[go: up one dir, main page]

DE102014002524B3 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

Flügelzellenpumpe Download PDF

Info

Publication number
DE102014002524B3
DE102014002524B3 DE102014002524.1A DE102014002524A DE102014002524B3 DE 102014002524 B3 DE102014002524 B3 DE 102014002524B3 DE 102014002524 A DE102014002524 A DE 102014002524A DE 102014002524 B3 DE102014002524 B3 DE 102014002524B3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
pump housing
lifting
rotor
pump
wing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE102014002524.1A
Other languages
English (en)
Inventor
Andreas Blechschmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec GPM GmbH
Original Assignee
Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt filed Critical Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
Priority to DE102014002524.1A priority Critical patent/DE102014002524B3/de
Priority to PCT/DE2015/000067 priority patent/WO2015124134A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102014002524B3 publication Critical patent/DE102014002524B3/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08Rotary pistons
    • F01C21/0809Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0818Vane tracking; control therefor
    • F01C21/0827Vane tracking; control therefor by mechanical means
    • F01C21/0836Vane tracking; control therefor by mechanical means comprising guiding means, e.g. cams, rollers
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30Rotary-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
    • F04C2/34Rotary-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
    • F04C2/344Rotary-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
    • F04C2/3446Rotary-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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine neuartige Flügelzellenpumpe zu entwickeln, welche bei einfachem konstruktivem Aufbau und einfacher kostengünstiger Fertigung und Montage eine optimale vollständige Befüllung der Pumpenkammern bereits im Drehzahlbereich von nahe 0 U/min bis 400 U/min gewährleistet und die auch im Bereich höherer Drehzahlen von bis zu 8.500 U/min verschleißoptimiert, wartungsfrei und mit hoher Zuverlässigkeit und hohem Wirkungsgrad arbeitet. Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe mit zwangsgeführten von den Flügelplatten (5) entkoppelten Führungsnadeln (12), welche beidseitig des Rotors (3) in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses (1) und/oder dem/den Pumpengehäusedeckel/n (9) angeordneten Führungsnuten (13), zwangsgeführt werden, zeichnet sich dadurch aus, dass in den mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten (13) jeweils ein Hubring (17) schwimmend gelagert ist, und jeder Hubring (17) eine Laufbahn (18) und einen Kragen (19) aufweist, wobei die zugleich auch in den Lagernuten (4) geführten Hubnadeln (12) radial auf den Laufbahnen (18) der Hubringe (17) umlaufen und zugleich axial an dem Kragen (19) der Hubringe (17) geführt werden. Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse gelagerten, von einer Welle angetriebenen Rotor, mehreren im äußeren Umfang dieses Rotors radial verschiebbar gelagerten Flügelplatten und einem den Rotor und die Flügelplatten umgebenden, direkt im Pumpengehäuse angeordneten Außenmantel.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse gelagerten, von einer Welle angetriebenen Rotor, mehreren im äußeren Umfang dieses Rotors radial verschiebbar gelagerten Flügelplatten und einem den Rotor und die Flügelplatten umgebenden, direkt im Pumpengehäuse angeordneten Außenmantel.
  • Im Stand der Technik sind die unterschiedlichsten Ausführungen von Flügelzellenpumpen bekannt geworden. Nachteil bei Flügelzellenpumpen ist im Allgemeinen, dass im unteren Drehzahlbereich der Pumpe, d. h. bis zu Drehzahlen von ca. 400 U/min, die Fliehkraft der Flügel nicht ausreicht, um eine sichere, dichte Anlage der Flügel am Außenmantel zu gewährleisten.
  • Daher kommt es ohne zusätzliche Hilfsmittel bei Flügelzellenpumpen der einfachen Bauart erst im höheren Drehzahlbereich zu einem definierten Druckaufbau.
  • Um jedoch bereits im unteren Drehzahlbereich der Flügelzellenpumpen ein Anliegen der Flügel am Außenmantel, zu gewährleisten wurden im Stand der Technik die unterschiedlichsten „Flügelandrückmittel” eingesetzt.
  • So sind im Stand der Technik seit langem unter jedem Flügel angeordnete Federn vorbeschrieben, welche miteinander verbunden, oder auch als eine in sich geschlossene ringförmige Schraubenfeder, bzw. als gummielastischer O-Ring ausgebildet sein können.
  • Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen ist, dass insbesondere bei kleinen Flügelzellenpumpen mit sehr dünnwandigen Flügelplatten derartige Lösungen einen sehr hohen Fertigungs- und Montageaufwand erfordern, um eine zuverlässige Funktion zu gewährleisten.
  • Weiterhin sind im Stand der Technik auch Bauformen vorbeschrieben, bei denen auf die innere Flügelkante hydraulische Kolben einwirken.
