect to the inlet opening 21 and enters a pressure region 23 in which the volume of the delivery cell is reduced by the distance between the inner surface 13 of the lifting ring 5 and the outer surface 17 of the rotor 3 is reduced, so that the wings are inserted into the rotor 3.
  • this is done in a conveyor cell existing medium, that is, the fluid sucked through the inlet opening 21, discharged through an outlet opening 25.
  • the inlet opening 21 and the outlet opening 25 are formed by depressions which are provided in a sealing surface bounding the delivery cells laterally, the depressions being referred to as inlet or suction kidneys or as outlet or pressure kidneys.
  • the sealing surfaces can be formed by a housing inner wall of the cell pump 1.
  • the rotor 3, the wings 9 and the lifting ring 5 are located between two lateral sealing plates, which laterally seal the delivery cells.
  • the cell pump 1 is formed symmetrically, so that 5 sealing surfaces with suction or pressure kidneys are present on both sides of the rotor 3 and the cam ring, so that the pumped fluid accordingly also perpendicular from the top of the image plane out in a not shown here Suction cell is sucked in and pressed out vertically upwards from a conveyor cell.
  • the power taken up by the cell pump 1, or the drive power to be provided for driving the cell pump 1 via the shaft 7, also depends on the flow resistance, especially at high rotational speeds, which is present in the pressure region 23 when the delivered fluid emerges.
  • a differential pressure sets in addition to the system pressure of the consumer system, which greatly influences, more precisely increases, the power absorbed by the cell pump 1, especially at high rotational speeds.
  • At least one recess 27, 27 ' is provided in the pressure region 23, 23', which is in fluid communication with the associated outlet opening 25, 25 '. From a pressurized delivery cell can in the pressure range 23, 23 'the funded fluid radially outward into the respective recess 27, 27' exit.
  • the pressure kidneys provided in the sealing surfaces are enlarged so that the fluid entering the recesses 27, 27 'can escape into the associated pressure kidney.
  • FIG. 1 shows a side view of the rotor 3 and of the lifting ring 5. Identical parts, which also result from FIG. 1, are provided with the same reference numerals, so that reference is made to the description relating to FIG.
  • the rotor 3 is arranged, which is supported by the shaft 7 and can be set in rotation about this. Visible here is a wing 9, which is housed in a radially extending to the axis of rotation 29 of the shaft 7 slot 11 and rests with its radially outer edge on the inner surface 13 of the cam ring 9, also with its side edges on the side of the lifting ring 5 and On the rotor 3 adjacent sealing surfaces 31, 33, which are here realized by pressure plates 35, 37 and in which the inlet or Auslassnieren are introduced.
  • the recess 27 'formed here as a recess 27' is introduced into the right side surface of the cam ring 3, which in FIG. 1 represents the observer in plan view.
  • a recess 27'a is also introduced into the opposite side surface of the cam ring 5. This opens to the inner side 13 of the cam ring, so that it is not sealed by the radially outer edge of a wing 9.
  • the medium conveyed therefrom can emerge from a delivery cell in the axial direction, ie, parallel to the axis of rotation 29 of the shaft 7 on the right and left, and thus reaches a pressure chamber 39 and from there to a consumer.
  • the fluid conveyed by a delivery cell into a pressure region 23 ' can not only escape in the axial direction, but also reaches the at least one recess 27', 27'a in the radial direction and then can escape axially therefrom to get into the pressure chamber 39.
  • the pressure chamber 39 surrounds the lifting ring 5. It is otherwise closed in a pressure-tight manner to the outside by a cover 41.
  • the recesses are provided symmetrically in the side surfaces of the cam ring 5.
  • the recesses 27 'and 27'a can be seen.
  • two recesses are also provided, namely those which can be seen in FIG Recess 27 and concealed by the cam 5 recess 27a. This is not shown in Figure 2 due to the apparent through the line BB cut guide in Figure 2.
  • the recesses 27, 27a, 27 'and 27'a extend from the inner surface 13 of the cam ring 5 over a certain range radially outwards. However, it is provided that they open only laterally, ie in the axial direction and not completely overlap the cam 5 in the radial direction. The recesses are therefore sealed radially outward.
