CN104632613B - 容积式泵 - Google Patents

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Abstract

一种容积式泵(10)，其具有：罐形壳体(12)，在该壳体(12)中围绕旋转轴线(16)可旋转地被支承的转子(14)，以及两个在转子(14)中可被移动引导的叶片(18)，其中，该罐形壳体(12)具有内圆周壁(22)，其具有用于密封放置转子(14)的转子密封部(23)和用于密封放置叶片尖部(20)的以及用于将壳体(12)的内部空间分成腔(24,26)的腔部(25)，其特征在于，转子(14)具有两个叶片容纳部(34)，用于容纳和引导叶片(18)，其中，在叶片容纳部(34)中径向内置的叶片端部分别限制压力室(36,38)，且两个压力室(36,38)通过连接部(42)相互流体连接，其中，两个压力室(36,38)和连接部(42)的总容积在转子(14)旋转时至少在叶片尖部(20)置于腔部(25)上期间保持恒定。

Description

容积式泵
技术领域
本发明涉及一种容积式泵，特别涉及液压泵，其具有：罐形壳体，在该壳体中围绕旋转轴线可旋转地被支承的转子，以及两个在转子中可被移动引导的叶片，其中，该罐形壳体具有内圆周壁，其具有用于密封放置转子的转子密封部和用于密封放置叶片尖部的以及用于将壳体的内部空间分成压力腔的腔部。
背景技术
特别地也可被实施成真空泵的这种容积式泵以多种方式应用。特别在机动车中，其用于产生用于制动力放大器的真空或产生液压油压力，且通常与汽车发动机同步。例如在DE 25 02 184 A1或DE 85 17 622 U1中已知不同的容积式泵。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种容积式泵，特别提供一种液压泵，其具有有利的特性，且特别可节能地被驱动。此外期望的是，也可在汽车发动机运行期间关断容积式泵。
根据本发明，该目的通过本发明的容积式泵实现。
因此本发明的特征在于，转子具有两个叶片容纳部，用于容纳和引导叶片，其中，在叶片容纳部中径向内置的叶片端部分别限制压力室，且两个压力室通过连接部相互流体连接，其中，两个压力室和连接部的总容积在转子旋转时至少在叶片尖部置于腔部上期间保持恒定。因此，两个压力室在容积式泵运行期间通过连接部相互交流；一个压力室减小的容积对应于另一个压力室增大的容积。因此，根据本发明，两个压力室和连接部的容积总和，即，总容积，在转子旋转期间，至少在叶片尖部置于腔部上期间且若需要也在置于转子密封部上期间保持恒定。
因为特别在液压泵的情况下，压力室填充有待运输的液压油，因此可以通过本发明确保泵相对低损耗的运行，且特别确保两个叶片的运动。
理想状态下，在泵运行中，总容积在转子旋转期间完全保持恒定。然而，这在技术上仅可通过非常高的成本实现。在泵运行中示出，下述情况也是有利的，即，总容积在转子旋转期间在+/-5％的容限范围中，优选在+/-2.5％的容限范围中，且更优选地在+/-1.5％的容限范围中。这意味着，在转子的整个旋转期间，总容积最大变化为+/-5％、+/-2.5％，且优选变化仅为+/-1.5％或更小。就此而言，根据本发明，概念“保持恒定”应理解成在所述容限范围内的偏差。
转子可在转子密封部上沿着平行于转子的旋转轴线延伸的线而密封地倚靠；在该结构的情况下，总容积在转子旋转期间，即，在叶片尖部置于腔部和转子密封部上期间保持恒定。
当然也可设想，转子密封部构建成平的，特别与转子互补。由此可以实现更好的密封效果。特别地，转子密封部同心于转子的侧面而延伸，且延伸通过转子的2.5°至15°的旋转角度区域，特别通过5°至10°的旋转角度区域。在通过该旋转角度区域时，总容积可利用叶片尖部增大且然后再次减少+2.5％至+15％，且优选+5％至+10％，且更加优选+7.5％至+10％。
