DE102004034925B3 - A single-blade - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einflügelvakuumpumpe mit einem topfförmigen Gehäuse, einem exzentrisch im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor, einem im Rotor orthogonal zur Drehachse verschieblich gelagerten Flügel und einem die vom Flügel getrennten Arbeitsräume verschließenden Gehäusedeckel, wobei der Rotor zumindest teilweise aus Sintermetall besteht.The invention relates to a single-wing vacuum pump with a cup-shaped housing, a rotor rotatably mounted eccentrically in the housing, a rotatably mounted in the rotor orthogonal to the axis of rotation and a wing of the wing separate working spaces housing cover, wherein the rotor is at least partially made of sintered metal.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einflügelvakuumpumpe mit einem topfförmigen Gehäuse, einem exzentrisch im Gehäuse drehbar gelagerten, teilweise aus Sintermetall bestehenden Rotor; einem im Rotor orthogonal zur Drehachse verschieblich gelagerten Flügel, und einem die vom Flügel getrennten Arbeitsräume verschließenden Gehäusedeckel.The The invention relates to a single-wing vacuum pump with a cup-shaped Casing, one eccentric in the housing rotatably mounted, partially made of sintered metal rotor; a rotatably mounted in the rotor orthogonal to the axis of rotation wings, and one from the wing separate workrooms occlusive Cover.

Vakuumpumpen sind z.B. aus folgenden Dokumenten bekannt: DE 40 20 082 A1 , DE 31 311 442 A1 , DE 198 34 033 A1 , DE 100 12 406 A1 , DE 100 46 697 A1 , EP 1 055 823 A1 , EP 1 361 365 A2 , US 4 253 809 und US 6 604 924 B2 . Sie weisen in der Regel ein aus Metall bestehendes Gehäuse auf, in welchem ein Rotor drehbar gelagert ist und in welchem die Arbeitsräume gebildet werden. Der Rotor wird zum Beispiel vom Motor eines Kraftfahrzeugs in Drehung versetzt. Es ist auch bekannt, z.B. aus der DE 197 03 499 A1 , dass diese Rotoren aus Metall und insbesondere aus Sintermetall bestehen. Aufgrund des hohen Gewichts des Rotors besitzt dieser ein großes Massenträgheitsmoment, wodurch die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe unerwünscht hoch ist. Der Rotor besteht aus zwei Bauteilen, die miteinander verlötet sind und den Flügel aufnehmen. Derartige Rotoren sind, insbesondere wenn sie aus Sintermetall bestehen, relativ schwierig herzustellen.Vacuum pumps are known, for example, from the following documents: DE 40 20 082 A1 . DE 31 311 442 A1 . DE 198 34 033 A1 . DE 100 12 406 A1 . DE 100 46 697 A1 . EP 1 055 823 A1 . EP 1 361 365 A2 . US 4,253,809 and US Pat. No. 6,604,924 B2 , They usually have an existing metal housing, in which a rotor is rotatably mounted and in which the work spaces are formed. The rotor is rotated, for example, by the engine of a motor vehicle. It is also known, for example from the DE 197 03 499 A1 in that these rotors are made of metal and in particular of sintered metal. Due to the high weight of the rotor this has a large moment of inertia, whereby the power consumption of the vacuum pump is undesirably high. The rotor consists of two components that are soldered together and pick up the wing. Such rotors are, especially if they are made of sintered metal, relatively difficult to produce.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Einflügelvakuumpumpe bereit zu stellen, die einfacher herstellbar ist.Of the The invention is therefore based on the object, a vacuum pump, in particular a single-wing vacuum pump ready to provide, which is easier to produce.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Einflügelvakuumpumpe gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.These Task is according to the invention with a A single-blade solved, having the features of claim 1.

Da nur Abschnitte des Rotors aus einem Metall gefertigt sind, welches ein geringeres Gewicht aufweist, wird das Gesamtgewicht des Rotors reduziert und das Massenträgheitsmoment verringert. Hierdurch wird erreicht, dass die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe geringer ist als bei herkömmlichen Aggregaten. Insbesondere werden die Teile des Rotors, die große Momente übertragen müssen, nach wie vor aus Metall gefertigt, wohingegen die Abschnitte des Rotors aus einem anderen Werkstoff bestehen können, die weniger stark beansprucht werden.There only portions of the rotor are made of a metal, which has a lower weight, the total weight of the rotor reduced and the moment of inertia reduced. This ensures that the power consumption of Vacuum pump is lower than in conventional units. Especially The parts of the rotor, which have to transmit large moments, are still made of metal whereas the sections of the rotor are made of a different one Material can exist, which are less stressed.

