WO2012034759A2 - Förderaggregat - Google Patents

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WO2012034759A2
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Evgenij Skrynski
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Robert Bosch Gmbh
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    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • 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
    • F04C15/06—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F04C15/062—Arrangements for supercharging the working space
    • 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
    • F04C3/00—Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type
    • F04C3/06—Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees
    • F04C3/08—Rotary-piston machines or pumps, with non-parallel axes of movement of co-operating members, e.g. of screw type the axes being arranged otherwise than at an angle of 90 degrees of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • 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
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/60—Shafts
    • F04C2240/603—Shafts with internal channels for fluid distribution, e.g. hollow shaft

Definitions

  • the invention relates to a delivery unit of the type of
  • Drive shaft of the drive shaft can wobble, wherein between the teeth of the rotor and the toothing of the stator housing working spaces are formed, which can be filled via an inlet and emptied via a drain.
  • the fluid is axially fed in and radially discharged.
  • the fluid is axially supplied and removed.
  • control valves in the form of check valves are required. The check valves cause additional internal leakage, resulting in a reduction in the
  • valves are additional parts, which are associated with additional costs and increased risk of failure.
  • the delivery unit according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that can be dispensed with the control valves by the inlet is provided in a channel of the drive shaft and the drain at the shoulder of the drive shaft or vice versa.
  • the measures listed in the dependent claims are advantageous
  • inlet and outlet are placed in the sliding plane, wherein the inlet is arranged in the one section and the outlet in the other section of the inclined sliding plane.
  • Fig.l shows in section an inventive delivery unit
  • FIG. 2 shows a drive shaft of the delivery unit according to Fig.l.
  • Fig.l shows in section an inventive delivery unit.
  • the delivery unit for example a pump or a compressor, comprises a drive shaft 2 driven by an actuator 1.
  • the drive shaft 2 drives a rotor 3, which is rotatably arranged in a stator housing 4.
  • the drive shaft 2 has a cooperating with the rotor 3 inclined sliding plane 5, which is formed on a shoulder 6 of the drive shaft 2 and the rotor 3 can tumble with its rotor axis 7 about the drive shaft 8 of the drive shaft 2.
  • the rotor 3 has on its end facing away from the drive shaft 2 a toothing 12, which is connected to an am
  • Stator housing 4 formed teeth 13 meshes, wherein between the
  • Working spaces 14 are formed, which can be filled via an inlet 15 and emptied via a drain 16.
  • the inlet 15 and the outlet 16 include control edges 24, 25 which determine the connection times from the work spaces 14. As a result, a delayed or premature emptying of the work spaces can be achieved.
  • the teeth 12 of the rotor 3 and the teeth 13 of the stator 4 have a different number of teeth.
  • the delivery unit works on the displacement principle, so that fluid
  • the rotor 3 On its side facing the drive shaft 2, the rotor 3 has a sliding surface 19 cooperating with the inclined sliding plane 5 and the toothing 12 on its side facing the toothing 13 of the stator housing 4.
  • the toothing 12 of the rotor 3 and the toothing 13 of the stator housing 4 for example, each a cycloidal toothing, but may also be a different toothing.
  • the teeth 12,13 may alternatively be performed obliquely or spirally.
  • Drive shaft 2 and the drain 16 is provided as a passage opening at the shoulder 6 of the drive shaft 2.
  • drain 16 may be provided in a channel 20 of the drive shaft 2 and the inlet 15 as a passage opening on the shoulder 6 of the drive shaft 2.
  • the channel 20 extends according to the
  • Embodiment at least partially parallel to the drive shaft 8, but can also be designed differently.
  • the drain 16 may be formed, for example, arcuate and more
  • the channel 20 opens via an inlet 15 designed as a recess 22 in the inclined sliding plane 5.
  • the recess 22 is compared to the cross section of the channel 20, for example, expanded. According to the embodiment of Figure 2, the recess 22 is semicircular.
  • the rotor 3 for filling the working spaces 14, the rotor 3 in the valleys of the toothing 12 through openings 23, which lead to the other side to the sliding surface 19. In this way, the filling of the working spaces 14 via the channel 20, the recess 22 and the through holes 23 and the
  • the inclined sliding plane 5 comprises a surface which is, for example, of circular design, wherein the inlet 15 is arranged in one section, for example one circular half, and the outlet 16 in the other section, for example the other circular half of the inclined sliding plane 5.
  • the inlet 15 and the drain 16 are in the inclined sliding plane 5 next to each other and spaced from each other. Between the inlet 15 and the outlet 16 at least one separating web 21 is provided, so that the inlet 15 and the outlet 16 are tightly separated from each other.
  • the stator housing 4 can also be designed as a rotating component.
  • the delivery unit can be flowed through in both directions, i. that the inflow 15 can also be an outflow and the outflow 16 can also be an inflow.
  • FIG. 2 shows a drive shaft according to the invention of the delivery unit according to Fig.l.
  • the parts which are identical or functionally equivalent to the view of FIG. 1 are identified by the same reference numerals.