  • FIGs 3 and 4 a modified embodiment of the pump cell pump 1 is shown, which differs solely by that shown in Figure 1 and 2, that the recesses 27, 27a, 27 'and 27'a mentioned here over the entire in the radial Direction measured thickness of the cam ring extend, so that therefore from the inner surface 13 a fluid connection to the peripheral surface 43 of the cam ring 5 results.
  • Such a bore may also be provided in addition to the recesses 27, 27a, 27 'and 27'a, irrespective of whether they open in the radial direction, as shown in FIGS. 3 and 4, or not, as in the figures 1 and 2 shown.
  • the exemplary embodiments illustrated here are distinguished by an enlarged outlet cross-section, that is to say that in the pressure region 23, 23 'the fluid conveyed by the cell pump 1 can more easily enter a pressure chamber 39. Due to the reduced flow resistance or lower differential pressure is achieved that the power consumption of the cell pump 1 is significantly reduced, especially at high speeds, which leads to an improvement in Pum- pen Obersgrads.
  • the outlet cross-section mentioned here can be realized by recesses which extend over the entire height of the lifting ring (see FIGS. 3 and 4) or only over part of its height (see FIGS. 1 and 2). Instead of the recesses or in addition, at least one bore 45 can be realized, which reduce the flow resistance.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zellenpumpe (1) zur Förderung eines Fluids mit einem Hubring (5) und einen in diesem untergebrachten, über eine Welle (7) drehangetriebenen Rotor (3), der Förderelemente aufweist, die gemeinsam mit dem Rotor (3) und dem Hubring (5) Förderzellen (15) begrenzen, die mindestens einen Saugbereich (19) mit einer Einlassöffnung (21) und mindestens einen Druckbereich (23) mit einer Auslassöffnung (25) bilden.

Description

Zellenpumpe zur Förderung eines Fluids
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Zellenpumpe zur Förderung eines Fluids gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es sind Zellenpumpen bekannt, bei denen ein Rotor innerhalb eines Hubrings rotiert. Der Hubring wird auf beiden Seiten von Dichtflächen abgeschlossen. Er weist eine zur Drehachse des Rotors nicht rotationssymmetrisch verlaufende Innenkontur auf und umschließt einen Pumpenraum. Der Rotor weist Förderelemente auf, die sich mit ihm bewegen, innen am Hubring anliegen und gemeinsam mit dem Hubring und dem Rotor Förderzellen abgrenzen. Bei einer Rotation des Rotors werden die Förderelemente an der Innenkontur des Hubringes entlanggeführt, wobei sich die Volumina der Förderzellen ändern. Entsprechend der Drehbewegung des Rotors wird ein Saugbe- reich mit sich vergrößernden Förderzellen realisiert, und ein Druckbereich, in dem die Förderzellen kleiner werden. Im Saugbereich wird das Fluid über eine mit einem Saugkanal verbundene Einlassöffnung und über eine in mindestens einer der Dichtflächen eingelassene Saugniere der Förderzelle zugeführt. Über Drucknieren in mindestens einer der Dichtflächen wird das von den Förderzellen ausgepresste Fluid in einen Druckraum und von dort zu einem Druckanschluss der Zellenpumpe geführt. Im Druckbereich bekannter Zellenpumpen gibt es axiale Auslassbereiche, welche in eine oder in beide Dichtfläche(n) eingebracht sind.
