AT517584A4

AT517584A4 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: AT517584A4
Application number: ATA50001/2016A
Authority: AT
Original assignee: Tcg Unitech Systemtechnik Gmbh
Priority date: 2016-01-04
Filing date: 2016-01-04
Publication date: 2017-03-15
Also published as: AT517584B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe (1) mit einem Rotor (2), in dem mehrere Flügel (4) radial geführt sind, und einem Stator (3), der eine Gleitfläche (6) aufweist, auf dem die Flügel (4) gleiten, wobei Rotor (2), Stator (3) und Flügel (4) mindestens eine Förderkammer (8) mit veränderlichem Volumen bilden. Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine möglichst einfache Flügelzellenpumpe (1) anzugeben. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass der Stator (3) innerhalb des Rotors (2) angeordnet ist und die Gleitfläche (6) eine Außenfläche des Stators (3) ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem Rotor, in dem mehrere Flügel radial geführt sind, und einem Stator, der eine Gleitfläche aufweist, auf dem die Flügel gleiten, wobei Rotor, Stator und Flügel mindestens eine Förderkammer mit veränderlichem Volumen bilden.

Flügelzellenpumpen dienen allgemein beispielsweise zur Förderung von Kühlmitteln oder Schmiermitteln, dabei wird zum Pumpen das zu fördernde Medium verdrängt. Üblicherweise ist der Rotor exzentrisch innerhalb des Stators angeordnet. Der Rotor führt Flügel, die in radialer Richtung verschiebbar gelagert sind. Durch den Stator, die Flügel und den Rotor werden Förderkammern gebildet.

Zur Regelung von Flügelzellenpumpen wird üblicherweise eine Verstellung der Exzentrizität des Rotors durchgeführt. Diese erfolgt in der Regel mithilfe eines Stellrings, der den Stator bewegt, der außerhalb des Rotors angeordnet ist.

Aus der US 2,475,391 sind Flügelzellenpumpen mit Förderkammern, die durch Rotor und Stator und Flügel gebildet sind, bekannt. Allerdings ist die erwähnte Flügelzellenpumpe nicht regelbar und weist relativ viele Bauteile auf.

Regelbare Flügelzellenpumpen sind wiederum aus der EP 0 4702 755 Bl bekannt. Dabei dient zur Regelung ein Stellring, der um eine Achse schwenkbar ist, die parallel zu einer Drehachse des Rotors ist. Dadurch wird die Flügelzellenpumpe relativ groß, da ein Verstellmechanismus zur Schwenkung den radialen Bauraum vergrößert.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und eine Flügelzellenpumpe anzugeben, die einfach aufgebaut ist.

Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Stator innerhalb des Rotors angeordnet ist und die Gleitfläche eine Außenfläche des Stators ist. Dadurch ist es möglich, eine Regelung durch den Stator zuzulassen, was weiter zu einer Bauraumeinsparung führt, da der Stellring überflüssig wird. Durch diese Maßnahme kann eine Öffnung eines Gehäuses, in der sich Stator und Rotor befinden, zylindrisch ausgeführt sein. Somit ist die Fertigung einfacher und günstiger durchführbar.

Es ist günstig, wenn der Stator zur Regelung des Volumens der Förderkammer parallel zu einer Achse des Stators verschiebbar innerhalb des Rotors angeordnet ist, denn das ermöglicht eine Regelung, ohne einen Stellring. Es wird also ein Bauteil eingespart und durch den wegfallenden Verstellmechanismus für den Stellring wird das radiale Ausmaß der Flügelzellenpumpe kleiner. Die Verstellung kann besonders einfach und günstig durch direkte Handbetätigung verstellt werden, oder über einen eigenen Mechanismus, der in radialer Richtung näher bei einer Achse des Stators liegt.

Um den Kontakt der Flügel mit der Gleitfläche am Stator zu garantieren ist es vorteilhaft, wenn die Flügelzellenpumpe zumindest ein Ringelement aufweist, welches die Flügel radial nach innen drückt.

In einer bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, dass die Flügelzellenpumpe zumindest zwei konzentrische Ringelemente aufweist, die einen axialen Abstand aufweisen. Dadurch ist es möglich die Flügel in einer genau definierten radialen Position zu dem Stator zu halten.

Um kleine Bewegungen der Flügel zuzulassen oder eine Vorspannung zu realisieren ist es von Vorteil, wenn das Ringelement federnde Eigenschaften aufweist.

In einer sehr kompakte Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Flügelzellenpumpe ein Gehäuse aufweist und der Rotor in einer Öffnung des Gehäuses um eine Drehachse drehbar geführt ist.

Darüber hinaus ist es vorteilhaft, wenn das Ringelement radial innerhalb der Öffnung des Gehäuses angeordnet ist. Dadurch kann weiter Bauraum eingespart werden.