Erfindungsgemäß weist der Rotor einen Rotorgehäuseträger (Rotorachse) und ein auf die Rotorachse aufgesetztes Rotorgehäuse auf. Die Rotorachse besitzt die Aufgabe, das zum Antrieb der Pumpe erforderliche Drehmoment einzubringen und den Rotor mit Flügel in Drehung zu versetzen. Das Rotorgehäuse besitzt die Aufgabe, den Flügel aufzunehmen und zu führen. Außerdem weist die Rotorachse zur Aufnahme des Rotorgehäuses wenigstens zwei parallel zur Drehachse abragende Dorne auf. Demgegenüber besitzt das Rotorgehäuse zwei auf die Dorne aufsteckbare Hülsen. Die Form der Dorne und der Hülsen ist vorteilhaft so gewählt, dass nicht nur das Rotorgehäuse sicher von der Rotorachse gehalten wird, sondern dass auch die den Flügel haltende Führungskräfte über die Hülsen von den Dornen abgestützt werden. Die Herstellung eines derartigen Rotors ist wesentlich einfacher.According to the invention the rotor has a rotor housing carrier (rotor axis) and a rotor housing mounted on the rotor housing. The rotor axis has the task, the torque required to drive the pump bring in and put the rotor with wings in rotation. The rotor housing owns the task, the wing to take up and lead. Furthermore has the rotor axis for receiving the rotor housing at least two parallel on the axis of rotation protruding spines. In contrast, the rotor housing has two the spikes attachable sleeves. The shape of the spines and pods is advantageously chosen that not only the rotor housing safely held by the rotor axis, but that the Holding wings Executives over the sleeves supported by the thorns become. The production of such a rotor is much easier.

Da die Antriebskräfte und die beim Beschleunigen und Verzögern einwirkenden Momente hauptsächlich von der Rotorachse abgestützt werden müssen, besteht diese aus Sintermetall. Bei der Führung des Flügels spielen derartige Kräfte und Momente eine untergeordnete Rolle, wobei Abdichtungsprobleme in den Vordergrund rücken. Daher besteht das Rotorgehäuse erfindungsgemäß aus Kunststoff. Kunststoffe besitzen, insbesondere dann, wenn sie mit einem Metall gepaart sind, hier mit einem aus Metall bestehenden Flügel, hervorragende tribologische Eigenschaften, wodurch Reibungskräfte auf ein Minimum reduziert werden, was auch einer übermäßigen Erwärmung entgegen wirkt.There the driving forces and the moments acting on acceleration and deceleration mainly of supported the rotor axis Need to become, this consists of sintered metal. Play in the lead of the wing such forces and moments a minor role, with sealing problems Move to the front. Therefore, there is the rotor housing according to the invention made of plastic. plastics especially when paired with a metal, here with a metal wing, excellent tribological properties, causing friction be reduced to a minimum, which also prevents excessive heating acts.

Eventuell kann das Rotorgehäuse noch die Aufgabe besitzen, die Beiden Arbeitsräume gegeneinander abzudichten, indem das Rotorgehäuse die Innenumfangswand berührt. Besteht das Pumpengehäuse aus Metall und das Rotorgehäuse aus Kunststoff, dann werden die Reibungskräfte verringert und eine gute Abdichtung erzielt.Perhaps can the rotor housing still have the task to seal the two work spaces against each other, by the rotor housing the inner peripheral wall touches. Is the pump housing made of metal and the rotor housing made of plastic, then the frictional forces are reduced and a good one Sealing achieved.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sehen für das Rotorgehäuse folgende Kunststoffe vor: Polyetheretherketon (PEEK), Polyethersulfid (PES), syndiotaktisches Polystyrol (SPS) oder ein Polyphenylensulfid (PPS)Diese Kunststoffe sind äußerst abriebfest und beständig gegen Schmiermittel.preferred embodiments see for that rotor housing following plastics: polyetheretherketone (PEEK), polyethersulfide (PES), syndiotactic polystyrene (SPS) or a polyphenylene sulfide (PPS) These plastics are extremely abrasion resistant and resistant against lubricant.

Eine einfache Montage des Rotors wird dadurch erzielt, dass das Rotorgehäuse auf die Rotorachse, insbesondere axial aufgesteckt ist. Steckverbindungen sind leicht und insbesondere ohne Werkzeug herstellbar. Außerdem wirken beim Betrieb der Vakuumpumpe keine Kräfte in oder entgegen der Steckrichtung, sodass ein Lösen der Steckverbindung nicht zu befürchten ist.A easy mounting of the rotor is achieved by the rotor housing on the rotor axis, in particular axially attached. connectors are easy and especially without tools produced. In addition, act during operation of the vacuum pump no forces in or against the plug-in direction, so a release the plug connection is not to be feared is.