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Abstract

Es ist schon ein Förderaggregat bekannt, mit einer Antriebswelle und einem von der Antriebswelle angetriebenen Rotor, der in einem Statorgehäuse drehbar angeordnet ist, wobei der Rotor an seiner der Antriebswelle abgewandten Stirnseite eine Verzahnung aufweist, die mit einer am Statorgehäuse ausgebildeten Verzahnung kämmt, wobei die Antriebswelle eine mit dem Rotor zusammenwirkende schiefe Gleitebene aufweist, die an einer Schulter der Antriebswelle ausgebildet ist und den Rotor mit seiner Rotorachse um die Antriebsachse der Antriebswelle taumeln lässt, wobei zwischen der Verzahnung des Rotors und der Verzahnung des Statorgehäuses Arbeitsräume gebildet sind, die über einen Zulauf befüllbar und über einen Ablauf entleerbar sind. In der einen Ausführung wird das Fluid axial zu- und radial abgeführt. In der anderen Ausführung wird das Fluid axial zu- und abgeführt. Hierzu sind Steuerventile in Form von Rückschlagventilen erforderlich. Die Rückschlagventile verursachen zusätzliche innere Leckagen, was zur Folge eine Senkung des volummetrischen Wirkungsgrades der Pumpe hat. Die Ventile sind Zusatzteile, die mit Zusatzkosten und erhöhtem Ausfallrisiko verbunden sind. Bei dem erfindungsgemäßen Förderaggregat kann auf die Steuerventile verzichtet werden. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Zulauf (15) in einem Kanal (20) der Antriebswelle (2) und der Ablauf (16) an der Schulter (6) der Antriebswelle (2) vorgesehen ist.