Aus Gründen der Genauigkeit der Führungen ist es vorteilhaft, wenn an zwei parallel zueinander gelegenen Seitenwänden der Öffnung des Gehäuses, die Flügel und der Rotor anliegen.

Die gleichen Vorteile ergeben sich, wenn der Rotor eine Führungsfläche aufweist, die gemeinsam mit den Seitenwänden der Öffnung des Gehäuses zur Führung des Ringelementes dient.

Um die Bewegung des Ringelementes und der Flügel besser kontrollieren zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Rotor einen Absatz aufweist, durch den die Führungsfläche in Richtung der Drehachse begrenzt ist.

Es ist für eine genaue radiale Führung der Flügel vorteilhaft, wenn der Rotor Rotorsegmente aufweist, die jeweils einen Schlitz zur radialen Führung eines Flügels aufweisen.

Der gleiche Vorteil ergibt sich, wenn der Rotor durch Spalte in Kreisringsegmente aufgeteilt ist, wobei die Spalte der radialen Führung der Flügel dienen.

In einer günstigen Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass der Rotor mit einer Rotorwelle verbunden ist und, dass Rotor und Rotorwelle einstückig ausgeführt sind. Dadurch kann die Anzahl der benötigten Bauteile weiter reduziert werden.

Um eine möglichst einfache Fertigung der Rotorwelle zu ermöglichen ist es vorteilhaft, wenn der Rotor mit der Rotorwelle über eine Klauenkupplung verbunden ist.

Es ist für eine möglichst verlustarme Bewegungsübertragung günstig, wenn die Klauenkupplung Klauen aufweist, die in Rotorausnehmungen zwischen Rotorsegmenten angeordnet sind.

In der Folge wird die Erfindung anhand des in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe in einem Schrägriss;

Fig. 2 eine zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe in einem Schrägriss;

Fig. 3 eine Seitenansicht der ersten Ausführungsform der Flügelzellenpumpe;

Fig. 4 die Flügelzellenpumpe in einem Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 3;

Fig. 5 eine Seitenansicht der zweiten Ausführungsform der Flügelzellenpumpe;

Fig. 6 die Flügelzellenpumpe in einem Schnitt gemäß der Linie VI-VI in Fig. 5; und

Fig. 7 die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe in einer dritten Ausführungsform in einer Darstellung mit geöffnetem Gehäuse.

In Fig. 1 ist eine erste Ausführungsform 20 einer Flügelzellenpumpe 1 gezeigt. In dieser Ausführungsform 20 weist die Flügelzellenpumpe 1 eine Rotorwelle 21 auf. Dabei wird die Rotorwelle 21 von einem nicht gezeigten Antrieb direkt angetrieben. Ein Rotor 2 ist mit der Rotorwelle 21 einstückig ausgeführt.

In einer zweiten Ausführungsform 30, wie in Fig. 2 gezeigt, wird der Rotor 2 von dem nicht gezeigten Antrieb über eine Klauenkupplung 31 angetrieben.

Aufgrund der besseren Verständlichkeit werden funktionsgleiche Teile in beiden Ausführungsformen mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Beide Ausführungsformen 20, 30 der Flügelzellenpumpe 1 weisen sieben radial um einen Stator 3 innerhalb des Rotors 2 angeordnete Flügel 4 auf. Es sind auch Varianten mit mehr oder weniger Flügel 4- allerdings mindestens zwei - möglich.

Der Rotor 2 weist mehrere Kreisringsegmente 5 auf, zwischen denen die Flügel 4 radial geführt sind. Der Stator 3 weist eine zylindrische Außenfläche auf, die eine Gleitfläche 6 für die Flügel 4 darstellt.

Durch die Gleitfläche 6, je zwei benachbarte Flügel 4 und eine innere Zylindermantelfläche 7 des Rotors 2 ist je eine Förderkammer 8 teilweise begrenzt. Die Begrenzung in Richtung einer Drehachse 9 wird durch ein Gehäuse 10 gebildet.

Der Rotor 2 ist innerhalb einer Öffnung 11 des Gehäuses 10 um seine Drehachse 9 drehbar gelagert.

Die Flügel 4 werden über zwei federnde Ringelemente 12 radial nach innen auf die Gleitfläche 6 des Stators 3 gedrückt. Die zwei Ringelemente 12 sind konzentrisch mit einem axialen Abstand a an die Flügel 4 anliegend ausgebildet. Sie liegen außen an der Öffnung 11 des Gehäuses 10 an.

Eine Achse 12 des Stators 4 ist zur Drehachse 9 des Rotors 3 mit einer Exzentrizität e angeordnet.

Eine Stange 13 bewerkstelligt die Verschiebung des Stators 4 parallel zu seiner Achse 12. Dadurch verändert sich die Exzentrizität e und damit das geförderte Volumen.

Die Stange 13 kann per Hand verschoben werden, oder beispielsweise auch hydraulisch, mechanisch oder pneumatisch.

