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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Flügelzellenpumpen, die häufig auch als Drehschieberpumpen bezeichnet werden, sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungsformen bereits bekannt. Derartige Flügelzellenpumpen zum Beispiel in der
DE 100 24 669 A1 sowie in der
DE 199 36 644 B4 offenbart. Eine Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art ist aus der
DE 690 00 353 T2 bekannt.
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Bei den aus dem Stand der Technik bekannten Flügelzellenpumpen besteht häufig das Problem, dass es zu Schieberbrüchen und damit auch zu Beschädigungen des Rotors kommen kann, wenn sich einer der Schieber an einer der Begrenzungskanten einer Fluideintrittsöffnung der Pumpenkammer verhakt, da sowohl der Rotor als auch die darin in entsprechenden Führungsschlitzen verschiebbar angeordneten Schieber aus einem vergleichsweise spröden Material bestehen.
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Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Flügelzellenpumpe zur Verfügung zu stellen, die so ausgebildet ist, dass Schieber- und damit auch Rotorbrüche auf einfache Weise verhindert werden können.
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Diese Aufgabe wird durch eine Flügelzellenpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß Anspruch 1 ist vorgesehen, dass die Pumpenkammer so ausgebildet ist, dass während des Betriebs der Flügelzellenpumpe ein Verhaken eines der Schieber an einer der Begrenzungskanten der mindestens einen Fluideintrittsöffnung der Grundplatte verhindert werden kann. Dabei ist zwischen einer Innenwand des Pumpenrings und der mindestens einen Fluideintrittsöffnung der Grundplatte ein Führungsrand ausgebildet, der dazu geeignet ist, ein Verhaken eines der Schieber an einer der Begrenzungskanten der mindestens einen Fluideintrittsöffnung der Grundplatte zu verhindern. Der Führungsrand ist mit anderen Worten derart ausgebildet, dass die Schieber beim Überqueren der Einlassöffnung während der Drehung des Rotors nicht ihre Führung verlieren. Wie aus der
DE 690 00 353 T2 bereits bekannt, ist bei der Flügelzellenpumpe ebenfalls vorgesehen, dass der Führungsrand in Drehrichtung des Rotors betrachtet an einem vorderen Ende der mindestens einen Fluideintrittsöffnung eine andere radiale Ausdehnung als an deren hinterem Ende aufweist. Durch diese Maßnahme kann die Führung der Schieber verbessert werden, so dass die Gefahr des Verhakens der Schieber während der Drehung des Rotors weiter verringert werden kann.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Führungsrand in Drehrichtung des Rotors betrachtet am vorderen Ende der mindestens einen Fluideintrittsöffnung eine radiale Ausdehnung A aufweist, die kleiner als die radiale Ausdehnung B am hinteren Ende der Fluideintrittsöffnung ist. Dadurch kann in vorteilhafter Weise erreicht werden, dass der Abstand der äußeren seitlichen Begrenzungskante der Fluideintrittsöffnung an deren vorderem Ende geringer als an deren hinterem Ende ist. Es hat sich gezeigt, dass durch diese Maßnahme die Führung der Schieber verbessert werden kann. Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die mindestens eine Fluideintrittsöffnung in Drehrichtung des Rotors betrachtet zwischen dem vorderen Ende und dem hinteren Ende eine sich zunehmend vergrößernde radiale Breite aufweist. Das bedeutet, dass die radiale Breite der Fluideintrittsöffnung an deren vorderem Ende kleiner als an deren hinterem Ende ist. Vorzugsweise verändert sich die radiale Breite der Fluideintrittsöffnung der Grundplatte in Drehrichtung des Rotors betrachtet gleichmäßig.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Pumpenkammer kann die Gefahr von Schieber- und Rotorbrüchen im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen in besonders vorteilhafter Weise erheblich verringert werden, so dass die Lebensdauer der Flügelzellenpumpe erhöht werden kann.
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Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine Explosionsansicht einer Flügelzellenpumpe gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2 eine perspektivische Darstellung der Flügelzellenpumpe gemäß 1 nach der Montage;
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3 eine Draufsicht auf eine Grundplatte der Flügelzellenpumpe gemäß 1;
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4 eine Draufsicht auf die Grundplatte nach der Montage eines Pumpenrings und eines Rotors der Flügelzellenpumpe.
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Zunächst wird auf 1 und 2 Bezug genommen, in denen eine Explosionsansicht und eine perspektivische Ansicht einer Flügelzellenpumpe 1 gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Die Flügelzellenpumpe 1 kann insbesondere als Unterdruckpumpe zur Erzeugung eines Vakuums ausgebildet sein, die nach dem so genannten Verdrängerprinzip arbeitet.
