DE19958064A1 - Regenerative Pumpe mit veränderbarer Abgabekapazität - Google Patents

Abstract

Eine regenerative Pumpe mit veränderbarer Abgabekapazität, die kontinuierlich die Abgabekapazität auf Null bei einem Antriebszustand herabsetzen kann, bei dem die Drehzahl der Antriebswelle übermäßig ansteigt, und die einen hohen Abgabedruck, eine große Abgabekapazität und einen hohen Pumpenwirkungsgrad wie diejenigen bei einer Pumpe mit großer Abgabekapazität, wobei diese festgelegt ist, erreichen kann. Bei dieser regenerativen Pumpe (100) ist ein scheibenförmiger Impeller (11) an der Antriebswelle (6) in einem Gehäuse (2, 3) befestigt und mit einer Vielzahl von halbkreisförmigen Nuten (12a, 12b) in radialer Richtung an seiner seitlichen Fläche ausgestattet. Arbeitskammern (18, 19), die eine im Wesentlichen ringförmige Gestalt aufweisen, sind an den seitlichen Flächen des Gehäuses ausgebildet. Ein diskontinuierlicher Bereich der Arbeitskammern ist zwischen einem Fluideinlass (16) und einem Fluidauslass (17), die nahe beieinander liegen, ausgebildet. Ein Ende jeder Arbeitskammer steht mit dem Fluideinlass in Verbindung, und das andere Ende steht mit dem Fluidauslass in Verbindung. Bewegbare Trennstücke (22, 23) wie ein Ölhydraulikkolben sind öldicht und verschiebbar in Löchern (20, 21) eingesetzt. Die bewegbaren Bereiche öffnen/schließen Spalten zwischen der seitlichen Fläche des Impellers und der inneren Fläche des Gehäuses an dem diskontinuierlichen Bereich der Arbeitskammern, um die Menge des Fluids zu regeln, das von der Fluidauslassseite aus zu der ...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine regenerative Pumpe zu Unterdrucksetzen eines Fluids, beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Gases, und insbe­ sondere eine regenerative Pumpe (die einen Kompressor aufweist) mit verän­ derbarer Abgabekapatität.

Eine herkömmliche regenerative Pumpe ist in der offengelegten japanischen Patentanmeldung Hei. 8-177 777 vorgeschlagen. Diese herkömmliche regenera­ tive Pumpe besitzt ein Gehäuse, einen scheibenförmigen Impeller, der in dem Gehäuse drehbar abgestützt bzw. gelagert ist und mehrere Schaufeln aufweist, die an einer Fläche (einer seitlichen Fläche) des Umfangsbereichs desselben vorgesehen sind. An einer Wandfläche des Gehäuses, die nahe bei einer Fläche des Impellers ist, ist ein nutförmiger seitlicher Kanal in einer ringförmigen Gestalt mit einem diskontinuierlichen Bereich ausgebildet. D. h. der seitliche Kanal ist in einem Bereich von im wesentlichen 220° (Grad) entlang des Umfangsbereichs der Fläche des Impellers ausgebildet, wo die Schaufeln ausgebildet sind. Ein Rand des seitlichen Kanals ist mit einem Fluideinlass, der in dem Gehäuse ausgebildet ist, verbunden, und der andere Rand des seitlichen Kanals ist mit einem Fluidauslass, der in dem Gehäuse ausgebildet ist, verbunden. Der diskontinuierliche Bereich des seitlichen Kanals, der zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass angeordnet ist und der ein Teil der Wandfläche des Gehäuses in der Nähe der Fläche des Impellers ist, ist als ein Stripperblock ausgebildet um zu verhindern, dass unter Druck stehendes Fluid von der Seite des Fluidauslasses aus zu der Seite des Fluideinlasses hin austritt. Hierbei ist die gesamte Bodenfläche des seitlichen Kanals durch die bewegbare seitliche Wand gebildet, die in sich in der Axialrichtung der Antriebswelle des Impellers bewegen kann. Diese regenerative Pumpe kann die Abgabekapazität durch Verändern der Tiefe des seitlichen Kanals im Wege des Bewegens der beweg­ baren seitlichen Wand in Richtung der axialen Richtung verändern (Erste herkömmliche Pumpe).

Eine herkömmliche Westco-Pumpe ist in der offengelegten japanischen Pa­ tentanmeldung Sho. 54-57 207 vorgeschlagen. Diese herkömmliche Westco- Pumpe besitzt ein Gehäuse, einen scheibenförmigen Impeller, der mehrere Schaufeln aufweist, die an der Umfangsfläche desselben ausgebildet sind, einen Fluideinlass und einen Fluidauslass. Der Fluideinlass und der Fluidauslass sind relativ dicht beieinander ausgebildet und in der radialen Richtung in dem Gehäuse ausgebildet, so dass der Fluideinlass und der Fluidauslass dem peripheren Bereich des Impellers gegenüberstehen. Die Westco-Pumpe kann die Abgabekapazität durch Bewegen eines bewegbaren Trennstücks, das den Fluideinlass und den Fluidauslass trennt, in der Richtung nach vorn oder nach hinten in der radialen Richtung zu der äußeren Umfangsfläche des Impellers hin verändern. D. h., die Westco-Pumpe kann eine große Abgabekapazität erreichen, wenn das bewegbare Trennstück nahe bei der äußeren Umfangsfläche liegt, während die Westco-Pumpe die Abgabekapazität verkleinert, indem unter Druck stehendes Fluid VOfl der Seite des Fluidauslasses aus zu der Seite des Fluid­ einlasses im Bypass strömt, wenn das bewegbare Trennstück in einem Abstand von der äußeren Umfangsfläche angeordnet ist. Bei dieser Westco-Pumpe ist eine Abführung von dem Fluideinlass aus zu dem Fluidauslass hin ausgebildet, die gemeinsam zwischen beiden Seiten, die einen Bereich entlang der beiden seitlichen Flächen des Umfangsbereichs des Impellers und einen Bereich entlang der äußeren Umfangsfläche aufweisen, ausgebildet ist. Wasser, das von den Schaufeln der beiden seitlichen Flächen abgegeben wird, strömt von dem Fluideinlass aus zu dem Fluidauslass hin, indem zwei Wirbel in der gemeinsa­ men Abführung symmetrisch gemacht werden. Daher kann gesagt werden, dass die Westco-Pumpe eine Art der regenerativen Pumpe ist.

Bei der ersten herkömmlichen Pumpe werden die Abschnittsfläche und die Kapazität des seitlichen Kanals verändert, indem das bewegbare Trennstück, das die Bodenfläche des seitlichen Kanals bildet, in der axialen Richtung der Antriebswelle des Impellers bewegt wird. Die Abgabekapazität kann als eine Folge des Veränderns der Größe des Wirbels verändert werden, der spiralförmig in dem seitlichen Kanal strömt, und zwar durch Verändern der Abschnittsfläche und der Kapazität des seitlichen Kanals. Jedoch ist der Veränderungsbereich der Abgabekapazität der ersten herkömmlichen Pumpe beschränkt. Daher ist es unabhängig davon, wie das bewegbare Trennstück bewegt wird, unmöglich, die Abgabekapazität auf Null herabzusetzen.

Im allgemeinen ist die Abgabekapazität einer regenerativen Pumpe proportional der Drehzahl, und ist der Abgabedruck proportional dem Quadrat der Drehzahl. Daher ist die Größe des Energieverbrauchs zum Antrieb (zur Betätigung) der regenerativen Pumpe proportional dem Kubik der Drehzahl. In dem Fall, bei dem die regenerative Pumpe als eine Kraftstoffpumpe oder eine Ladepumpe bei­ spielsweise eines Verbrennungsmotors oder eines Gasturbinenmotors verwen­ det wird und durch den Verbrennungsmotor selbst oder den Gasturbinenmotor selbst als eine Antriebsquelle angetrieben wird, um den Impeller umlaufen zu lassen, wie bzw. wenn er normalerweise verwendet wird, kann die regenerative Pumpe, deren Bewegungsbereich der Abgabekapazität wie bei der ersten herkömmlichen Pumpe beschränkt ist, nicht in bevorzugter Weise bei einem System Anwendung finden, dessen Drehzahl der Antriebsquelle häufig die Drehzahl überschreitet, die für die regenerative Pumpe benötigt wird. Als eine Folge kann das Pumpensystem groß sein, und können die Kosten ansteigen.