Hierfür erstrecken sich die Dorne zumindest über einen Teil der Höhe der Flügel. Um den Flügel auch bei relativ kurzen Dornen, die sich z.B. über eine Höhe von 10%–20% des Flügels erstrecken, sicher halten und führen zu können, ist der andere, von den Dornen nicht durchgriffene Teil der Hülsen mittels Verstrebungen ausgesteift. Hierdurch wird außerdem Material und dadurch Gewicht eingespart.For this purpose, the spines extend at least over part of the height of the wings. In order to safely hold and guide the wing even with relatively short spines, which extend over a height of 10% -20% of the wing, for example, the other, not penetrated by the spines part of the sleeves with stiffened braces. This also saves material and thus weight.

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.Further Advantages, features and details of the invention will become apparent the dependent claims as well as the following description, with reference to FIG the drawing a particularly preferred embodiment in detail is described. It can those shown in the drawing and in the description and in the claims mentioned Features individually for themselves or be essential to the invention in any combination.

In der Zeichnung zeigen:In show the drawing:

1 eine Explosionsdarstellung der Vakuumpumpe; 1 an exploded view of the vacuum pump;

2 eine perspektivische Darstellung der Rotorachse; 2 a perspective view of the rotor axis;

3 eine perspektivische Darstellung des Rotorgehäuse; und 3 a perspective view of the rotor housing; and

4 eine perspektivische Darstellung des Rotorgehäuses mit eingesetztem Flügel. 4 a perspective view of the rotor housing with inserted wing.

In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 insgesamt eine Vakuumpumpe bezeichnet, bei welcher das Gehäuse 12 ohne Gehäusedeckel dargestellt ist. Das Gehäuse 12 besitzt einen Sauganschluss 14, der in einen Innenraum 16 ausmündet. In diesem Innenraum 16 befindet sich ein insgesamt mit 18 bezeichneter Rotor, in welchem ein Flügel 20 orthogonal zur Drehachse 21 verschieblich gelagert ist. Der Rotor 18 ist zweiteilig aufgebaut und weist einen Rotorgehäuseträger 22 (Rotorachse) und ein Rotorgehäuse 24 auf. Der Rotorgehäuseträger 22 durchgreift das Gehäuse 12, insbesondere einen Boden 26 des Innenraums 18 über eine Antriebsöffnung 28 und ragt mit einem rechteckförmigen Abschnitt 30 auf der Rückseite aus dem Gehäuse 12 heraus, über welchen er (mittels eines nicht dargestellten Antriebs) in Drehung versetzt wird. Die Antriebsöffnung 28 ist mit geeigneten Dichtmitteln versehen, sodass weder Schmiermittel austreten noch Luft und/oder Schmutz in den Innenraum 16 eintreten kann.In the 1 is with the reference numeral 10 a total vacuum pump referred to, in which the housing 12 is shown without housing cover. The housing 12 has a suction connection 14 in an interior 16 opens. In this interior 16 there is a total of 18 designated rotor, in which a wing 20 orthogonal to the axis of rotation 21 is slidably mounted. The rotor 18 is constructed in two parts and has a rotor housing carrier 22 (Rotor axis) and a rotor housing 24 on. The rotor housing carrier 22 passes through the housing 12 , especially a floor 26 of the interior 18 via a drive opening 28 and protrudes with a rectangular section 30 on the back of the case 12 out, over which it (by means of a drive not shown) is rotated. The drive opening 28 is provided with suitable sealants, so that neither leak lubricant nor air and / or dirt in the interior 16 can occur.