有利地，在容积式泵运行中，总容积填充有液态润滑剂，特别填充有液压油。由此一方面可以对转子中的叶片提供足够的润滑，且另一方面可以确保相应的密封效果。
径向内置的叶片端部可具有用于更好地形成压力室的空隙和/或槽，其优选延伸通过叶片的整个横向延伸，即，平行于转子的旋转轴线延伸。
两个叶片容纳部优选相互平行地布置在转子中，且在相互背向侧上朝向壳体的内部空间开放。叶片因此可以在该开放侧从转子中出来，且在内部空间中形成腔。在此，在转子中的叶片容纳部之间设置具有连接部的分隔板，两个压力室通过该连接部相互交流。特别地，连接部可被构建成分隔板区域中的裂口，可被构建成分隔板中的切入部、凹口或孔。
叶片相互对置的正侧优选被构建成在轴向方向上与转子齐平，其中，分隔板可提供轴向回位后的、形成连接部的凹口。在此，该凹口特别可延伸通过分隔板的整个长度，即，覆盖位于两个叶片之间的区域。
在此，凹口可具有进一步轴向回位的下陷部，可在其内设置止动部，叶片可通过该止动部在其特别已经进入的位置上被止动。使叶片止动在已经进入的位置特别在下述情况是有意义的，即，当应利用容积式泵而不提供真空时，其中，然而容积式泵，更确切的说其转子在壳体中共转。
此外，叶片容纳部可在径向内部区域中具有在轴向方向上延伸的空隙。由此可以提供润滑剂可聚集在其中的室，当然也当叶片占据其径向已经进入的位置时。
为了使得两个压力室更好地交流，下述情况是有利的，即，叶片横向于旋转轴线延伸的正侧在径向内部区域中具有切口。由此，润滑剂从一个叶片容纳部的压力室进入另一叶片容纳部的压力室的液流横断面变大。由此总体而言，在总容积中来回流动的润滑剂的流动阻力减小。
在此，切口可特别是分级的，且包括第一、平行于旋转轴线延伸的壁部分和第二、横向于旋转轴线延伸的壁部分。由此，大致切出各叶片的“后部角”。
此外有利的是，在第二壁部分上径向内置地邻接第三、倾斜延伸的壁部分。
特别地，叶片和/或转子被构建成对称的，使得切出叶片两个径向内置的角。在此优选地，在转子上，更确切地在其分隔壁上，在其轴向外置的区域上，设置连接部。
为可更有利于润滑剂从一个压力室流动至另一压力室，此外有利的是，各叶片的第一壁部分倾斜于叶片法线延伸，使得产生至另一叶片的切口扩张。由于壁部分的倾斜延伸布置，一方面可实现润滑剂的有利流动，另一方面各叶片可具有足够的稳定性。在叶片对称构建的情况下，优选地，各叶片的两个第一壁部分都相应倾斜延伸地构建。
有利地，第二壁部分在轴向方向上与连接部齐平地延伸，特别与分隔板的凹口齐平。
为改进润滑液体在转子内的分布，有利的是，在叶片横向于旋转轴线延伸的正侧之间设置平衡孔。优选地，平衡孔延伸通过整个叶片宽度。
此外可设想，在叶片相互对置的正侧上，设置在径向方向上延伸的润滑槽。在润滑槽中可相应地引导润滑液体。在叶片中设置孔时可设想，孔伸入润滑槽中。
此外有利的是，在叶片径向内置的区域中设置用于偏移叶片重心的重物。该重物特别可以是这样的，即，在切断润滑剂输送时，即，在总容积空转时，叶片占据径向内置位置。由此不再提供真空。泵因此不产生功率，且转子可节省能量地旋转。仅当应再次产生真空功率时，可设想再次提供润滑剂引导，使得总容积填充有润滑剂，且叶片占据径向外置的位置。在该位置上可提供相应的泵功率。
为提供泵足够的润滑性和密封性，此外可设想，在转子中的叶片容纳部的延长部中设置通孔。通过所述孔，润滑剂从相应的压力室中出来进入泵的内部空间。
在下文中描述本发明的其他细节和有利实施方式，在其中进一步描述和说明本发明的实施例。
附图说明
附图中：
图1示出通过运行中的根据本发明的容积式泵的横截面；