Es hat sich herausgestellt, dass die Leistungsaufnahme einer Zellenpumpe der hier angesprochenen Art besonders bei hohen Drehzahlen sehr groß ist, sodass entsprechende Antriebsleistungen bereitgestellt werden müssen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Zellenpumpe zu schaffen, bei welcher die Leistungsaufnahme insbesondere bei hohen Drehzahlen reduziert ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Zellenpumpe vorgeschlagen, welche die in Anspruch 1 genannten Merkmale umfasst und einen Hubring sowie einen in diesem untergebrachten Rotor aufweist. Auf dessen Außenseite sind Förderelemente vorgesehen, die gemeinsam mit dem Rotor und dem Hubring Förderzellen begrenzen. Die Innenfläche des Hubrings weicht von einer zum Rotor konzentri- sehen Kreisform ab, sodass mindestens ein Saugbereich mit einer Einlassöffnung und mindestens ein Druckbereich mit einer Auslassöffnung gebildet wird. Dabei vergrößern sich die Volumina der Förderzellen im Saugbereich, während sich die Volumina der Förderzellen im Druckbereich reduzieren. Die Zellenpumpe zeichnet sich da- durch aus, dass ihr Hubring im Bereich der Auslassöffnung je mindestens eine Ausnehmung aufweist, die den Querschnitt der Auslassöffnung vergrößert. Das von der Zellenpumpe geförderte Fluid kann also aus dem Druckbereich relativ leicht ausgestoßen werden, weil der Differenzdruck am Austritt des Fluids, also der Strömungs- widerstand, vermindert ist. Dies wirkt sich auf die Leistungsaufnahme der Zellenpumpe positiv aus: Insbesondere bei hohen Drehzahlen, bei welchen der Inhalt einer Förderzelle in kurzer Zeit durch den Auslassquerschnitt verdrängt werden muss, verringert sich das dem Rotor zuzuführende Drehmoment, was zu einer Verbesserung des Wirkungsgrads der Pumpe führt.
Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel der Zellenpumpe, das sich dadurch auszeichnet, dass die Zellenpumpe als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist: In der Umfangsfläche des Rotors sind im Wesentli- chen radial verlaufende, sich über die Breite des Rotors erstreckende Schlitze vorgesehen, in denen radial verlagerbare Flügel geführt sind. Bei einer Rotation des Rotors werden die Flügel an der Innenkontur des Hubringes entlanggeführt, wobei die Förderzellen durch den Rotor, den Hubring und zwei benachbarte Flügel abgegrenzt sind. Auf beiden Seiten des Hubrings befinden sich Dichtflächen, die entweder durch Wandabschnitte des Gehäuses der Zellenpumpe oder aber durch Druckplatten gebildet werden. Bei Betrieb der Flügelzellenpumpe bilden sich entsprechend der Drehbewegung des Rotors mindestens ein Saug- und ein Druckbereich aus. Der mindestens eine Saugbereich ergibt sich im Bereich der Förderzellen, deren Volumen bei einer Drehung des Rotors zunimmt. Der mindestens eine Druckbereich findet sich im Bereich der Förderzellen, deren Volumen bei einer Drehung des Rotors, abnimmt.
Bei einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel der Zellenpumpe ist diese als Rollenzellenpumpe ausgebildet. Die Funktionsweise einer Rollenzellenpumpe ist bekannt. Es wird hier grundsätzlich auf die Ausführungen zur Flügelzellenpumpe verwiesen.
Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es vorge- sehen, die mindestens eine Ausnehmung im Hubring im Druckbereich nicht radial durchgehend auszugestalten. Das aus einer Förderzelle ausgebrachte Fluid kann also, wie üblich, axial aus der Förderzelle austreten. Zusätzlich wird ein Teil des Fluids in radialer Richtung über die mindestens eine Ausnehmung im Hubring abgelei- tet und kann von da aus ebenfalls axial austreten. Dazu ist eine im Druckbereich vorhandene Drucktasche in der an den Hubring angrenzenden Dichtfläche vorgesehen. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Zellenpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die mindestens eine Aussparung im Hubring im Druckbereich radial durchgehend ausgestaltet ist. Dadurch wird eine zweite Auslassöffnung im Druckbereich der Zellen- pumpe geschaffen.
Schließlich wird ein Ausführungsbeispiel der Zellenpumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die radial durchgehende Aussparung im Hubring durch eine Bohrung realisiert wird.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläu- tert. Es zeigen:
Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zellenpumpe;
Figur 2 einen schematischen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel der Zellenpumpe gemäß Figur 1 ;
Figur 3 einen schematischen Querschnitt durch ein zweites
Ausführungsbeispiel einer Zellenpumpe;
Figur 4 einen schematischen Längsschnitt durch das Ausführungsbeispiel der Zellenpumpe gemäß Figur 3.
