DE102005056270B3

DE102005056270B3 - Rotorpumpe

Info

Publication number: DE102005056270B3
Application number: DE200510056270
Authority: DE
Inventors: Willi Dipl.-Ing. Schneider; Bernd Hess; Martin Thoma; Dirk Ehrenfeld
Original assignee: Joma Hydromechanic GmbH
Current assignee: Joma Polytec GmbH
Priority date: 2005-11-14
Filing date: 2005-11-14
Publication date: 2007-03-01
Anticipated expiration: 2025-11-15
Also published as: EP1948937A1; EP1948937B1; WO2007054162A1; DE502006003133D1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorpumpe mit einem Pumpengehäuse und einem darin drehbar gelagerten Rotor, wobei ein Flügel mit seinem Flügelgrundkörper verschieblich im Rotor gelagert ist und mit seinen Flügelspitzen an einer Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses anliegt und dabei einen Saugraum und einen Druckraum definiert, und der Flügel eine konstante Länge aufweist, wobei der Flügelgrundkörper aus Kunststoff besteht und die an seinen freien, der Innenumfangsfläche zugewandten Enden vorgesehenen Flügelspitzen aus einem Thermoplast bestehen, wobei der Flügelgrundkörper und die Flügelspitzen nach ihrer Fertigstellung formschlüssig und lösbar aneinander fixiert sind.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotorpumpe mit einem Pumpengehäuse und einem darin drehbar gelagerten Rotor mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.

Aus der DE 10 2004 053 521 A1 ist eine Rotorpumpe mit einem darin drehbar gelagerten Rotor bekannt, wobei im Rotor ein einziger Flügel verschieblich gelagert ist. Dieser Flügel weist Flügelspitzen auf, die aus einem harten Material bestehen, welches härter ist, als die Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses der Rotorpumpe. Diese Einsätze sind eingeklebt, eingespritzt oder eingegossen. Aufgrund des harten Materials der Einsätze tritt der Verschleiß hauptsächlich an der Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses auf, so dass dieses ausgetauscht werden muss, wenn die Verschleißgrenze erreicht ist. In der Regel wird die Pumpe ersetzt und nicht repariert, da eine Reparatur zu teuer wäre.

Aus der DE 100 59 275 A1 ist eine Vakuumpumpe bekannt geworden, bei der der Flügel aus Aluminium besteht. Derartige Flügel sind relativ schwer und haben eine groß Massenträgheit. Bei der EP 1 322 864 B1 besteht der Flügelkörper aus einem Duroplast und die Flügelspitze aus einem Thermoplast, wobei der Flügelkörper und die Flügelspitze durch einen Spritzgießvorgang miteinander vereinigt sind. Da die beiden Teile einen unzureichenden Stoffschluss eingehen, besitzt der Flügelkörper dreiviertelkreisförmige Nuten, die vom Thermoplast ausgefüllt werden, so dass die Teile auch formschlüssig, aber dann unlösbar miteinander verbunden sind.

Die DE 103 07 040 A1 zeigt einen Flügel, bei dem die Flügelspitze nach Art einer Kappe aufgesteckt ist. Zwar kann die Kappe an der Aufnahme verrasten, jedoch ist diese Rastverbindung nicht geeignet, Kräfte aufzunehmen. Bei der EP 1 424 495 A2 ist die Flügelspitze in Form eines Gleitschuhs ausgebildet, der schwenkbar am Flügelgrundkörper befestigt ist.

Ausgehend von der EP 1 322 864 B1 liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Rotorpumpe bereitzustellen, die im Reparaturfalle preiswerter instand gesetzt werden kann.

Diese Aufgabe wird mit einer Rotorpumpe gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.

Bei der erfindungsgemäßen Rotorpumpe besteht der Flügel aus einem relativ leichten Grundmaterial, nämlich aus Kunststoff für den Flügelgrundkörper und aus einem Thermoplast für die Flügelspitzen. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass der Flügel selbst eine sehr geringe Massenträgheit besitzt und daher an den Flügelspitzen geringere Kräfte einwirken. Der Flügel lässt sich also im Rotor leichter hin und her bewegen und der Verschleiß ist vermindert. Außerdem muss bei Erreichen der Verschleißgrenze lediglich der Flügel oder ein Teil des Flügels ausgetauscht werden, da sich hauptsächlich die Flügelspitzen abnutzen und die Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses nahezu verschleißfrei bleibt. Da der Flügel lediglich in einen Schlitz des Rotors eingeschoben ist, kann der Austausch des Flügels schnell und preiswert vorgenommen werden. Ein kompletter Austausch des Pumpengehäuses ist nicht mehr erforderlich.

