[0001] Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe oder einen Flügelzellenmotor mit einem
auf einer Antriebswelle sitzenden Rotor, der in einer einen Zufluss und einen Abfluss
aufweisenden Rotorkammer eines die Antriebswelle lagernden Lagergehäuses exzentrisch
und mit seinen Stirnflächen an Kammerstirnwänden spaltdicht gelagert ist und von dessen
Rotorumfang im Winkelabstand voneinander angeordnete, im Rotor radial geführte Rotorflügel
abragen, die mit der Kammerinnenumfangsfläche abdichtend zusammenwirken.
[0002] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe bzw. einen Flügelzellenmotor
dieser Art so zu gestalten, dass sich bei konstanter Motordrehzahl die zu fördernde
bzw. in Umlauf gesetzte Flüssigkeitsmenge ändern lässt; dabei sollen zugleich eine
zuverlässige Einhaltung von zu fördernden Volumenströmen gewährleistet, d.h. Verluste
beim hydraulisch-mechanischen Wirkungsgrad reduziert bzw. der Gesamtwirkungsgrad erhöht
werden.
[0003] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Rotorkammer innerhalb
eines im Lagergehäuse radial zur Antriebswelle verstellbaren Stators vorgesehen ist
und dass zwischen dem Rotor und mindestens einer Stirnfläche der Rotorkammer eine
ringförmige, mit den Rotorflügeln in Eingriff stehende und diese in einer zur Kammerinnenumfangsfläche
abdichtenden Radialstellung haltende Führungsbahn vorgesehen ist.
[0004] Damit ist es möglich, während des Betriebs die zu fördernde Flüssigkeitsmenge zu
verändern, indem die Lagerung der Rotorwelle vom Stator entkoppelt und dieser relativ
zum Rotor im Gehäuse quer zur Wellenachse verstellbar ist, was vorzugsweise stufenlos
erfolgen kann.
[0005] Die Maßnahme, den Rotor in einer vom Lagergehäuse getrennten und zu diesem beweglichen
Rotorkammer vorzusehen, ermöglicht eine konstante und damit problemlose Rotorlagerung
in wenigstens einem Wellenlager des Lagergehäuses, wobei vorteilhaft der Stator koaxial
zur Rotorachse einstellbar und damit die Fördermenge bis auf Null reduzierbar ist.
[0006] Die Rotoreinstellung kann hierbei manuell, volumenstrom-, drehzahl- oder druckabhängig
erfolgen.
[0007] Durch das Zusammenwirken von ringförmiger Führungsbahn und Rotorflügeln ist sichergestellt,
dass letztere während ihres Umlaufs entlang der Kammerinnenumfangsfläche zu dieser
stets in einem definierten Abstand verbleiben. Es besteht somit die Möglichkeit, den
zwischen Rotorflügeln und Kammerinnenumfangsfläche vorhandenen Spalt so einzustellen,
dass zwischen diesen keine mechanische Berührung besteht und dennoch durch die vorhandene
Spalthöhe eine ausreichende Leckagesicherheit und somit Förderkonstanz gewährleistet
ist.
[0008] Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist dabei an beiden Stirnwänden
der Rotorkammer jeweils eine ringförmige Führungsnut eingeformt, mit der die im Rotor
radial geführten Rotorflügel in deren Verschieberichtung spielfrei in Eingriff sind.
[0009] Der Eingriff der Rotorflügel in die Führungsnuten kann hierbei auf verschiedene Weise,
z.B. mittels jeweils eines von den leistenförmigen Rotorflügeln stirnseitig radial
abragenden, zylindrischen Führungsstiftes, erfolgen.
[0010] In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, stark schematisiert,
dargestellt. Es zeigen:
- Figur 1
- einen Querschnitt durch eine Flügelzellenpumpe, deren Stator zur Förderung der maximalen
Fördermenge eingestellt ist;
- Figur 2
- einen Schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1;
- Figur 3
- eine Darstellung ähnlich Figur 2, zur Veranschaulichung der Stellung des Stators für
die Fördermenge null;
- Figur 4
- einen Schnitt entlang der Linie IV-IV der Figur 3.
[0011] Mit 10 ist ein Rotor bezeichnet, der auf einer Antriebswelle 12 drehfest gelagert
ist. Der Rotor 10 ist innerhalb einer Rotorkammer 14 eines Stators angeordnet, der
seinerseits in einem einen Zufluss 13 und einen Abfluss 15 aufweisenden Gehäuseraum
18 eines Lagergehäuses 20 radial verstellbar vorgesehen ist, in dessen Stirnwänden
22 und 24 die Antriebswelle 12 in Lagern 26 und 28 gelagert ist.
[0012] Mit 30 sind Rotorflügel bezeichnet, die in gleichem Winkelabstand voneinander vom
Rotor 10 radial abragen sowie die axiale Abmessung des Rotors aufweisen und mit ihren
Flügelstirnflächen 32, 34, analog zu den Rotorstirnflächen 36, 38, zusammen mit den
benachbarten Gegenstirnflächen 40, 42 der Rotorkammer 14 (s. Figur 2) zur dichten
Ausbildung einer von benachbarten Rotorflügeln 30 und jeweils einem Umfangsabschnitt
44 der Rotorkammer 14 definierten Förderzelle 46 jeweils Spaltdichtungen bilden.
