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WO2014121872A2 - Zellenpumpe - Google Patents

Zellenpumpe Download PDF

Info

Publication number
WO2014121872A2
WO2014121872A2 PCT/EP2013/076761 EP2013076761W WO2014121872A2 WO 2014121872 A2 WO2014121872 A2 WO 2014121872A2 EP 2013076761 W EP2013076761 W EP 2013076761W WO 2014121872 A2 WO2014121872 A2 WO 2014121872A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
rotor
ring
cell pump
partition
stator
Prior art date
Application number
PCT/EP2013/076761
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2014121872A3 (de
Inventor
Corinna Hager
Steffen SIES
Lutz Bellmann
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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 Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2014121872A2 publication Critical patent/WO2014121872A2/de
Publication of WO2014121872A3 publication Critical patent/WO2014121872A3/de

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0881—Construction of vanes or vane holders the vanes consisting of two or more parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/30—Rotary-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
    • F04C2/38—Rotary-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 group F04C2/02 and having a hinged member
    • F04C2/39—Rotary-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 group F04C2/02 and having a hinged member with vanes hinged to the inner as well as to the outer member

Definitions

  • the invention relates to a cell pump for conveying a fluid.
  • Cell pumps with at least two cells or multi-cell pumps are known in different designs. Exemplary embodiments are vane pumps (for example as described in DE 1653890 A), roller cell pumps (for example as in DE 10 2008 032 249 AI
  • cell pumps usually have a driven rotor, a rotor fixed eccentrically to the stator and separating elements.
  • Pendulum vane pump additionally has a rotating ring mounted in the stator.
  • the separating elements or in this case pendulum
  • the separating elements are each pivotally mounted in the ring by a rotary or rotary joint.
  • a fluid such as gas, or a fluid between a high-pressure region and a cell pump may be provided by a cell pump
  • the cell pumps listed above each have differently designed dividing elements, which can lead to certain disadvantages.
  • Vane pumps are normally designed to press the vanes as much as possible into the reversal areas of the stator to perform the sealing function. However, this increases the mechanical friction and the wear between the separating elements and the stator. In addition, the leadership of the wing radially can take up a lot of space in the rotor.
  • Roll cell pumps use rollers as separating elements. It applies to the same sealing as in the vane pump.
  • the wear on the stator can be lower as the rollers roll on it. However, it can come between the rotor slot and the role of the rotational movement of the roller at high sliding speeds, which can lead to wear.
  • the delivery volume is usually even more limited in roller-cell pumps, since the eccentricity is normally severely limited by the necessary guidance of the rollers.
  • the separating elements are each one
  • the pendulum vane pump realizes the seal between separating element and stator by means of a rotating ring mounted in the stator with the separating elements rotatably mounted therein (oscillation).
  • the invention relates to a cell pump for conveying a fluid. It should be understood that a cell pump has at least two, but usually one
  • a fluid may be a gas or a liquid or a mixture of both. It is also possible that the fluid comprises solids.
  • the cell pump comprises a
  • Stator a ring rotatably supported in the stator; a rotor surrounded by the ring and arranged eccentrically to the ring; and a plurality of partitions between the rotor and the outer ring forming fluid delivery cells each defined by two partitions, the rotor and the ring. It is also possible that the stator with the ring is displaceable relative to the rotor in order to adjust in this way the eccentricity of the cell pump can.
  • At least one of the partitions has at least two partition wall elements, which are connected via a hinge.
  • the cell pump may have one or more partitions, which are not constructed in one piece, but each comprising at least two partition wall elements.
  • the two partitions are connected via a swivel joint.
  • the radial extent of the partition can be varied over a wide range and thus the eccentricity of the cell pump can be varied over a wide range. In this way, for example, a high pumping power can be achieved.
  • the cell pump can also be made much more compact than the pump types mentioned above.
  • a swivel joint has proven to be efficient (low-friction and comparatively dense).
  • the sealing effect of a rotary joint can be rated as very dense, since a seal over the circumference of the joint takes place and thus a wider sealing gap is present.
  • all partitions each have at least two separating elements, which are connected via a hinge. It should be understood that not only one or some of the partitions, but all of the partitions may be constructed with such a hinge.