Der Formschluss hat den wesentlichen Vorteil, dass keine zusätzlichen Hilfsmittel, wie Klebstoff oder dergleichen, benötigt werden, um die Flügelspitze am Flügelgrundkörper zu befestigen. Somit besteht auch keine Gefahr, dass Fremdstoffe in den Schmierölkreislauf gelangen.

Ein wesentlicher Vorteil wird darin gesehen, dass verschlissene oder beschädigte Flügelspitzen problemlos ausgetauscht werden können, da sie lösbar am Flügelgrundkörper fixiert sind. Sie sind mit dem Flügelgrundkörper formschlüssig und somit unverlierbar und in korrekter Lage verbunden. Da im Reparaturfall nicht mehr der gesamte Flügel ausgetauscht werden muss, werden Kosteneinsparungen erzielt. Ferner können Flügelspitzen aus anderen Materialien eingesetzt werden, falls dies erforderlich ist. Es können auch zwei Flügelspitzen verwendet werden, die aus unterschiedlichen Materialien bestehen, wobei die eine Flügelspitze z.B. auch Graphit zu Lubrikationszwecken enthalten kann.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Flügelspitzen die gleiche Querschnittsform auf. Diese Ausgestaltung der Flügelspitzen hat den wesentlichen Vorteil, dass lediglich eine Form an Flügelspitzen bevorratet werden muss, wodurch die Lagerhaltungskosten gesenkt werden. Außerdem ist die Herstellung einer derartigen Flügelspitze preiswerter, da sie in größerer Stückzahl hergestellt werden kann.

Erfindungsgemäß kann der Flügelgrundkörper aus einem Duroplast, z.B. aus einer faserverstärkten, insbesondere glasfaserverstärkten Phenolformmasse, wie Phenol-Novolak, bestehen. Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass der Flügelgrundkörper und/oder die Flügelspitze aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht. Dies kann z.B. ein PPS (Polyphenylensulfid), mit oder ohne Faserverstärkung, wie Kohle- oder Glasfasern, ein PA 66, insbesondere strahlenvernetzt, und ebenfalls mit oder ohne Faserverstärkung, wie Kohle- oder Glasfasern sein. Denkbar ist aber auch, insbesondere für die Flügelspitzen, PEEK Polyetheretherketon).

Erfindungsgemäß weist der Flügelgrundkörper an seinen freien, der Innenumfangsfläche zugewandten Enden jeweils wenigstens eine, insbesondere hinterschnittene Nut auf und ist die Flügelspitze mit einer in die Nut eingreifenden Feder versehen. Derartige Nut-Feder-Verbindungen haben sich vielfach bewährt und sind schnell und preiswert herstellbar und können manuell gefügt werden. Außerdem können derartige Nut-Feder- Verbindungen so hergestellt werden, dass sie eine Presspassung aufweisen, so dass die Flügelspitze sicher am Flügelgrundkörper befestigt ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Nut-Feder-Verbindung ein geringes Spiel besitzt, so dass der Flügel in seiner Längsrichtung einen geringen Spielausgleich aufweist. Vorteilhaft bilden die Nut und die Feder eine Schwalbenschwanzverbindung.

Bei einer anderen Variante weist die Flügelspitze eine insbesondere hinterschnittene Nut auf und ist der Flügelgrundkörper an seinen freien, der Innenumfangsfläche zugewandten Enden jeweils mit einer in die Nut eingreifenden Feder versehen. Auch eine derartige Nut-Feder-Verbindung besitzt die oben genannten Vorteile und Eigenschaften.

Eine optimale Abdichtung der Verbindung von Flügelspitze und Flügelgrundkörper erfolgt dadurch, dass die Achsrichtung der Nut und der Feder parallel zur Richtung der Drehachse des Flügels verläuft. Somit ist der Spalt zwischen der Nut und der Feder nur in Richtung auf den Boden beziehungsweise die Decke des Saugraums beziehungsweise Druckraums offen, so dass die Möglichkeit besteht, durch geeignete Abdichtungsmaßnahmen, wie Schmieröl, Dichtscheiben oder Dichtlippen, die direkt am Flügel vorgesehen sind und gegebenenfalls mit dem Flügel umlaufen, den Flügel dicht im Pumpengehäuse zu führen. In Richtung des Druck- oder Saugraumes bildet die Nut-Feder-Verbindung eine Abdichtung.