  • Derartige Lösungen erfordern generell einen sehr hohen Fertigungs- und Montageaufwand, der sich mit zunehmender Reduzierung der Baugröße der Pumpe progressiv erhöht. Bei kleinen Flügelzellenpumpen mit sehr dünnwandigen Flügelplatten sind dann derartige Lösungen generell nicht mehr zuverlässig einsetzbar.
  • In anderen Bauformen werden überkreuzende, mit ihren Schmalseiten, in sich kreuzenden Führungsnuten aneinanderliegende Pumpenflügelpaare, oder auch dünne, die gegenüberliegenden Flügel verbindende Bolzen eingesetzt, um beispielsweise auch bei niedrigen Drehzahlen eine Anlage der Flügel am Außenmantel zu gewährleisten.
  • So ist aus der EP 0 466 581 B1 eine Lösung bekannt, bei der die einander gegenüberliegenden Flügel paarweise miteinander zusammenarbeiten.
  • Bei dieser Lösung nach der EP 0 466 581 B1 sind durch die Pumpenwelle hindurchragende, von den Flügeln entkoppelte Flügelstößel angeordnet, die derart auf die einander gegenüber liegenden Flügel einwirken, dass die Hubbewegung immer von der Flügelführungsbahn des Flügels und dabei von dem Flügel angetrieben wird, der sich in seiner Bewegung zum Drehpunkt der Pumpenachse hin befindet, wobei auch bei dieser Lösung die jeweils einander gegenüberliegenden Flügel stets zueinander entgegengesetzt arbeiten.
  • Dabei können all diese Lösungen, bei denen die einander gegenüberliegenden Flügel stets zueinander entgegengesetzt arbeiten, keinesfalls in Verbindung mit einer doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe eingesetzt werden, da bei doppeltwirkenden Flügelzellenpumpen, zwei Pumpenkammern am Umfang des Flügelrades um 180° zueinander versetzt angeordnet sind, und daher die am Flügelrad einander gegenüberliegend angeordneten Flügel zwingend stets zeitgleich entweder vollständig „ausgefahren” oder vollständig „eingefahren” sein müssen.
  • All diese Lösungen, bei denen die einander gegenüberliegenden Flügel stets paarweise miteinander zusammen und zueinander entgegengesetzt arbeiten, erfordern einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand und schränken zudem gleichzeitig die Anzahl der am Rotor anzuordnenden Flügelplatten stark ein, so dass beispielsweise bei der Lösung nach der EP 0 466 581 B1 die Zahl der Flügel auf ein Vielfaches der Zahl 4 beschränkt ist.
  • Aus der DE 102 02 721 A1 ist eine weitere Flügelzellenpumpe bekannt, bei der die inneren Flügelkanten von einem kreisförmigen Führungselement derart zwangsgeführt werden, dass während des gesamten Umlaufs des Rotors die Flügel am Außenmantel anliegen.
  • Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen besteht, insbesondere bei Bauformen mit sehr dünnwandigen Flügelplatten, in der hohen Verschleißanfälligkeit und einer daraus resultierenden reduzierten Zuverlässigkeit.
  • Weiterhin ist aus der DE 10 2005 007 603 A1 eine Flügelzellenpumpe bekannt geworden, die einen beschleunigten Druckaufbau in der Startphase dadurch erzielt, dass die Flügel und der Hubring zumindest teilweise magnetisch ausgebildet und derart zueinander angeordnet sind, dass sie sich gegenseitig anziehen und so bereits bei sehr niedrigen Drehzahlen eine sichere Abdichtung zwischen der Stirnseite der Flügel und dem Außenmantel gewährleisten.
  • Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen besteht darin, dass für die Flügel spezielle Materialien erforderlich sind, und dass der Rotor vorteilhafterweise nicht magnetisch ist.
  • Aus der DE 10 2004 051 561 A1 ist zudem eine Flügelzellenpumpe bekannt geworden, bei der die Schlitze derart im Rotor angeordnet sind, dass zumindest ein Teil der Trägheitskraft der Flügel in Richtung der Schlitzöffnung gerichtet ist, so dass bereits beim Anlaufen des Rotors durch diese zusätzliche Trägheitskraft ein schnelleres Ausfahren der Flügel erfolgt.
  • Der wesentliche Nachteil dieser Bauformen besteht darin, dass insbesondere bei kleinen, wie z. B. bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpen auf Grund der geringe Masse der Flügelplatten, ein schnelleres Ausfahren der Flügel im „ganz” unteren Drehzahlbereich, d. h. im Anlauf ab 0 U/min, nicht gewährleistet werden kann.
  • Bei anderen Bauformen des Standes der Technik, wie beispielsweise in der DE 10 2004 009 840 A1 , oder auch in der DE 10 2009 000 155 A1 vorbeschrieben, sind am Rotor Hinterflügelkanäle ausgebildet, die an eine oder mehrere unterschiedliche Druckquellen angeschlossen sind, und die über eine hydraulische Druckbeaufschlagung der inneren Flügelkante eine sichere dichte Anlage der Flügel am Außenmantel gewährleisten.
  • Diese hydraulische Druckbeaufschlagung setzt jedoch neben einer erforderlichen Mindestflügelplattenbreite zudem voraus, dass die Pumpe bereits einen entsprechenden Flüssigkeitsdruck aufgebaut hat, damit von diesem Pumpendruck die Flügelplatten an den Außenmantel angepresst werden können.
  • Daher sind diese Lösungen, welche auf einer hydraulischen Druckbeaufschlagung der inneren Flügelkante basieren, nicht geeignet um in der Anlaufphase, ab der Drehzahl 0 U/min, die Fördercharakteristik der Pumpe wesentlich zu verbessern.