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Die Flügelzellenpumpe 1 weist eine elektrische Antriebseinheit auf, die einen Elektromotor mit einer Antriebswelle 13 umfasst. Die elektrische Antriebseinheit ist im Inneren eines Gehäuses 12 der Flügelzellenpumpe 1 untergebracht. Ferner umfasst die Flügelzellenpumpe 1 eine Montageplatte 15, an der das Gehäuse 12 mit Hilfe geeigneter Befestigungsmittel, die hier nicht explizit dargestellt sind, befestigt ist. Die Montageplatte 15 weist eine zentrale Öffnung auf, durch die sich die Antriebswelle 13 des Elektromotors nach der Montage hindurch erstreckt.
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Man erkennt ferner am Außenumfang der Montageplatte 15 einen Ansaugstutzen 20, durch den während des Betriebs der Flügelzellenpumpe 1 zum Beispiel Luft oder ein anderes Fluid angesaugt werden kann. Die Montageplatte 15 weist ferner eine Fluidaustrittsöffnung 23 auf, die mit dem Ansaugstutzen 20 in Fluidverbindung steht. Durch die Fluidaustrittsöffnung 23 strömt das über den Ansaugstutzen 20 angesaugte Fluid in eine Pumpenkammer der Flügelzellenpumpe 1 ein. Die Pumpenkammer umfasst eine Grundplatte 4, einen Pumpenring 7 sowie eine Abdeckplatte 8. Der Pumpenring 7 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine im Wesentlichen kreisförmige Innenkontur auf. Es besteht in einer alternativen Ausführungsform beispielsweise auch die Möglichkeit, dass der Pumpenring 7 eine im Wesentlichen elliptische Innenkontur aufweist.
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Innerhalb der Pumpenkammer ist ein Rotor 5 exzentrisch angeordnet, der zur Aufnahme einer Anzahl von Schiebern 6 geeignet ist. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Rotor 5 insgesamt vier Schieber 6 auf, die jeweils in entsprechenden Aufnahmeschlitzen 61 des Rotors 5 verschiebbar angeordnet sind. Die exzentrische Anordnung des Rotors 5 in der Pumpenkammer sowie die Aufnahmeschlitze 61, in denen die Schieber 6 verschiebbar angeordnet sind und geführt werden, sind insbesondere in 4 zu erkennen.
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Der Rotor 5 wird während des Betriebs der Flügelzellenpumpe 1 von der Antriebswelle 13 des Elektromotors angetrieben und dadurch in Rotation versetzt. Zu diesem Zweck ist der Rotor 5 über einen entsprechend geformten Mitnehmer 19, der in eine Aufnahmeöffnung 50 des Rotors 5 eingreift, mit der Antriebswelle 13 verbunden. Der Mitnehmer 19 ist seinerseits drehfest an der Antriebswelle 13 des Elektromotors angebracht.
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Zwischen der Grundplatte 4 und der Montageplatte 15 ist ferner im Bereich der Auslassöffnung 23 eine Dichtung 3 angeordnet. Man erkennt, dass die Form der Dichtung 3 im Wesentlichen der äußeren Kontur der Fluidaustrittsöffnung 23 der Montageplatte 15 entspricht, damit diese nach der Montage wirksam abgedichtet werden kann.
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Die Pumpenkammer, welche die Grundplatte 4, den Pumpenring 7 und die Abdeckplatte 8 umfasst, ist mit Hilfe mehrerer Befestigungsschrauben 9, die bei der Montage in entsprechende Gewindebohrungen 18 der Montageplatte 15 eingreifen können, an der Montageplatte 15 befestigt. Beider Montage wird die Dichtung 3 somit zwischen der Grundplatte 4 und der Montageplatte 15 klemmend festgelegt, um dadurch die Fluidaustrittsöffnung 23 wirksam abzudichten.
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Darüber hinaus umfasst die Flügelzellenpumpe 1 einen Dichtring 2, der bei der Montage auf die Montageplatte 15 aufgesetzt wird. Der Dichtring 2 ist zur Abdichtung eines im Wesentlichen kappenartig ausgebildeten Schalldämpfers 10 geeignet, welcher die Flügelzellenpumpe 1 endseitig abschließt. Der Schalldämpfer 10 ist mit Hilfe geeigneter Befestigungsschrauben 11 an der Montageplatte 15 befestigt. Zu diesem Zweck weist die Montageplatte 15 entsprechende Gewindebohrungen 17 auf, die zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 11 des Schalldämpfers 10 geeignet sind. Darüber hinaus weist die Montageplatte 15 eine Ausnehmung 14 auf, die mit einer hier nicht explizit gezeigten Fluidauslassöffnung der Flügelzellenpumpe 1 in Fluidverbindung steht.
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Während des Betriebs der Flügelzellenpumpe 1 strömt das Fluid durch den Ansaugstutzen 20 und von dort durch die Fluidaustrittsöffnung 23 der Montageplatte 15 und anschließend durch eine Fluideintrittsöffnung 24 der Grundplatte 4 in die Pumpenkammer. Das Fluid strömt dann durch mindestens eine Austrittsöffnung der Abdeckplatte 8 in den im Wesentlichen kappenförmigen Schalldämpfer 10 und anschließend durch die Ausnehmung 14 zur Fluidauslassöffnung der Flügelzellenpumpe 1.
