DE102008054009A1

DE102008054009A1 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: DE102008054009A1
Application number: DE102008054009A
Authority: DE
Inventors: Hussam-Eddin Saleh; Martin Korn; Martin Böhm
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2008-10-30
Filing date: 2008-10-30
Publication date: 2010-05-06
Anticipated expiration: 2028-10-31
Also published as: DE102008054009B4

Abstract

Flügelzellenpumpe (10) in einem Maschinengehäuse (1) mit einem Fluidzufluss (6) und einem weitgehend diametral zu dem Fluidzufluss (6) angeordneten Fluidabfluss (7) und mit einem, in dem Maschinengehäuse (1) um eine erste Drehachse (8) drehbar angeordneten, weitgehend rohrförmigen Käfig (2) und mit einem, in einem Innenraum des Käfigs (2) angeordneten, um eine zweite, zur ersten Drehachse (8) parallelen Drehachse (9) drehbaren Rotor (5), wobei der Käfig (2) und der Rotor (5) über zumindest vier, einerseits koaxial zu den Drehachsen (8, 9) schwenkbar gelagerte und andererseits in sich in Richtung der Drehachsen (8, 9) erstreckenden, zu den Flügeln (3) korrespondierende Nuten (11) geführten Flügel (3) derart miteinander in Wirkverbindung stehen, dass bei einer Drehung des Rotors (5) der Käfig (2) mit drehbar ist, wobei durch die Drehung ein Fluid vom Fluidfluss (6) zum Fluidabfluss (7) förderbar ist und wobei die Flügel (3) zumindest in dem Bereich, der in die Nuten (11) ragt, eine geringere Dicke aufweisen als eine lichte Weite der Nuten (11) ist, wobei jeder Flügel (3) eine einzige Linienberührung mit der korrespondierenden Nut (11) aufweist und die Flügel (3) von Federelementen (4) entgegen einer Drehrichtung gegen die Linienberührung drückbar sind. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die innere Reibung der Flügelzellenpumpe durch Minimierung der reibenden Flächen und Gleitgeschwindigkeiten reduziert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Sie geht von dem deutschen Gebrauchsmuster DE 295 14 202 U1 aus. Aus dieser Schrift ist eine als Pumpe oder Hydromotor einsetzbare, regelbare Pendelschiebermaschine bzw. Flügelzellenpumpe bekannt. Die Flügelzellenpumpe gemäß dem Stand der Technik weist ein Maschinengehäuse mit einem Fluidzufluss und einem weitgehend diametral zu dem Fluidzufluss angeordneten Fluidabfluss auf. In dem Maschinengehäuse ist ein, um eine erste Drehachse drehbar angeordneter, weitgehend rohrförmiger Käfig angeordnet. Im Innenraum des Käfigs ist wiederum ein um eine zweite, zur ersten Drehachse parallel angeordneten Drehachse drehbarer Rotor angeordnet. Der Käfig und der Rotor sind über acht schwenkbar gelagerte Flügel miteinander in Wirkverbindung, derart, dass bei einer Drehung des Rotors um seine Drehachse der rohrförmige Käfig über die Flügel ebenfalls mitgedreht wird. Hierzu sind die Flügel im rohrförmigen Käfig drehbar gelagert, während sie andernends in Nuten des Rotors geführt sind. Durch Verschieben der zwei Drehachsen zueinander kann die Fördermenge eines Förderfluids, z. B. ein Schmiermittel, welches vom Fluidzufluss zum Fluidabfluss gefördert wird, variiert werden.
Nachteilig an der bekannten Konstruktion ist eine relativ hohe innere Reibung der Flügelzellenpumpe, bedingt durch Fertigungstoleranzen. Weiter weist die Flügelzellenpumpe einen hohen inneren Pumpwiderstand bei hoher Drehzahl auf sowie eine hohe Empfindlichkeit gegen Verschmutzung.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die o. g. Nachteile zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung wird die innere Reibung durch Minimierung der reibenden Flächen und Gleitgeschwindigkeiten reduziert, da durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung nur noch eine Linienberührung zwischen den Reibpartnern existiert. Gleichzeitig werden die inneren Pumpwiderstände durch eine Reduktion des Arbeitshubes der Flügel im Rotor reduziert. In vorteilhafter Weise ist keine Passung für die Flügel im Rotor notwendig, wodurch die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe weitgehend unempfindlich gegenüber Schmutz ist. Darüber hinaus werden in vorteilhafter Weise die Volumina der Nebenkammern (von den Nuten und den Flügeln gebildet) durch die Anordnung und die Form der Flügel reduziert, wodurch eine Drehungleichförmigkeit der Flügelzellenpumpe deutlich verringert wird. Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weise der radiale Hub der Flügel durch die Überlagerung mit einer tangentialen Bewegung verringert. Dadurch kann der Rotor bei gleicher Baugröße der Flügelzellenpumpe wesentlich stabiler gestaltet werden.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ist eine besonders robuste und bevorzugte Ausführungsform.
Mit der Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 kann die Fördermenge der Flügelzellenpumpe variiert werden.