Bei der zweiten herkömmlichen Pumpe ist die Abführung, die in dem Gehäuse entlang des Umfangsbereichs des Impellers ausgebildet ist, als der gemeinsame Weg ausgebildet sein, mit dem die beiden seitlichen Flächen, die den Bereich entlang der beiden seitlichen Flächen des Umfangsbereichs des Impellers und den Bereich entlang der äußeren Umfangsfläche aufweisen, in Verbindung stehen. Daher strömt Wasser, das von den Schaufeln des Umfangsbereichs der beiden seitlichen Flächen in Folge der Zentrifugalkraft abgegeben wird, von dem Fluideinlass aus zu dem Fluidauslass hin, indem zwei Spiralwirbel in der gemeinsamen Abführung symmetrisch gemacht werden. Jedoch ist es schwierig, die beiden symmetrischen Spiralwirbel in der gemeinsamen Abführung ohne irgendeine Störung zu erzeugen. Daher kann der Pumpenverlust als Folge der Störung der beiden symmetrischen Spiralwirbel durch die Störung oder Mischung zwischen diesen ansteigen.

Hierbei besitzt das bewegbare Trennstück, das sich entlang in der radialen Richtung gegen die äußere Umfangsfläche des Impellers bewegt, eine einfache Plattengestalt im Vergleich zu dem bewegbaren Trennstück, bei dem die Abführung einen Bereich entlang der beiden seitlichen Flächen des Impellers aufweist. Daher stehen der Fluideinlass und der Fluidauslass miteinander über ein Teil der Abführung in Verbindung, die durch die beiden seitlichen Flächen des Impellers gebildet bzw. begrenzt ist, dies sogar dann, wenn sich die Pumpe in dem Zustand großer Abgabekapazität befindet, bei dem das bewegbare Trennstück so nahe wie möglich an der äußeren Umfangsfläche des Impellers in der radialen Richtung angeordnet ist. Daher ist es unmöglich zu verhindern, dass unter Druck stehendes Wasser von den der Seite des Fluidauslasses aus zu der Seite des Fluideinlasses hin strömt. Obwohl es möglich sein kann, die Abgabe­ kapazität zu verkleinern, ist es daher schwierig, einen hohen Abgabedruck, eine große Abgabekapazität und einen hohen Pumpenwirkungsgrad wie diejenigen bei einer regenerativen Pumpe mit großer Abgabekapazität bei festgelegter Abgabekapazität bei dem Betrieb mit großer Abgabekapazität zu erreichen.

Die Erfindung ist in Hinblick auf den so weit beschriebenen Hintergrund geschaffen worden, und ihre erste Aufgabe besteht darin, eine regenerative Pumpe mit einer veränderbaren Abgabekapazität zu schaffen, die kontinuierlich die Abgabekapazität auf Null bei einem Antriebszustand herabsetzen kann, bei dem die Drehzahl der Antriebswelle übermäßig ansteigt, und die einen hohen Abgabedruck, eine große Abgabekapazität und einen hohen Pumpenwirkungs­ grad wie diejenigen einer Pumpe mit großer Abgabekapazität bei festgelegter Abgabekapazität bei dem Betrieb mit großer Abgabekapazität erreichen kann, indem verhindert wird, dass unter Druck stehendes Fluid von der Seite des Fluidauslasses aus zu der Seite des Fluideinlasses hin austritt.

Erfindungsgemäß umfasst eine regenerative Pumpe ein bewegbares Trennstück zur Regelung der Größe des Spalts, der zwischen der seitlichen Fläche des Impellers und der inneren Wandfläche des Gehäuses an einem diskontinuierli­ chen Bereich der Arbeitskammer gebildet ist, um so den Verbindungszustand zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass zu regeln.

Daher kann das bewegbare Trennstück den Spalt im wesentlichen vollständig schließen. Wenn die regenerative Pumpe in einem Zustand mit großer Abgabe­ kapazität arbeitet, kann sie einen hohen Abgabedruck und eine große Abgabe­ kapazität erreichen, die die gleichen wie diejenigen einer regenerativen Pumpe mit festgelegter Abgabekapazität sind. Wenn die regenerative Pumpe in dem Zustand kleiner Abgabekapazität arbeitet, kann sie im Gegensatz hierzu den Abgabedruck und die Abgabekapazität frei in einem großen Bereich im wesentli­ chen auf Null regeln, weil das bewegbare Trennstück den Spalt weit öffnet.

Diese und weitere Aufgaben, Merkmale und Eigenschaften der vorliegenden Erfindung ergeben sich bei einem Studium der nachfolgenden Detailbeschrei­ bung, der beigefügten Ansprüche und der Zeichnungen, die alle Teil dieser Anmeldung bilden. In den Zeichnungen sind gleiche Bereiche oder entspre­ chende Bereiche mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet, um eine überflüssige Erläuterung zu vermeiden. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen vertikalen Schnitt durch eine regenerative Pumpe einer ersten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes eines Betriebs mit großer Abgabekapazität;

Fig. 2 einen horizontalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der ersten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes des Betriebs mit großer Abgabekapazität;

Fig. 3 eine Draufsicht auf einen Impeller der ersten Ausführungsform;

Fig. 4 einen vertikalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der ersten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes eines Betriebs mit kleiner Abgabekapazität;

Fig. 5 einen horizontalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der ersten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes des Betriebs mit kleiner Abgabekapazität;

Fig. 6 einen vertikalen Schnitt durch eine modifizierte regenerative Pumpe der ersten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes eines Betriebs mit großer Abgabekapazität;

Fig. 7 einen vertikalen Schnitt durch eine regenerative Pumpe einer zweiten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes eines Betriebs mit großer Abgabekapazität;

Fig. 8 einen horizontalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der zweiten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes des Betriebs mit großer Abgabekapazität;

Fig. 9 einen vertikalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der zweiten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes eines Betriebs mit kleiner Abgabekapazität;

Fig. 10 einen horizontalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der zweiten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes des Betriebs mit kleiner Abgabekapazität;

Fig. 11 einen vertikalen Schnitt durch eine regenerative Pumpe einer dritten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes eines Betriebs mit großer Abgabekapazität;

Fig. 12 einen vertikalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der dritten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes des Betriebs mit großer Abgabekapazität;

Fig. 13 einen vertikalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der dritten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes eines Betriebs mit kleiner Abgabekapazität;

Fig. 14 einen horizontalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der dritten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes des Betriebs mit kleiner Abgabekapazität;

Fig. 15 einen vertikalen Schnitt durch eine regenerative Pumpe einer vierten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes eines Betriebs mit großer Abgabekapazität;

Fig. 16 eine Teildraufsicht auf die regenerative Pumpe der vierten Ausfüh­ rungsform zur Erläuterung des Zustandes des Betriebs mit großer Abgabekapazität;

Fig. 17 einen horizontalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der vierten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes des Betriebs mit großer Abgabekapazität;

Fig. 18 einen vertikalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der vierten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes eines Betriebs mit kleiner Abgabekapazität;

Fig. 19 eine Teildraufsicht auf die regenerative Pumpe der vierten Ausfüh­ rungsform zur Erläuterung des Zustandes des Betriebs mit kleiner Abgabekapazität; und

Fig. 20 einen horizontalen Schnitt durch die regenerative Pumpe der vierten Ausführungsform zur Erläuterung des Zustandes des Betriebs mit kleiner Abgabekapazität.

(Erste Ausführungsform)

Nachfolgend wird eine regenerative Pumpe 100 einer ersten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 5 erläutert. Die nachfolgenden Erläuterungen sind generell die gleichen für die zweite, die dritte, die vierte Ausführungsform und für Modifikationen.

Die regenerative Pumpe 100 besteht in einem Gehäuse, das aus einem vorde­ ren Gehäuse 1, einen zentralen Gehäuse 2 und einem hinteren Gehäuse 3 aufgebaut ist, die über Schrauben o. dgl. einstückig bzw. miteinander befestigt sind. Eine Drehantriebswelle 6 ist über ein vorderes Lager 4, das an dem vorderen Gehäuse 1 festgelegt ist, und über ein hinteres Lager 5, das an dem hinteren Gehäuse 3 festgelegt ist, drehbar in dem Gehäuse gelagert. Eine Riemenscheibe 7 ist an einem Ende der Drehantriebswelle 6 angebracht, die von dem vorderen Gehäuse 1 aus vorsteht, und ist durch eine Antriebsquelle, beispielsweise einen Verbrennungsmotor oder einen Gasturbinenmotor, über einen nicht dargestellten Riemen in Umlauf versetzt. Die Antriebswelle 6 ist mittels einer Wellendichtungseinheit 8 abgedichtet. Der Öffnungsbereich des hinteren Gehäuses 3 ist mit einem Abdeckelement 9 verschlossen.