图2a示出根据图1的在关断状态下的横截面；
图2b示出图2a中的切口IIb的放大视图；
图3a以透视图示出连同叶片的转子；
图3b以背视图示出根据图3a的转子；
图4以俯视图示出根据图1至3的泵的转子；
图5和6是转子的不同视图；
图7示出转子的替选实施方式；
图8以细节视图示出泵的叶片；
图9示出叶片的正侧的和通过叶片的所述纵截面的俯视图；
图10示出运行中的泵的连同叶片的转子；
图11示出关断的泵情况下的连同叶片的转子；以及
图12示出在转子旋转期间泵的总容积。
具体实施方式
在图1和2a中示出具有罐形壳体13的容积式泵10。在壳体12中布置可围绕旋转轴线16旋转地被支承的转子14。两个叶片18在转子中14可被移动引导，其叶片尖部20在如图1所示的容积式泵10运行中依靠在壳体12的内圆周壁22上，且将壳体12的内部空间分成腔24、26。在转子在图1中以箭头28表示的方向上旋转时，腔24形成吸入腔，且腔26形成排出腔。
在图2a中示出，容积式泵10被关断，其中，转子14进一步旋转，其特别可与内燃机旋转耦接。叶片18在此占据已经进入的位置。因为叶片18未分开吸入腔和压力腔，而单个的腔相互连接，泵在该状态下不产生功率。
图2b示出图2a中的切口IIb的放大视图。在此可以看到，内圆周壁22具有用于密封地放置转子14的转子密封部23和用于密封地放置叶片尖部的腔部25。该转子密封部23延伸经过大致15°的角度α，且构建成同心于转子14，使得其与转子14形成密封面。在图2b中以虚线示出转子14的侧面，且以标记27表示。虚划线的且以标记27表示的是内圆周壁22的虚构表面，其当然由转子密封部23空出。腔部25因此延伸经过角度区域β，其中，有效的是β＝360°-α，即，β为大致345°。
根据本发明同样可设想，转子密封部不延伸经过面，而是沿着平行于旋转轴线的线延伸。在该情况下，角度α是零。
图3a和3b示出具有两个叶片18的转子14，作为单个部件。在图3a中示出驱动轴30，其旋转驱动转子14。在图3b示出的相对置的视图中，可以看到支座32。
在根据图4的视图中明显的是，单个叶片18分别可移动地布置在叶片容纳部34中，其中，径向内置的叶片端部在叶片容纳部34中分别限制压力室36,38。转子14在两个叶片18之间，即，在两个压力室36,38之间设置分隔板40，其在轴向方向上回位，使得其形成两个压力室36,38之间的连接部42。
在运行中，压力室36,38和连接部42填充有液压油。容积式泵10整体被构建成，使得两个压力室36,38和连接部42的总容积在转子旋转期间保持恒定。在转子旋转期间，在图1和图4中首先驶出的叶片18轴向向内移动，同时首先径向内置的、已经进入的叶片18径向向外移动。具有叶片18的转子14和内圆周壁22相应地被构建。因此，两个压力室36和38相互对应，使得在泵运行中，液压油可在压力室36,38之间来回流动。在图4中通过箭头44示出液压油的该流动。
通过压力室36,38和连接部42的总容积在转子14至少在腔部25中旋转时保持恒定，可以实现泵的低损耗运行。有利地，在转子旋转内的总容积在+/-2.5％范围内变化。这在图12中示出，其中，在一个轴线上以度[°]呈现转子的旋转角。在360°的情况下，转子旋转一次。在另一轴线行呈现总容积V，其在图中所示的转子14的情况下是初始状态V0。在转子14旋转期间，该总容积在Vmin和Vmax之间的范围中变化，其中，Vmin和Vmax在V0的+/-2.5％的范围中。由此，总容积在转子14旋转期间在容限范围中保持恒定。
仅在叶片尖部从腔部25进入转子密封部23的区域中，容积短暂地增大至值VRDA。在此，VRDA在VRDA＝V0+10％的范围中。对于转子密封部23不延伸经过面而是沿着线延伸的情况，不出现增大至值VRDA的容积增大。总容积在完全旋转期间一直保持恒定。