  • all of the partitions of the pump can be arranged at regular intervals around the rotor and / or can be of the same design or fastened identically to the rotor and stator.
  • an outer partition element is mounted in the ring via a hinge and / or is an inner
  • Partition element mounted on a rotary joint in the rotor.
  • Swivel joints can essentially be constructed like the swivel joint between the partition wall elements. In this way, all compensatory movements of the partitions by means of hinges (for example three pieces per divider, if these include two divider elements). With three hinges per partition can then from a
  • Trigleenkpumpe be spoken.
  • the ring (in
  • the rotor can have a depression in addition to a bearing point of a partition wall element in the rotor.
  • the rotary joint is a
  • Hinge hinge in which a partition wall element has a condyle with cylindrical outer surface and a partition wall element has a socket with cylindrical inner surface, which is adapted to receive the condyle.
  • the rotary joint can have a large sealing effect, since in the rotary joint always a relatively large area between the condyle and the socket is present as a sealing gap.
  • connections or bearing points between the rotor and the inner partition element and / or between the outer partition element and the ring may also be hinged joints.
  • Partition element which is connected to the rotor, the condyle on.
  • the inner partition element may have two rod ends.
  • the outer partition member may have a condyle and a socket.
  • the rotary joint between the separating elements is designed to bend in the direction of rotation of the rotor.
  • the hinge axis moves relative to the rotor and / or ring in the direction of rotation when the angle between the two partition wall elements is smaller.
  • the rotary joint abuts at a predetermined joint angle, so that a rotation of the rotor or of the ring is transmitted via the dividing wall to the ring or the rotor. In this way, with a drive that drives the rotor or ring, the respective other component can be driven.
  • the hinges in the rotor and / or in the ring can at a
  • predetermined joint angle go into attack.
  • the entrainment of the respective other component can thus take place via the or the separating elements by means of defined attacks on the joints.
  • the driving takes place alternatively or additionally via a transmission (for example by means of gears) and / or via additional connecting elements.
  • the rotor can be driven directly by a drive.
  • the outer ring can be taken from the separating elements.
  • the drive can also be done via the outer ring.
  • the rotor can be taken from the separating elements.
  • Fig. 1 shows a cross section through a cell pump according to a
  • Fig. 2 shows a cross section through the cell pump of FIG. 1 with a rotated by 90 ° rotor.
  • Fig. 3 shows a cross section through the cell pump of FIG. 1 with a rotated by 180 ° rotor.
  • Fig. 4 shows a cross section through the cell pump of FIG. 1 with a rotated by 270 ° rotor. Basically, identical or similar parts are the same
  • FIG. 1 shows a cell pump 10, which has a housing 12, a stator 14 arranged therein, a ring 16 mounted in the stator 14 and a rotor 18 arranged eccentrically to the stator 14, which is arranged inside the ring 16.
  • the housing 12 encloses the components 14, 16 and 18 and has two curved sections 20 and two straight sections 22.
  • the stator 14 has two curved outer surface portions 24 and two straight outer surface portions 26, each disposed within the respective portion 20, 22 of the stator.
  • the straight portions 26 of the stator 14 are slidably supported on the straight portions 22 of the housing so that the stator 14 can be displaced within the housing 12. Since the rotor 18 is mounted in the housing 12 and the ring 16 is mounted in the stator 14, in this way the eccentricity of the cell pump 10, i. the distance of
  • Delivery volume of the cell pump 10 can be changed by changing the eccentricity between the rotor 18 and stator 14.
  • stator 14 can be displaced with respect to the housing and thus the rotor 18 is limited by stop elements 28 which protrude from the sections 24 of the curved outer surface of the stator 14.
  • the outer circumferential ring 16 is mounted eccentrically to the rotor 18 in the stator 14.
  • the stator 14 has a cylindrical inner surface and the peripheral ring 16 has a cylindrical outer surface, which together form, for example, a sliding bearing.
  • the ring 16 and the rotor 18 are connected via (in the case shown five) partitions 30. Between two adjacent partitions, the ring and the rotor, the conveyor cells 29 of the cell pump 10 are formed.
