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Dokumentenidentifikation DE102006021252A1 12.04.2007
Titel Flügelzellenpumpe
Anmelder Joma-Hydromechanic GmbH, 72411 Bodelshausen, DE
Erfinder Schneider, Willi, Dipl.-Ing., 72411 Bodelshausen, DE
Vertreter Dreiss, Fuhlendorf, Steimle & Becker, 70188 Stuttgart
DE-Anmeldedatum 28.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006021252
Offenlegungstag 12.04.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 12.04.2007
IPC-Hauptklasse F04C 2/34(2006.01)A, F, I, 20060428, B, H, DE
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, bestehend aus einem Innenrotor und einer Vielzahl von Flügeln, die in im Wesentlichen radialen Schlitzen im Innenrotor radial verschieblich gelagert und am Außenrotor schwenkbar befestigt sind, wobei der Außenrotor von Gleitschuhen gebildet wird, wobei die Gleitschuhe an der Innenumfangsfläche eines Stators entlanggleiten und mit ihren axialen Stirnseiten in einer Führungsbahn geführt sind, wobei die Führungsbahn in einem Führungsring vorgesehen ist.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe bestehend aus einem Außenrotor, einem Innenrotor und einer Vielzahl von Flügeln, die in im Wesentlichen radialen Schlitzen im Innenrotor radial verschieblich gelagert und am Außenrotor schwenkbar befestigt sind, wobei der Außenrotor von Gleitschuhen gebildet wird, wobei die Gleitschuhe an der Innenumfangsfläche eines Stators entlang gleiten und mit ihren axialen Stirnseiten in einer Führungsbahn geführt sind.

Aus der DE 100 40 711 A1 ist eine Flügelzellenpumpe mit einem ringförmigen Innenrotor bekannt, in dem eine Mehrzahl von sich radial nach außen erstreckenden Flügelelementen radial verschieblich aufgenommen sind. Die radial inneren Endbereiche der Flügelelemente stützen sich an einem drehfesten Zentralteil ab, die radial außen liegenden Endbereiche an einem drehfesten Außenring. Der Rotor kann um eine Drehachse gedreht werden, die gegenüber der Mittelachse des Zentralteils und des Außenrings versetzt ist. Auf diese Weise bilden sich bei einer Drehbewegung des Rotors zwischen den Flügelelementen zunächst größer und dann wieder kleiner werdende Förderzellen oder Arbeitsräume. Durch die Volumenänderung der Förderzellen wird zunächst Fluid in die Förderzellen angesaugt und dann wieder ausgestoßen. Die Endbereiche der Flügelelemente gleiten auf dem Zentralteil bzw. dem Außenring. Eine solche Flügelzellenpumpe kann einfach und preiswert hergestellt werden.

Zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist aus der DE 195 32 703 C1 eine Flügelzellenpumpe in Form einer Pendelschieberpumpe bekannt. Bei dieser sind die Flügelelemente in einem Innenrotor verschieblich aufgenommen, wohingegen sie in einem ringförmigen Außenrotor schwenkbar gehalten sind. Die Drehachse des Innenrotors ist gegenüber der Drehachse des Außenrotors versetzt, wodurch im Betrieb ebenfalls sich zunächst vergrößernde und dann wieder verkleinernde Förderzellen gebildet werden. Die aus der DE 195 32 703 C1 bekannte Pendelschieberpumpe ist jedoch komplex und somit teuer in der Herstellung.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Flügelzellenpumpe zu schaffen, die einen hohen Wirkungsgrad aufweist und gleichzeitig einfach und preiswert hergestellt und montiert werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass bei der eingangs genannten Flügelzellenpumpe die Führungsbahn in einem Führungsring vorgesehen ist.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Flügelzellenpumpe mit einem eine Führungsbahn aufweisenden Führungsring besitzt den wesentlichen Vorteil, dass die Flügelzellenpumpe wesentlich einfacher aufgebaut ist, da sie zum einen aus weniger Bauteilen besteht, zum anderen die Bauteile einfacher gestaltet sind. Daher ist sie auch wesentlich einfacher montierbar. Der Führungsring dient zur Führung der Gleitschuhe, so dass diese stets, d.h. in jeder Betriebssituation der Flügelzellenpumpe an der Innenumfangsfläche des Stators anliegen und zwar auch unabhängig von der Drehzahl der Flügelzellenpumpe. Die Führungsbahn ist demnach eine Zwangführung für die Gleitschuhe, die deren permanente und fluiddichte Anlage an der Innenumfangsfläche gewährleistet.