Ein relativ einfaches und preiswertes Auswechseln der Flügelspitzen kann dadurch erfolgen, dass gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Feder parallel zur Richtung der Drehachse des Flügels in die Nut, insbesondere manuell, einschiebbar ist. Auch bei einer Presspassung besteht in diesem Fall die Möglichkeit, die Flügelspitze auszuwechseln, da die Feder, zum Beispiel mit einem geeigneten Werkzeug, aus der Nut ausgepresst werden kann.

Dabei weisen die Nut und die Feder einen kreisrunden oder U-förmigen Querschnitt mit konvergierenden Nutseitenwänden oder einen Y-förmigen Querschnitt auf. Durch die Hinterschneidungen wird eine sichere Fixierung der Flügelspitze am Flügelgrundkörper garantiert, auch bei ausgebautem, d.h. nicht im Rotor montiertem Flügel. Dabei können die Passungen so gewählt werden, dass eine manuelle Montage und Demontage möglich ist. Eine Presspassung für eine maschinelle Fügung ist gleichermaßen möglich.

Dabei ist die Feder an ihrem in die Nut eingreifenden Ende mit einer randoffenen Ausnehmung versehen. Hierdurch wird das zu fügende Ende geringfügig elastisch, wodurch der Fügevorgang erleichtert wird.

Vorteilhaft weist die Feder ein in die Nut eingreifendes gabelförmiges Ende mit zwei Gabelenden auf. Insbesondere sind dabei die Gabelenden geringfügig in Richtung aufeinander zu elastisch verformbar. Hierdurch können temperaturbedingte Längenänderungen ausgeglichen werden.

Dabei kann bei einer Ausführungsform der Erfindung der Flügelgrundkörper ein Strangpressprofil sein, so dass dieses lediglich noch auf die gewünschte Flügelbreite abgelängt werden muss.

Bei einer Bevorzugten Variante der Erfindung kann die Flügelspitze zum Beispiel auch ein Abschnitt eines extrudierten Kunststoffprofils sein, welcher an die Breite des Flügels angepasst ist.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus 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 und in den Ansprüchen sowie in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine perspektivische Darstellung der Rotorpumpe mit eingesetztem Rotor und Flügel;
2 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Flügels mit einzusetzender Flügelspitze;
3 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Flügels mit eingesetzter Flügelspitze;
4 eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Flügels mit einzusetzender Flügelspitze; und
5 eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Flügels mit eingesetzter Flügelspitze.
In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Rotorpumpe bezeichnet, bei welcher das Pumpengehäuse 12 ohne Gehäusedeckel dargestellt ist. Das Pumpengehäuse 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 Flügel 20 unterteilt den vom Innenraum 18 gebildeten Arbeitsraum 22 in einen Saugraum 24 und einen Druckraum 26. Dabei liegt der Flügel 20 mit seinen beiden Flügelspitzen 28 an einer den Arbeitsraum 22 umgebenden Innenumfangsfläche 30 an.
Der Flügel 20 wird, wie aus 2 ersichtlich, von einem Flügelgrundkörper 32 und den beiden Flügelspitzen 28 gebildet, wobei lediglich eine Flügelspitze 28 dargestellt ist. Der Flügelgrundkörper 32 besteht aus einem Duroplast und ist ein Formpressteil oder besteht aus einem Thermoplast und ist ein Strangpressprofil. Die Flügelspitze 28 besteht aus einem Thermoplast und ist spritzgegossen oder ein Teil eines extrudierten Kunststoffprofils.
Wie besonders aus den 2 bis 5 ersichtlich, besitzt das freie Ende 34 des Flügelgrundkörpers 32 eine parallel zur Drehachse 21 verlaufende Nut 36, die mit zwei Hinterschneidungen 38 versehen ist. Entsprechend besitzt die Flügelspitze 28 eine Feder 40, die sich in Richtung ihres freien Endes verbreitert und somit formschlüssig in die Nut 36 passt. Die Flügelspitze 28 wird parallel zur Drehachse 21 in die Nut 36 eingeschoben.
Beim in den 2 und 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Flügelspitze 28 einen im wesentlichen Y-förmigen Fuß und die Nut 36 ist Y-förmig gestaltet. Das der Nut 36 zugewandte Ende 42 des Fußes ist mit einer randoffenen Ausnehmung 44 versehen, so dass der Fuß gabelförmig endet. Die beiden Gabelenden 46 und 48 sind geringfügig elastisch aufeinander zu, d.h. in Richtung des Doppelpfeils 50, verformbar. Dadurch erhält die Flügelspitze 28 in der Nut 36 eine optimale Fixierung ohne Fixierhilfsmittel und ist wieder aus der Nut 36 lös- oder entfernbar.
Erkennbar sind außerdem Einführschrägen 52, die an den Stirnseiten 54 der Flügelspitzen 28 vorgesehen sind. Die Einführschrägen 52 erleichtern ein Einschieben der Flügelspitzen 28 in der Nut 36, was in Achsrichtung der Nut 36 erfolgt.
Beim in den 4 und 5 dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt die Flügelspitze 28 einen im wesentlichen kreisförmigen Fuß und die Nut 36 ist kreisförmig gestaltet. Bemerkenswert ist noch, dass der Schaft der Flügelspitze 28 an der in Drehrichtung hinteren Seite bis nahezu an die Innenumfangsfläche 39 abgestützt ist. Dadurch ergibt sich eine sehr steife Verbindung von Flügelspitze 28 und Flügelgrundkörper 32.
Die erfindungsgemäße Rotorpumpe 10 besitzt den wesentlichen Vorteil, dass bei Erreichen der Verschleißgrenze lediglich der Flügel 20 als solches oder aber auch nur die Flügelspitzen 28 ausgetauscht werden müssen. Dies kann manuell oder maschinell erfolgen und ist in kurzer Zeit und preiswert durchführbar.