  • Each partition wall 30 has an inner partition wall element 32 and an inner one
  • Rotary joint 36 is located between the rotor 18 and the ring 16. Since the partitions 50 (and also the corresponding portions of the rotor 18 and the ring 16) are constructed identically, are in Fig. 1, the
  • the inner partition member 32 is connected to the rotor 18 by a pivot 38.
  • the outer partition member 34 is received with a pivot 40 in the circumferential ring 16.
  • the hinges 36, 38, 40 may be hinge joints. For this purpose, they have a condyle 42 with a cylindrical outer surface and a socket 44 with a cylindrical inner surface.
  • the joints 36, 38, 40 have a condyle 42 with a cylindrical outer surface and a socket 44 with a cylindrical inner surface.
  • Stop surfaces 46 which go into abutment at a predetermined angle and thus limit the possible angular range of the respective pivot joint to a minimum and a maximum angle.
  • the rotor 18 which is driven for example by means of a motor, take the ring 16, in the partitions 30, the partition wall elements 32, 34 in abutment, the rotational movement of the rotor 16 is transmitted to the ring 16.
  • the ring 16 then rotates in the same direction of rotation as the rotor 18.
  • a recess 50 is provided in the rotor 18, in which the partition wall member 32 can pivot into it, when the ring 16 and the rotor 18 approach each other.
  • a recess 52 is provided in the ring 16, in which the partition wall element 34th can pivot when the ring 16 and the rotor 18 approach each other.
  • control rods 54, 56 are mounted.
  • the right kidney 56 serves as Saugniere and the left kidney 54 as Druckniere.
  • a movement and pumping sequence is shown.
  • the kinematics of the cell pump 10 is represented by a plurality of angular positions of the rotor 18, which is further rotated by 90 ° per figure.
  • the delivery cell 29 When the delivery cell 29 reaches the first top dead center (i.e., the maximum distance between the rotor 18 and the outer ring 16) and thus its maximum volume, the fluid is separated from the low pressure region. Upon further rotation, the conveyor cell 29 is connected to the high-pressure region and displaces the fluid in this area.
  • the first top dead center i.e., the maximum distance between the rotor 18 and the outer ring 16
  • the volume of the delivery cell 29 decreases until it reaches its minimum volume at the second bottom dead center (i.e., the minimum clearance between the rotor 18 and the outer ring 16). There it is separated from the high pressure area and then connected to the low pressure again. Then the suction starts again.

Landscapes

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  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
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Abstract

Eine Zellenpumpe (10) zum Fördern eines Fluides umfasst einen Stator (14); einen Ring (16), der rotierbar im Stator (14) gelagert ist; einen Rotor (18), der von dem Ring (16) umgeben ist und der exzentrisch zum Ring (16) angeordnet ist; undeine Mehrzahl von Trennwänden (30) zwischen dem Rotor (18) und dem äußeren Ring (16), die Förderzellen (29) für das Fluid bilden, die jeweils durch zwei Trennwände (30) sowie den Rotor (18) und den Ring (16) begrenzt sind. Wenigstens eine der Trennwände (30) weist wenigstens zwei Trennwandelemente (32, 34) auf, die über ein Drehgelenk (36) verbunden sind.

Description

Beschreibung
Zellenpumpe
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Zellenpumpe zum Fördern eines Fluides.
Hintergrund der Erfindung
Zellenpumpen mit wenigstens zwei Zellen bzw. Vielzellenpumpen sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Beispielhafte Ausführungen sind Flügelzellenpumpen (beispielsweise wie in DE 1653890 A beschrieben), Rollenzellenpumpen (beispielsweise wie in DE 10 2008 032 249 AI
beschrieben), Pendelschieberpumpen (beispielsweise wie in DE 10 2009 004 456 B4 beschrieben) und Schwenkflügelpumpen (beispielsweise wie in DE 3423276 AI beschrieben). Zellenpumpen weisen in der Regel einen angetriebenen Rotor, einen exzentrisch zum Rotor feststehenden Stator und Trennelemente auf. Die
Pendelschieberpumpe weißt zusätzlich einen umlaufenden, im Stator gelagerten, Ring auf. In diesem sind die Trennelemente (bzw. in diesem Fall Pendel) jeweils durch ein Dreh- bzw. Rotationsgelenk im Ring schwenkbar gelagert.