  • Im Stand der Technik werden weiterhin, beispielsweise in der GB 235 095 A , der US 3,904,327 A und der US 6,070,409 A Flügelzellenpumpen mit über den Rand der Flügelplatten hinausstehenden Stiften mit/ohne Führungsrollen vorbeschrieben, welche mittels mechanischer Zwangsführung zur Gewährleistung eines minimalen Flügelkopfspiels beidseitig der Flügelplatten in Führungsnuten, d. h. durch einen ständigen Kontakt, im Pumpengehäuse geführt werden, und dabei sowohl eine einwärts, wie auch eine auswärts gerichtete Hubfunktion gewährleisten.
  • Diese Lösungen bauen einerseits wegen der in der GB 235 095 A und der US 3 904 327 A eingesetzten Flügelführungsrollen zwangsläufig sehr groß, und erfordern auf Grund der Lagerung der Flügelführungsrollen zudem einen hohen Fertigungsaufwand (der mit kleiner werdender Baugröße der Pumpe überproportional ansteigt).
  • So treten beispielsweise infolge des ständigen „mechanischen Reibkontaktes” in den Lagerungen der Führungsrollen bei diesen Lösung nach der GB 235 095 A und der US 3 904 327 A mit zunehmender Drehzahl überproportional ansteigende Reibungsverluste auf, die einen sich mit zunehmender Drehzahl verringernden Gesamtwirkungsgrad der Flügelzellenpumpe zur Folge haben.
  • Zudem schränken die Führungsrollen mit kleiner werdender Pumpenbaugröße die Anzahl der am Rotor anzuordnenden Flügelplatten stark ein.
  • Alle vorgenannten Lösungen, die nach GB 235 095 A , die nach US 3 904 327 A und die nach US 6 070 409 A sind sehr verschleißanfällig, so auch gegenüber den vom Fördermedium mitgeführten Feststoffpartikeln.
  • Aus der WO 2007/062 116 A1 ist ein Verbrennungsmotor, eine Rotations-Brennkraftmaschine, basierend auf der Funktionsweise einer doppelhubigen Flügelzellenpumpe bekannt. Bei dieser Lösung sind in einem Rotor mit radialen Schlitzen bewegliche Flügel angeordnet.
  • Die Bewegung jedes der Flügel wird von jeweils zwei paarweise beidseitig an den gegenüberliegenden Seitenkanten eines jeden Flügels angeordneten, in Verbindung mit einem Führungsring agierenden, d. h. innen und außen an einem Führungsring anliegenden, Flügelführungsrollenpaaren gesteuert. Am Führungsring selbst liegen dabei auf der Innenbahn größere Rollen, und auf der Außenbahn kleinere Rollen der jeweiligen Flügelführungsrollenpaare an. Diese beidseitig an jedem der Flügel angeordneten Flügelführungsrollenpaare steuern das Ein- und Ausfahren der Flügel, und haben dabei unter anderem wiederum die auch bereits in Verbindung mit der GB 235 095 A und der US 3 904 327 A erläuterten nachteiligen Wirkungen von Flügelführungsrollen zur Folge.
  • Insbesondere bei kleinen, wie z. B. bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe, treten im Stand der Technik, bedingt durch die geringe Breite, wie auch die geringe Masse der Flügelplatten und deren daraus resultierenden geringen Massenträgheit, Anlaufprobleme auf, die die „Startdrehzahl” derartiger Pumpe stark „nach unten hin” einschränken.
  • Daher wurde von der Anmelderin in der WO 2012/041 283 A2 eine Lösung für Pumpen mit relativ niedrigen Antriebsdrehzahlen vorgestellt, die sich insbesondere im Antriebsdrehzahlbereich von 20 U/min bis 3.000 U/min bewährt hat.
  • Bei dieser Lösung sind die Führungselemente der Flügelplatten nicht mehr mit den Flügelplatten verbunden, sondern sind als beidseitig die Flügelplattenbreite und den Rotor überragende Hubnadeln, „frei” benachbart, den Flügelplatteninnenkanten der in den Lagernuten des Rotors verschiebbar gelagerten Flügelplatten, d. h. entkoppelt von den Flügelplatten, angeordnet. Beidseitig des Rotors sind in den Stirnseiten des Pumpengehäuses Führungsnuten zur mit Arbeitsspiel behafteten Führung der Hubnadeln angeordnet.
  • Die sowohl in den Führungsnuten und zugleich auch in den Lagernuten geführten Hubnadeln, gewährleisten bei, mit ihren Flügelplatteninnenkanten an den Hubnadeln, anliegenden Flügelplatten, dass die Flügelplattenaußenkanten am Außenmantel des Pumpenarbeitsraumes anliegen. Die Führungsnuten sind dabei über Ölbohrungen mit der Druckseite der Pumpe, d. h. mit den Drucknieren, verbunden.
  • Diese in der WO 2012/041 283 A2 vorgestellte Lösung ermöglicht bei einfachem konstruktivem Aufbau, und bei einfacher kostengünstiger Fertigung und Montage, selbst bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe eine optimale, vollständige Befüllung der Pumpenkammern selbst im Drehzahlbereich von 20 U/min bis 400 U/min, arbeitet im Drehzahlbereich bis 3.000 U/min wartungsfrei, mit hoher Zuverlässigkeit und hohem Pumpenwirkungsgrad.
  • Doch im Bereich höherer Drehzahlen, d. h. im Bereich von 3.000 U/min bis 8.500 U/min, hat sich insbesondere im Rahmen von Dauertestes bei längerer Betriebsdauer in diesem Drehzahlbereich, d. h. einer Betriebsdauer von mehr als 2.000 h, herausgestellt, dass die Hubnadeln, insbesondere bei Pumpengehäusen aus Aluminiumdruckguss, in deren Führungsnuten sichtbare Verschleißspuren, vorrangig in Bereichen der Flügelhubrichtungsänderung, hinterlassen, selbst wenn diese Bereiche bereits hubdynamisch optimiert wurden.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin eine Flügelzellenpumpe zu entwickeln, welche die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, und die bei einfachem konstruktivem Aufbau und einfacher kostengünstiger Fertigung und Montage, selbst bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe eine optimale vollständige Befüllung der Pumpenkammern bereits im Drehzahlbereich von nahe 0 U/min bis 400 U/min gewährleisten kann, und die zudem gleichzeitig auch im Bereich höherer Drehzahlen von bis zu 8.500 U/min verschleißoptimiert, wartungsfrei und mit hoher Zuverlässigkeit und hohem Wirkungsgrad arbeitet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Flügelzellenpumpe nach den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst. Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich zudem aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit sechs Zeichnungen zur erfindungsgemäßen Lösung.