Description

Beschreibung Titel
Förderaggregat
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Förderaggregat nach der Gattung des
Hauptanspruchs.
Es ist schon ein Förderaggregat aus der DE 10 2008 013 991 AI bekannt, mit einer Antriebswelle und einem von der Antriebswelle angetriebenen Rotor, der in einem Statorgehäuse drehbar angeordnet ist, wobei der Rotor an seiner der Antriebswelle abgewandten Stirnseite eine Verzahnung aufweist, die mit einer am Statorgehäuse ausgebildeten Verzahnung kämmt, wobei die Antriebswelle eine mit dem Rotor zusammenwirkende schiefe Gleitebene aufweist, die an einer Schulter der
Antriebswelle ausgebildet ist und den Rotor mit seiner Rotorachse um die
Antriebsachse der Antriebswelle taumeln lässt, wobei zwischen der Verzahnung des Rotors und der Verzahnung des Statorgehäuses Arbeitsräume gebildet sind, die über einen Zulauf befüllbar und über einen Ablauf entleerbar sind.
In dem ersten Ausführungsbeispiel wird das Fluid axial zu- und radial abgeführt. In dem zweiten Ausführungsbeispiel wird das Fluid axial zu- und abgeführt. Hierzu sind Steuerventile in Form von Rückschlagventilen erforderlich. Die Rückschlagventile verursachen zusätzliche innere Leckagen, was zur Folge eine Senkung des
volummetrischen Wirkungsgrades der Pumpe hat. Die Ventile sind Zusatzteile, die mit Zusatzkosten und erhöhtem Ausfallrisiko verbunden sind.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Förderaggregat mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, dass auf die Steuerventile verzichtet werden kann, indem der Zulauf in einem Kanal der Antriebswelle und der Ablauf an der Schulter der Antriebswelle vorgesehen ist oder umgekehrt. Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen
Förderaggregates möglich. Sehr vorteilhaft ist es, wenn Zulauf und Ablauf in der Gleitebene platziert sind, wobei der Zulauf in dem einen Abschnitt und der Ablauf in dem anderen Abschnitt der schiefen Gleitebene angeordnet ist. Durch die Formung der Flächen von Zulauf und Ablauf auf der Gleitebene lässt sich ein bestimmtes Druckniveau einzustellen. Somit lässt sich auch eine gewünschte Druck- Kräfte- Bilanz in der Pumpe erreichen.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
Fig.l zeigt im Schnitt ein erfindungsgemäßes Förderaggregat und
Fig.2 eine erfindungsgemäße Antriebswelle des Förderaggregates nach Fig.l.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig.l zeigt im Schnitt ein erfindungsgemäßes Förderaggregat.
Das Förderaggregat, beispielsweise eine Pumpe oder ein Verdichter, umfasst eine von einem Aktor 1 angetriebene Antriebswelle 2. Die Antriebswelle 2 treibt einen Rotor 3 an, der in einem Statorgehäuse 4 drehbar angeordnet ist. Die Antriebswelle 2 hat eine mit dem Rotor 3 zusammenwirkende schiefe Gleitebene 5, die an einer Schulter 6 der Antriebswelle 2 ausgebildet ist und den Rotor 3 mit seiner Rotorachse 7 um die Antriebsachse 8 der Antriebswelle 2 taumeln lässt. Der Rotor 3 hat an seiner der Antriebswelle 2 abgewandten Stirnseite eine Verzahnung 12, die mit einer am
Statorgehäuse 4 ausgebildeten Verzahnung 13 kämmt, wobei zwischen der
Verzahnung 12 des Rotors 3 und der Verzahnung 13 des Statorgehäuses 4
Arbeitsräume 14 gebildet sind, die über einen Zulauf 15 befüllbar und über einen Ablauf 16 entleerbar sind. Der Zulauf 15 und der Ablauf 16 beinhalten Steuerkanten 24,25, die die Zuschaltzeitpunkte von den Arbeitsräumen 14 bestimmen. Dadurch lässt sich eine verspätete bzw. verfrühte Entleerung der Arbeitsräume erreichen. Die Verzahnung 12 des Rotors 3 und die Verzahnung 13 des Statorgehäuses 4 haben eine unterschiedliche Zähnezahl.
Das Förderaggregat arbeitet nach dem Verdrängungsprinzip, so dass Fluid
selbstansaugend in die Arbeitsräume 14 angesaugt und aus diesen druckterhöht ausgestoßen wird. Der Rotor 3 weist an seiner der Antriebswelle 2 zugewandten Seite eine mit der schiefen Gleitebene 5 zusammenwirkende Gleitfläche 19 und an seiner der Verzahnung 13 des Statorgehäuse 4 zugewandten Seite die Verzahnung 12 auf. Die Verzahnung 12 des Rotors 3 und die Verzahnung 13 des Statorgehäuses 4 ist beispielsweise jeweils eine Zykloidenverzahnung, kann aber auch eine andere Verzahnung sein. Die Verzahnungen 12,13 können alternativ auch schräg- oder spiralförmig ausgeführt sein.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Zulauf 15 in einem Kanal 20 der
Antriebswelle 2 und der Ablauf 16 als Durchgangsöffnung an der Schulter 6 der Antriebswelle 2 vorgesehen ist. Umgekehrt kann Ablauf 16 in einem Kanal 20 der Antriebswelle 2 und der Zulauf 15 als Durchgangsöffnung an der Schulter 6 der Antriebswelle 2 vorgesehen sein. Der Kanal 20 verläuft gemäß dem
Ausführungsbeispiel zumindest abschnittsweise parallel zur Antriebsachse 8, kann aber ausdrücklich auch anders ausgebildet sein.
Der Ablauf 16 kann beispielsweise bogenförmig ausgebildet sein und mehrere
Ablauföffnungen umfassen, die bogenförmig angeordnet sind. Der Kanal 20 mündet über einen als Ausnehmung 22 ausgeführten Zulauf 15 in die schiefe Gleitebene 5. Die Ausnehmung 22 ist gegenüber dem Querschnitt des Kanals 20 beispielsweise erweitert. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist die Ausnehmung 22 halbkreisförmig ausgebildet. Zur Befüllung der Arbeitsräume 14 hat der Rotor 3 in den Tälern der Verzahnung 12 Durchgangsöffnungen 23, die auf die andere Seite zur Gleitfläche 19 führen. Auf diese Weise kann die Befüllung der Arbeitsräume 14 über den Kanal 20, die Ausnehmung 22 und die Durchgangsöffnungen 23 und die
Entleerung über die Durchgangsöffnungen 23 und den Ablauf 16 erfolgen.
Die schiefe Gleitebene 5 umfasst eine Fläche, die beispielsweise kreisförmig ausgebildet ist, wobei der Zulauf 15 in einem Abschnitt, beispielsweise der einen Kreishälfte, und der Ablauf 16 in dem anderen Abschnitt, beispielsweise der anderen Kreishälfte der schiefen Gleitebene 5, angeordnet ist. Der Zulauf 15 und der Ablauf 16 sind in der schiefen Gleitebene 5 nebeneinander und beabstandet zueinander angeordnet. Zwischen dem Zulauf 15 und dem Ablauf 16 ist zumindest ein Trennsteg 21 vorgesehen, so dass der Zulauf 15 und der Ablauf 16 dicht voneinander getrennt sind.
Das Statorgehäuse 4 kann auch als ein rotierendes Bauteil ausgeführt sein. So wird die Welle mit Steueröffnungen zu einem stehenden Teil und der Stator zu einem rotierenden. Das Förderaggregat kann in beide Richtungen durchströmt werden, d.h. dass der Zufluss 15 auch ein Abfluss und der Abfluss 16 auch ein Zufluss kann.
Fig.2 zeigt eine erfindungsgemäße Antriebswelle des Förderaggregates nach Fig.l. Bei der Ansicht nach Fig.2 sind die gegenüber der Ansicht nach Fig.l gleichbleibenden oder gleichwirkenden Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Claims