Bei Drehung des Rotors kann von einer Zellenpumpe ein Fluid, wie etwa Gas, oder eine Flüssigkeit zwischen einem Hochdruckbereich und einem
Tiefdruckbereich hin und her gepumpt werden. In zwischen dem
Hockdruckbereich und dem Tiefdruckbereich angeordneten Umsteuerbereichen wird das Fluid dabei verdichtet bzw. entspannt. Die Trennelemente von Zellenpumpen haben normalerweise folgende
Funktionen: Aufteilen des Raumes zwischen Rotor und Stator in Förderkammern bzw. Zellen; Bereitstellen einer Ausgleichsbewegung (aufgrund der Exzentrizität zwischen Rotor und Stator müssen in der Regel zyklische
Ausgleichsbewegungen ausgeführt werden); Energieübertragen, d.h. Wandeln von Kraft in Druck und mechanische Bewegung in Volumenstrom in dem Fluid in den Umsteuerbereichen; und Abdichten zwischen Hoch- und Niederdruck in den Umsteuerbereichen.
Die oben aufgeführten Zellenpumpen haben jeweils unterschiedlich ausgeführte Trennelemente, die zu bestimmten Nachteilen führen können.
Flügelzellenpumpen werden normalerweise so gestaltet, dass die Flügel möglichst stark in den Umsteuerbereichen an den Stator angepresst werden, um die Dichtfunktion zu erfüllen. Dies erhöht allerdings die mechanische Reibung und den Verschleiß zwischen den Trennelementen und dem Stator. Zusätzlich kann die Führung der Flügel radial sehr viel Platz im Rotor beanspruchen.
Dadurch können die Exzentrizität und damit die Fördermenge begrenzt sein.
Bei Rollenzellenpumpen werden Rollen als Trennelemente genutzt. Es gilt für die Abdichtung dasselbe wie bei der Flügelzellenpumpe. Der Verschleiß am Stator kann niedriger sein, da die Rollen auf diesem abrollen. Allerdings kann es zwischen dem Rotorschlitz und der Rolle durch die Drehbewegung der Rolle zu hohen Gleitgeschwindigkeiten kommen, was zu Verschleiß führen kann. Das Fördervolumen ist bei Rollenzellenpumpen in der Regel noch stärker begrenzt, da die Exzentrizität durch die notwendige Führung der Rollen normalerweise stark limitiert ist.
Bei einer Schwenkflügelpumpe werden die Trennelemente durch je ein
Drehgelenk im Rotor gelagert. Für die Abdichtung zwischen Trennelement und Stator gelten wieder die obigen Bedingungen eines Linienkontakts. Nachteilig kann das Auftreten einer radialen Kraft im Umsteuerbereich sein, welche den Schwenkflügel vom Stator wegdrückt. Dies kann durch eine zusätzliche
Anpresskraft verhindert werden (beispielsweise durch eine Feder oder durch Druckfelder). Durch das Schwenken kann eine hohe Exzentrizität erzielt werden, was ein hohes Fördervolumen erlaubt. Die Pendelschieberpumpe realisiert die Abdichtung zwischen Trennelement und Stator durch einen im Stator gelagerten umlaufenden Ring mit den darin rotatorisch gelagerten Trennelementen (Pendeln). Nachteilig kann die
Abdichtung zwischen Rotorschlitz und Pendel sein. Um eine
Ausgleichsbewegung realisieren zu können, muss hier normalerweise eine kombinierte Hub- und Rotationsbewegung ausgeführt werden. Dies lässt sich meist nur durch eine, für die Leckage ungünstige, Linienberührung (Rolle in Schlitz) realisieren. Die Exzentrizität fällt größer als bei der Flügelzellenpumpe aus, da keine Führung der Trennelemente benötigt wird. Durch das radiale
Eintauchen der Pendel in den Rotor ist die Exzentrizität bzw. das Fördervolumen dennoch begrenzt.
Zusammenfassung der Erfindung
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vielzellenpumpe bereitzustellen, die bei geringem Verschleiß und geringer Reibung eine geringe Leckage aufweist. Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst.
Weitere Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung.