Die Ausgestaltung der Zwangsführung als Führungsring besitzt den wesentlichen Vorteil, dass die Arbeitskammern der Flügelzellenpumpe stets axial zugänglich sind und nicht von Steuer- oder Führungselementen verschlossen werden. Es müssen also keine speziellen Durchbrüche in Bauteilen vorgesehen werden, die zudem die Strömung des Arbeitsfluids behindern oder stören würden.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Führungsring stirnseitig auf den Stator und die Gleitschuhe aufgesetzt ist. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine leichte Montage, indem lediglich der Führungsring axial auf die axialen Stirnseiten der Gleitschuhe aufgesteckt werden muss. Dabei können die Gleitschuhe zum Beispiel mittels eines speziellen Montagewerkzeugs in Anlage an die Innenumfangsfläche des Stators gehalten werden, bis der Führungsring positioniert ist.

Erfindungsgemäß weist der Führungsring einen im Wesentlichen C-förmigen, das heißt seitlich offenen Querschnitt mit zwei freien Schenkeln und einer in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefung, insbesondere Ringnut, auf. Ein solcher Führungsring kann einfach hergestellt werden und ist leicht montierbar, da er keine Hinterschneidungen besitzt und da der Ring sowohl für die Vorderseite als auch für die Rückseite, das heißt für beide Stirnflächen der Pumpe gleich ausgebildet ist.

Durch eine exakte Bearbeitung der Nut können der Stator und die Gleitschuhe spielfrei aufgenommen werden. Dabei zeigen die beiden freien Schenkel des Führungsrings axial nach innen. Der Führungsring besitzt eine flache, die Basis des Rings bildende Außenseite, die zum Beispiel an einem Verschlussdeckel anliegt.

Die beiden freien Schenkel des Führungsrings umgreifen die Stirnseite des Stators und definieren damit die Lage des Rings bezüglich des Stators und somit innerhalb der Flügelzellenpumpe. Auf diese Weise wird auch der Stator in der Pumpe fixiert.

Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel greift einer der beiden freien Schenkel des Führungsrings, insbesondere der radial innere Schenkel, in eine stirnseitige Vertiefung der Gleitschuhe. Dabei ist die stirnseitige Vertiefung eine in teilringförmige Nut. Dieser Eingriff des freien Schenkels des Führungsrings in die Nut des Gleitschuhs bildet eine Verzahnung und gewährleistet die sichere Anlage des Gleitschuhs an der Innenumfangsfläche des Stators, auch wenn in den Arbeitsräumen zum Beispiel während des Ansaugtaktes ein Unterdruck herrscht.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt des stirnseitigen Bereichs des Gleitschuhs C-förmig, das heißt seitlich offen, und die Vertiefung ist von zwei axial nach außen abragenden Schenkeln flankiert. Der Führungsring und die Gleitschuhe sind demnach beide C-förmig ausgebildet und greifen verzahnend ineinander, indem die beiden die Nuten aufweisenden Seiten einander zugewandt sind.