Ansprüche
1. Förderaggregat mit einer Antriebswelle (2) und einem von der Antriebswelle (2) angetriebenen Rotor (3), der in einem Statorgehäuse (4) drehbar angeordnet ist, wobei die Antriebswelle (2) eine mit dem Rotor (3) zusammenwirkende schiefe Gleitebene (5) aufweist, die an einer Schulter (6) der Antriebswelle (2) ausgebildet ist und den Rotor (3) mit seiner Rotorachse (7) um die Antriebsachse (8) der Antriebswelle (2) taumeln lässt, wobei der Rotor (3) an seiner der Antriebswelle (2) abgewandten Stirnseite eine Verzahnung (12) aufweist, die mit einer am
Statorgehäuse (4) ausgebildeten Verzahnung (13) kämmt, wobei zwischen der Verzahnung (12) des Rotors (3) und der Verzahnung (13) des Statorgehäuses (4) Arbeitsräume (14) gebildet sind, die über einen Zulauf (15) befüllbar und über einen Ablauf (16) entleerbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (15) in einem Kanal (20) der Antriebswelle (2) und der Ablauf (16) an der Schulter (6) der Antriebswelle (2) vorgesehen ist oder umgekehrt.
2. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf (16) bogenförmig ausgebildet ist.
3. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ablauf (16) mehrere Ablauföffnungen umfasst, die bogenförmig angeordnet sind.
4. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (15) und der Ablauf (16) in der schiefen Gleitebene (5) der Antriebswelle (2)
ausgebildet sind.
5. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zulauf (15) und der Ablauf (16) nebeneinander in der schiefen Gleitebene (5) angeordnet sind.
6. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die schiefe
Gleitebene (5) kreisförmig ausgebildet ist, wobei der Zulauf (15) in der einen Kreishälfte und der Ablauf (16) in der anderen Kreishälfte der schiefen Gleitebene
(5) angeordnet ist.
7. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Zulauf (15) und dem Ablauf (16) zumindest ein Trennsteg (21) vorgesehen ist.
8. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kanal (20) über eine halbkreisförmige Ausnehmung (22) in die schiefe Gleitebene (5) mündet.
9. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) an seiner einen Seite eine mit der schiefen Gleitebene (5) zusammenwirkende Gleitfläche (19) und an seiner anderen Seite die Verzahnung (12) aufweist.
10. Förderaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (3) in den Tälern der Verzahnung (12) Durchgangsöffnungen (23) zu seiner anderen Seite vorgesehen sind.
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