Die Erfindung betrifft eine Zellenpumpe zum Fördern eines Fluides. Es ist zu verstehen, dass eine Zellenpumpe wenigstens zwei, in der Regel aber eine
Mehrzahl von Förderzellen aufweisen kann. Ein Fluid kann ein Gas oder eine Flüssigkeit oder eine Mischung von beiden sein. Auch ist möglich, dass das Fluid Feststoffe umfasst. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfasst die Zellenpumpe einen
Stator; einen Ring, der rotierbar im Stator gelagert ist; einen Rotor, der von dem Ring umgeben ist und der exzentrisch zum Ring angeordnet ist; und eine Mehrzahl von Trennwänden zwischen dem Rotor und dem äußeren Ring, die Förderzellen für das Fluid bilden, die jeweils durch zwei Trennwände, den Rotor und den Ring begrenzt sind. Es ist auch möglich, dass der Stator mit dem Ring relativ zum Rotor verschiebbar ist, um auf diese Weise die Exzentrizität der Zellenpumpe einstellen zu können.
Wenigstens eine der Trennwände weist wenigstens zwei Trennwandelemente auf, die über ein Drehgelenk verbunden sind. Die Zellenpumpe kann eine oder mehrere Trennwände aufweisen, die nicht einstückig aufgebaut sind, sondern die jeweils wenigstens zwei Trennwandelemente umfassen.
Die beiden Trennwände sind über ein Drehgelenk verbunden. Dadurch kann die radiale Ausdehnung der Trennwand über einen weiten Bereich variiert werden und somit auch die Exzentrizität der Zellenpumpe über einen großen Bereich variiert werden. Auf diese Weise kann beispielsweise eine hohe Pumpleistung erzielt werden.
Wegen der hohen Exzentrizität kann die Zellenpumpe auch wesentlich kompakter gestaltet werden als die eingangs erwähnten Pumpentypen.
Ein Drehgelenk hat sich dabei als effizient (reibungsarm und vergleichsweise dicht) erwiesen. Insbesondere die Dichtwirkung eines Drehgelenks kann als sehr dicht bewertet werden, da eine Dichtung über den Umfang des Gelenks erfolgt und somit ein breiter Dichtspalt vorhanden ist.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weisen alle Trennwände jeweils wenigstens zwei Trennelemente auf, die über ein Drehgelenk verbunden sind. Es ist zu verstehen, dass nicht nur eine oder manche der Trennelemente, sondern alle der Trennelemente mit einem derartigen Drehgelenk aufgebaut sein können. Insbesondere können alle Trennwände der Pumpe in regelmäßigen Abständen um den Rotor herum angeordnet sein und/oder können gleich aufgebaut bzw. am Rotor und Stator gleichartig befestigt sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein äußeres Trennwandelement über ein Drehgelenk in dem Ring gelagert und/oder ist ein inneres
Trennwandelement über ein Drehgelenk in dem Rotor gelagert. Diese
Drehgelenke können im Wesentlichen wie das Drehgelenk zwischen den Trennwandelementen aufgebaut sein. Auf diese Weise können sämtliche Ausgleichsbewegungen der Trennwände mittels Drehgelenken (beispielsweise drei Stück pro Trennwand, wenn diese zwei Trennelemente umfasst) umgesetzt werden. Bei drei Drehgelenken pro Trennwand kann dann von einer
Trigelenkpumpe gesprochen werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Ring (in
Umfangsrichtung) neben einer Lagerstelle eines Trennwandelements in dem Ring eine Vertiefung auf, in der das Trennwandelement aufgenommen wird, wenn es in Richtung des Rings schwenkt. Die Vertiefung kann beispielsweise in Rotationsrichtung vor der Lagerstelle in dem Ring vorgesehen sein. Analog kann der Rotor neben einer Lagerstelle eines Trennwandelements in dem Rotor eine Vertiefung aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Drehgelenk ein
Scharniergelenk, bei dem ein Trennwandelement einen Gelenkkopf mit zylinderförmiger Außenfläche und ein Trennwandelement eine Gelenkpfanne mit zylinderförmiger Innenfläche aufweist, die dazu ausgeführt ist, den Gelenkkopf aufzunehmen. Auf diese Weise kann das Drehgelenk eine große Dichtwirkung aufweisen, da im Drehgelenk immer eine relativ große Fläche zwischen dem Gelenkkopf und der Gelenkpfanne als Dichtspalt vorhanden ist.