  • Die Erfindung soll nun an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit sechs Figuren näher erläutert werden.
  • Es zeigen dabei:
  • 1: die Explosionsdarstellung einer erfindungsgemäßen, doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe,
  • 2: das in der 1 dargestellte Bauteil Hubring 17 in der Draufsicht,
  • 3: des in der 2 dargestellte Bauteil Hubring 17 im Schnitt bei A-A in der Seitenansicht,
  • 4: das in der 1 dargestellte Bauteil Pumpengehäusedeckel 9 in der Draufsicht,
  • 5: das in der 4 dargestellte Bauteil Pumpengehäusedeckel 9 im Schnitt bei B-B in der Seitenansicht,
  • 6: die in der 4 dargestellte Einzelheit X des Pumpengehäusedeckels 9 in der Seitenansicht.
  • In den 1 bis 6 ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen, doppeltwirkenden, kleine Flügelzellenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse 1 gelagerten, von einer Welle 2 angetriebenen Rotor 3, mehreren in Lagernuten 4 des Rotors 3 radial verschiebbar gelagerten Flügelplatten 5 mit Flügelplatteninnenkanten 6 und Flügelplattenaußenkanten 7 und einem den Rotor 3 und die Flügelplattenaußenkanten 7 umgebenden Außenmantel 8 dargestellt, wobei beidseitig an den Stirnseiten des Pumpengehäuses 1 jeweils ein Pumpengehäusedeckel 9 angeordnet ist.
  • Beidseitig des Rotors 3 der doppeltwirkenden, kleinen Flügelzellenpumpe sind zwei jeweils zueinander um 180° versetzt angeordnete Saugnieren 10 und zu diesen Saugnieren 10 jeweils versetzt wiederum zwei Drucknieren 11 angeordnet.
  • In den Lagernuten 4 sind den Flügelplatteninnenkanten 6 der Flügelplatten 5 „frei” benachbart, d. h. entkoppelt von der jeweils benachbart angeordneten Flügelplatte 5, beidseitig jeweils die Flügelplattenbreite und auch den Rotor 3 überragende Hubnadeln 12 angeordnet.
  • In den stirnseitig am Pumpengehäuse 1 angeordneten Pumpengehäusedeckel/n 9 sind Führungsnuten 13 angeordnet.
  • Diese Führungsnuten 13 sind mit der Druckseite der Pumpe, d. h. über Druckbohrungen 14 und/oder Druckführungsnuten 15 direkt oder indirekt mit der/den Druckniere/n 11 verbunden.
  • Erfindungswesentlich dabei ist, dass in den mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten 13 jeweils ein Hubring 17, schwimmend gelagert ist.
  • Erfindungsgemäß ist auch, dass jeder Hubring 17 eine Laufbahn 18 und einen Kragen 19 aufweist, und dass die zugleich auch in den Lagernuten 4 geführten Hubnadeln 12 radial auf den Laufbahnen 18 der Hubringe 17 umlaufen und dabei axial an den Kragen 19 der Hubringe 17 geführt werden.
  • Der an den Laufbahnen 18 der Hubringe 17 angeordnete Kragen 19 dient erfindungsgemäß einerseits der axialen Führung der Hubnadeln 12, aber gleichzeitig zudem auch der Erzielung einer optimalen Biege- und Torsionssteifigkeit der erfindungsgemäßen Hubringe 17.
  • Erfindungsgemäß ist dabei auch, dass die Hubringe 17 eine an den Außenmantel 8 angepasste Geometrie aufweisen, die gewährleistet, dass bei mittig in den Führungsnuten 13 angeordneten Hubringen 17 und radial auf den Laufbahnen 18 der Hubringe 17 umlaufen Hubnadeln 12, die mit ihren Flügelplatteninnenkanten 6 an den Hubnadeln 12 anliegenden Flügelplatten 5 mit ihren Flügelplattenaußenkanten 7 am Außenmantel 8 mit Bewegungsspiel entlang gleiten.
  • Dabei ist vorteilhaft, dass die in den mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten 13 gelagerten Hubringe 17, mit einem Arbeitsspiel s, welches, wie in der 6 dargestellt, sich aus s = s1 + s2 berechnet und im Bereich von 0,1 mm bis 0,5 mm liegt, angeordnet sind.
  • Die Anordnung dieser erfindungsgemäßen in den mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten 13 schwimmend gelagerten Hubringe 17 bewirkt überraschenderweise eine verschleißoptimierte Lagerung der Hubnadeln 12 im Pumpengehäuse, so dass selbst bei Pumpengehäusen aus Aluminiumdruckguss im Dauerbetrieb der Flügelzellenpumpe bei Drehzahlen im Bereich von bis 8.500 U/min keine funktionsrelevanten Verschleißerscheinungen an den Hubnadeln 12 und/oder den den Hubnadeln 12 benachbarten Bauteilen der Flügelzellenpumpe mehr eintreten.
  • Aus gegenwärtiger Sicht ist dieser überraschende Effekt in den Bereichen der Hubrichtungsänderung der Flügelplatten 5, welche auch stets mit einer Änderung der Beschleunigungsrichtung verbunden sind, auf ein hydraulisch gedämpftes, minimales Ausweichen (schwingen) der schwimmend in den mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten 13 gelagerten Hubringe 17 zurückzuführen, welche beim ”Aufschlagen” der Hubnadeln 12 auf den Hubring 17 die Kontaktbelastung sowohl der Hubringe 17 wie auch die der Hubnadeln 12 minimieren.