Claims

Rotorpumpe (10) mit einem Pumpengehäuse (12) und einem darin drehbar gelagerten Rotor (18), wobei ein Flügel (20) mit seinem Flügelgrundkörper (32) verschieblich im Rotor (18) gelagert ist und mit seinen Flügelspitzen (28) an einer Innenumfangsfläche (30) des Pumpengehäuses (12) anliegt und dabei einen Saugraum (24) und einen Druckraum (26) definiert, und der Flügel (20) eine konstante Länge aufweist, wobei der Flügelgrundkörper (32) aus Kunststoff besteht und die an seinen freien, der Innenumfangsfläche zugewandten Enden (34) vorgesehenen Flügelspitzen (28) aus einem Thermoplast bestehen, wobei der Flügelgrundkörper (32) und die Flügelspitzen (28) nach ihrer Fertigstellung formschlüssig aneinander fixiert sind, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügelgrundkörper (32) und die Flügelspitzen (28) nach ihrer Fertigstellung lösbar miteinander verbunden sind, dass die Flügelspitze (28) oder der Flügelgrundkörper (32) an seinen freien, der Innenumfangsfläche (30) zugewandten Enden (34) jeweils wenigstens eine, insbesondere hinterschnittene, Nut (36) aufweist und der Flügelgrundkörper (32) an seinen freien, der Innenumfangsfläche (30) zugewandten Enden (34) oder die Flügelspitze (28) mit einer in die Nut (36) eingreifenden Feder (40) versehen ist und die Achsrichtung der Nut (36) und der Feder (40) parallel zur Richtung der Drehachse (21) des Flügels (29) verläuft, dass die Nut (36) einen kreisrunden oder U-förmigen Quer schnitt mit zur Nutöffnung konvergierenden Nutseitenwänden aufweist, dass die Feder (40) einen kreisrunden oder Y-förmigen Querschnitt aufweist, und dass die Feder (40) an ihrem in die Nut (36) eingreifenden Ende mit einer randoffenen Ausnehmung (44) versehen ist.
Rotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Flügelspitzen (28) die gleiche Querschnittsform aufweisen.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff des Flügelgrundkörpers (32) ein Duroplast oder Thermoplast ist.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (40) parallel zur Richtung der Drehachse (21) des Flügels (20) in die Nut (36) einschiebbar ist.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (40) ein in die Nut (36) eingreifendes gabelförmiges Ende mit zwei Gabelenden (46 und 48) aufweist.
Rotorpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Gabelenden (46 und 48) geringfügig in Richtung aufeinander zu elastisch verformbar sind.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (36) und die Feder (40) eine Schwalbenschwanzverbindung bilden.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelspitze (28) ein Abschnitt eines extrudierten Kunststoffprofils ist.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügelgrundkörper (32) ein Abschnitt eines Strangpressprofils ist.