Figur 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Zellenpumpe 1 im Querschnitt. Sie umfasst einen Rotor 3, der innerhalb eines Hubrings 5 drehbar gelagert und über eine Welle 7 in Rotation versetzbar ist. Der Rotor 3 ist mit Förderelementen versehen, die hier als Flügel 9 ausgebildet sind. Bei der hier dargestellten Zellenpumpe 1 handelt es sich also um eine Flügelzellenpumpe. Anstelle der Flügel können auch Rollen vorgesehen werden, um eine Rollenzellenpumpe zu realisieren.
Die Flügel 9 sind in Schlitzen 11 untergebracht, die radial im Grundkörper des Rotors verlaufen und sich über dessen Breite erstrecken, die hier senkrecht zur Bildebene gemessen wird. Die Flügel sind so ausgebildet, dass sie mit ihren radial außen liegenden Enden an der Innenfläche 13 des Hubrings 5 entlang gleiten und dort dichtend anliegen. Die Innenfläche 13 weicht in ihrer Kontur von einer Kreisform ab, sodass die Flügel 9 bei einer Drehung des Rotors mehr oder we- niger weit aus dessen Grundkörper herausragen. Zwischen zwei benachbarten Flügeln sind Förderzellen 15 eingeschlossen, die einerseits von der Innenfläche 13 des Hubrings 5 und andererseits von der Außenfläche 17 des Rotors 3 begrenzt werden, außerdem, in Umfangsrichtung gesehen, durch die beiden benachbarten Flügel. Diese liegen mit ihren radial zur Welle 7 verlaufenden Außenkanten an seitlich am Hubring 3 anliegenden Dichtflächen an, sodass die Förderzellen 15 gegeneinander und gegenüber der Umgebung dicht abgeschlossen sind.
Durch die Innenkontur des Hubrings 5, also durch die Ausgestaltung der Innenfläche 13, vergrößern sich die Förderzellen in einem Saugbereich, in dem über eine Einlassöffnung 21 ein Fluid angesaugt wird. Bei einer Weiterdrehung des Rotors 3 wird die zunächst im Saugbereich 19 liegende Förderzelle 15 gegenüber der Einlassöffnung 21 abgedichtet und gelangt in einen Druckbereich 23, in dem sich das Volumen der Förderzelle dadurch verringert, dass der Abstand der Innenfläche 13 des Hubrings 5 sich zur Außenfläche 17 des Rotors 3 vermindert, sodass die Flügel in den Rotor 3 eingeschoben werden. Im Druckbereich 23 wird das in einer Förderzelle vorhandene Medium, also das durch die Einlassöffnung 21 angesaugte Fluid, durch eine Auslassöffnung 25 ausgetragen.
Die Einlassöffnung 21 und die Auslassöffnung 25 werden durch Vertiefungen gebildet, die in einer die Förderzellen seitlich begrenzen- den Dichtfläche vorgesehen sind, wobei die Vertiefungen als Ein- lass- oder Saugnieren beziehungsweise als Auslass- oder Drucknieren bezeichnet werden. Die Dichtflächen können durch eine Gehäuseinnenwand der Zellenpumpe 1 gebildet werden. Vorzugsweise liegen der Rotor 3, die Flügel 9 und der Hubring 5 zwischen zwei seitlichen Dichtplatten, welche die Förderzellen seitlich abdichten.
Aus Figur 1 ist ersichtlich, dass die Innenfläche 13 des Hubrings 5 zwei Bereiche aufweist, deren Abstand zur Außenfläche des Rotors 3 im Saugbereich 19 zunächst zunimmt und im Druckbereich 23 wieder abnimmt. Auf diese Weise wird eine sogenannte zweihubige Zellenpumpe 1 ausgebildet, die zwei punktsymmetrisch zueinander angeordnete Saugbereiche 19, 19' und jeweils zugehörige Druckbereiche 23, 23' aufweist. Im Folgenden wird jeweils nur einer der Saugbereiche 19, 19' beziehungsweise der Druckbereiche 23, 23' erläutert, weil sich die Saug- und Druckverhältnisse der Zellenpumpe 1 in den beiden symmetrischen Bereichen des Hubrings 5 jeweils entsprechen.