Auch die Verbindungen bzw. Lagerstellen zwischen Rotor und dem inneren Trennwandelement und/oder zwischen dem äußeren Trennwandelement und dem Ring können derartige Scharniergelenke sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist ein inneres
Trennwandelement, das mit dem Rotor verbunden ist, den Gelenkkopf auf. Auf diese Weise kann das innere Trennwandelement zwei Gelenkköpfe aufweisen. Umgekehrt kann das äußere Trennwandelement einen Gelenkkopf und eine Gelenkpfanne aufweisen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist das Drehgelenk zwischen den Trennelementen dazu ausgeführt, in Drehrichtung des Rotors abzuknicken. Mit anderen Worten wandert die Gelenkachse relativ zum Rotor und/oder Ring in Drehrichtung, wenn der Winkel zwischen den beiden Trennwandelementen kleiner wird. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung geht das Drehgelenk bei einem vorgegebenen Gelenkwinkel in Anschlag, so dass eine Drehung des Rotors bzw. des Rings über die Trennwand auf den Ring bzw. den Rotor übertragen wird. Auf diese Weise kann mit einem Antrieb, der den Rotor bzw. Ring antreibt, auch die jeweilige andere Komponente angetrieben werden.
Auch die Drehgelenke im Rotor und/oder im Ring können bei einem
vorgegebenen Gelenkwinkel in Anschlag gehen. Die Mitnahme der jeweiligen anderen Komponente kann damit über das oder die Trennelemente mittels definierten Anschlägen an den Gelenken erfolgen. Es ist jedoch auch möglich, dass die Mitnahme alternativ oder zusätzlich über ein Getriebe (beispielsweise mittels Zahnrädern) und/oder über zusätzliche Verbindungselemente erfolgt.
Beispielsweise kann der Rotor direkt von einem Antrieb angetrieben werden. In diesem Fall kann dann der äußere Ring von den Trennelementen mitgenommen werden. Grundsätzlich kann der Antrieb aber auch über den äußeren Ring erfolgen. In diesem Fall kann dann der Rotor von den Trennelementen mitgenommen werden.
Kurze Beschreibung der Figuren
Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung mit Bezug auf die beiliegenden Figuren detailliert beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Zellenpumpe gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung.
Fig. 2 zeigt einen Querschnitt durch die Zellenpumpe aus der Fig. 1 mit einem um 90° gedrehten Rotor.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Zellenpumpe aus der Fig. 1 mit einem um 180° gedrehten Rotor.
Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die Zellenpumpe aus der Fig. 1 mit einem um 270° gedrehten Rotor. Grundsätzlich sind identische oder ähnliche Teile mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Die Fig. 1 zeigt eine Zellenpumpe 10, die ein Gehäuse 12, einen darin angeordneten Stator 14, einen im Stator 14 gelagerten Ring 16 und einen zum Stator 14 exzentrisch angeordneten Rotor 18 aufweist, der innerhalb des Rings 16 angeordnet ist.
Das Gehäuse 12 umschließt die Komponenten 14, 16 und 18 und weist zwei gekrümmte Abschnitte 20 und zwei gerade Abschnitte 22 auf. Der Stator 14 weist zwei Abschnitte 24 mit gekrümmter Außenfläche und zwei Abschnitte 26 mit gerader Außenfläche auf, die jeweils innerhalb des jeweiligen Abschnitts 20, 22 des Stators angeordnet sind. Die geraden Abschnitte 26 des Stators 14 sind gleitend auf den geraden Abschnitten 22 des Gehäuses gelagert, so dass der Stator 14 innerhalb des Gehäuses 12 verschoben werden kann. Da der Rotor 18 im Gehäuse 12 gelagert ist und der Ring 16 im Stator 14 gelagert ist, kann auf diese Weise die Exzentrizität der Zellenpumpe 10, d.h. der Abstand der
Mittelpunkte des Rotors 18 und des Rings 16 eingestellt werden. Das
Fördervolumen der Zellenpumpe 10 kann durch Änderung der Exzentrizität zwischen Rotor 18 und Stator 14 geändert werden.