Im Folgenden ist die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispieles in zwei Figuren näher erläutert.
1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Flügelzellenpumpe.
2 zeigt eine Detailansicht aus 1.
1 zeigt einen Schnitt durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Flügelzellenpumpe 10. In einem Maschinengehäuse 1 ist ein rohrförmiger, in dem Maschinengehäuse 1 um eine erste Drehachse 8 drehbar gelagerter Käfig 2 angeordnet. In einem nicht bezifferten Innenvolumen des Käfigs 2 ist ein um eine zweite Drehachse 9 drehbar angeordneter Rotor 5 angeordnet. Der Kä2 und der Rotor 5 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel beispielsweise über sechs Flügel 3, wobei nur ein Flügel beziffert ist, miteinander in Wirkverbindung. Hierfür sind die Flügel 3 parallel zu den Drehachsen 8, 9 schwenkbar in dem Käfig 2 angeordnet, während sie andernends in Nuten 11 in dem Rotor 5 gelagert sind. Im Bereich der schwenkbaren Lagerung im Rotor 5 werden die Flügel 3 von Federelementen 4 entgegen einer, mit einem Pfeil symbolisch dargestellten Drehrichtung des Rotors 5 gegen eine Seitenwand der Nut 11 gedrückt. Beim Betrieb der Flügelzellenpumpe 10 wird der drehbare Rotor 5 angetrieben, wodurch der Käfig 2 über die Flügel 3 mitgedreht wird. Hierbei wird ein Fluid von einem gestrichelt dargestellten Fluidzufluss 6 zu einem ebenfalls gestrichelt dargestellten Fluidabfluss 7 gefördert. Durch Veränderung des Abstandes der ersten Drehachse 8 zur zweiten Drehachse 9, weitgehend senkrecht zu einer Verbindungslinie vom Fluidzufluss 6 zum Fluidabfluss 7, ist eine Fluidfördermenge veränderbar.
Erfindungsgemäß weisen die Flügel 3 zumindest in dem Bereich, der in die Nuten 11 ragt, eine geringere Dicke auf als eine lichte Weite der Nuten 11 ist, wobei jeder Flügel 3 eine einzige Linienberührung mit der korrespondieren den Nut 11 aufweist und die Flügel 3 von Federelementen 4 entgegen einer Drehrichtung gegen die Linienberührung drückbar sind.
Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe 10 kann beispielsweise aus einem Kunststoff, wie ABS (Acrylbuthadienstyrol) oder einem Metall, beispielsweise einem Leichtmetall, wie Aluminium oder auch aus Verbundwerkstoffen gefertigt sein. Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe 10 kann beispielsweise als Schmiermittelpumpe für eine Verbrennungskraftmaschine eingesetzt werden.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird die innere Reibung durch Minimierung der reibenden Flächen (nur Linienberührung) und Gleitgeschwindigkeiten reduziert. Weiter werden die inneren Pumpwiderstände durch Reduktion des Arbeitshubes der Flügel 3 im Rotor 2 minimiert. Darüber hinaus ist in vorteilhafter Weise keine Passung der Flügel 3 im Rotor 2 notwendig, wodurch die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe 10 unempfindlich gegenüber Schmutz ist. Darüber hinaus werden die Volumina der Nebenkammern durch die Anordnung und die Form der Flügel 3 verkleinert, wodurch eine Verringerung der Drehungleichförmigkeit erzielt ist. Weiter wird der radiale Hub der Flügel 3 durch Überlagerung einer tangentialen Bewegung verringert. Dadurch kann der Rotor 2, bei gleicher Baugröße der Flügelzellenpumpe 10, stabiler gestaltet werden.
Das grundsätzliche Funktionsprinzip der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe 10 mit einseitiger Flügelanlage mit Linienberührung entspricht dem bisher bekannten Stand der Technik. Die Neuerung liegt in der über einen weiteren Bereich eines Umlaufs einseitigen Anlage des Flügels 3 in einer Nut 11 im Rotor 2. Dabei gleitet bzw. rollt der Flügel 3 in der Nut 11 des Rotors 2 ab. Damit der Rotor 5 die Drehbewegung auf dem Käfig 2, über die darin drehbar verankerten Flügel 3 übertragen kann, ist eine aufeinander abgestimmte Form von Flügel 3 und Nut 11 im Rotor 5 erforderlich. Die Form der Flügel 3 und der Nuten 11 beeinflussen sich gegenseitig. Zusätzlich wird die Form der Flügel 3 und der Nuten 11 von der Exzentrizität (Rotor 5, Käfig 2) und dem Anstellwinkel des Flügels 3 im Käfig 2 beeinflusst. Damit eine kontinuierliche Kraftübertragung möglich ist, muss die Nut 11 so geformt sein, dass der Freiheitsgrad des Flügels 3 über einen Bereich einer Umdrehung (360° geteilt durch die Anzahl der Flügel) so weit eingeschränkt wird, dass über Formschluss die Kraft übertragen werden kann.
Denkbar ist aber auch eine kinematische Umkehrung, d. h. die Flügel 3 sind schwenkbar in der Nabe 5 gelagert und der Arbeitshubausgleich wird durch entsprechend geformte Nuten 11 im Käfig 2 gewährleistet.
2 zeigt eine Detailansicht eines Flügels 3 mit einem Federelement 4 aus 1.
Nochmals die Vorteile der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe 10 in Stichworten:

– Verringerung der inneren Reibung, weniger Verschleiß;
– Innerer Pumpwiderstand wird reduziert;
– Unempfindlichkeit gegen Schmutz;
– Geringere Anfälligkeit gegen Kavitation;
– Geringere innere Verschäumung des Fluids.

1: Maschinengehäuse
2: Käfig
3: Flügel
4: Federelement
5: Rotor
6: Fluidzufluss
7: Fluidabfluss
8: erste Drehachse
9: zweite Drehachse
10: Flügelzellenpumpe
11: Nut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 29514202 U1 [0002]

Claims

Flügelzellenpumpe (10) in einem Maschinengehäuse (1) mit einem Fluidzufluss (6) und einem weitgehend diametral zu dem Fluidzufluss (6) angeordneten Fluidabfluss (7) und mit einem, in dem Maschinengehäuse (1) um eine erste Drehachse (8) drehbar angeordneten, weitgehend rohrförmigen Käfig (2) und mit einem, in einem Innenraum des Käfigs (2) angeordneten, um eine zweite, zur ersten Drehachse (8) parallelen Drehachse (9) drehbaren Rotor (5), wobei der Käfig (2) und der Rotor (5) über zumindest vier, einerseits koaxial zu den Drehachsen (8, 9) schwenkbar gelagerte und andererseits in sich in Richtung der Drehachsen (8, 9) erstreckenden, zu den Flügeln (3) korrespondierenden Nuten (11) geführten Flügel (3) derart miteinander in Wirkverbindung stehen, dass bei einer Drehung des Rotors (5) der Käfig (2) mitdrehbar ist, wobei durch die Drehung ein Fluid vom Fluidzufluss (6) zum Fluidabfluss (7) förderbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (3) zumindest in dem Bereich, der in die Nuten (11) ragt, eine geringere Dicke aufweisen als eine lichte Weite der Nuten (11) ist, wobei jeder Flügel (3) eine einzige Linienberührung mit der korrespondierenden Nut (11) aufweist und die Flügel (3) von Federelementen (4) entgegen einer Drehrichtung gegen die Linienberührung drückbar sind.
Flügelzellenpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (3) im Rotor (5) oder im Käfig (2) schwenkbar gelagert sind und die Federelemente (4) im Bereich der schwenkbaren Lagerungen angeordnet sind.
Flügelzellenpumpe nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Drehachse (9) des Rotors (5) zur ersten Drehachse (8) des Käfigs (2) weitgehend quer zu einer Verbindungslinie von dem Fluidzufluss (6) zu dem Fluidabfluss (7) parallel verschiebbar ist.