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In 3 ist eine Draufsicht auf die Grundplatte 4 der Flügelzellenpumpe 1 dargestellt. Man erkennt in dieser Darstellung die Fluideintrittsöffnung 24 der Grundplatte 4, die mit der Fluidaustrittsöffnung 23 der Montageplatte 15 korrespondiert, so dass das angesaugte Fluid während des Betriebs der Flügelzellenpumpe 1 aus der Fluidaustrittsöffnung 23 der Montageplatte 15 durch die Fluideintrittsöffnung 24 der Grundplatte 4 in die Pumpenkammer einströmen kann. Zur Verdeutlichung der geometrischen Verhältnisse sind ferner eine Außenkontur 30 sowie eine Innenkontur 31 des Rotors 5 mit den in den Aufnahmeschlitzen 61 untergebrachten Schiebern 6 dargestellt.
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Unter weiterer Bezugnahme auf 4, in der die Grundplatte 4 zusammen mit dem darauf aufgesetzten Pumpenring 7, dem Rotor 5 sowie den in den Aufnahmeschlitzen 61 angeordneten Schiebern 6 dargestellt ist, wird deutlich, dass der Rotor 5 exzentrisch in der Pumpenkammer angeordnet ist. Dadurch bilden die Schieber 6 zusammen mit einer Innenwand 70 des Pumpenrings 7 unterschiedlich große Kammern aus.
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Um zu erreichen, dass während des Betriebs der Flügelzellenpumpe 1 Brüche der Schieber 6 und damit auch des Rotors 5, die durch ein Verhaken der Schieber 6 an den Begrenzungskanten der Fluideintrittsöffnung 24 der Grundplatte 4 hervorgerufen werden können, wirksam verhindert werden können, ist in der Pumpenkammer ein Führungsrand 60 ausgebildet, der für eine Führung der Schieber 6 während der Drehung des Rotors 5 geeignet ist.
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Der Führungsrand 60 ist zwischen der Innenwand 70 des Pumpenrings 7 und der Fluideintrittsöffnung 24 der Grundplatte 4 ausgebildet. In 3 und 4 ist zu erkennen, dass in Drehrichtung des Rotors 5 betrachtet, welche in dieser Darstellungsebene gegen den Uhrzeigersinn verläuft, der radiale Abstand A einer äußeren Begrenzungskante 240 der Fluideintrittsöffnung 24 zur Innenwand 70 des Pumpenrings 7 an einem vorderen Ende der Fluideintrittsöffnung 24 kleiner als der entsprechende radiale Abstand B am hinteren Ende der Fluideintrittsöffnung 24 ist. Der radiale Abstand B ist somit größer als der radiale Abstand A, so dass in Drehrichtung des Rotors 5 betrachtet am vorderen Ende der Fluideintrittsöffnung 24 ein kleinerer Abstand als am hinteren Ende der Fluideintrittsöffnung 24 vorliegt. Die Fluideintrittsöffnung 24 weist ferner in Drehrichtung des Rotors 5 betrachtet an ihrem vorderen Ende eine geringere radiale Breite auf als an ihrem hinteren Ende, wobei sich die radiale Breite in diesem Ausführungsbeispiel gleichmäßig ändert.
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Da sowohl die Schieber 6 als auch der der Rotor 5 aus einem spröden Material hergestellt sind, kann durch die besondere Gestaltung der Geometrie der Fluideintrittsöffnung 24 der Grundplatte 4 verhindert werden, dass sich einer der Schieber 6 während der Drehung des Rotors 5 an einer der Begrenzungskanten der Fluideintrittsöffnung 24 verhakt und dadurch unter Umständen brechen kann. Der durch die Abstände A und B gebildete Führungsrand 60 kann so eine sichere Führung der Schieber 6 während der Drehung des Rotors 5 realisieren.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Flügelzellenpumpe
- 2
- Dichtring
- 3
- Dichtung
- 4
- Grundplatte
- 5
- Rotor
- 6
- Schieber
- 7
- Pumpenring
- 8
- Abdeckplatte
- 9
- Befestigungsschraube
- 10
- Schalldämpfer
- 11
- Befestigungsschraube
- 12
- Gehäuse
- 13
- Antriebswelle
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Montageplatte
- 17
- Gewindebohrung
- 18
- Gewindebohrung
- 19
- Mitnehmer
- 20
- Ansaugstutzen
- 23
- Fluidaustrittsöffnung
- 24
- Fluideintrittsöffnung
- 30
- Außenkontur
- 31
- Innenkontur
- 50
- Aufnahmeöffnung
- 60
- Führungsrand
- 61
- Aufnahmeschlitz
- 70
- Innenwand
- 240
- äußere Begrenzungskante