Eine zylindrische Öffnung 10 mit einer schmalen bzw. schlanken Zylindergestalt, deren Mittellinie der Axiallinie der Antriebswelle 6 entspricht, ist an der rechten Seite des mittleren Gehäuses 2 ausgebildet. Ein scheibenförmiger Impeller 11 ist an der Antriebswelle 6 befestigt und in der zylindrischen Öffnung 10 drehbar derart gelagert, dass die er kleine Spalten zwischen seinen seitlichen Flächen und der inneren Fläche der zylindrischen Öffnung 10 und zwischen seiner äußeren Umfangsfläche und der inneren Fläche der zylindrischen Öffnung 10 aufweist. Eine Vielzahl von halbkreisförmigen Nuten 12 ist in den beiden seitli­ chen Flächen (oder einer seitlichen Fläche) des Impellers 11 in Umfangsrichtung des Impellers 11 gleichmäßig ausgebildet. Jede der halbkreisförmigen Nuten 12 ist aus einem Raum in der Form eines halbkreisförmigen Abschnitts ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen in radialer Richtung (siehe Fig. 3). In die Figuren, einschließlich Fig. 1, sind die halbkreisförmigen Nuten 12 als halb­ kreisförmige Nuten 12a, 12b für jede seitliche Fläche des Impellers 11 darge­ stellt. Mit anderen Worten sind, wie in Fig. 3 dargestellt ist, da der Impeller 11 mit der Vielzahl von halbkreisförmigen Nuten 12 an seiner seitlichen Fläche (an seinen seitlichen Flächen) ausgestaltet ist, Schaufel 13, die sich in Richtung der im Wesentlichen radialen Richtung in derselben Anzahl wie die halbkreisförmige Nuten 12 erstrecken, ein kreisförmiger äußerer Umfang 14 und eine scheiben­ förmige seitliche Fläche 15 an dem zentralen Bereich in Draufsicht ausgebildet (beibehalten).

Wie in Fig. 2 dargestellt ist, ist für das zentrale Gehäuse 2 mit einem Fluideinlass 16 und einem Fluidauslass 17 ausgestattet, die jeweils nahe beieinander liegen. Arbeitskammern 18, 19 mit im Wesentlichen ringförmigen Gestalten sind an den seitlichen Flächen des zentralen Gehäuses 2 bzw. des hinteren Gehäuses 3 ausgebildet. Ein Ende jeder Arbeitskammer 18, 19 ist mit dem Fluideinlass 16 verbunden, und das andere Ende jeder Arbeitskammer 18, 19 ist mit dem Fluidauslass 17 verbunden. Die Arbeitskammern 18, 19 sind auf einem im Wesentlichen unvollständigen Kreisbogen ausgebildet, dessen Mittellinie der Axiallinie der Antriebswelle 6 entspricht, so dass der Raum mit dem halbkreis­ förmigen Abschnitt in Fig. 1 zu sehen ist und dass dieser den halbkreisförmigen Nuten 12a, 12b des Impellers 11 gegenüber liegt. Ein diskontinuierlicher Bereich der ringförmigen Gestalt der halbkreisförmigen Nuten 12 befindet sich zwischen dem Fluideinlass 16 und dem Fluidauslass 17, wo der Kreisbogen unvollständig ist. Der diskontinuierliche Bereich ist mit Löchern 20, 21 ausgestattet, die eine rechteckige, quaderförmige Gestalt besitzen, deren Längsfläche entlang der Axialrichtung der Antriebswelle 6 verläuft, und die in den seitlichen Flächen, die dem mittleren Gehäuse 2 bzw. dem hinteren Gehäuse 3 gegenüberliegen, an radial ausgerichteten Positionen ausgebildet sind, die im Wesentlichen die gleichen Positionen wie diejenigen der halbkreisförmige Nuten 12a, 12b sind, dies bei Betrachtung aus der axialen Richtung der Antriebsweile 6. Bewegbare Trennstücke 22, 23 mit im Wesentlichen rechteckiger, quaderförmiger Gestalt sind öldicht und verschiebbar in den Löchern 20 bzw. 21 wie ein ölhydraulischen Kolben eingesetzt. Die bewegbaren Trennstücke 22, 23 sind in der axialen Richtung verschiebbar. Gegendruckkammern 24, 25 sind an der Rückseite der bewegbaren Trennstücke 22, 23 ausgebildet.

Bei der ersten und der letzten Ausführungsform ist, wie in Fig. 1 dargestellt ist, eine hydraulische Arbeitseinheit 26 vorgesehen, um die bewegbaren Trenn­ stücke 22, 23 in der axialen Richtung zu bewegen. Die hydraulische Arbeits­ einheit 26 verfügt über einen Ölbehälter 27, über eine hydraulische Pumpe 28, über ein Druckeinstellventil 29 und über ein elektromagnetisches Ventil 30 als Bypassventil, das automatisch durch eine nicht dargestellte Regeleinheit oder durch einen Fahrer manuell betätigt (geöffnet/geschlossen) wird. Eine Abgabe­ leitung 31 für geregelten Öldruck steht mit den Gegendruckkammern 24, 25 über einen Ölkanal 42 in Verbindung, der von dem zentralen Gehäuse 2 aus zu dem hinteren Gehäuse 3 hin vorgesehen ist.

Fluid, beispielsweise Öl, Wasser oder Luft, das unter Druck mittels der regenera­ tiven Pumpe 100 zuzuführen ist, strömt in die regenerative Pumpe 100 von dem Fluideinlass 16 aus ein und wird von dem Fluidauslass 17 aus nach außen abgegeben, nachdem es mittels des Impellers 11, der mit der Antriebswelle umläuft, unter Druck gesetzt worden ist. Im einzelnen strömt das Fluid von dem Fluideinlass 16 aus zu den halbkreisförmigen Nuten 12 (12a, 12b) des Impellers 11 hin, die zufälligerweise in der Nähe des Fluideinlasses 16 angeordnet sind, und wird es in der radialen Richtung nach außen abgegeben, indem die Zentri­ fugalkraft dadurch zur Einwirkung kommt, dass es mittels der Schaufeln 13 zwangsweise im Umlauf geführt wird. Weiter strömt, da die halbkreisförmigen Nuten 12 die halbkreisförmigen Abschnitte aufweisen, wie in Fig. 1 dargestellt ist, das Fluid in die Arbeitskammer 18 oder 19 des zentralen Gehäuse 2 und des hinteren Gehäuse 3 ein, nachdem es entlang der Bodenflächen der halbkreis­ förmigen Nuten 12 herum gewirbelt ist. Wie in Fig. 1 dargestellt ist, wirbelt, da die Arbeitskammern 18, 19 ebenfalls halbkreisförmige Abschnitte aufweisen, das Fluid kontinuierlich zwischen den halbkreisförmigen Nuten 12 und der Arbeits­ kammer 18 oder 19. Hiernach wird, da der Spiralwirbel in der Drehrichtung des Impellers 11 in den Arbeitskammern 18, 19 entsprechend der Umlaufbewegung des Impellers 11 strömt, das Fluid in der Drehrichtung des Impellers 11 in den Arbeitskammern 18, 19 mit einer Spiralverwirbelung zugeführt und von dem Fluidauslass 17 aus nach außen abgegeben. Auf diese Weise besitzt das Fluid, das von dem Fluidauslass 17 aus abgegeben wird, einen höheren Druck als das Fluid, das in den Fluideinlass 16 eingeströmt ist.