Aus den Erläuterungen zur Zellenpumpe 1 wird deutlich, dass im Saugbereich 19, 19' das zu fördernde Medium senkrecht zur Bildebene durch die Einlassöffnung 21 in die gerade dort angeordnete Förderzelle eintritt und entsprechend senkrecht zur Bildebene von Figur 1 im Druckbereich 23, 23' durch die zugehörige Auslassöffnung 25 austritt. Vorzugsweise ist die Zellenpumpe 1 symmetrisch ausgebildet, so- dass auf beiden Seiten des Rotors 3 und des Hubrings 5 Dichtflächen mit Saug- beziehungsweise Drucknieren vorhanden sind, so- dass also das geförderte Fluid entsprechend auch senkrecht von oben aus Bildebene heraus in eine hier nicht dargestellte Förderzelle eingesaugt und senkrecht nach oben aus einer Förderzelle heraus- gepresst wird.
Die von der Zellenpumpe 1 aufgenommene Leistung, beziehungsweise die zum Antrieb der Zellenpumpe 1 über die Welle 7 bereit zu stellende Antriebsleistung hängt, insbesondere bei hohen Drehzahlen, auch von dem Strömungswiderstand ab, der beim Austritt des geförderten Fluids im Druckbereich 23 gegeben ist. Durch den Strömungswiderstand stellt sich ein Differenzdruck zusätzlich zum Systemdruck des Verbrauchersystems ein, der die von der Zellenpumpe 1 aufgenommene Leistung gerade bei hohen Drehzahlen stark be- einflusst, genauer gesagt, erhöht.
Bei dem in Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist im Druckbereich 23, 23' jeweils mindestens eine in den Hubring 5 eingebrachte Aussparung 27, 27' vorgesehen, die in Fluidverbindung mit der zu- gehörigen Auslassöffnung 25, 25' steht. Aus einer unter Druck stehenden Förderzelle kann im Druckbereich 23, 23' das geförderte Fluid radial nach außen in die jeweilige Aussparung 27, 27' austreten. Die in den Dichtflächen vorgesehenen Drucknieren sind so vergrößert, dass das in die Aussparungen 27, 27' eintretende Fluid in die zugehörige Druckniere austreten kann.
Auf diese Weise wird erreicht, dass das unter Druck stehende Fluid einer Förderzelle im Druckbereich 23, 23' wie bisher axial, also senk- recht zur Bildebene von Figur 1 in die zugehörigen Drucknieren austreten kann, zusätzlich aber auch in radialer Richtung über die Aussparungen 27, 27' im Hubring 5 in die zugehörigen Drucknieren gelangen kann. Die Aussparungen 27, 27' führen also dazu, dass im Bereich der Auslassöffnungen 25, 25' ein größerer Auslassquerschnitt zur Verfügung steht. Dies führt dazu, dass der Strömungswiderstand beziehungsweise der Differenzdruck in Druckbereich 23, 23' reduziert ist, sodass sich auch die von der Zellenpumpe 1 aufgenommene Antriebsleistung vermindert. Diese Maßnahme führt also zu einem verbesserten Pumpenwirkungsgrad.
Figur 2 zeigt das anhand von Figur 1 erläuterte Ausführungsbeispiel der Zellenpumpe 1 im Längsschnitt und zwar entlang der in Figur 1 wiedergegebenen Linie B-B. In Figur 2 ist durch eine Linie A-A angedeutet, wo die Schnittebene von Figur 1 verläuft. Es wird also deutlich, dass Figur 1 eine Seitenansicht des Rotors 3 und des Hubrings 5 wiedergibt. Gleiche Teile, die sich auch aus Figur 1 ergeben, sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass auf die Beschreibung zu Figur 1 verwiesen wird.
Innerhalb des Hubrings 5 ist der Rotor 3 angeordnet, der von der Welle 7 getragen wird und über diese in Rotation versetzbar ist. Erkennbar ist hier ein Flügel 9, der in einem radial zur Drehachse 29 der Welle 7 verlaufenden Schlitz 11 untergebracht ist und mit seiner radial aussenliegenden Kante an der Innenfläche 13 des Hubrings 9 anliegt, außerdem mit seinen Seitenkanten an den seitlich am Hub- ring 5 und am Rotor 3 anliegenden Dichtflächen 31 , 33, die hier von Druckplatten 35, 37 realisiert werden und in welche die Einlass- beziehungsweise Auslassnieren eingebracht sind. Oben in Figur 2 ist erkennbar, dass in die rechte Seitenfläche des Hubrings 3 die hier als Vertiefung ausgebildete Aussparung 27' eingebracht ist, die in Figur 1 sich dem Betrachter in Draufsicht darstellt. Bei dem hier dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel ist auch in die gegenüberliegende Seitenfläche des Hubrings 5 eine Aussparung 27'a eingebracht. Diese öffnet sich zur Innenseite 13 des Hubrings, sodass sie von der radial aussenliegenden Kante eines Flügels 9 nicht abgedichtet wird.