Der Bereich, in dem der Stator 14 gegenüber dem Gehäuse und damit dem Rotor 18 verschoben werden kann, ist durch Anschlagelemente 28, die von den Abschnitten 24 des Stators 14 mit gekrümmter Außenfläche abstehen, begrenzt.
Der äußere umlaufende Ring 16 ist exzentrisch zum Rotor 18 im Stator 14 gelagert. Dazu weist der Stator 14 eine zylinderförmige Innenfläche und der umlaufende Ring 16 eine zylinderförmige Außenfläche auf, die zusammen beispielsweise ein Gleitlager bilden. Der Ring 16 und der Rotor 18 sind über (im gezeigten Fall fünf) Trennwände 30 verbunden. Zwischen zwei benachbarten Trennwänden, dem Ring und dem Rotor sind die Förderzellen 29 der Zellenpumpe 10 gebildet. Jede Trennwand 30 weist ein inneres Trennwandelement 32 bzw. einen inneren
Schwenkflügel 32 und ein äußeres Trennwandelement 34 bzw. einen äußeren Schwenkflügel 34 auf, die über ein Drehgelenk 36 verbunden sind. Das
Drehgelenk 36 befindet sich zwischen dem Rotor 18 und dem Ring 16. Da die Trennwände 50 (und auch die entsprechenden Abschnitte des Rotors 18 und des Rings 16) identisch aufgebaut sind, sind in der Fig. 1 die
entsprechenden Elemente nur für eine Trennwand 30 mit Bezugszeichen bezeichnet.
Das innere Trennwandelement 32 ist mit einem Drehgelenk 38 mit dem Rotor 18 verbunden. Das äußere Trennwandelement 34 ist mit einem Drehgelenk 40 in dem umlaufenden Ring 16 aufgenommen.
Die Drehgelenke 36, 38, 40 können Scharniergelenke sein. Dazu weisen sie einen Gelenkkopf 42 mit zylinderförmiger Außenfläche und eine Gelenkpfanne 44 mit zylinderförmiger Innenfläche auf. Die Gelenke 36, 38, 40 weisen
Anschlagflächen 46 auf, die bei einem vorbestimmten Winkel in Anschlag gehen und so den möglichen Winkelbereich des jeweiligen Drehgelenks auf einen minimalen und einen maximalen Winkel beschränken.
Durch die Anschlagflächen 46 kann der Rotor 18, der beispielsweise mittels eines Motors angetrieben wird, den Ring 16 mitnehmen, in dem Trennwände 30, deren Trennwandelemente 32, 34 in Anschlag stehen, die Drehbewegung des Rotors 16 auf den Ring 16 übertragen. Der Ring 16 rotiert dann in dieselbe Drehrichtung wie der Rotor 18.
Neben dem Drehgelenk 38 ist eine Vertiefung 50 im Rotor 18 vorgesehen, in die das Trennwandelement 32 hinein schwenken kann, wenn sich der Ring 16 und der Rotor 18 einander nähern. Genauso ist neben dem Drehgelenk 40 ist eine Vertiefung 52 im Ring 16 vorgesehen, in die das Trennwandelement 34 hineinschwenken kann, wenn sich der Ring 16 und der Rotor 18 einander nähern.
Axial an der Zellenpumpe 10 (d.h. an den Deckeln der Zellenpumpe, die den Innenraum verschließen) sind Steuernieren 54, 56 angebracht. Bei der dargestellten Drehrichtung von Rotor 18 und äußerem Ring 16 dient die rechte Niere 56 als Saugniere und die linke Niere 54 als Druckniere.
In den Fig. 1 bis 4 ist ein Bewegungs- und Pumpablauf gezeigt. Die Kinematik der Zellenpumpe 10 ist durch mehrere Winkelstellungen des Rotors 18 dargestellt, der pro Figur jeweils um 90° weitergedreht ist.
Durch die Drehung von Rotor 18 und äußerem Ring 16 vergrößert sich das Volumen einer Förderzelle 29 (in den Figuren auf der rechte Seite). Durch die Steuerniere 56 wird ein Fluid bzw. Medium (flüssig oder gasförmig) angesaugt.
Erreicht die Förderzelle 29 den ersten, oberen Totpunkt (d.h. den maximalen Abstand zwischen Rotor 18 und äußerem Ring 16) und damit ihr maximales Volumen, wird das Fluid vom Niederdruckbereich abgetrennt. Bei weiterer Drehung wird die Förderzelle 29 mit dem Hochdruckbereich verbunden und das Fluid in diesen Bereich verdrängt.