In dem Fall, bei dem von der regenerativen Pumpe 100 die maximale Abgabe­ kapazität bei einer gegebenen Drehzahl gefordert wird, wird das elektromagneti­ sche Ventil 30 der Arbeitseinheit 26, wie in Fig. 1 dargestellt ist, mittels der nicht dargestellten Regelungseinheit oder durch manuelle Betätigung geschlossen. In diesem Fall wird unter Druck stehendes Arbeitsöl den Gegendruckkammern 24, 25 über die Abgabeleitung 31 und den Ölkanal 32 von der hydraulischen Pumpe 28 aus zugeführt, um die bewegbaren Trennstücke 22, 23 in Richtung zu dem Impeller 11 hin zu drücken (zu bewegen). Daher verschieben sich die bewegba­ ren Trennstücke 22, 23 in den Löchern 20, 21 in der axialen Richtung, um sich den beiden Seitenflächen des Impellers 11 zu nähern. Daher verengt sich der Spalt, durch den hindurch Hochdruck-Fluid an dem Fluidauslass 17 in Richtung zu dem Niederdruck-Fluideinlass 16 hin strömt, d. h., die Größe des Spalts wird klein. Daher kann sehr gut verhindert werden, dass das Fluid von dem Fluid­ auslass 17 aus zu dem Fluideinlass 16 hin austritt. Als eine Folge arbeitet die regenerative Pumpe 100 in einem Zustand großer Abgabekapazität, bei dem fast das gesamte Fluid des Fluideinlasses 16 aus dem Fluidauslass 17 ausströmt, wie in Fig. 2 dargestellt ist.

Wie oben beschrieben worden ist, ist die Abgabekapazität der regenerativen Pumpe proportional der Drehzahl, ist der Abgabedruck proportional dem Quadrat der Drehzahl, und ist der Energieverbrauch zum Antrieb der regenerativen Pumpe proportional dem Kubik der Drehzahl. Daher kann die regenerative Pumpe 100, wenn die Drehzahl der Antriebsquelle, beispielsweise des Verbren­ nungsmotors oder des Gasturbinenmotors, die benötigte Drehzahl für die regenerative Pumpe 100 stark überschreitet, zu einer Bremse werden, die Energie verschwenderisch verbraucht. Da die regenerative Pumpe 100 zwangs­ weise mit einer solchen Arbeitsweise einer verschwenderischen großen Abga­ bekapazität arbeitet, kann der Verschleiß von Gleitbereichen ansteigen, so dass sich die Standzeit verkürzen kann. Daher ist es erwünscht, die von der regene­ rativen Pumpe 100 verbrauchte Energie so klein wie möglich zu halten, indem die regenerative Pumpe 100 auf einen Zustand eines Teilbetriebs eingestellt wird, nachdem der benötigte Abgabedruck oder die benötigte Abgabekapazität erreicht ist, d. h., auf die Arbeitsweise mit kleiner Abgabekapazität. Des weiteren kann die Abgabekapazität auf Null eingestellt werden, sofern dies notwendig ist.

Bei der regenerativen Pumpe 100 dieser Ausführungsform wird, wie in Fig. 4 dargestellt ist, der geregelte Öldruck sowohl in der Abgabeleitung 31 als auch in dem Ölkanal, in dem das Fluid mittels der hydraulischen Pumpe 28 unter Druck gesetzt wird, im Bypass zu dem Ölbehälter 27 geführt, so dass der Überdruck in den Gegendruckkammern 24, 25 herabgesetzt wird. Als eine Folge werden die bewegbaren Trennstücke 22, 23 in der Axialrichtung der Löcher 20, 21 zurück bewegt, bis der Druck des unter Druck gesetzten Fluids in den halbkreisförmigen Nuten 12 im Gleichgewicht zu dem geregelten Öldruck der Gegendruckkammern 24, 25 steht. Daher sind große Spalten 33, 34 zwischen den seitlichen Flächen sowohl des Impellers 11 als auch der bewegbaren Trennstücke 22 bzw. 23 gebildet. Wie in Fig. 5 dargestellt ist, strömt das unter Druck stehende Fluid an der Seite des Fluidauslasses 17 zu der Seite des Fluideinlasses 16 durch die großen Spalten 33, 34 hindurch. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass der Fluiddruck (Abgabedruck) an dem Fluidauslass 17 weiter ansteigt, und kann verhindert werden, dass die Energie zum Umlaufenlassen der Antriebswelle 6 ansteigt.

Bei dieser und den späteren Ausführungsformen sind die bewegbaren Trenn­ stücke 22, 23 aus einer Position, bei der die Spalten 33, 34 vollständig geschlos­ sen sind, zu einer Öffnungsstellung, bei der eine Abschnittsfläche des Spalts in Umfangsrichtung des Impellers 11 einer Abschnittsfläche der Arbeitskammer 18, 19 in Umfangsrichtung des Impellers 11 entspricht oder größer als diese ist, bewegbar. Im einzelnen ist der Innendurchmesser des Spalts 33, 34 in Axial­ richtung der Drehantriebswelle 6 größer als der Innendurchmesser der Arbeits­ kammer 18, 19 in der Axialrichtung der Antriebswelle 6. Daher kann das gesamte Fluid, das in den Arbeitskammern 18, 19 umwirbelt, den Spalt im Bypass umgehen, wenn die regenerative Pumpe 100 in dem Zustand großer Abgabekapazität arbeitet.

Der Grad der Einschränkung des Abgabedrucks und der Abgabekapazität oder des Energieverbrauchs hängen von dem geregelten Öldruck der Abgabeleitung 31 ab, der durch den Öffnungsgrad des elektromagnetische Ventil 30 der Arbeitseinheit 26 bestimmt ist. Der Abgabedruck und die Abgabekapazität der regenerativen Pumpe 100 können kontinuierlich verändert werden, weil die Größe der Spalten 33, 34 verändert werden kann, indem der geregelte Öldruck der Abgabeleitung 31 verändert wird, dies indem eine sogenannte Aufgabenre­ gelungen durchgeführt wird, bei der das Öffnen und das Schließen des elektro­ magnetischen Ventils 30 detailliert fortgesetzt werden. Ferner können, wie in Fig. 4 dargestellt ist, die bewegbaren Trennstücke 22, 23 nach hinten zu der maxi­ malen Begrenzung bewegt werden, indem der kontrollierte Öldruck der Gegen­ druckkammern 24, 25 auf im Wesentlichen Null eingestellt wird, dies wiederum indem das elektromagnetische Ventil 30 vollständig offengehalten wird. Daher verringern sich der Abgabedruck und die Abgabekapazität auf im Wesentlichen Null, indem die Größen der Spalten 33, 34 zwischen den bewegbaren Trenn­ stücken 22, 23 und den beiden Seitenflächen des Impellers 11 eingestellt werden, dies derart, dass das gesamte unter Druck stehende Fluid auf der Seite des Fluideinlasses 17 zu der Seite des Fluideinlasses 16 hin zurück bewegt, wie in Fig. 5 dargestellt ist.

Daher können bei der regenerativen Pumpe 100 dieser Ausführungsform der Abgabedruck und die Abgabekapazität kontinuierlich von im Wesentlichen Null auf die maximalen Werte verändert werden, die die gleichen sind wie der Abgabedruck und die Abgabekapazität einer regenerativen Pumpe mit festge­ legter Abgabekapazität, ohne die Drehantriebswelle 6 unter Verwendung der elektromagnetischen Kupplung anzuschließen oder zu trennen. Daher kann eine Verschwendung von Energie verhindert werden, wenn die Energiequelle mit hoher Drehleistung arbeitet, und wird die Standzeit der regenerativen Pumpe 100 verlängert.

Wie oben beschrieben worden ist, kann die regenerative Pumpe 100 dieser Ausführungsform ihren Abgabedruck und die Abgabekapazität über einem großen Bereich von dem maximalen Werten bei der gegebenen Drehzahl zu den minimalen Werten (im Wesentlichen Null) regeln. Jedoch kann es ausreichen, den Abgabedruck oder die Abgabekapazität in einigen Fällen auf ein bestimmtes Ausmaß zu regeln. In solchen Fällen kann die regenerative Pumpe 100 wie nachfolgend angegeben modifiziert sein. Beispielsweise können der Abgabe­ druck und die Abgabekapazität auf die benötigten minimalen Werte reduzierten sein, wenn der Bewegungsbereich der bewegbaren Trennstücke 22, 23 durch Modifikation so klein gemacht wird, dass die Spalte 33, 34 nicht so viel vergrö­ ßert werden, dies sogar dann, wenn sich die bewegbaren Trennstücke 22, 23 nach hinten zu der maximalen Begrenzung bewegen.

