DE102010007255A1

DE102010007255A1 - Fluidpumpe

Info

Publication number: DE102010007255A1
Application number: DE201010007255
Authority: DE
Inventors: Wilhelm-Engelbert 81479 Schittler
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2010-02-09
Filing date: 2010-02-09
Publication date: 2011-08-11

Abstract

Fluidpumpe (1) in einem Maschinengehäuse (2), von dem ein Fluidfördervolumen eingeschlossen ist mit einem Fluidzufluss und einem weitgehend diametral zu dem Fluidzufluss angeordneten Fluidabfluss, wobei in dem Fluidfördervolumen eine drehbare Welle (3) angeordnet ist, an der zumindest ein Flügel (4, 4') angeordnet ist, der das Fluidfördervolumen in eine erste Kammer (5) und eine zweite Kammer (5') gegeneinander weitgehend fluiddicht aufteilt, wobei die Welle (3) zur Förderung des Fluids desachsiert und im Fluidfördervolumen angeordnet ist und wobei in dem Maschinengehäuse (2) in axialer Richtung der Welle (3) durch eine Trennwand (6) getrennt ein zweites Fluidfördervolumen vorgesehen ist, durch das sich die Welle (3) erstreckt, wobei in dem zweiten Fluidfördervolumen an der Welle (3) zumindest ein zweiter Flügel (7, 7') angeordnet ist, der das zweite Fluidfördervolumen in eine dritte Kammer (8) und eine vierte Kammer (8') gegeneinander weitgehend fluiddicht aufteilt, wobei die Welle (3) zur Förderung des Fluids desachsiert im zweiten Fluidfördervolumen angeordnet ist, wobei der Flügel (4, 4') und der zweite Flügel (7, 7') einen Winkelversatz α zueinander aufweisen. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung werden Störgeräusche, die durch die Fluidpumpe generiert werden, vermieden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Fluidpumpe mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Eine „halbe” gattungsgemäße Einzelpumpe ist beispielsweise aus der deutschen Patentschrift DE 10 2004 034 926 B3 bekannt. Aus dieser Schrift ist eine Ein-Flügel-Vakuumpumpe mit einem topfförmigen Gehäuse, einem exzentrisch in dem Gehäuse drehbar gelagerten Rotor, einem im Rotor orthogonal zur Drehachse verschiebbar gelagerten Flügel, der mit seinen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum begrenzenden Umfangfläche anliegt und dabei den Arbeitsraum in einen Saugraum und einen Druckraum unterteilt, bekannt. Der Saugraum ist mit einer Lufteinlassöffnung und der Druckraum mit einer Luftauslassöffnung versehen, wobei die Luftauslassöffnung in der den Druckraum umgebenden radialen Umfangsfläche angeordnet ist.
Weiter ist aus der PCT-Patentanmeldung WO 2007/012096 A2 , von der diese Erfindung ausgeht, eine gattungsgemäße Flügelzellenpumpe bekannt, die insbesondere als regelbare Ölpumpe für ein Schmiersystem, beispielsweise für eine Brennkraftmaschine, eingesetzt wird. Die Flügelzellenpumpe weist ein Maschinengehäuse auf, von dem ein Fluidfördervolumen eingeschlossen ist, mit einem Fluidzufluss und einem weitgehend diametral zu dem Fluidzufluss angeordneten Fluidabfluss. In dem Fluidfördervolumen ist eine drehbare Welle exzentrisch angeordnet, an der mehrere Flügel in axial ausgerichteten Schlitzen angeordnet sind. Die Flügel teilen das Fluidfördervolumen in Saugkammern und Druckkammern auf, die weitgehend gegeneinander fluiddicht sind. In einem besonderen Ausführungsbeispiel in 15 ist diese Flügelzellenpumpe als eine sog. Tandempumpe ausgeführt, d. h. in axialer Richtung der Welle ist durch eine Trennwand getrennt ein zweites Fluidfördervolumen bzw. eine zweite Flügelzellenpumpe angeordnet.