Mit Vorzug liegt der radial innere Schenkel des Gleitschuhs an der radialen Innenumfangsfläche des Führungsrings an. Hierdurch wird eine zusätzliche Führung erreicht, so dass nicht nur gewährleistet ist, dass der Gleitschuh nicht von der Innenumfangsfläche des Stators abhebt, sondern auch dass bei hohen Geschwindigkeiten ein Teil der Anpresskraft des Gleitschuhs vom Führungsring aufgefangen wird. Außerdem wird durch diese Ausgestaltung des Gleitschuhs und des Führungsrings der Gleitschuh bei der Verstellung der Flügelzellenpumpe in Richtung einer größeren oder kleineren Förderleistung aktiv vom Führungsring mitgenommen und geführt. Dies bedeutet, dass die Gleitschuhe nicht nur in Umfangsrichtung, sondern auch in radialer Richtung geführt werden.

Eine besonders bevorzugte Ausgestaltung sieht vor, dass die axiale Stirnfläche des radial inneren Schenkels des Gleitschuhs und die axial äußere Stirnfläche des Führungsrings in der gleichen Ebene liegen. Außerdem liegen in Weiterbildung der Erfindung die axial äußere Stirnfläche des Führungsringes und die axialen Stirnflächen der Flügel in der gleichen Ebene. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, dass durch eine Planfläche eines Deckels, der an den beiden axialen Stirnflächen des Gleitschuhs und des Führungsrings anliegt, jeder Arbeitsraum auf einfache Weise verschlossen werden kann. Außerdem kann durch eine stirnseitige Bearbeitung des Führungsrings sowie der Gleitschuhe und der stirnseitigen Flächen der Flügel eine fluiddichte Anlage gewährleistet werden.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.

In der Zeichnung zeigen:

1 eine Seitenansicht der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe;

2 einen Schnitt II-II gemäß 1;

3 einen Schnitt III-III gemäß 2; und

4 eine perspektivische Darstellung der Flügelzellenpumpe mit teilweise aufgebrochenem Führungsring.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird vollinhaltlich auf die DE 10 2005 048 602 verwiesen, deren Inhalt zum Inhalt der vorliegenden Anmeldung gemacht wird.

Die 1 zeigt eine Seitenansicht einer insgesamt mit 10 bezeichneten Flügelzellenpumpe, die einen Innenrotor 12 aufweist, der von einer Antriebswelle 14 angetrieben wird. Der Innenrotor 12 besitzt radiale Schlitze 16, in welchen jeweils ein Flügel 18 in radialer Richtung verschieblich gelagert ist. Der Flügel 18 weist ein verdicktes äußeres Ende 20 auf, an welchem ein Gleitschuh 22 schwenkbar gelagert ist. Dieser Gleitschuh 22 liegt, wie aus 3 ersichtlich, an der Innenumfangsfläche 24 eines Stators 26 an. Diese Gleitschuhe 22 bilden einen Außenrotor 28, der sich zusammen mit dem Innenrotor 12 in Umfangsrichtung bezüglich des Stators 26 dreht. Die Flügel 18, der Innenrotor 12 und die Gleitschuhe 22 bilden zusammen mit dem Stator 26 Arbeitsräume 30, die sich vergrößern und wieder verkleinern, wenn der Innenrotor 12 umläuft.

Der 4 kann entnommen werden, dass auf die Stirnseiten 32 und 34 des Stators 26 sowie der Gleitschuhe 22 ein Führungsring 36 aufgesetzt ist, der nachfolgend näher beschrieben ist.