Fig. 6 zeigt eine modifizierte regenerative Pumpe 100' dieser Ausführungsform für den gleichen Zweck. Bei der regenerativen Pumpe 100' sind das Loch 20 an der linken Seite des Impellers 11 und die Gegendruckkammer 24, die durch das bewegbare Trennstück 22 in Fig. 1 gebildet ist, weggelassen, und sind nur das Loch 21 an der rechten Seite und die Gegendruckkammer 25 vorgesehen. Da in diesem Fall die Regelung für die Veränderungen des Abgabedrucks und der Abgabekapazität nur auf einer Seite des Impellers 11 durchgeführt wird, werden der Abgabedruck und die Abgabekapazität nicht derart geregelt, dass sie Null sind. Daher ist der Veränderungsbereich des Abgabedrucks und der Abgabe­ kapazität klein (schmal) im Vergleich zu der regenerativen Pumpe, bei der die bewegbaren Trennstücke an beiden Seitenflächen des Impellers 11 vorgesehen sind.

[Zweite Ausführungsform]

Nachfolgend wird eine regenerative Pumpe 200 einer zweiten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 7 bis 10 beschrieben. Bei der ersten Ausführungs­ form ist ein Paar bewegbarer Trennstücke 22, 23 einzeln verschiebbar in den Löchern 22, 21 entlang der Axialrichtung der Antriebswelle 6 in Hinblick auf die beiden Seitenflächen des Impellers 11 vorgesehen. Bei dieser zweiten Ausfüh­ rungsform ist im Gegensatz hierzu ein bewegbarer Trennstückblock 37 durch einstückiges bzw. gemeinsames Ausbilden der bewegbaren Trennstücke 35, 36 ausgebildet, die den beiden Seitenflächen des Impellers 11 entsprechen. Der bewegbare Trennstückblock 37 ist in radialer Richtung des Impellers 11 nach vorn oder nach hinten bewegbar, so dass der bewegbare Trennstückblock 37 eine Verbindung zwischen dem Fluidauslass 17 und dem Fluideinlass 16 selektiv herstellen oder eine solche Verbindung unterbrechen kann. Der bewegbare Trennstückblock 37 besitzt eine im Wesentlichen U-förmige Gestalt und erstreckt sich an einem Teil des Impellers 11 wie ein Sattel. Die bewegbaren Trennstücke 35, 36 als ein Teil des bewegbaren Trennstückblock 37 sind so gelagert, dass jedes von ihnen je einem Teil der beiden Seitenflächen des Impellers 11 mit einem dazwischen befindlichen kleinen Spalts gegenüberliegt.

Löcher 40, 41 mit im Wesentlichen rechteckiger, quaderförmiger Gestalt sind an dem zentralen Gehäuse 2 und an dem hinteren Gehäuse 3 vorgesehen, damit sich der bewegbare Trennstückblock 37 in radialer Richtung des Impellers 11 an dem diskontinuierliche Bereich der Arbeitskammern 18, 19 nach vorn oder hinten bewegen kann. Ein bewegbarer Raum für den bewegbaren Trennstückblock 37 ist durch die Kombination der Löcher 40, 41 gebildet. Der übrige Raum, der durch die äußere Seite des bewegbaren Trennstückblocks 37 in der radialen Richtung gebildet ist, ist als eine Gegendruckkammer 42 ausgebildet und steht normalerweise mit der Abgabeleitung 31 für dem geregelten Öldruck der Arbeitseinheit 26 über dem Ölkanal 32 in Verbindung. Rückstellfedern 38, 39 bringen eine nach außen gerichtete Kraft in der radialen Richtung auf den bewegbaren Trennstückblock 37 zur Einwirkung. Daher sind konkave Bereiche zur Aufnahme der Rückstellfedern 38, 39 in den bewegbaren Trennstücken 35, 36 in dem zentralen Gehäuse 2 und in dem hinteren Gehäuse 3 ausgebildet. Die übrigen Strukturen sind im Wesentlichen die gleichen die diejenigen bei der ersten Ausführungsform.

Da die regenerative Pumpe 200 dieser Ausführungsform in dieser Weise gestaltet ist, ist dann, wenn die regenerative Pumpe 200 einen maximalen Abgabedruck oder eine maximale Abgabekapazität bei der gegebenen Drehzahl der Antriebswelle 6 abgeben soll, das elektromagnetische Ventil 30 der Arbeitseinheit 26 geschlossen, wie in Fig. 7 dargestellt ist, dies wie bei der ersten Ausführungsform. Daher wird für das unter Druck stehende Arbeitsöl von der Hydraulikpumpe 28 aus zu der Gegendruckkammer 42 hin durch den Ölkanal 32 hindurch geführt. Der bewegbare Trennstückblock 37 wird in der radialen Richtung nach innen durch den Druck des Arbeitsöls bewegt (nach unten gedrückt), indem den Rückstellfedern 38, 39 entgegen gewirkt wird und diese überwunden werden. Daher deckt der bewegbare Trennstückblock 37 die beiden seitlichen Flächen des Impellers 11 und die äußere Umfangsfläche an dem diskontinuierliche Bereich der Arbeitskammern 18, 19 zwischen dem Fluideinlass 16 und dem Fluidauslass 17 ab, um so die Spalten zu schließen, durch die hindurch Hochdruck-Fluid an den beiden seitlichen Flächen oder der äußeren Umfangsfläche strömt. Als eine Folge wird das gesamte Fluid, das in die regenerative Pumpe 200 von dem Fluideinlass 16 aus einströmt und durch die Umlaufbewegung des Impellers 11 unter Druck gesetzt wird, von dem Fluidauslass 17 aus abgegeben, so dass die regenerative Pumpe 200 einen hohen Abgabedruck und eine große Abgabekapazität erreichen kann.

Wenn andererseits die Drehzahl der Antriebsquelle, die mit der Antriebswelle 6 in Verbindung sieht, die benötigte Drehzahl überschreitet, die benötigt wird, damit die regenerative Pumpe 200 zu dieser Zeit arbeitet, ist das elektromagne­ tische Ventil 30 bis zu einem geeigneten Öffnungsgrad so wie bei der ersten Ausführungsform geöffnet, um die Energie herabzusetzen und die regenerative Pumpe 200 zu schützen. Da hiernach der geregelte Öldruck der Abgabeleitung 31 und der Gegendruckkammer 42 abnehmen, wird der bewegbare Trennstück­ block 37 zurück bzw. nach hinten in Richtung der äußeren radialen Richtung durch eine Kombination der Federkräfte der Rückstellfedern 38, 39 und des Drucks des unter Druck stehenden Fluids an dem Fluidauslass 17 bewegt. Da die Spalten 43, 44 an den beiden seitlichen Flächen des Impellers 11 an dem diskontinuierlichen Bereich, der oben beschrieben worden ist, ausgebildet sind (in Abhängigkeit von der Gestaltung kann ein Spalt 45 an der äußeren Umfangs­ fläche des Impellers 11 ausgebildet sein), wird als eine Folge das unter Druck stehende Fluid an dem Fluidauslass 17 im Bypass von dem Fluidauslass 17 aus zu dem Fluideinlass 16 hin durch die Spalten 43, 44 (und den Spalt 45 in Abhängigkeit von der Gestaltung) geführt, wie in Fig. 10 dargestellt ist. Daher können der Abgabedruck der regenerativen Pumpe 200 herabgesetzt und die Abgabekapazität derselben verkleinert werden, dies um ein vorbestimmtes Ausmaß von Maximum auf im Wesentlichen Null.

Bei dieser Ausführungsform sind die bewegbaren Trennstücke 35, 36 aus einer Schließstellung, in der die Spalten 43, 44 vollständig geschlossen sind, zu einer Öffnungsstellung bewegbar, bei der die Abschnittsfläche des Spalts in der Umfangsrichtung des Impellers 11 der Abschnittsfläche der Arbeitskammer 18, 19 in der Umfangsrichtung des Impellers 11 entspricht oder größer als diese ist. Im einzelnen ist der Innendurchmesser der Spalten 43, 44 in der Axialrichtung der Drehantriebswelle 6 größer als der Innendurchmesser der Arbeitskammer 18, 19 in der Axialrichtung der Antriebswelle 6. Daher kann das gesamte Fluid, das in den Arbeitskammern 18, 19 herum wirbelt, den Spalt im Bypass umge­ hen, wenn die regenerative Pumpe 200 in dem Zustand großer Abgabekapazität arbeitet.

