DE102004034926B3

DE102004034926B3 - Einflügelvakuumpumpe

Info

Publication number: DE102004034926B3
Application number: DE102004034926A
Authority: DE
Inventors: Willi Schneider
Original assignee: Joma Hydromechanic GmbH
Current assignee: Joma Hydromechanic GmbH
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2024-07-10
Also published as: CN101002022B; CA2575780A1; EP1766239B1; WO2006005383A1; DE502005006154D1; KR20070034090A; CA2575780C; EP1766239A1; CN101002022A

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, der mit seinen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum begrenzenden Umfangsfläche anliegt und dabei den Arbeitsraum in einen Saugraum und einen Druckraum unterteilt und der Saugraum mit einer Lufteinlassöffnung und der Druckraum mit einer Luftauslassöffnung versehen sind, wobei die Luftauslassöffnung in der den Druckraum umgebenden Umfangsfläche angeordnet ist.

Description

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, der mit seinen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum begrenzenden Umfangsfläche anliegt und dabei den Arbeitsraum in einen Saugraum und einen Druckraum unterteilt, und wobei der Saugraum mit einem Lufteinlass und der Druckraum mit einer Luftauslass versehen sind, wobei die Öffnung des Luftauslasses in der den Druckraum umgebenden Innenumfangsfläche angeordnet ist.

Vakuumpumpen mit einem derartigen Aufbau sind bekannt. Sie weisen in der Regel ein Gehäuse auf, in welchem ein Rotor drehbar gelagert ist, wobei sich der Rotor in einem Arbeitsraum befindet. Derartige Vakuumpumpen werden u.a. auch in Fahrzeugen eingesetzt, wo zum Beispiel der Motor des Kraftfahrzeugs den Rotor in Drehung versetzt. Diese Vakuumpumpen werden mit Öl geschmiert, welches auch dazu dient, den Dichtspalt zwischen Flügel und Arbeitsraum abzudichten. Es wird angestrebt, dass möglichst wenig Öl über die Luftauslassöffnung des Druckraumes aus dem Arbeitsraum herausgeführt wird.

Die DE 33 07 856 C2 zeigt einen Rotationskolbenverdichter mit im Mantel vorgesehenen schlitzförmigen Auslassöffnungen. Aus der DE 40 33 420 C2 , der DE 41 18 934 C2 und der DE 40 19 854 B1 ist jeweils ein als Blattfeder ausgebildetes Auslassventil an einem Kompressor bekannt geworden. Die DE 100 00 755 A1 zeigt eine Unterdruckpumpe mit Druckabsenkeinrichtung für den Fall, dass sich die Pumpe in entgegengesetzter Richtung dreht. Die EP 1 424 495 A2 und die US 1,781,073 zeigen jeweils eine Flügelzellenpumpe mit einem einzigen im Rotor gelagerten Flügel.

Bei einer gattungsgemäßen Einflügelvakuumpumpe gemäß der US 2003/0035746 A1 befindet sich die Luftauslassöffnung in der den Druckraum umgebenden Umfangsfläche. Durch die Anordnung der Auslassöffnung in der Umfangswand wird der Vorteil geschaffen, dass die Größe des Öffnungsquerschnitts größer gestaltet werden kann als wenn die Auslassöffnung im Boden vorgesehen ist. Hierdurch wird der Druckraum schneller entleert und zum Ausschieben der angesaugten Luft aus dem Druckraum wird weniger Energie benötigt. Außerdem kann durch Variation der Form des Druckraumes ein allmähliches Öffnen bewirkt werden. So kann zum Beispiel die Öffnungskante schräg verlaufen, sodass die Auslassöffnung zunächst mit einem kleinen Querschnitt zur Verfügung steht, der sich allmählich vergrößert. Hierdurch werden Druckstöße vermieden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einflügelvakuumpumpe bereit zu stellen, bei welcher die den Druckraum verlassende Luft mit weniger Öl belastet ist.

Diese Aufgabe wird mit einer Einflügelvakuumpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass sich unmittelbar an die Luftauslassöffnung eine Ventillamelle eines Auslassventils anschließt, dass ein Ölauslass vorgesehen ist, dessen Auslassöffnung in der den Saugraum umgebenden Innenumfangsfläche ausmündet, dass sich unmittelbar an die Ölauslassöffnung eine Ventillamelle eines Auslassventils anschließt, und dass die Ventillamellen von einem einzigen Ventilkörper gebildet werden.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung hat aufgrund der Anordnung des Auslassventils den wesentlichen Vorteil, dass der Totraum aus welchem die Luft nicht ausgeschoben werden kann, d.h. der Raum zwischen der Innenumfangsfläche des Druckraumes und dem Auslassventil selbst, auf ein Minimum begrenzt ist.

Derartige als Ventillamellen ausgebildete Ventile sind reaktionsschnell, benötigen einen sehr kleinen Bauraum und sind vor allem auch preiswert. Ist die Rückseite des Auslassventils eben ausgebildet, dann legt sich die Ventillamelle optimal an den Rand der Auslassöffnung an, ohne dass es hierfür spezieller Anpresshilfen bedarf. Das Auslassventil ist somit im Saugvorgang geschlossen und öffnet zum Ausstoßen der Luft.