  • Erfindungswesentlich ist auch, dass die in den 1, 2, 3 und 4 jeweils vollständig dargestellten Hubringe 17 eine an den jeweiligen Außenmantel 8 der Flügelzellenpumpe angepasste Geometrie aufweisen, die gewährleistet, dass bei radial auf den Laufbahnen 18 der Hubringe 17 umlaufen Hubnadeln 12, die mit ihren Flügelplatteninnenkanten 6 an den Hubnadeln 12 anliegenden Flügelplatten 5 mit ihren Flügelplattenaußenkanten 7 am Außenmantel 8 mit Bewegungsspiel entlang gleiten.
  • Vorteilhaft ist, wenn das in der 6 dargestellte Arbeitsspiel (s = s1 + s2) der in den Führungsnuten 13 schwimmend gelagerten Hubringe 17 0,1 mm bis 0,5 mm beträgt, wodurch eine reibungsarme, wartungsfreie Führung der Hubnadeln 12 und eine optimale Funktion der Flügelplatten 5 bei hoher Zuverlässigkeit und hohem Wirkungsgrad der Pumpe gegeben ist, welche sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass einerseits bei niedriger/geringer Drehzahl, d. h. im Drehzahlbereich von größer 0 bis ca. 400 U/min, durch eine stark spielbehaftete Führung der erfindungsgemäßen Hubnadeln 12 die Flügelplatten 5 umlaufend so geführt werden, dass diese Flügelplatten 5 mit deren Flügelplattenaußenkanten 7 nie direkt an den Außenmantel 8 angedrückt werden.
  • Mit weiter steigender Drehzahl jedoch, werden die Flügelplatten 5, infolge der auf diese einwirkenden Fliehkraft, d. h. „fliehkraftabhängig”, an den Außenmantel 8 angepresst.
  • Erfindungsgemäß ist auch, dass die Führungsnuten 13, wie insbesondere aus der 4 ersichtlich, über Druckführungsnuten 15, in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses 1 und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse 1 angeordneten Pumpengehäusedeckel/n 9, mit der Durchtrittsbohrung 16 der Welle 2 verbunden sind, so dass stets eine zuverlässige, optimale schwimmende Lagerung der Hubringe 17 selbst unter extremen Einsatzbedingungen gewährleistet ist.
  • Um einerseits eine einfache Fertigung, wie aber auch gleichzeitig eine hohe Zuverlässigkeit zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn das kleinste Spiel zwischen dem Außenradius des Rotors 3 und dem Außenmantel 8 ca. 0,05 mm bis 0,3 mm beträgt.
  • Vorteilhaft ist, wenn einerseits die Hubnadeln 12 eine Mindesthärte von 55 HRC, und die Hubringe 17 andererseits eine Festigkeit von mindestens 1.000 N/mm2 aufweisen, so das selbst bei sehr hohen Drehzahlen infolge der damit verbundenen hochfrequenten Schwingungsbelastungen ein zuverlässiger verschleißoptimierter Umlauf der Hubnadeln 12 auf den Hubringen 17 gewährleistet ist.
  • Vorteilhaft ist, wenn der Hubring 17 aus Stahlblech in Federstahlgüte, gehärtet und angelassen gefertigt ist.
  • Da wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel dargestellt, die Hubnadel 12 als Metallstifte ausgeführt und von den Flügelplatten 5 der Flügelzellenpumpe entkoppelt sind, kann selbst eine mögliche Vibration der Flügelplatte 5 in Schlitzrichtung bis zu einem gewissen Grad kompensiert werden.
  • Die dann noch verbleibenden Schwingungen werden von den, in mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten 13 schwimmend gelagerten, Hubringen 17 optimal gedämpft, so dass in Verbindung mit der erfindungsgemäßen Materialpaarung von Hubnadel 12 und Hubring 17 mittels der erfindungsgemäßen Anordnung dieser Bauteile selbst bei sehr hohen Drehzahlen über lange Betriebszeiträume eine hohe Zuverlässigkeit der Flügelzellenpumpe bei minimalem Wartungsaufwand gewährleistet werden kann.
  • Im Endmontagezustand ist die in den 1 bis 6 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe mit den in der 1 dargestellten Positionierstiften 20 lagepositioniert verstiftet und mittels der Verbindungsschrauben 21 dynamisch sicher verschraubt.
  • Mittels der erfindungsgemäßen Lösung ist es somit gelungen, eine Flügelzellenpumpe zu entwickeln, welche die Nachteile des Standes der Technik beseitigt, und bei einfachem konstruktivem Aufbau und einfacher kostengünstiger Fertigung und Montage, selbst bei kleinen doppeltwirkenden Flügelzellenpumpe eine optimale vollständige Befüllung der Pumpenkammern bereits im Drehzahlbereich von nahe 0 U/min bis 400 U/min gewährleist, und die zudem gleichzeitig auch im Bereich höherer Drehzahlen von bis zu 8.500 U/min verschleißoptimiert, wartungsfrei und mit hoher Zuverlässigkeit und hohem Wirkungsgrad arbeitet.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Pumpengehäuse
    2
    Welle
    3
    Rotor
    4
    Lagernut
    5
    Flügelplatte
    6
    Flügelplatteninnenkante
    7
    Flügelplattenaußenkante
    8
    Außenmantel
    9
    Pumpengehäusedeckel
    10
    Saugniere
    11
    Druckniere
    12
    Hubnadel
    13
    Führungsnut
    14
    Druckbohrung
    15
    Druckführungsnut
    16
    Durchtrittsbohrung
    17
    Hubring
    18
    Laufbahn
    19
    Kragen
    20
    Positionierstift
    21
    Verbindungsschraube
    s
    Arbeitsspiel
    s1
    Arbeitsspiel an der Stelle 1
    s2
    Arbeitsspiel an der Stelle 2