Weiter ist der bewegbare Trennstückblock 37 in einer Richtung im Wesentlichen rechtwinklig zu der Richtung bewegbar, in der das Fluid in Richtung zu dem Fluidauslass 17 hin strömt. Durch Schließen der Spalten 43, 44 aus einer gegenüber der Fluid-Strömungsrichtung unterschiedlichen Richtung können die Spalten 43, 44 fest geschlossen werden, so dass der Abgabedruck verbessert werden kann. Wenn andererseits die Spalten 43, 44 aus der gleichen Richtung wie die Fluid-Strömungsrichtung geschlossen werden, können die Spalten 43, 44 infolge der Druckverwirbelung in den Arbeitskammern 18, 19 fest geschlossen werden, so dass der Abgabedruck abnehmen kann.

Bei der regenerativen Pumpe 200 dieser Ausführungsform ist die Struktur bzw. Bauweise einfach, und zwar dadurch, dass der einzige bewegbare Trennstück­ block 37 vorgesehen ist und die bewegbaren Trennstücke 35, 36 die Spalten 43, 44 der beiden seitlichen Flächen des Impellers 11 zur selben Zeit schließen, wenn der bewegbare Trennstückblock 37 den Spalt 45 der äußeren Umfangsflä­ che des Impellers 11 bei dem Zustand großer Arbeitskapazität schließt. Daher kann die regenerative Pumpe 200 den hohen Abgabedruck und die große Abgabekapazität wie die regenerative Pumpe mit festgelegter Kapazität, die keine bewegbaren Trennstücke besitzt, erreichen. Insbesondere, da die regene­ rative Pumpe 200 dieser Ausführungsform mit den Rückstellfedern 38, 39 ausgestattet ist, kann sich der bewegbare Trennstückblock 37 fehlerfrei bzw. ausfallfrei bewegen. Des weiteren kann die regenerative Pumpe 200 dieser Ausführungsform die gleichen Ergebnisse wie die regenerative Pumpe 100 der ersten Ausführungsform erreichen.

[Dritte Ausführungsform]

Nachfolgend wird eine regenerative Pumpe 300 einer dritten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 11 bis 14 beschrieben. Die regenerative Pumpe 100 der ersten Ausführungsform besitzt eine Struktur, bei der die bewegbaren Trennstücke 22, 23 wie ein Kolben in den Löchern 20, 21 eingesetzt sind, die an dem zentralen Gehäuse 2 und an dem hinteren Gehäuse 3 vorgesehen sind, damit sie in der Axialrichtung der Antriebswelle 6 durch den geregelten Öldruck bewegt werden können, der von der Arbeitseinheit 26 stammt. Im Gegensatz hierzu besitzt die regenerative Pumpe 300 dieser Ausführungsform eine Struktur, bei der jedes Trennstücke 46, 47, das in den Löchern 20, 21 einzusetzen ist, einen kleinen Kolben 48 oder 49, der mit dem bewegbaren Trennstücke 46 bzw. 47 einstückig ausgebildet ist. Die Kolben 48, 49 sind luftdicht an kleinen Zylin­ dern 50, 51 eingesetzt, die an dem zentralen Gehäuse 2 und an dem hinteren Gehäuse 3 vorgesehen sind. Eine Wachskammer 52, in der Thermowachs 53 eingefüllt ist, ist an einem Teil des Zylinders 50 oder 51 zwischen dem Kolben 48 und 49 ausgebildet.

Gegendruckkammern 54, 55 sind durch geschlossene Räume der Rückseite der bewegbaren Trennstücke 46, 47 in den Löchern 20, 21 ausgebildet bzw. begrenzt. Die Gegendruckkammern 54, 55 enthalten komprimiertes Fluid, beispielsweise Luft, und wirken als Luftfedern. Es ist vorstellbar, nicht-darge­ stellte Rückstellfedern an jeder der Gegendruckkammern 54, 55 vorzusehen, um so die Wirkung der Luftfeder zuverlässig zu machen. Die regenerative Pumpe 300 dieser Ausführungsform ist nicht mit äußeren Regelungsmitteln, wie bei­ spielsweise der Arbeitseinheit 26 bei den vorausgehenden Ausführungsformen, ausgestattet.

Wenn der Betrieb der regenerativen Pumpe 300 gestartet wird, ist, da der Abgabedruck gering ist, wenn die Antriebswelle 6 mit einer niedrigen Drehzahl umläuft, die Temperatur des an dem Fluidauslass 17 abgegebenen, unter Druck stehenden Fluids niedrig. In diesem Fall ist die Temperatur des Thermowachs 53 in der Wachskammer 52, die in einem Teil des mittleren Gehäuse 2 ausgebildet ist, ebenfalls niedrig. Daher sieht sich das Thermowachs 53 zusammen, und werden die Kolben 48, 49 nicht gedrückt. Da die bewegbaren Trennstücke 46, 47 in Richtung zu dem Impeller 11 hin durch den Druck der Luft in den Gegen­ druckkammern 54, 55 gedrückt und bewegt werden, um einen minimalen Spalt dazwischen zu bilden, wie in Fig. 11 dargestellt ist, tritt daher kein unter Druck stehendes Fluid von dem Fluidauslass 17 aus zu dem Fluideinlass 16 hin durch den Spalt hindurch aus. Daher wird das gesamte unter Druck stehende Fluid an den Fluidauslass 17 abgegeben, so dass die regenerative Pumpe 300 in dem Zustand großer Abgabekapazität arbeitet, bei dem der maximale Abgabedruck und die maximale Abgabekapazität durch die Drehzahl der Antriebswelle 6 zu dieser Zeit erreicht werden können.

Wenn im Gegensatz hierzu die regenerative Pumpe 300 einen Arbeitszustand erreicht, bei dem der Abgabedruck und die Abgabekapazität als Folge einer ansteigenden Drehzahl der Antriebswelle 6 übermäßig groß sind, steigt die Temperatur des abgegebenen Fluids an, wenn der Abgabedruck ansteigt, so dass die Temperatur des Gehäuses, beispielsweise des zentralen Gehäuse 2, ansteigt. Hiernach dehnt sich das Thermowachs 53 in der Wachskammer 52 dadurch aus, dass es erhitzt wird, und drückt es die Kolben 48, 49 in der Axial­ richtung der Antriebswelle 6, wie in Fig. 13 dargestellt ist. Da die bewegbaren Trennstücke 46, 47 in der Axialrichtung zurück bewegt werden, um sich von dem Impeller 11 zu trennen, werden als eine Folge die Spalten 33, 34 wie bei dem Betriebszustand mit kleiner Abgabekapazität bei der ersten Ausführungsform gebildet, so dass unter Druck stehendes Fluid von dem Fluidauslass 17 aus zu dem Fluideinlass 16 hin durch den Spalt hindurch strömt, wie in Fig. 14 darge­ stellt ist. Daher verringern sich der Abgabedruck und die Abgabekapazität der regenerativen Pumpe 300, und verringern sie sich im Wesentlichen auf Null in der Abhängigkeit von der Große der Spalten 33, 34.

Bei der regenerativen Pumpe 300 dieser Ausführungsform kann die Abgabe­ kapazität vollständig automatisch ohne irgendeine äußere Regelungseinheit geregelt werden. Da es nicht notwendig ist, ein äußeres Regelungsmittel, wie beispielsweise die Arbeitseinheit 26 bei den vorausgehenden Ausführungs­ formen, vorzusehen, kann ferner die Zahl der Bauteile insgesamt verringert werden, und können die Gesamtgröße, das Gesamtgewicht und die Gesamt­ kosten im Vergleich zu der regenerativen Pumpe 100 bei der ersten Ausfüh­ rungsform verkleinert bzw. herabgesetzt werden. Weiter kann die regenerative Pumpe 300 dieser Ausführungsform im Wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie die regenerative Pumpe 100 der ersten Ausführungsform erreichen. Das bewegbare Trennstück 46 oder 47 kann auf lediglich einer Seite des Impellers 11 vorgesehen sein.