Die in der den Saugraum umgebenden Umfangsfläche vorgesehene Ölauslassöffnung hat folgenden Vorteil. Dreht der Rotor, aus welchen Gründen auch immer, rückwärts, dann kann sich im Saugraum ansammelndes Schmieröl aus dieser Ölauslassöffnung abgeführt werden, da die Saugöffnung über ein entsprechendes Ventil verhindert, dass bereits angesaugte Luft und Schmieröl wieder ausgestoßen werden. Diese Luft und das Schmieröl können nun durch die Ölauslassöffnung entweichen.

Erfindungsgemäß schließt sich das Auslassventil unmittelbar an die Ölauslassöffnung an. Dieses Ventil verhindert, dass über die Ölauslassöffnung Luft und/oder Öl angesaugt wird, wenn die Pumpe sich im Normalbetrieb befindet.

Auch dieses Auslassventil ist als Ventillamelle ausgebildet, wobei sowohl das Auslassventil der Ölauslassöffnung als auch das Auslassventil der Luftauslassöffnung ein einziges Bauteil sind. Dieses einzige Bauteil in Form einer Ventillamelle ist zum Beispiel ein gestanztes Blechteil, welches die beiden Ventillamellen als Federzungen aufweist.

Mit Vorzug ist das Auslassventil in der Umfangswand des Gehäuses angeordnet. Diese Anordnung ist sehr platzsparend und es wird vermieden, dass das Gehäuse außenseitig mit Anbauten versehen ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Luftauslassöffnung mit einem Einsatz versehen, wobei der Einsatz einen Teil der Umfangsfläche des Druckraumes bildet oder in die Gehäusewandung integriert ist. Durch den Einsatz kann die Größe und ggf. die Form der Luftauslassöffnung bestimmt werden. Bei einem in die Gehäusewand integrierten Einsatz wird die Möglichkeit geschaffen, dass die Auslassöffnung in einen Kanal mündet, der das Gehäuse zum Beispiel in axialer Richtung verlässt. Die radial oder tangential austretende Luft wird also im Einsatz in axialer Richtung umgelenkt. Dieser Umlenkkanal befindet sich im Einlass, der zum Beispiel ein Spritzgussteil ist, sodass das Gehäuse keiner aufwändigen Bearbeitung bedarf.

Erfindungsgemäß ist das Auslassventil in der Umfangswand des Gehäuses angeordnet. Somit ergeben sich die bereits oben zum Auslassventil der Luftauslassöffnung erwähnten Vorteile.

Erfindungsgemäß ist auch die Ölauslassöffnung in einem Einsatz vorgesehen, wobei der Einsatz einen Teil der Umfangsfläche des Arbeitsraums bzw. des Saugraumes bildet. Hierdurch ergibt sich, dass sich der Einsatz vom Druckraum in den Saugraum erstreckt, wobei der Einsatz vorteilhaft sich über die gesamte Höhe der Innenumfangsfläche ausdehnt. Mittels des Einsatzes kann zudem noch eine optimale Abdichtung der Innenumfangswand gegenüber dem Rotor erfolgen. Der Einsatz besteht dabei erfindungsgemäß aus einem elastischen Material, insbesondere aus Kunststoff.

Der Einsatz kann dabei als Träger oder Halteelement für die Bauteile des Auslassventils fungieren. Alternativ kann das Auslassventil auch im Einsatz vorgesehen sein, wobei das Auslassventil zum Beispiel vom Material des Einsatzes umspritzt ist.