Der Führungsring weist, wie aus den 2 und 4 ersichtlich, einen C-förmigen Querschnitt auf, wobei die beiden Schenkel 38 und 40 parallel zueinander ausgerichtet sind und axial nach innen zeigen. Der Schenkel 38 umgreift den Stator 26 randseitig an seiner radialen Außenseite 42 und der innere Schenkel 40 greift in eine als Nut 44 ausgebildete Vertiefung 46 an der Stirnseite 34 des Gleitschuhs 22 ein. Dies ist deutlich in den 2 und 4 erkennbar. Dadurch wird der Gleitschuh 22 an der Innenumfangsfläche 24 des Stators 26 gehalten. Demnach weist der Führungsring 36 zwischen seinen beiden Schenkeln 38 und 40 eine Führungsnut 48 auf, in welche, wie bereits erwähnt, der Rand der Stirnseite 32 des Stators 36 und ein radial äußerer Schenkel 50 der C-förmig ausgestalteten Stirnseite 34 des Gleitschuhs 22 eingreift. Der andere Schenkel 52, in welchem das freie Ende des Flügels 18 schwenkbar gelagert ist, liegt an der Innenumfangsfläche 54 des Führungsrings 36 an. Hierdurch wird eine Zwangsführung der Gleitschuhe 22 sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung geschaffen.

Aus 2 ist außerdem erkennbar, dass die Stirnfläche 56 des Schenkels 52 des Gleitschuhs 22 und die axial äußere Stirnfläche 58 des Führungsrings 36 in einer gemeinsamen Ebene 60 liegen. In dieser Ebene 60 liegt außerdem die axiale Stirnfläche 62 eines jeden Flügels 18. Schließlich liegt in dieser Ebene 60 noch die axiale Stirnseite 64 des Innenrotors 12. Hierdurch wird eine einfache Möglichkeit geschaffen, die Arbeitsräume 30 durch einfaches Aufsetzen eines planen Deckels zu verschließen. Außerdem ist leicht erkennbar, dass die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe 10 leicht montiert werden kann und aus wenigen Bauteilen aufgebaut ist.


Anspruch[de]
Flügelzellenpumpe (10) bestehend aus einem Außenrotor(28), einem Innenrotor (12) und einer Vielzahl von Flügeln (18), die in im Wesentlichen radialen Schlitzen (16) im Innenrotor (12) radial verschieblich gelagert und am Außenrotor (28) schwenkbar befestigt sind, wobei der Außenrotor (28) von Gleitschuhen (22) gebildet wird, wobei die Gleitschuhe (22) an der Innenumfangsfläche eines Stators (26) entlang gleiten und mit ihren axialen Stirnseiten (34) in einer Führungsbahn geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsbahn in einem Führungsring (36) vorgesehen ist. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (36) stirnseitig auf den Stator (26) und die Gleitschuhe (22) aufgesetzt ist. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungsring (36) einen im Wesentlichen C-förmigen Querschnitt mit zwei freien Schenkeln (38 und 40) und einer in Umfangsrichtung verlaufenden Vertiefung, insbesondere Nut (48), aufweist. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden freien Schenkel (38 und 40) des Führungsringes (36) axial nach innen zeigen. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden freien Schenkel (38 und 40) des Führungsringes (36) die Stirnseite (32) des Stators (26) umgreifen. Flügelzellenpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass einer der beiden freien Schenkel (40) des Führungsringes (36) in eine stirnseitige Vertiefung (46) der Gleitschuhe (22) eingreift. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vertiefung (46) eine in ringförmig verlaufende Nut (44) ist. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des stirnseitigen Bereichs des Gleitschuhs (22) C-förmig ist und die Vertiefung (46) von zwei axial nach außen abragenden Schenkeln (50 und 52) flankiert ist. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der radial innere Schenkel (52) des Gleitschuhs (22) an der radialen Innenumfangsfläche (2$) des Führungsringes (36) anliegt. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Stirnfläche (56) des radial inneren Schenkels (52) des Gleitschuhs (22) und die axial äußere Stirnfläche (58) des Führungsringes (36) in einer gemeinsamen Ebene (60) liegen. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale äußere Stirnfläche (58) des Führungsringes (36) und die axiale Stirnfläche (62) des Flügels (18) in einer gemeinsamen Ebene (60) liegen. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale äußere Stirnfläche (58) des Führungsringes (36) und die axiale Stirnfläche (62) des Innenrotors (12) in einer gemeinsamen Ebene (60) liegen.






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