Durch die Drehung des Rotors 2 durch den Antrieb verändert sich jeweils die Größe der Förderkammer 8 und durch einen nicht gezeigten Zulauf kommt das zu fördernde Medium in die Förderkammer 8, und wird über einen nicht gezeigten Ablauf mithilfe der Verdrängung durch die Veränderung der Größe der Förderkammer 8 hinaus transportiert.

Der Rotor 2 weist zum Kontakt mit den beiden Ringelementen 12 auf zwei gegenüberliegenden Flächen jeweils eine Führungsfläche 15 auf. Gemeinsam mit Seitenwänden 16 des Gehäuses 10, die zueinander parallel sind, dienen sie der Führung der Ringelemente 12.

Die Übertragung der Drehbewegung erfolgt in der ersten Ausführungsform 20 vom Antrieb über die Rotorwelle 21 zum Rotor 2 und auf die Flügel 4. Zwischen den Kreisringsegmenten 5 sind Spalte 22, die der radialen Führung der Flügel 4 dienen. Die Führungsfläche 15 wird zur Drehachse 9 hin durch einen Absatz 23 begrenzt.

Die Ringelemente 12 werden in radialer Richtung innen an dem Absatz 23 in ihrer Bewegung begrenzt.

In der zweiten Ausführungsform 30 erfolgt die Übertragung der Drehbewegung vom Antrieb über die Rotorwelle 21 zu einer Klauenkupplung 31, wobei Klauen 32 in Rotorausnehmungen 33 zwischen Rotorsegmenten 2a eingreifen.

Diese Rotorsegmente 2a weisen Schlitze 33 auf, in denen die Flügel 4 radial geführt sind. Sie sind in ihrer axialen Ausdehnung kürzer als die Flügel 4. Die Rotorsegmente 2a sind in axialer Richtung durch die parallelen Führungsflächen 15 begrenzt. An ihnen liegen die beiden Ringelemente 12 an. Die Rotorsegmente 2a sind mit den Kreisringsegmenten 5 fest verbunden und bilden gemeinsam einen in Umfangsrichtung zusammenhängenden Ring.

Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. Eine Flügelzellenpumpe (1) mit einem Rotor (2), in dem mehrere Flügel (4) radial geführt sind, und einem Stator (3), der eine Gleitfläche (6) aufweist, auf dem die Flügel (4) gleiten, wobei Rotor (2), Stator (3) und Flügel (4) mindestens eine Förderkammer (8) mit veränderlichem Volumen bilden, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) innerhalb des Rotors (2) angeordnet ist und die Gleitfläche (6) eine Außenfläche des Stators (3) ist.
2. Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (3) zur Regelung des Fördervolumens der Flügelzellenpumpe (1) parallel zu einer Achse (13) des Stators (3) verschiebbar innerhalb des Rotors (2) angeordnet ist.
3. Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest ein Ringelement (12) aufweist, welches die Flügel (4) radial nach innen drückt.
4. Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass diese zumindest zwei konzentrische Ringelemente (12) aufweist, die einen axialen Abstand (a) aufweisen.
5. Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (12) federnde Eigenschaften aufweist.
6. Flügelzellenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass diese ein Gehäuse (10) aufweist und der Rotor (2) in einer Öffnung (11) des Gehäuses (10) um eine Drehachse (9) drehbar geführt ist.
7. Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Ringelement (12) radial innerhalb der Öffnung (11) des Gehäuses (10) angeordnet ist.
8. Flügelzellenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass an zwei parallel zueinander gelegenen Seitenwänden (16) der Öffnung (11) des Gehäuses (10), die Flügel (4) und der Rotor (2) anliegen.
9. Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) eine Führungsfläche (15) aufweist, die gemeinsam mit den Seitenwänden (16) der Öffnung (11) des Gehäuses (10) zur Führung des Ringelementes (12) dient.
10. Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) einen Absatz (23) aufweist, durch den die Führungsfläche (15) in Richtung der Drehachse (9) begrenzt ist.
11. Flügelzellenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) Rotorsegmente (2a) aufweist, die jeweils einen Schlitz (33) zur radialen Führung eines Flügels (4) aufweisen.
12. Flügelzellenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) mit einer Rotorwelle (21) verbunden ist und, dass Rotor (2) und Rotorwelle (21) einstückig ausgeführt sind.
13. Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) durch Spalte (22) in Kreisringsegmente (5) aufgeteilt ist, wobei die Spalte (22) der radialen Führung der Flügel (4) dienen.
14. Flügelzellenpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (2) mit der Rotorwelle (21) über eine Klauenkupplung (31) verbunden ist.
15. Flügelzellenpumpe (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klauenkupplung (31) Klauen (32) aufweist, die in Rotorausnehmungen (33) zwischen Rotorsegmenten (2a) angeordnet sind. 2016 01 04 Ba/Wr