如图5至7中明显的，两个叶片容纳部34相互平行地布置在转子14中，且在相互背向的侧上朝向内部空间开放。在两个叶片容纳部34之间设置分隔板40，其在转子的两侧上在轴向方向上回位值a，从而在在轴向方向上形成连接部42。由此提供形成连接部42的凹口46。
对于图7中所示的转子，凹口46具有进一步轴向回位的下陷部48，在下陷部中可布置径向止动部。这样的止动部例如可以额外地将叶片18止动在其已经进入的位置上，使得如图2a中示出的泵不产生功率。
特别如图5至7中明显的，叶片容纳部34在其径向内部区域中具有在轴向方向上延伸的、扩张叶片容纳部的空隙50。由于空隙50，也可在完全进入的叶片18的情况下确保，在各压力室36,38中保留剩余的液压油。
如在图6中明显的，转子14在叶片容纳部42的延长部中提供通孔72。通孔72具有相对小的直径，使得仅少量的液压油可通过其出来。由此可以确保，围绕转子14和在内圆周壁22上存在油膜，其有利于密封腔24,26。
如在图8和9中明显的，叶片18横向于旋转轴线延伸的正侧52在径向内部区域中具有两个分级的切口54。在此，切口54具有第一、平行于旋转轴线延伸的壁部分56和与其垂直延伸的、第二壁部分58。在径向内部区域中，在第二壁部分58上邻接与其倾斜延伸的第三壁部分60。在此特别地，第一壁部分56倾斜于叶片法线62延伸，特别如在图9的俯视图中明显的。由此，液流横断面可在邻接连接部42的区域中保持相对较大，因为各叶片18的各切口54朝向连接部42扩张，这特别在图4中是明显的。
整体地，由此实现有利的流动情况，使得在泵运行期间液压油可从一个压力室36流至另一压力室38。
图9示出叶片18的正侧52的俯视图，以及沿着线A-A的剖面。在剖面中明显的是，叶片中在横向于旋转轴线延伸的正侧52之间总共设置两个平衡孔64。平衡孔64用于在正侧52的区域中具有的压力的压力平衡。特别如在图8和9中明显的是，正侧52此外具有在径向方向上延伸的润滑槽66。润滑槽66在叶片尖部20的区域中封闭，且在径向内置的区域中朝向切口54开放。平衡孔64分别汇入润滑槽66中。
在叶片18中的径向内部区域中，在为其设置的孔70中设置两个销形的重物68。由此实现，叶片的重心在叶片18的径向内部区域中移动。
图10示出在泵10运行中作用到叶片上的力。在泵10运行中，油压作用在通过连接部42或凹口46相互连接的压力室36，38上，该油压导致油作用力Fp。该作用力向外作用。摩擦力Fr作用在相反的方向上，其可被克服，从而叶片径向向外运动。此外离心力Ff由于转子14的旋转而作用到叶片上。该离心力Ff分成在作用力Fp的方向上作用的力分量Ff1，以及与其垂直作用的第二力分量Ff2。在此，离心力Ff作用在叶片14的重心S上。在泵10运行中Fp和Ff1的和大于作用力Fr；在此方面叶片进入其已经驶出的位置上，且利用其顶端20抵靠壳体12的内圆周壁22。
图11示出在转子14旋转时相应的作用力，当然是在不间断地将液压油导入压力室36,38的情况下。通过出现的真空，油压作用力Fp反向。此外，摩擦力Fr变大，因为对转子中的叶片18的润滑减小。此外，在转子旋转时，叶片运动进入转子，因为叶片沿着内圆周壁22滑动。由离心力Ff在叶片容纳部34的方向上导致的作用力Ff1特别由于叶片18相对远后置的重心而相对较小。因为摩擦力Fr加真空作用力Fp大于所导致的离心力Ff1，因此产生止动作用力FA，其促使各叶片18进入叶片容纳部34中。因此叶片18保持在转子14中，由此转子14无功率地旋转。

Claims (18)