Danach verkleinert sich das Volumen der Förderzelle 29 (in den Figuren auf der linken Seite). Das Fluid wird in die Steuerniere 54 gedrückt.
Das Volumen der Förderzelle 29 verkleinert sich, bis sie ihr minimales Volumen im zweiten, unteren Totpunkt (d.h. den minimalen Abstand zwischen Rotor 18 und äußerem Ring 16) erreicht hat. Dort wird sie vom Hochdruckbereich abgetrennt und darauf wieder mit dem Niederdruck verbunden. Anschließend beginnt erneut das Ansaugen.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, dass„umfassend" keine anderen Elemente oder Schritte ausschließt und„eine" oder„ein" keine Vielzahl ausschließt. Ferner sei darauf hingewiesen, dass Merkmale oder Schritte, die mit Verweis auf eines der obigen Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, auch in Kombination mit anderen Merkmalen oder Schritten anderer oben beschriebener Ausführungsbeispiele verwendet werden können. Bezugszeichen Ansprüchen sind nicht als Einschränkung anzusehen.

Claims

Ansprüche
1. Zellenpumpe (10) zum Fördern eines Fluides, die Zellenpumpe (10)
umfassend:
einen Stator (14);
einen Ring (16), der rotierbar im Stator (14) gelagert ist;
einen Rotor (18), der von dem Ring (16) umgeben ist und der exzentrisch zum Ring (16) angeordnet ist;
eine Mehrzahl von Trennwänden (30) zwischen dem Rotor (18) und dem äußeren Ring (16), die Förderzellen (29) für das Fluid bilden, die jeweils durch zwei Trennwände (30) sowie den Rotor (18) und den Ring (16) begrenzt sind;
dadurch gekennzeichnet, dass
wenigstens eine der Trennwände (30) wenigstens zwei Trennwandelemente (32, 34) aufweist, die über ein Drehgelenk (36) verbunden sind.
2. Zellenpumpe (10) nach Anspruch 1 ,
wobei alle Trennwände (30) jeweils wenigstens zwei Trennelemente (32, 34) aufweisen, die über ein Drehgelenk (36) verbunden sind.
3. Zellenpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2,
wobei ein äußeres Trennwandelement (34) über ein Drehgelenk (40) in dem Ring (16) gelagert ist.
4. Zellenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei ein inneres Trennwandelement (32) über ein Drehgelenk (38) in dem Rotor (18) gelagert ist.
5. Zellenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Ring (16) neben einer Lagerstelle eines Trennwandelements (34) in dem Ring (16) eine Vertiefung (52) aufweist, in der das
Trennwandelement (34) zumindest teilweise aufgenommen wird, wenn es in Richtung des Rings (16) schwenkt.
6. Zellenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Rotor (18) neben einer Lagerstelle eines Trennwandelements (32) in dem Rotor (18) eine Vertiefung (50) aufweist, in der das
Trennwandelement (32) zumindest teilweise aufgenommen wird, wenn es in Richtung des Rotors (18) schwenkt.
7. Zellenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Drehgelenk (36) ein Scharniergelenk ist, bei dem ein
Trennwandelement (32) einen Gelenkkopf (42) mit zylinderförmiger
Außenfläche und ein Trennwandelement (34) eine Gelenkpfanne (44) mit zylinderförmiger Innenfläche aufweist, die dazu ausgeführt ist, den
Gelenkkopf (42) aufzunehmen.
8. Zellenpumpe (10) nach Anspruch 7,
wobei das Trennwandelement (32) mit dem Gelenkkopf (42) ein inneres Trennwandelement ist, das mit dem Rotor verbunden ist.
9. Zellenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Drehgelenk (36) dazu ausgeführt ist, in Drehrichtung des Rotors (18) abzuknicken.
10. Zellenpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Drehgelenk (36) bei einem vorgegebenen Gelenkwinkel in Anschlag geht, so dass eine Drehung des Rotors (18) bzw. des Rings (16) über die Trennwand (30) auf den Ring bzw. den Rotor übertragen wird.
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