Im Druckbereich 23' der Zellenpumpe 1 kann das von dieser geför- derte Medium aus einer Förderzelle in axialer Richtung, das heißt also parallel zur Drehachse 29 der Welle 7 rechts und links austreten und gelangt damit in einen Druckraum 39 und von da zu einem Verbraucher.
Aus Figur 2 ist erkennbar, dass das von einer Förderzelle in einen Druckbereich 23' geförderte Fluid nicht nur in axialer Richtung austreten kann, sondern auch in radialer Richtung in die mindestens eine Aussparung 27', 27'a gelangt und aus dieser dann axial austreten kann, um in den Druckraum 39 zu gelangen.
Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel umgibt der Druck- räum 39 den Hubring 5. Er wird im Übrigen nach außen durch einen Deckel 41 druckdicht abgeschlossen.
Vorzugsweise ist bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Aussparungen symmetrisch in den Seitenflächen des Hubrings 5 vorgesehen sind. In Figur 2 sind also die Aussparungen 27' und 27'a erkennbar. Entsprechend sind im Bereich der in Figur 1 unten liegenden Aussparung 27 ebenfalls zwei Aussparungen vorgesehen, nämlich die in Figur 1 erkennbare Aussparung 27 und die durch den Hubring 5 verdeckte Aussparung 27a. Diese ist in Figur 2 aufgrund der durch die Linie B-B ersichtlichen Schnittführung in Figur 2 nicht dargestellt.
Bei dem in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel erstrecken sich die Aussparungen 27, 27a, 27' und 27'a von der Innenfläche 13 des Hubrings 5 über einen gewissen Bereich radial nach außen. Dabei ist aber vorgesehen, dass sie sich ausschließlich seitlich, also in axialer Richtung öffnen und den Hubring 5 nicht in radialer Richtung ganz übergreifen. Die Aussparungen sind also ra- dial nach außen abgedichtet.
In den Figuren 3 und 4 ist ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Förderzellenpumpe 1 dargestellt, das sich ausschließlich dadurch von dem in Figur 1 und 2 dargestellten unterscheidet, dass die hier angesprochenen Aussparungen 27, 27a, 27' und 27'a sich über die gesamte in radialer Richtung gemessene Dicke des Hubrings erstrecken, sodass sich also von der Innenfläche 13 eine Fluidver- bindung zur Umfangsfläche 43 des Hubrings 5 ergibt.
Gleiche und funktionsgleiche Teile sind im Übrigen mit gleichen Bezugsziffern versehen, sodass insofern auf die Beschreibung zu den Figuren 1 und 2 verwiesen wird.
Im Druckbereich 23, 23' ist also bei dem Ausführungsbeispiel der Zellenpumpe 1 gemäß den Figuren 3 und 4 nicht nur eine zusätzliche axiale Abströmöffnung im Bereich der Aussparungen 27, 27a, 27' und 27'a vorgesehen, sondern auch eine radiale Ausströmöff- nung, die sich in der Umfangsfläche 43 des Hubrings 5 öffnet. Damit ergibt sich ein noch weiter reduzierter Strömungswiderstand im Druckbereich 23, 23' der Zellenpumpe 1. Aus den Erläuterungen wird im übrigen erkennbar, dass der Hubring 5 im Druckbereich 23, 23' auch mit mindestens einer radial zur Drehachse 29 der Welle 7 verlaufenden Bohrung 45 versehen werden kann, die in Figur 3 gestrichelt wiedergegeben ist und durch die das von der Zellenpumpe 1 geförderte Fluid von einer im Druckbereich 23, 23' liegenden Förderzelle zum Druckraum 39 gelangen kann. Eine derartige Bohrung kann auch zusätzlich zu den Aussparungen 27, 27a, 27' und 27'a vorgesehen werden, unabhängig davon, ob diese sich in radialer Richtung gesehen öffnen, wie in den Figuren 3 und 4 darggestellt, oder nicht, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt.