Claims (5)

  1. Flügelzellenpumpe mit einem in einem Pumpengehäuse (1) gelagerten, von einer Welle (2) angetriebenen Rotor (3), mehreren in Lagernuten (4) des Rotors (3) radial verschiebbar gelagerten Flügelplatten (5) mit Flügelplatteninnenkanten (6) und Flügelplattenaußenkanten (7) und einem den Rotor (3) und die Flügelplattenaußenkanten (7) umgebenden Außenmantel (8), welcher direkt im Pumpengehäuse (1) angeordnet ist, mit in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses (1), und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse (1) angeordneten Pumpengehäusedeckel/n (9), angeordneter/n Saugniere/n (10) und zu dieser/n versetzt angeordneter/n Druckniere/n (11), mit in den Lagernuten (4), den Flügelplatteninnenkanten (6) der Flügelplatten (5) „frei” benachbart angeordneten, beidseitig die Flügelplattenbreite und den Rotor (3) überragende Hubnadeln (12), wobei beidseitig des Rotors (3) in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses (1) und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse (1) angeordneten Pumpengehäusedeckel/n (9) Führungsnuten (13) zur Führung der Hubnadeln (12) angeordnet sind, wobei die Führungsnuten (13) über Druckbohrungen (14) mit der Druckseite der Pumpe verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, – dass in den mit Fördermedium gefüllten Führungsnuten (13) jeweils ein Hubring (17) schwimmend gelagert ist, und jeder Hubring (17) eine Laufbahn (18) und einen Kragen (19) aufweist, wobei die zugleich auch in den Lagernuten (4) geführten Hubnadeln (12) radial auf den Laufbahnen (18) der Hubringe (17) umlaufen und zugleich axial an den Kragen (19) der Hubringe (17) geführt werden, – dass die Hubringe (17) eine an den Außenmantel (8) angepasste Geometrie aufweisen, die gewährleistet, dass bei mittig in den Führungsnuten (13) angeordneten Hubringen (17) und radial auf den Laufbahnen (18) der Hubringe (17) umlaufen Hubnadeln (12), die mit ihren Flügelplatteninnenkanten (6) an den Hubnadeln (12) anliegenden Flügelplatten (5) mit ihren Flügelplattenaußenkanten (7) am Außenmantel (8) mit Bewegungsspiel entlang gleiten.
  2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Arbeitsspiel (s = s1 + s2) der in den Führungsnuten (13) schwimmend gelagerten Hubringe (17) 0,1 mm bis 0,5 mm beträgt.
  3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das kleinste Spiel zwischen dem Außenradius des Rotors (3) und dem Außenmantel (8) 0,05 mm bis 0,3 mm beträgt.
  4. Flügelzellenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Hubnadeln (12) eine Mindesthärte von 55 HRC, und die Hubringe (17) eine Festigkeit von mindestens 1.000 N/mm2 aufweisen.
  5. Flügelzellenpumpe nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsnuten (13) über Druckführungsnuten (15), welche in der/den Stirnseite/n des Pumpengehäuses (1) und/oder in dem/den stirnseitig am Pumpengehäuse (1) angeordneten Pumpengehäusedeckel/n (9) angeordnet sind, mit der Durchtrittsbohrung (16) der Welle (2) verbunden sind.
DE102014002524.1A 2014-02-22 2014-02-22 Flügelzellenpumpe Expired - Fee Related DE102014002524B3 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014002524.1A DE102014002524B3 (de) 2014-02-22 2014-02-22 Flügelzellenpumpe
PCT/DE2015/000067 WO2015124134A1 (de) 2014-02-22 2015-02-12 Flügelzellenpumpe