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.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine Zusammenbaudarstellung der Vakuumpumpe; und
2 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses ohne Rotor und Flügel, die beiden Auslassöffnungen in der Umfangswand zeigend.
In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 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 weist ein Rotorgehäuse 24 auf, mit dem er an einer Innenumfangsfläche 22 eines Arbeitsraumes 30 anliegt. Der Rotor 18 durchgreift das Gehäuse 12, insbesondere einen Boden 26 des Innenraums 18 über eine Antriebsöffnung 28 und ragt auf der Rückseite aus dem Gehäuse 12 heraus, so dass er (mittels eines nicht dargestellten Antriebs) in Drehung versetzt werden kann. Die Antriebsöffnung 28 ist mit geeigneten Dichtmitteln versehen, sodass weder Schmiermittel austreten noch Luft und/oder Schmutz in den Innenraum 16 eintreten kann. Der Innenraum 16 wird vom Flügel 20 in einen Saugraum 40 und einen Druckraum 42 unterteilt.
In der 1 ist außerdem erkennbar, dass sich in der Umfangswand 36 ein Einsatz 38 befindet, der am Übergang vom Saugraum 40 zum Druckraum 42 positioniert ist.
In der 2 ist dieser Übergang mit dem Bezugszeichen 44 bezeichnet, wobei an diesem Übergang 44 auch die Umfangswand 46 des kreiszylinderförmigen Rotorgehäuses 24 an der Innenumfangsfläche 22 anliegt. Es ist deutlich erkennbar, dass sich in diesem Bereich des Übergangs 44 in der Innenumfangsfläche 22 sowohl eine Luftauslassöffnung 48 als auch eine Ölauslassöffnung 50 befinden. Die Luftauslassöffnung 48 erstreckt sich über einen Teil der Höhe der Innenumfangsfläche 22, sie kann sich aber auch über die gesamte Höhe der Innenumfangsfläche 22 oder wenigstens über einen wesentlichen Teil dieser Höhe erstrecken.
Außerdem erstreckt sich die Luftauslassöffnung 48 in Umfangsrichtung weg vom Übergang 44 und endet in einer schrägen Stirnkante 52. Hierdurch wird vermieden, dass sich die Luftauslassöffnung 48 schlagartig öffnet, bzw. der Druckraum 42 zu schnell mit der Luftauslassöffnung 48 verbunden wird, wodurch Druckstöße entstehen können. Die allmähliche Öffnung wird dadurch unterstützt, dass sich der Kanal der Luftauslassöffnung 48 in Drehrichtung des Flügels 20 (Pfeil 54 gemäß 1) allmählich in seiner radialen Tiefe zunimmt.
Die Luftauslassöffnung 48 mündet in den Einsatz 38, der in 2 oberhalb einer den Einsatz 38 aufnehmenden Öffnung 56 dargestellt ist. Im Einsatz 38 wird der Kanal der Luftauslassöffnung 48 nach unten umgelenkt, sodass das ausgestoßene Gas des Gehäuse 12 in Richtung der Achse der Öffnung 56 nach unten verlässt.
Zwischen dem Einsatz 38 und der Luftauslassöffnung 48 befindet sich noch ein Ventilkörper 58, in welchem ein Auslassventil mit einer Ventillamelle 60. vorgesehen ist. Der Ventilkörper 58 besitzt ein weiteres Auslassventil mit einer Ventillamelle 62, welches der Ölauslassöffnung 50 zugeordnet ist und diese verschließt. Beide Auslassventile sind in Form einer Blattfeder mit den Ventillamellen 60 und 62 ausgebildet und öffnen beide in Richtung des Einsatzes 38 und verhindern dadurch ein Ansaugen durch die Öffnungen 48 und 50 in Richtung des Innenraums 16. Zur exakten Positionierung des Ventilkörpers 58 besitzt der Einsatz 38 eine der Form und Dicke des Ventilkörpers 58 entsprechende Aussparung 64, in welche der Ventilkörper 58 eingesetzt wird, bevor der Einsatz 38 in die Öffnung 56 eingeschoben wird.
Mit der in der Innenumfangsfläche 22 vorgesehenen Luftauslassöffnung 48, deren Größe hinsichtlich ihrer Höhe und Länge an das auszustoßende Volumen anpassbar ist, wird auf einfache Weise das zum Ausstoßen erforderliche Drehmoment auf ein Minimum reduziert. Die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe 10 wird dadurch verringert.

Claims

Einflügelvakuumpumpe (10) mit einem topfförmigen Gehäuse (12), einem exzentrisch im Gehäuse (12) drehbar gelagerten Rotor (18), einem im Rotor (18) orthogonal zur Drehachse (21) verschieblich gelagerten Flügel (20), der mit seinen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum (30) begrenzenden Innenumfangsfläche (22) anliegt und dabei den Arbeitsraum (30) in einen Saugraum (40) und einen Druckraum (42) unterteilt, und wobei der Saugraum (40) mit einem Lufteinlass und der Druckraum (42) mit einem Luftauslass versehen sind, wobei die Öffnung (48) des Luftauslasses in der den Druckraum (42) umgebenden Innenumfangsfläche (22) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass sich unmittelbar an die Luftauslassöffnung (48) eine Ventillamelle (60) eines Auslassventils anschließt, dass ein Ölauslass vorgesehen ist, dessen Auslassöffnung (50) in der den Saugraum (40) umgebenden Innenumfangsfläche (22) ausmündet, dass sich unmittelbar an die Ölauslassöffnung (50) eine Ventillamelle (62) eines Auslassventils anschließt, und dass die Ventillamellen (60, 62) von einem einzigen Ventilkörper (58) gebildet werden.
Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (58) in einer Öffnung (56) der Umfangswand (36) des Gehäuses (12) angeordnet ist.
Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Luftauslassöffnung (48) und/oder die Ölauslassöffnung (50) in einem Einsatz (38) vorgesehen ist.
Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (38) einen Teil der Innenumfangsfläche (22) bildet.
Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein einziger Einsatz (38) mit den beiden Auslassöffnungen (48 und 50) vorgesehen ist.
Einflügelvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (38) aus Kunststoff besteht.
Einflügelvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen dem Einsatz (38) und der Umfangswand (36) der Ventilkörper (58) der Auslassventile befindet.
Einflügelvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (58) mit den beiden Ventillamellen (60, 62) bei der Herstellung des Einsatzes (38) durch Kunststoffspritzen mit dem Einsatz (38) verbunden wird.
Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (58) ein ebenes gestanztes Blechteil ist.