Aus den Erläuterungen wird deutlich, dass sich die hier dargestellten Ausführungsbeispiele durch einen vergrößerten Auslassquerschnitt auszeichnen, also dadurch, dass im Druckbereich 23, 23' das von der Zellenpumpe 1 geförderte Fluid leichter in einen Druckraum 39 gelangen kann. Durch den verringerten Strömungswiderstand beziehungsweise geringeren Differenzdruck wird erreicht, dass die Leistungsaufnahme der Zellenpumpe 1 insbesondere bei hohen Drehzahlen deutlich reduziert ist, was zu einer Verbesserung des Pum- penwirkungsgrads führt. Der hier erwähnte Auslassquerschnitt kann durch Ausnehmungen realisiert werden, die sich über die gesamte Höhe des Hubrings erstrecken (siehe Figuren 3 und 4) oder nur über einen Teil der Höhe desselben (siehe Figuren 1 und 2). Anstelle der Ausnehmungen oder zusätzlich dazu können mindestens eine Boh- rung 45 realisiert werden, die den Strömungswiderstand reduzieren.
Aus den Erläuterungen wird zusätzlich deutlich, dass sich das hier beschriebene positive Ergebnis auch dann einstellt, wenn die Zellenpumpe 1 nicht als Flügelzellenpumpe, sondern als Rollenzellen- pumpe realisiert ist, wobei zwischen benachbarten Rollen Förderzellen gebildet werden, deren Volumina sich bei einer Drehung des Rotors 3 in einem Saugbereich vergrößern und in einem Druckbereich reduzieren, um ein Fluid in einen Druckraum 39 zu fördern.
Bezugszeichenliste
I Zellenpumpe 3 Rotor
5 Hubring
7 Welle
9 Flügel
I 1 Schlitz
13 Innenfläche
15 Förderzelle
17 Außenfläche
19 Saugbereich
19' Saugbereich
21 Einlassöffnung
23 Druckbereich
23' Druckbereich
25 Auslassöffnung
25' Auslassöffnung
27 Aussparung
27' Aussparung
27a Aussparung Aussparung Drehachse Dichtfläche Dichtfläche Druckplatte Druckplatte Druckraum Deckel Umfangsfläche Bohrung

Claims

Ansprüche
1. Zellenpumpe (1) zur Förderung eines Fluids mit einem Hubring (5) und einen in diesem untergebrachten, über eine Welle (7) drehangetriebenen Rotor (3), der Förderelemente aufweist, die ge- meinsam mit dem Rotor (3) und dem Hubring (5) Förderzellen (15) begrenzen, die mindestens einen Saugbereich (19) mit einer Einlassöffnung (21) und mindestens einen Druckbereich (23) mit einer Auslassöffnung (25) bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Hubring (5) der Zellenpumpe (1) im Bereich der Auslassöffnung (25) je mindestens eine Aussparung (27) aufweist, die den Querschnitt der Auslassöffnung (25) vergrößert.
2. Zellenpumpe (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenpumpe (1) als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist.
3. Zellenpumpe (1) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zellenpumpe (1) als Rollenzellenpumpe ausgebildet ist.
4. Zellenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aussparung als in eine Seitenfläche des Hubrings (5) eingebrachte Aussparung (27) ausgebildet ist, die sich nur über einen Teil der radial gemesse- nen Dicke des Hubrings (5) erstreckt.
5. Zellenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Aussparung als in eine Seitenfläche des Hubrings (5) eingebrachte Vertiefung (27) ausgebildet ist, die den Hubring (5) radial durchläuft.
6. Zellenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Druckbereich (23) an beiden Seitenflächen des Hubrings (5) Aussparungen (27,27a, 27',27'a) vorgesehen sind.
7. Zellenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussparung (27) als Bohrung (45) realisiert wird.
8. Zellenpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese zweihubig ist.
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