[Vierte Ausführungsform]

Als nächstes wird eine regenerative Pumpe 400 einer vierten Ausführungsform unter Bezugnahme auf Fig. 15 bis 20 beschrieben. Wie in Fig. 16 dargestellt ist, besitzt die regenerative Pumpe 400 dieser Ausführungsform die nachfolgend angegebenen Strukturen. D. h., die bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59, die an den seitlichen Flächen des Impellers 11 vorgesehen sind, sind in plattenför­ miger Gestalt ausgebildet, und jedes von ihnen ist durch Stiftwellen 60, 61, 62 bzw. 63 abgestützt. Spalten 64, 65, die je zwischen den beiden seitlichen Flächen 66, 67 des Impellers 11 und den Wandflächen 68, 69 des zentralen Gehäuse 2 und des hinteren Gehäuses 3 ausgebildet sind, die den beiden seitlichen Flächen 66, 67 gegenüberliegen, sind an dem diskontinuierlichen Bereich ausgebildet. Die Spalten 64, 65 werden geöffnet und geschlossen, indem die bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 entlang jeder der Stiftwellen 60, 61, 62 bzw. 63 umlaufen.

Um die Stiftwellen 60, 61, 62, 63 umlaufen zu lassen, besitzen die Stiftwellen 60, 61, 62, 63 Ritzel 70, 71, 72, 73, und diese Rätsel 70, 71, 72, 73 stehen gemein­ sam mit einem einzigen Hauptrad 74 im Eingriff. Das Hauptrad 74 ist durch einen Motor 75 umlaufend angetrieben. Der Motor 75 kann mittels einer nicht­ dargestellten elektronischen Regeleinheit elektronisch geregelt oder manuell geregelt sein. Eine feststehende Trennwandplatte 76 ist an dem zentralen Gehäuse 2 und an dem hinteren Gehäuse 3 vorgesehen, um die halbkreisför­ mige Nut 12 an dem diskontinuierlichen Bereich der Arbeitskammern 18, 19 zu schließen. Der feststehende Bereich verhindert, dass Fluid an den Stiftwellen 60, 61, 62, 63 von der Auslassseite aus zu der Einlassseite hin durch die halbkreis­ förmige Nuten 12a, 12b hindurch austritt, die in dem Impeller 11 ausgebildet sind, während die bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 die Spalten 64, 65 schließen. Anschläge 77, 78, 79, 80 sind vorgesehen um zu verhindern, dass die bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 umlaufen, wobei eine vollständige Schließposition überschritten wird.

In dem Fall, bei dem die regenerative Pumpe 400 in dem Zustand mit großer Abgabekapazität arbeitet, wie in Fig. 15 dargestellt ist, schließen, wenn das Hauptrad 74 im Uhrzeigersinn mittels des Motors 75 umläuft bzw. gedreht wird, so dass die bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 umlaufen, bis sie mit den Anschlägen 77, 78, 79, 80 über die Ritzel 70, 71, 72, 73, die mit dem Hauptrad 74 verbunden sind, in Berührung kommen, die bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 die Spalten 64, 65 vollständig. In diesem Fall kommt, da verhindert ist, dass das unter Druck stehende Fluid von der Auslassseite aus zu der Einlass­ seite hin austritt, die regenerative Pumpe in den Arbeitszustand mit großer Abgabekapazität, und wird das gesamte Fluid, das von dem Fluideinlass 16 aus zu der regenerativen Pumpe 400 hin strömt, zu dem Fluidauslass 17 hin abge­ geben.

Im Gegensatz hierzu läuft in dem Fall, bei dem die regenerative Pumpe 400 in dem Zustand mit geringer Abgabekapazität arbeitet, wie in Fig. 18 dargestellt ist, das Hauptrad 74 entgegen dem Uhrzeigersinn mittels des Motors 75 um, so dass die bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 zu der Öffnungsposition hin umlaufen. Da die Auslassseite mit der Einlassseite in Verbindung steht, so dass das unter Druck stehende Fluid von der Auslassseite aus zu der Einlassseite hin durch die Spalten 64, 65 hindurch zurückströmt, wie in Fig. 20 dargestellt ist, wird daher die Energie für das Umlaufenlassen der Antriebswelle 6 herabge­ setzt. Da eine mögliche Öffnungsposition der bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 frei wählbar ist, verändern sich der Abgabedruck und die Abgabekapazität an dem Fluidauslass 17 in Abhängigkeit von dem Öffnungsgrad. Es ist eine solche Gestaltung möglich, dass sich der Abgabedruck und die Abgabekapazität im Wesentlichen auf Null verringern, wenn die bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 den maximalen Öffnungsgrad einnehmen, bei dem die bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 umlaufen, bis sie die Trennwandplatte 76 berühren.

Der vollständige Schließzustand oder der vollständige Öffnungszustand, bei dem die bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 die Anschläge 77, 78, 79, 80 oder die Trennwandplatte 76 berühren und an diesen anhalten als Folge der Umlauf­ bewegung des Motors 75 in Richtung nach vorn oder zurück, können leicht festgestellt werden, indem Veränderungen (abrupte Anstiege) des elektrischen Stroms festgestellt werden, der zu dem Motor 75 fließt, wenn eine konstante Spannung an dem Motor 75 angelegt ist. Daher wird, wenn der vollständige Schließzustand oder der vollständige Öffnungszustand der bewegbaren Trenn­ stücke 56, 57, 58, 59 festgestellt wird, die Energiezuführung zu dem Motor 75 hin angehalten.

Während des Zustandes des vollständigen Schließens oder eines mittleren Öffnungsgrades erzeugen die Druckdifferenzen zwischen der Auslassseite und der Einlassseite, die an sowohl den bewegbaren Trennstücken 56, 57 als auch den bewegbaren Trennstücken 58, 59 zur Einwirkung kommen, umgekehrt gerichtete Momente für den Umlauf des Hauptrades 74 und des Motors 75 in entgegengesetzter Richtung zu einander über die Ritzel 70, 71, 72, 73. Da die bewegbaren Trennstücke 56, 57 und die bewegbaren Trennstücke 58, 59 wegen des Ausgleichs der umgekehrt gerichteten Momente nicht umlaufen, ist es daher nicht wesentlich, ein besonderes Mittel vorzusehen, um die Umlaufposition der bewegbaren Trennstücke beizubehalten. Offensichtlich werden, wenn sich die bewegbaren Trennstücke 56, 57 und die Trennstücke 58, 59 in dem Zustand des vollständigen Schließens befinden, wie in Fig. 19 dargestellt ist, keine Momente zum Umlaufenlassen der bewegbaren Trennstücke 56, 57 und der Trennstücke 58, 59 erzeugt, weil es keine Druckdifferenz zwischen der Vorderseite und der Rückseite der bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 gibt.

Da bei dieser Ausführung die regenerative Pumpe 400 es nicht erforderlich macht, sie mit der Arbeitseinheit 26 der vorausgehenden Ausführungsformen auszustatten, ist die gesamte Struktur der regenerativen Pumpe 400 einfach und klein. Weiter kann die regenerative Pumpe 400 im Wesentlichen die gleichen Ergebnisse wie die regenerative Pumpe 100 der ersten Ausführungsform erreichen.

Die regenerative Pumpe 400 weist die Anschläge 77, 78, 79, 80 auf, um die bewegbaren Trennstücke 56, 57, 58, 59 zwangsläufig in der vollständigen Schließstellung anzuhalten; jedoch ist es vorstellbar, den Drehwinkel des Motors 75 unter Verwendung beispielsweise einer Dreh-Kodiereinrichtung festzustellen.

In einem solchen Fall ist es nicht notwendig, sie mit Anschlägen auszustatten, und kann die Position des mittleren Grades leicht und genau festgestellt werden.