[0013] Wie Figur 1 zeigt, sind die leistenartigen Rotorflügel 30 in jeweils einem Führungsschlitz
48 des Rotors 10 radial verschieblich derart geführt, dass sie während ihres Umlaufs
mit ihrer äußeren Flügelkante 50 stets in einem definierten Abstand zur Innenumfangsfläche
52 (Figur 1) der Rotorkammer 14 und damit mechanisch berührungslos zu dieser bleiben,
obgleich dabei die verbleibende Spalte so gewählt ist, dass ausreichende Leckagesicherheit
gewährleistet ist.
[0014] Diese radiale Flügeleinstellung wird durch eine Flügelführungsvorrichtung erreicht,
von der in jeder Gegenstirnfläche 40, 42 der Rotorkammer 14 eine ringförmige Führungsnut
54 bzw. 56 vorgesehen ist.
[0015] Die Rotorflügel 30 tragen an ihren Stirnenden z.B. jeweils einen Führungsstift 57
bzw. 58 (s. Figur 2, untere Hälfte), die eng toleriert mit der zugeordneten Führungsnut
54 bzw. 56 in Eingriff stehen.
[0016] Wie Figur 2 zeigt, ist der Stator 16 im Gehäuseraum 18 um den Radialweg a verstellbar,
wobei die Rotorstellung für die Fördermenge null aus Figur 3 ersichtlich ist.
[0017] In dieser Stellung befindet sich der Rotor 16 innerhalb des Lagergehäuses 20 in der
gemäß Figur 4 untersten Stellung, in der sich die ringförmigen Führungsnuten 54, 56
in einer konzentrischen Lage zur Antriebswelle 12 befinden. Demgemäß nehmen sämtliche
Rotorflügel 30 im Rotor 10 die gleiche Radialstellung ein (Figur 3).
[0018] In seiner radial maximal verlagerten Stellung nimmt der Stator 16 relativ zum Rotor
10 die in Figur 1 gezeigte Stellung ein, d.h., der Stator 16 befindet sich im Gehäuseraum
18 in seiner obersten Stellung, in der die Förderzelle 46 ihr größtes Fördervolumen
aufweist.
[0019] Auf eine Darstellung einer die Verstellung des Stators 16 im Lagergehäuse 20 ermöglichenden
Einstellvorrichtung wurde der Einfachheit halber verzichtet.
[0020] Schließlich sei bemerkt, dass die Komponenten der Flügelzellenpumpe oder des Flügelzellenmotors
gänzlich aus Metall oder Kunststoff oder aus einer Kombination beider Materialien
gefertigt sein können.
1. Flügelzellenpumpe oder -motor mit einem auf einer Antriebswelle (12) sitzenden Rotor,
der in einer einen Zufluss (13) und einen Abfluss (15)aufweisenden Rotorkammer (14)
eines die Antriebswelle (12) lagernden Lagergehäuses (20) exzentrisch und mit seinen
Stirnflächen (36, 38) an Kammerstirnwänden (40, 42) spaltdicht gelagert ist und von
dessen Rotorumfang im Winkelabstand voneinander angeordnete, im Rotor (10)radial geführte
Rotorflügel (30) abragen, die mit der Kammerinnenumfangsfläche (52) abdichtend zusammenwirken,
dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorkammer (14) innerhalb eines im Lagergehäuse (20) radial zur Antriebswelle
(12) verstellbaren Stators (16) vorgesehen ist und dass zwischen dem Rotor (10) und
mindestens einer Stirnfläche (40 bzw. 42) der Rotorkammer (14) eine ringförmige, mit
den Rotorflügeln (30) in Eingriff stehende und diese in einer zur Kammerinnenumfangsfläche
(52) abdichtenden Radialstellung haltende Führungsbahn (54 bzw. 56) vorgesehen ist.
2. Flügelzellenpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator
(16) innerhalb des Lagergehäuses (20) koaxial zur Antriebswelle (12) einstellbar ist.
3. Flügelzellenpumpe oder -motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
der Stator (16) mittels einer Einstellvorrichtung innerhalb des Lagergehäuses (20)
volumenstromabhängig radial verstellbar ist.
4. Flügelzellenpumpe oder -motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Radialverstellung des Stators (16) drehzahlabhängig ist.
5. Flügelzellenpumpe oder -motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass
die Radialverstellung des Stators druckabhängig ist.
6. Flügelzellenpumpe oder -motor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
dass an beiden Stirnwänden (40, 42) der Rotorkammer (14) jeweils eine ringförmige
Führungsnut (54 bzw. 56) eingeformt ist, mit der die im Rotor (10) radial geführten
Rotorflügel (30) in deren Verschieberichtung spielfrei in Eingriff sind.