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102014002524.1A DE102014002524B3 (de) 2014-02-22 2014-02-22 Flügelzellenpumpe

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE102014002524B3 true DE102014002524B3 (de) 2015-03-12

Family

ID=52478808

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102014002524.1A Expired - Fee Related DE102014002524B3 (de) 2014-02-22 2014-02-22 Flügelzellenpumpe

Country Status (2)

Country Link
DE (1) DE102014002524B3 (de)
WO (1) WO2015124134A1 (de)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB235095A (en) * 1924-12-22 1925-06-11 John Edward Preston Improvements in and relating to rotary engines, pumps, meters, and the like
US3904327A (en) * 1971-11-10 1975-09-09 Rovac Corp Rotary compressor-expander having spring biased vanes
EP0466581B1 (de) * 1990-07-12 1996-03-20 MOUVEX, Société anonyme dite: Einrichtung zur Flügelführung für Flügelzellenpumpe
US6070409A (en) * 1998-10-21 2000-06-06 Kaiser; Arthur W. Engine for powering by water
DE10202721A1 (de) * 2002-01-24 2003-08-14 Siemens Ag Flügelzellenpumpe
DE102004009840A1 (de) * 2004-02-28 2005-09-22 Zf Lenksysteme Gmbh Flügelanordnung für eine Flügelzellenpumpe
DE102004051561A1 (de) * 2004-10-22 2006-05-04 Siemens Ag Flügelzellenpumpe
DE102005007603A1 (de) * 2005-02-18 2006-08-24 Siemens Ag Flügelzellenpumpe
WO2007062116A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-31 Global Power Tech Inc. Internal combustion engine
DE102009000155A1 (de) * 2009-01-13 2010-07-15 Zf Lenksysteme Gmbh Flügelzellenpumpe
WO2012041283A2 (de) * 2010-09-25 2012-04-05 Geräte- und Pumpenbau GmbH Dr. Eugen Schmidt Flügelzellenpumpe