1.一种容积式泵(10)，其具有：罐形壳体(12)，在该壳体(12)中围绕旋转轴线(16)可旋转地被支承的转子(14)，以及两个在转子(14)中可被移动引导的叶片(18)，其中，该罐形壳体(12)具有内圆周壁(22)，其具有用于密封放置转子(14)的转子密封部(23)和用于密封放置叶片尖部(20)的以及用于将壳体(12)的内部空间分成腔(24,26)的腔部(25)，其特征在于，转子(14)具有两个叶片容纳部(34)，用于容纳和引导叶片(18)，其中，在叶片容纳部(34)中径向内置的叶片端部分别限制压力室(36,38)，且两个压力室(36,38)通过连接部(42)相互流体连接，其中，两个压力室(36,38)和连接部(42)的总容积在转子(14)旋转时至少在叶片尖部(20)置于腔部(25)上期间保持恒定，其中，叶片(18)横向于旋转轴线(16)延伸的正侧(52)在径向内部区域中具有切口(54)。
2.根据权利要求1所述的泵(10)，其特征在于，总容积在转子(14)旋转期间保持恒定，即，在+/-5％的容限范围内。
3.根据权利要求1或2所述的泵(10)，其特征在于，转子密封部构建成与转子互补，且与转子形成密封面，其中，在通过转子密封部时，总容积可利用叶片尖部增大且然后再次减少+2.5％至+15％。
4.根据权利要求1或2所述的泵(10)，其特征在于，两个叶片容纳部(34)相互平行地布置在转子中，且在相对背向侧上朝向内部空间开放，其中，在两个叶片容纳部(34)之间设置具有连接部(42)的分隔板(40)。
5.根据权利要求4所述的泵(10)，其特征在于，叶片(18)横向于旋转轴线(16)延伸的正侧(52)与转子(14)齐平，其中，分隔板(40)提供轴向回位后的、形成连接部(42)的凹口(46)。
6.根据权利要求1或2所述的泵(10)，其特征在于，在径向内部区域中的叶片容纳部(34)具有在轴向方向上延伸的空隙(50)。
7.根据权利要求5所述的泵(10)，其特征在于，切口(54)是分级的，且包括第一、平行于旋转轴线(16)延伸的壁部分(56)和第二、横向于旋转轴线(16)延伸的壁部分(58)。
8.根据权利要求7所述的泵(10)，其特征在于，切口(54)具有邻接第二壁部分(58)的、径向内置的、倾斜的第三壁部分(60)。
9.根据权利要求7所述的泵(10)，其特征在于，各叶片(18)的第一壁部分(56)倾斜于叶片法线(62)延伸，使得产生切口(54)扩张至另一叶片(18)。
10.根据权利要求7所述的泵(10)，其特征在于，第二壁部分(58)与分隔板(40)的凹口(46)齐平。
11.根据权利要求1或2所述的泵(10)，其特征在于，在叶片横向于旋转轴线延伸的正侧(52)之间设置平衡孔(64)。
12.根据权利要求1或2所述的泵(10)，其特征在于，在叶片(18)的相互对置的正侧(52)上设置在径向方向上延伸的润滑槽(66)。
13.根据权利要求1或2所述的泵(10)，其特征在于，在叶片(18)径向内置的区域中设置用于偏移叶片(18)重心的重物(68)。
14.根据权利要求1或2所述的泵(10)，其特征在于，转子(14)在叶片容纳部的延长部中具有通孔(72)。
15.根据权利要求2所述的泵(10)，其特征在于，总容积在转子(14)旋转期间保持恒定，即，在+/-2.5％的容限范围内。
16.根据权利要求15所述的泵(10)，其特征在于，总容积在转子(14)旋转期间保持恒定，即，在+/-1.5％的容限范围内。
17.根据权利要求3所述的泵(10)，其特征在于，在通过转子密封部时，总容积可利用叶片尖部增大且然后再次减少+5％至+10％。
18.根据权利要求17所述的泵(10)，其特征在于，在通过转子密封部时，总容积可利用叶片尖部增大且然后再次减少+7.5％至+10％。
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