Der Abschnitt 30 setzt sich in einen zylinderförmigen Abschnitt 32 mit kreisrundem Querschnitt fort, wie es aus der 2 ersichtlich ist. An den Abschnitt 32 schließt sich ein Teller 34 an, von welchem zwei Dorne 36 axial abragen. Die Dorne 36 sind mit Ausnehmungen 38 versehen, sodass sie im wesentlichen jeweils von einer Wand 40 gebildet werden, die die Form des Buchstabens "D" aufweist. Zwischen den beiden Dornen 36 befindet sich eine Lauffläche 42, die von einem Teil der Oberseite des Tellers 34 gebildet wird. An dieser Lauffläche 42 liegt eine Schmalseite des Flügels 20 an. Außerdem mündet in diese Lauffläche 42 eine Schmiermittelbohrung 44, über welche die Lauffläche 42 und weitere Laufflächen oder allgemein der Innenraum 16 und/oder der Flügel 20 mit Schmiermittel versorgt werden.The section 30 sits down in a cylindrical section 32 continues with circular cross section, as is clear from the 2 is apparent. To the section 32 a plate closes 34 of which two spines 36 protrude axially. The spines 36 are with recesses 38 provided so that they are essentially each of a wall 40 are formed, which has the shape of the letter "D". Between the two thorns 36 there is a tread 42 coming from a part of the top of the plate 34 is formed. At this tread 42 is a narrow side of the wing 20 at. It also flows into this tread 42 a lubricant hole 44 over which the tread 42 and more treads or generally the interior 16 and / or the wing 20 be supplied with lubricant.

Die 3 zeigt das Rotorgehäuse 24, welches einen Vertikalschnitt aufweist, der einem umgedrehten oder nach unten offenen "U" entspricht. Das Rotorgehäuse 24 besitzt zwei Hülsen 46, die über eine Brücke 48 miteinander verbunden sind. Diese Hülsen 46 sind weitestgehend hohl ausgebildet, was aus der 4 ersichtlich ist. Die beiden Hülsen 46 definieren zwischen sich zwei Laufflächen 50, an welchen die Breitseiten des Flügels 20 anliegen. Schließlich bildet noch der zwischen den beiden Hülsen 46 liegende Abschnitt der Unterseite der Brücke 48 eine Lauffläche 52, an welcher die zweite Schmalseite des Flügels 20 anliegt. Über die Laufflächen 42, 50 und 52 ist somit der Flügel 20 definiert geführt und kann nach beiden Seiten der Flügellängsachse 54 verschoben werden.The 3 shows the rotor housing 24 which has a vertical section corresponding to an inverted or downwardly open "U". The rotor housing 24 has two sleeves 46 over a bridge 48 connected to each other. These pods 46 are formed largely hollow, resulting from the 4 is apparent. The two sleeves 46 define between two treads 50 , on which the broad sides of the wing 20 issue. Finally, it still forms between the two sleeves 46 lying section of the bottom of the bridge 48 a tread 52 , on which the second narrow side of the wing 20 is applied. About the treads 42 . 50 and 52 is thus the wing 20 Defined guided and can on both sides of the wing longitudinal axis 54 be moved.

Wie aus der 4 ersichtlich, weisen die Hülsen 46 einen ersten Abschnitt 56 auf, in welchen die Dorne 36 eingesteckt werden können. An diesen ersten Abschnitt 56 schließt sich ein zweiter Abschnitt 58 an, der ebenfalls hohl ausgebildet ist, in welchem sich jedoch Verstrebungen 60 erstrecken, die insbesondere in etwa radialer Richtung angeordnet sind. Die Hülsen 46 werden also hauptsächlich von Wänden gebildet, die eine im Wesentlichen "D-Form" aufweisen. Die Masse des Rotorgehäuses 24 ist daher relativ gering.Like from the 4 As can be seen, the sleeves have 46 a first section 56 on, in which the spines 36 can be inserted. At this first section 56 closes a second section 58 on, which is also hollow, in which, however, struts 60 extend, which are arranged in particular approximately in the radial direction. The pods 46 Thus, they are mainly formed by walls having a substantially "D-shape". The mass of the rotor housing 24 is therefore relatively low.

Da auch die Dorne 36 hohl ausgebildet sind wird deren Masse vom Gewicht der Wände 40 bestimmt. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist auch der rechteckförmige Abschnitt 30 hohl ausgeführt, wodurch dessen Masse reduziert wird. Dieser Hohlraum erstreckt sich vom freien Ende des Abschnitts 30 bis zur Schmiermittelbohrung 44. Dieser Hohlraum wird durch die im Wesentlichen rechteckförmige Wandung des Abschnitts 30 begrenzt.As well as the spines 36 hollow are formed their mass by the weight of the walls 40 certainly. In a preferred embodiment, the rectangular section is also 30 made hollow, whereby its mass is reduced. This cavity extends from the free end of the section 30 to the lubricant hole 44 , This cavity is defined by the substantially rectangular wall of the section 30 limited.