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1444269A (en) * 1920-11-01 1923-02-06 Walter J Piatt Rotary pump

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB235095A (en) * 1924-12-22 1925-06-11 John Edward Preston Improvements in and relating to rotary engines, pumps, meters, and the like
US3904327A (en) * 1971-11-10 1975-09-09 Rovac Corp Rotary compressor-expander having spring biased vanes
EP0466581B1 (de) * 1990-07-12 1996-03-20 MOUVEX, Société anonyme dite: Einrichtung zur Flügelführung für Flügelzellenpumpe
US6070409A (en) * 1998-10-21 2000-06-06 Kaiser; Arthur W. Engine for powering by water
DE10202721A1 (de) * 2002-01-24 2003-08-14 Siemens Ag Flügelzellenpumpe
DE102004009840A1 (de) * 2004-02-28 2005-09-22 Zf Lenksysteme Gmbh Flügelanordnung für eine Flügelzellenpumpe
DE102004051561A1 (de) * 2004-10-22 2006-05-04 Siemens Ag Flügelzellenpumpe
DE102005007603A1 (de) * 2005-02-18 2006-08-24 Siemens Ag Flügelzellenpumpe
WO2007062116A1 (en) * 2005-11-23 2007-05-31 Global Power Tech Inc. Internal combustion engine
DE102009000155A1 (de) * 2009-01-13 2010-07-15 Zf Lenksysteme Gmbh Flügelzellenpumpe
WO2012041283A2 (de) * 2010-09-25 2012-04-05 Geräte- und Pumpenbau GmbH Dr. Eugen Schmidt Flügelzellenpumpe

Also Published As

Publication number Publication date
WO2015124134A1 (de) 2015-08-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010000947B4 (de) Flügelzellenpumpe
DE102010022677B4 (de) Flügelzellenpumpe
EP3187736B1 (de) Mehrstufige horizontale zentrifugalpumpe zum fördern eines fluids sowie verfahren zum instandsetzen einer solchen
EP2359005B1 (de) Flügelzellenpumpe
DE112007000514T5 (de) Flügelpumpe mit reduziertem Rotoranordnungsdurchmesser
EP3071840B1 (de) Entlastungseinrichtung
WO2010119141A2 (de) Steuerung der flügel einer flügelzellenmaschine
EP2662570B1 (de) Vakuumpumpe
DE102006016791A1 (de) Vakuumpumpe
DE102010046591B4 (de) Flügelzellenpumpe
DE102014002524B3 (de) Flügelzellenpumpe
DE69413537T2 (de) Kreiskolbenverdichter
EP3249156B1 (de) Maschine, insbesondere ölförderpumpe
DE102005017834B4 (de) Zellenpumpe
DE10334672B3 (de) Pendelschiebermaschine
DE20113784U1 (de) Mengenregelbare Flügelzellenpumpe
WO2007115544A1 (de) Zellenpumpe
DE2403011A1 (de) Fluegelzellenmaschine
DE102014219354A1 (de) Hydrostatische Flügelzellenmaschine
DE102009013986A1 (de) Verstellbare Rotorpumpe
AT203272B (de) Fliehkraftversteller, insbesondere zur Veränderung des Zünd- bzw. Einspritzzeitpunktes bei Brennkraftmaschinen
DE102022116195A1 (de) Orbitalkolbenverdichter mit gebauter Exzenterwelle und Lagerung an Exzenterstück
WO2014121872A2 (de) Zellenpumpe
DE102012009418A1 (de) "Vakuumpumpe"
WO2011154237A2 (de) Drehschieberpumpe

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R081 Change of applicant/patentee

Owner name: NIDEC GPM GMBH, DE

Free format text: FORMER OWNER: GERAETE- UND PUMPENBAU GMBH DR. EUGEN SCHMIDT, 98673 MERBELSROD, DE

R082 Change of representative

Representative=s name: SCHMALZ, HANS-DIETER, DIPL.-ING. DR.-ING., DE

R020 Patent grant now final
R082 Change of representative

Representative=s name: KUHNEN & WACKER PATENT- UND RECHTSANWALTSBUERO, DE

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee