DE102006021251B4

DE102006021251B4 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: DE102006021251B4
Application number: DE102006021251A
Authority: DE
Inventors: Willi Dipl.-Ing. Schneider; Dirk Ehrenfeld; Torsten Dipl.-Ing. Helle (FH)
Original assignee: Joma Hydromechanic GmbH
Current assignee: Joma Polytec GmbH
Priority date: 2005-10-06
Filing date: 2006-04-28
Publication date: 2008-12-04
Anticipated expiration: 2026-04-29
Also published as: DE102006021251A1

Abstract

Flügelzellenpumpe (12) mit einem Außenrotor (8), einem Innenrotor (16) und einer Vielzahl von Flügeln (20), die in im Wesentlichen radialen Schlitzen (18) im Innenrotor (16) radial verschieblich gelagert und am Außenrotor (8) schwenkbar befestigt sind, wobei der Außenrotor (8) an der Innenumfangsfläche (26) eines Stators (28) entlang gleitet, wobei die Achse (54) des Stators (28) und die Achse (56) des Innenrotors (16) einen Versatz (60) zueinander aufweisen und der Stator (28) bezüglich des Innenrotors (16) in radialer Richtung verstellbar und dadurch der Versatz (60) veränderbar ist, und der Stator (28) von einem im Gehäuse (10) der Flügelzellenpumpe (12) in einem Schwenklager (32) gelagerten Bügel (34) teilweise umgriffen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (34) beidseits des Schwenklagers (32) abragende Bügelarme (36 und 38) aufweist, und die Bügelarme (36 und 38) den Stator (28) jeweils teilweise umgreifen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem Außenrotor, einem Innenrotor und einer Vielzahl von Flügeln, die in im Wesentlichen radialen Schlitzen im Innenrotor radial verschieblich gelagert und am Außenrotor schwenkbar befestigt sind und der Außenrotor an der Innenumfangsfläche eines Stators entlang gleitet, wobei die Achse des Stators und die Achse des Innenrotors einen Versatz zueinander aufweisen und der Stator bezüglich des Innenrotors in radialer Richtung verstellbar und dadurch der Versatz veränderbar ist, und der Stator von einem im Gehäuse der Flügelzellenpumpe in einem Schwenklager gelagerten Bügel teilweise umgriffen ist.
Aus der DE 100 40 711 A1 ist eine Flügelzellenpumpe mit einem ringförmigen Innenrotor bekannt, in dem eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Flügelelementen radial verschieblich aufgenommen sind. Die radial inneren Endbereiche der Flügelelemente stützen sich an einem drehfesten Zentralteil ab, die radial außen liegenden Endbereiche an einem drehfesten Außenring. Der Rotor kann um eine Drehachse gedreht werden, die gegenüber der Mittelachse des Zentralteils und des Außenrings versetzt ist. Auf diese Weise bilden sich bei einer Drehbewegung des Rotors zwischen den Flügelelementen zunächst größer und dann wieder kleiner werdende Förderzellen. Durch die Volumenänderung der Förderzellen wird zunächst Fluid in die Förderzellen angesaugt und dann wieder ausgestoßen. Die Endbereiche der Flügelelemente gleiten auf dem Zentralteil bzw. dem Außenring. Eine solche Flügelzellenpumpe kann einfach und preiswert hergestellt werden.
Zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist aus der DE 195 32 703 C1 eine Flügelzellenpumpe in Form einer Pendelschieberpumpe bekannt. Bei dieser sind die Flügelelemente in einem Innenrotor verschieblich aufgenommen, wohingegen sie in einem ringförmigen Außenrotor schwenkbar gehalten sind. Die Drehachse des Innenrotors ist gegenüber der Drehachse des Außenrotors versetzt, wodurch im Betrieb ebenfalls sich zunächst vergrößernde und dann wieder verkleinernde Förderzellen gebildet werden. Die aus der DE 195 32 703 C1 bekannte Pendelschieberpumpe ist jedoch komplex und somit teuer in der Herstellung.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe bereit zu stellen, deren Pumpleistung feinfühliger verstellbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Bügel beidseits des Schwenklagers abragende Bügelarme aufweist, und die Bügelarme den Stator jeweils teilweise umgreifen.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Flügelzellenpumpe wird die Möglichkeit geschaffen, dass der Stator nicht nur mittels eines einzigen Bügelarms bewegt wird, wofür der Stator fest mit dem Bügelarm verbunden werden muss, sondern dass der Stator von den beiden Bügelarmen umfangen wird, die diesen gabelförmig umgreifen. Dabei kann bei einer Ausführungsform lediglich einer der Bügelarme mit einem Druck beaufschlagt werden, wohingegen der andere Bügelarm auf andere Weise, z. B. mittels einer Feder angetrieben wird. Oder bei einer anderen Ausführungsform können beide Bügelarme jeweils mit einem Druck beaufschlagt werden, so dass die Lage des Stators von den beiden Drücken bestimmt wird. Hierdurch kann eine sehr feine Einstellung beziehungsweise Positionierung des Stators erzielt werden, was bei Kennfeldregelungen erforderlich ist. Da die beiden Bügelarme den Stator in entgegengesetzte Richtungen antreiben, können schon kleinste Druckänderungen bei der Positionierung des Stators berücksichtigt werden. Insbesondere muss nicht gegen eine Federkonstante gearbeitet werden, was den Nachteil hat, dass gegen eine sich ändernde Kraft einer Feder, das heißt gegen eine Federkonstante, gearbeitet werden muss. Es können direkt die anfallenden Drücke zum Verlagern des Stators, und zwar in beide Richtungen verwendet werden.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass beide Bügelarme hydraulisch oder pneumatisch verschwenkbar sind. Dabei kann zum Beispiel der im System herrschende Öldruck zur Ansteuerung verwendet werden, oder bei Pneumatiksystemen kann der herrschende Über- oder Unterdruck zur Ansteuerung der Bügelarme verwendet werden.