In einer Weiterbildung der Erfindung sind auch die seitlich den Abschnitt 30 überragenden Teile des zylindrischen Abschnitts 32 hohl ausgebildet, wobei diese Hohlräume sich bis zur Unterseite des Tellers 34 erstrecken und auf jeder Seite einen im Wesentlichen D-förmigen Querschnitt aufweisen. Hierdurch wird die Masse des Abschnitts 32 reduziert.In one embodiment of the invention, the side are the section 30 protruding parts of the cylindrical section 32 hollow, these cavities are up to the bottom of the plate 34 extend and have a substantially D-shaped cross section on each side. This will set the mass of the section 32 reduced.

Eine weitere Reduzierung des Gewichts des Rotors 18 wird dadurch erzielt, dass ein Teil des Rotors 18 aus Sintermetall besteht, wo hingegen der andere Teil ein Kunststoffteil ist. Insbesondere besteht das Rotorgehäuse 24 aus Kunststoff. Hierdurch können tribologisch optimale Paarungen der Laufflächen 50 und 52 mit den Oberflächen des Flügels 20 geschaffen werden.A further reduction in the weight of the rotor 18 is achieved by having a part of the rotor 18 made of sintered metal, whereas the other part is a plastic part. In particular exists the rotor housing 24 made of plastic. This allows tribologically optimal pairings of treads 50 and 52 with the surfaces of the wing 20 be created.

Claims (9)

Einflügelvakuumpumpe (10) mit einem topfförmigen Gehäuse (12), einem exzentrisch im Gehäuse (12) drehbar gelagerten, teilweise aus Sintermetall bestehenden Rotor (18), einem im Rotor (18) orthogonal zur Drehachse verschieblich gelagerten Flügel (20), und einem die vom Flügel (20) getrennten Arbeitsräume verschließenden Gehäusedeckel, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (18) einen Rotorgehäuseträger (22) und ein auf den Rotorgehäuseträger (22) aufgesetztes Rotorgehäuse (24) aufweist, dass der Rotorgehäuseträger (22) zur Aufnahme des Rotorgehäuses (24) wenigstens zwei parallel zur Drehachse abragende Dorne (36) aufweist und dass das Rotorgehäuse (24) zwei auf die Dorne (36) aufsteckbare Hülsen (46) aufweist.Single wing vacuum pump ( 10 ) with a cup-shaped housing ( 12 ), an eccentric in the housing ( 12 ) rotatably mounted, partially made of sintered metal rotor ( 18 ), one in the rotor ( 18 ) orthogonal to the axis of rotation slidably mounted wings ( 20 ), and one from the wing ( 20 ) separate work spaces closing housing cover, characterized in that the rotor ( 18 ) a rotor housing carrier ( 22 ) and one on the rotor housing carrier ( 22 ) mounted rotor housing ( 24 ), that the rotor housing carrier ( 22 ) for receiving the rotor housing ( 24 ) at least two mandrels projecting parallel to the axis of rotation ( 36 ) and that the rotor housing ( 24 ) two on the spines ( 36 ) attachable sleeves ( 46 ) having. Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorgehäuseträger (22) aus Sintermetall besteht.Single wing vacuum pump according to claim 1, characterized in that the rotor housing carrier ( 22 ) consists of sintered metal. Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rotorgehäuse (24) aus Kunststoff besteht.Single-wing vacuum pump according to claim 1 or 2, characterized in that the rotor housing ( 24 ) consists of plastic. Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polyetheretherketon (PEEK), Polyethersulfid (PES), syndiotaktisches Polystyrol (SPS) oder ein Polyphenylensulfid (PPS) ist.A single-blade according to claim 3, characterized in that the plastic a Polyetheretherketone (PEEK), Polyethersulfide (PES), syndiotactic Polystyrene (SPS) or a polyphenylene sulfide (PPS). Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dorne (36) zumindest über einen Teil der Höhe des Flügels (20) erstrecken.Single-vane vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that the mandrels ( 36 ) at least over part of the height of the wing ( 20 ). Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der andere, von den Dornen (36) nicht durchgriffene Teil (58) der Hülsen (46) mittels Verstrebungen (60) ausgesteift ist.Single-vane vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that the other one of the spikes ( 36 ) not enforced part ( 58 ) of the sleeves ( 46 ) by bracing ( 60 ) is stiffened. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (18) hohl ausgebildet ist.Single-wing vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor ( 18 ) is hollow. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorgehäuseträger (22) und/oder das Rotorgehäuse (24) Hohlräume aufweist bzw. aufweisen.Single-wing vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor housing carrier ( 22 ) and / or the rotor housing ( 24 ) Has or have cavities. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotorgehäuseträger (22) drei Hohlräume aufweist.Single-wing vacuum pump according to one of the preceding claims, characterized in that the rotor housing carrier ( 22 ) has three cavities.
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