Ferner kann die regenerative Pumpe 100, 200, 300, 400 der obigen Ausfüh­ rungsformen bei zahlreichen bzw. verschiedenen Strukturen Anwendung finden. Insbesondere ist sie wirksamer, wenn die regenerative Pumpe durch eine Energiequelle angetrieben wird, bei der sich die Drehzahl drastisch verändert; die vorliegende Erfindung ist unter beispielhafter Angabe der regenerativen Pumpe erläutert worden. Daher kann beispielsweise in dem Fall, bei dem die Energiequelle ein Verbrennungsmotor oder ein Gasturbinenmotor ist, die vorliegende Erfindung beispielsweise bei einer Kühlpumpe zum Kühlen eines Kühlmittels zum Kühlen des Motors, bei einer Umwälzpumpe zum Umwälzen eines Kühlmittels zur Durchführung eines Heizbetriebs in einem Fahrzeug o. dgl., in dem der Motor eingebaut ist, bei einer Kraftstoffpumpe zum Zuführen von Kraftstoff zu den Motor oder bei einer Ladepumpe Anwendung finden. Die regenerative Pumpe 100, 200, 300, 400 der obigen Ausführungsformen kann auch bei anderen Strukturen als den oben beschriebenen Pumpen Anwendung finden.

Claims (16)

1. Regenerative Pumpe, umfassend:
ein Gehäuse (1, 2, 3), das mit einem Fluideinlass (16) und einem Fluidauslass (17) ausgestattet ist; und
einen Impeller (11), der drehbar in dem Gehäuse gelagert ist und eine Vielzahl von ersten Nuten (12, 12a, 12b) aufweist, die an mindestens einer Seite desselben ausgebildet sind,
wobei das Gehäuse eine Arbeitskammer (18, 19) aufweist, die an einer inneren Wandfläche, die der seitlichen Fläche des Impellers gegenübersteht, ausgebildet ist und die aus einer zweiten Nut besteht, die einen diskontinuierlichen Bereich zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass aufweist, wobei ein Bereich der Arbeitskammer mit dem Fluideinlass und ein anderer Bereich der Arbeits­ kammer mit dem Fluidauslass verbunden ist,
wobei die regenerative Pumpe weiter umfasst ein bewegbares Trennstück (22, 23, 35, 36, 37, 4E3, 47, 56, 57, 58, 59) zum Regeln der Größe eines Spalts (33, 34, 43, 44, 45, 64, 65), der zwischen der seitlichen Fläche des Impellers und der inneren Wandfläche des Gehäuses an dem diskontinuierlichen Bereich der Arbeitskammer ausgebildet ist, um den Zustand der Verbindung zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass zu regeln.

2. Regenerative Pumpe nach Anspruch 1, wobei:
die ersten Nuten des Impellers (11) in Umfangsrichtung des Impellers angeord­ net sind und sich im Wesentlichen in radialer Richtung des Impellers erstrecken, und
die Arbeitskammer (18, 19) an der inneren Wandfläche ausgebildet ist, die der seitlichen Fläche des Impellers an einer radialen Position gegenübersteht, der die ersten Nuten des Impellers gegenüberstehen, und aus einer im Wesentlichen ringförmigen zweiten Nut mit einem diskontinuierlichen Bereich aufgebaut ist, an dem ein Ring zwischen dem Fluideinlass und dem Fluidauslass unvollständig ist, wobei ein Endbereich der Arbeitskammer mit dem Fluideinlass und ein anderer Endbereich der Arbeitskammer mit dem Fluidauslass verbunden sind.

3. Regenerative Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, weiter umfassend eine Drehantriebswelle (6), die mittels des Gehäuses (1, 2, 3) drehbar gelagert ist, wobei:
der Fluideinlass (16) sich in der Nähe des Fluidauslasses (17) befindet,
der Impeller (11) eine Scheibengestalt aufweist und an der Drehantriebswelle befestigt ist und
die ersten Nuten (12, 12a, 12b) auf einem im Wesentlichen einzigen Umfang in der Umfangsrichtung des Impellers angeordnet sind.

4. Regenerative Pumpe nach Anspruch 3, wobei das bewegbare Trennstücke (22, 23) entlang der axialen Richtung der Drehantriebswelle (6) in Richtung zu der seitlichen Fläche des Impellers (11) hin bewegbar ist, um die Größe des Spalts (33, 34) zu regeln, der zwischen der seitlichen Fläche des Impellers und der inneren Wandfläche des Gehäuses (1, 2, 3) gebildet ist.

5. Regenerative Pumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das bewegbare Trennstück (35, 36, 37) entlang der radialen Richtung des Impellers (11) in Richtung zu der äußeren Umfangsfläche des Impellers hin bewegbar ist, um die Größe des Spalts (43, 44) zu regeln, der zwischen der seitlichen Fläche des Impellers und der inneren Wandfläche des Gehäuses (1, 2, 3) gebildet ist.

6. Regenerative Pumpe nach Anspruch 5, wobei das bewegbare Trennstück (35, 36, 37) so gestaltet ist, dass es sowohl die Größe des Spalts (43, 44), der zwischen der seitlichen Fläche des Impellers und der inneren Wandfläche des Gehäuses (1, 2, 3) gebildet ist, als auch die Größe des Spalts (45) regelt, der die äußere Umfangsfläche des Impellers (11) begrenzt.

7. Regenerative Pumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend eine Gegendruckkammer (24, 25, 42) zum Abstützen des beweg­ baren Trennstücks (22, 23, 35, 36, 37), auf die ein geregelter Fluiddruck einwirkt.

8. Regenerative Pumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, weiter umfassend eine Gegendruckkammer (54, 55) zum Abstützen des bewegbaren Trennstücks (46, 47), die als ein geschlossener Raum ausgebildet ist, in dem Druckfluid abgedichtet aufgenommen ist.

9. Regenerative Pumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das bewegbare Trennstück (46, 47) einen Kolbenbereich (48, 49) besitzt, der einstückig mit dem bewegbaren Trennstück ausgebildet ist, und die regenerative Pumpe weiter ein Kolbenbetätigungsmittel (52, 53) zum Betätigen des Kolbens unter Verwendung von Thermowachs umfasst, dessen Volumen sich entspre­ chend der Temperatur des Gehäuses (1, 2, 3) verändert, um die Größe des Spalts (33, 34) zu regeln, der zwischen der seitlichen Fläche des Impellers (11) und der inneren Wandfläche des Gehäuses ausgebildet ist.

10. Regenerative Pumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das bewegbare Trennstück (56, 57, 58, 59) ein Plattenelement aufweist, das in einer plattenförmigen Gestalt ausgebildet und das an einer Stiftwelle (60, 61, 62, 63) befestigt ist, die parallel zu der seitlichen Fläche des Impellers (11) in der Nähe der seitlichen Fläche des Impellers vorgesehen ist, und zum Regeln der Größe des Spalts (64, 65), der zwischen den seitlichen Flächen des Impellers (11) und der inneren Wandfläche des Gehäuses (1, 2, 3) gebildet bzw. begrenzt ist, und zwar durch Drehen bzw. Umlaufenlassen der Stiftwellen.

11. Regenerative Pumpe nach Anspruch 10, wobei die Stiftwelle (60, 61, 62, 63) mittels eines Motors (75) über ein Getriebe in Umlauf versetzt ist.

12. Regenerative Pumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das bewegbare Trennstück (22, 23, 35, 36, 37, 46, 47, 56, 57, 58, 59) an beiden seitlichen Flächen des Impellers (11) vorgesehen ist.

13. Regenerative Pumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 11, wobei das bewegbare Trennstück (22, 23, 35, 36, 37, 46, 47, 56, 57, 58, 59) nur an einer seitlichen Fläche des Impellers (11) vorgesehen ist.

14. Regenerative Pumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 13, wobei das bewegbare Trennstück (22, 23, 35, 36, 37, 46, 47, 56, 57, 58, 59) aus einer Schließstellung, in der Spalt (33, 34, 43, 44, 45, 64, 65) vollständig geschlossen ist, zu einer Öffnungsstellung bewegbar ist, in der die Abschnittsfläche des Spalts in der Umfangsrichtung des Impellers (11) so groß wie die Abschnitts­ fläche der Arbeitskammer (18, 19) in der Umfangsrichtung des Impellers (11) oder größer als diese ist.

15. Regenerative Pumpe nach Anspruch 3 oder 4, wobei der Innendurch­ messer des Spalts (43, 44) in der Axialrichtung der Drehantriebswelle (6) kleiner als der Innendurchmesser der Arbeitskammer (18, 19) in der Axialrichtung der Drehantriebswelle ist.

16. Regenerative Pumpe nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das bewegbare Trennstück (35, 36, 37) in einer Richtung im Wesentlichen recht­ winklig zu der Richtung bewegbar ist, in der das Fluid in Richtung zu dem Fluidauslass (17) hin strömt.