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass ein Bügelarm mittels einer Feder verschwenkbar ist. Bei einer Variante ist vorgesehen, dass der Stator mittels einer Feder verstellbar ist. Diese Feder, die insbesondere vorgespannt ist, hat die Aufgabe, den Bügel und/oder den Stator in Richtung der Maximalförderung der Pumpe, das heißt entweder maximaler Druck oder maximaler Unterdruck, zu verstellen. Dies ist dann erforderlich, wenn in einem Störfall die pneumatische oder hydraulische Ansteuerung der Bügelarme ausfällt. Durch die Ansteuerung des Bügels mittels der mechanischen Feder ist sichergestellt, dass das System mit dem erforderlichen hydraulischen oder pneumatischen Druck oder mit dem pneumatischen Unterdruck versorgt wird. Dabei kann die Feder eine Wendelfeder, Blattfeder, Schenkelfeder oder auch eine pneumatisches Kissen sein.
Zur einfachen Ansteuerung der Bügelarme ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die freien Enden der Bügelarme Kolbenflächen für ein Druckmedium aufweisen. Über die Größe der Kolbenflächen kann die Verstellkraft bestimmt werden, so dass der anstehende Druck direkt auf die Kolbenflächen geleitet werden kann.
In bevorzugter Weise sind die Kolbenflächen in im Gehäuse der Flügelzellenpumpe vorgesehenen Führungen verschieblich gelagert. Diese Führungen dienen zum einen zum Abdichten der Kolben gegenüber dem Gehäuse, zum anderen zur exakten Führung und Lagerung der freien Enden der Bügelarme.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
1 einen Querschnitt durch eine Flügelzellenpumpe, teilweise aufgeschnitten;
2 eine perspektivische Ansicht einer Flügelzellenpumpe ohne Gehäuse gemäß einer ersten Ausführungsform; und
3 eine perspektivische Ansicht einer Flügelzellenpumpe ohne Gehäuse gemäß einer zweiten Ausführungsform.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird auf die DE 10 2005 048 602 Bezug genommen, deren Inhalt hiermit eingeführt wird, so dass er Bestandteil dieser Beschreibung ist.
Die 1 zeigt schematisch ein Gehäuse 10 einer insgesamt mit 12 bezeichneten Flügelzellenpumpe, in welcher eine Antriebswelle 14 drehbar gelagert ist. Diese Antriebswelle 14 treibt einen Innenrotor 16 an, welcher eine Vielzahl radialer Schlitze 18 aufweist, in welchen Flügel 20 radial verschieblich gelagert sind. Diese Flügel 20 besitzen ein verdicktes freies Ende 22, an welchem Gleitschuhe 24 schwenkbar befestigt sind. Diese Gleitschuhe 24 liegen an der Innenumfangsfläche 26 eines Stators 28 an und bilden einen insgesamt mit 8 bezeichneten Außenrotor. Dabei bilden der Innenrotor 16, zwei Flügel 20, zwei Gleitschuhe 24 sowie der Stator 28 jeweils einen Arbeitsraum 30. Dies ist deutlich im aufgeschnittenen Abschnitt der Flügelzellenpumpe 12 in 1 erkennbar. Der Arbeitsraum 30 vergrößert und verkleinert sich bei sich drehendem Innenrotor 16, wodurch ein Fluid gefördert wird.
Außerdem ist in der 1 erkennbar, dass in einem gehäusefesten Schwenklager 32 ein gabelförmiger Bügel 34 schwenkbar gelagert ist, wobei der Bügel 34 zwei Bügelarme 36 und 38 aufweist, die zumindest abschnittsweise am Stator 28 anliegen und diesen umgreifen. Dies ist auch deutlich aus den 2 und 3 ersichtlich. Die freien Enden 40 und 42 der Bügelarme 36 und 38 weisen Kolbenflächen 44 auf, an welchen ein in den Druckräumen 46 und 48 herrschendes Fluid angreift. Die Bügelarme 36 und 38 sind in Führungen 50 geführt, über welche diese fluiddicht abgedichtet sind und wobei die Führungen 50 Zylinderflächen darstellen.
Greift zum Beispiel an der Kolbenfläche 44 des freien Endes 40 des Bügelarms 36 ein Druck an, dann wird der Bügelarm 36 und somit der gesamte Bügel 34 in Richtung des Pfeils 52 um die Schwenkachse des Schwenklagers 32 verschwenkt, wodurch der Stator 28 in Richtung des Pfeils 52 mitgenommen wird. In der in der 1 dargestellten Lage weist der Stator 28 eine Achse 54 auf, die bezüglich der Achse 56 der Antriebswelle 40 einen Versatz 60 aufweist. Durch die Verlagerung des Stators 28 in Richtung des Pfeils 52 wird dieser Versatz 60 verkleinert und dadurch die Exzentrizität des Innenrotors 16 zum Stator 28 oder Außenrotors 8 vermindert, wodurch das Arbeitsvolumen der Flügelzellenpumpe 12 verringert wird.
Eine Vergrößerung des Arbeitsvolumens wird dadurch erreicht, dass der Bügel 34 entgegen der Richtung des Pfeils 52 verschwenkt wird, indem ein Druck an der Kolbenfläche 44 des Endes 42 des Bügelarms 38 angreift. Am Bügel 34 wirkt daher die resultierende Kraft der an den Kolbenflächen 44 herrschenden Drücke.
Bei der in der 3 gezeigten Ausführungsform greift an der Unterseite des Stators 28 in geeigneter Weise eine mechanische Feder 58, insbesondere eine Wendelfeder, an, die den Stator 28 entgegen der Richtung des Pfeils 52 zu verschieben versucht. Diese Verschieberichtung wirkt in Richtung der Maximalförderung der Flügelzellenpumpe 12.
Sollte in einem Störfall weder an der Kolbenfläche 44 des Bügelarms 36 noch an der Kolbenfläche 44 des Bügelarms 38 ein Druck anliegen, dann wird der Stator 28 auf jeden Fall in Richtung Maximalförderung verlagert, wodurch sichergestellt wird, dass die Flügelzellenpumpe 12 das zu fördernde Fluid oder eine Unterdruck in ausreichendem Maße zur Verfügung stellt. Diese Feder 58 dient lediglich zur Einstellung der Flügelzellenpumpe 12 für den Störfall. Die reguläre Rückführung des Stators 28 in Richtung der Maximalförderung erfolgt durch Anlegen eines Drucks an die Kolbenfläche 44 des Bügelarms 38 oder durch Verringerung des Drucks an der Kolbenfläche 44 des Bügelarms 36.

Claims

Flügelzellenpumpe (12) mit einem Außenrotor (8), einem Innenrotor (16) und einer Vielzahl von Flügeln (20), die in im Wesentlichen radialen Schlitzen (18) im Innenrotor (16) radial verschieblich gelagert und am Außenrotor (8) schwenkbar befestigt sind, wobei der Außenrotor (8) an der Innenumfangsfläche (26) eines Stators (28) entlang gleitet, wobei die Achse (54) des Stators (28) und die Achse (56) des Innenrotors (16) einen Versatz (60) zueinander aufweisen und der Stator (28) bezüglich des Innenrotors (16) in radialer Richtung verstellbar und dadurch der Versatz (60) veränderbar ist, und der Stator (28) von einem im Gehäuse (10) der Flügelzellenpumpe (12) in einem Schwenklager (32) gelagerten Bügel (34) teilweise umgriffen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (34) beidseits des Schwenklagers (32) abragende Bügelarme (36 und 38) aufweist, und die Bügelarme (36 und 38) den Stator (28) jeweils teilweise umgreifen.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügel (34) mit seinen Bügelarmen (36 und 38) gabelförmig ausgebildet ist.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass beide Bügelarme (36 und 38) hydraulisch oder pneumatisch verschwenkbar sind.
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Bügelarm mittels einer Feder (58) verschiebbar ist.
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (28) mittels einer Feder (58) verstellbar ist.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (58) vorgespannt ist.
Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Bügelarm und/oder der Stator (28) mittels der Feder (58) in Richtung Maximalförderung der Flügelzellenpumpe (12) verstellbar ist.
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die freien Enden (40 und 42) der Bügelarme (36 und 38) Kolbenflächen (44) für ein Druckmedium aufweisen.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenflächen (44) in im Gehäuse (10) der Flügelzellenpumpe (12) vorgesehenen Führungen (50) verschieblich gelagert sind.