Beim Betrieb einer gattungsgemäßen Fluidpumpe kann es vorgekommen, dass akustische Probleme auftreten. Als eine wahrscheinliche Ursache wird im Falle einer Schmiermittelpumpe der Schmiermitteldruck angesehen, der durch wechselseitiges Öffnen und Schließen der Saug- und Druckkammern in der Pumpe starke Pulsationen herbeiführt. Diese Pulsationen und deren regelmäßige Abfolge können zu mechanischen und hydraulischen Schwingungen führen und somit zu akustischen Problemen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die o. g. akustischen Probleme für eine gattungsgemäße Fluidpumpe zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird durch das Merkmal im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung dieser Konstruktion besteht der Vorteil darin, dass man die Rotorhälften, d. h. die Flügel und zweiten Flügel in dem ersten und dem zweiten Fluidfördervolumen zueinander verdrehen kann. Damit ergeben sich unterschiedliche Zeiten für das Öffnen und Schließen der Saug- und Druckkammern zwischen den beiden Rotorhälften. Dies wiederum hat einen überlagerten Druckanstieg bzw. Abfall in den einzelnen Kammern zur Folge. Die Frequenz der Druckanstiege ist gekoppelt und für das erste und das zweite Fluidfördervolumen gleich. Gelingt nun eine günstige Überlagerung der Pulsationen durch geschicktes Verdrehen der beiden Rotorhälften zueinander, so können die Anteile zu gesamthaft höheren Frequenzen hin verschoben werden und/oder es erfolgt gar eine Auslöschung bestimmter Frequenzanteile. Die verbleibenden Frequenzen haben auf jeden Fall einen deutlich niedrigeren Pegel als bei Fluidpumpen aus dem Stand der Technik. Damit ist eine Geräuschoptimierung möglich. In vorteilhafter Weise bleiben Gewicht, Kosten, Funktion, Verschleiß und Lebensdauer gegenüber den bekannten Fluidpumpen weitgehend unverändert.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 2 ist eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsvariante, die auch als Pendelschieberpumpe bekannt ist, jedoch mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung.
Die Ausgestaltung gemäß Patentanspruch 3 erlaubt die Vergrößerung des Betriebsbereiches.
Der Winkelversatz gemäß Patentanspruch 4 ist der bevorzugte Verdrehbereich.
Im Folgenden ist die Erfindung anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispieles in 3 Figuren näher erläutert.
1 zeigt einen Einblick in eine Vorderseite einer erfindungsgemäßen Fluidpumpe 1.
2 zeigt einen Schnitt A-A durch die erfindungsgemäße Fluidpumpe 1 aus 1.
3 zeigt einen Einblick in eine Rückseite der erfindungsgemäßen Fluidpumpe 1.
Im Folgenden gelten für gleiche Bauelemente in allen Figuren die gleichen Bezugsziffern.
1 zeigt einen Einblick in eine Vorderseite einer erfindungsgemäßen Fluidpumpe 1. Bei diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine sog. Pendelschieberpumpe. In einer einfacheren Variante kann sie jedoch auch wie eine Einflügel-Vakuumpumpe, wie sie beispielsweise aus der zuvor genannten deutschen Patentschrift DE 10 2004 034 926 B3 bekannt ist, ausgeführt sein. In wiederum einer anderen Ausführungsvariante kann sie auch als Flügelzellenpumpe, wie sie aus der ebenfalls zuvor genannten weltweiten Patentanmeldung WO 2007/012096 A2 bekannt ist, ausgeführt sein.
In diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Fluidpumpe 1 in einem Maschinengehäuse 2 angeordnet, von dem ein nicht beziffertes Fluidfördervolumen eingeschlossen ist. Weiter weist das Maschinengehäuse 2 einen Fluidzufluss und einen weitgehend diametral zu dem Fluidzufluss angeordneten Fluidabfluss auf, die beide in den 1 bis 3 nicht dargestellt sind. In dem Fluidfördervolumen ist desachsiert eine drehbare Welle 3 angeordnet, an der in diesem Ausführungsbeispiel sechs Flügel 4, 4' angeordnet sind. Diese Flügel 4, 4' teilen das Fluidfördervolumen in drei Saugkammern 5 und drei Druckkammern 5' auf, wobei die Saugkammern 5 und die Druckkammern 5' weitgehend fluiddicht gegeneinander sind. Zur Förderung des Fluids ist die Welle 3, wie bereits erwähnt, desachsiert im Fluidfördervolumen angeordnet.
Eine Trennwand 6, die von einem Befestigungselement 12 im Maschinengehäuse 2 gehalten wird, trennt das Fluidfördervolumen von einem zweiten Fluidfördervolumen, welches hinter der Trennwand 6 angeordnet ist und identisch aufgebaut ist, jedoch weisen die Flügel 4, 4' im ersten Fluidfördervolumen und die zweiten Flügel 7, 7' im zweiten Fluidfördervolumen, erkennbar in 2 und 3, erfindungsgemäß einen Winkelversatz α zueinander auf. In weiteren Ausführungsbeispielen können das Fluidfördervolumen und das zweite Fluidfördervolumen auch unterschiedliche Volumina aufweisen, beispielsweise durch eine unterschiedliche Flügelanzahl.
Wie bereits erwähnt handelt es sich bei diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel um eine sog. Pendelschieberpumpe, d. h. die Flügel 4, 4' bzw. 7, 7' sind jeweils einerseits in axial ausgerichteten Nuten 10, 10' in der Welle 3 schwenkbeweglich angeordnet. Andererseits sind die Flügel 4, 4' und zweiten Flügel 7, 7' schwenkbar in einem in dem Maschinengehäuse 2 drehbar gelagerten Gehäuse 11, 11', einem sog. Aussenrotor, ebenfalls schwenkbar gelagert, wobei die Gehäuse 11, 11' die Fluidfördervolumina radial außen begrenzen. In diesem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind die Nuten 10, 10' in einem, auf die Welle 3 aufgeschrumpften Flügelhalter 13 angeordnet. In einem anderen Ausführungsbeispiel können Flügelhalter 13 und Welle 3 auch auf eine andere bekannte Art und Weise miteinander verbunden oder auch einstückig ausgebildet sein.
Besonders bevorzugt ist die Desachsierung der Welle 3 einstellbar, um ein Fluidfördervolumen einstellbar zu machen und den Betriebsbereich zu erweitern. Der Winkelversatz α liegt zwischen 1° und einem halben radialen Erstreckungswinkel einer Druck- bzw. Saugkammer 5, 5', 8, 8'.
2 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Fluidpumpe 1 aus 1. Zentral, in horizontaler Ausrichtung ist die Welle 3 erkennbar, die um eine Drehachse 9 drehbar ist. Der Schnitt B-B in 2 ist in 1 erkennbar und zeigt einen Ausbruch in dem Maschinengehäuse 2 und dem Gehäuse 11 und zeigt eine mögliche Anordnung des Befestigungselementes 12 für die Trennwand 6. Die Trennwand 6 trennt die zwei parallel zueinander angeordneten Fluidfördervolumina der Fluidpumpe 1. Abschlussdeckel, die die Fluidfördervolumina in axialer Richtung der Welle 3 abdichten, sind nicht dargestellt.
3 zeigt einen Einblick in eine Rückseite der erfindungsgemäßen Fluidpumpe 1, wobei in 3 wie auch in 1 der Abschlussdeckel nicht dargestellt ist. Erkennbar ist der identische Aufbau, wie in 1, wobei es sich hierbei jedoch um das zweite Fluidfördervolumen handelt. Die Funktionsweise ist ebenfalls identisch. Allerdings sind wie in einem Ausbruch dargestellt, die Flügel 7, 7' gegenüber den Flügeln 4, 4' in diesem Ausführungsbeispiel um 30° gegeneinander verdreht, wodurch der erfindungsgemäße Effekt erzielt wird.
In einer weiteren, besonders bevorzugten Ausführungsvariante kann der Winkelversatz auch einstellbar ausgestaltet werden, wodurch definierte Resonanzspektren getilgt und/oder in ihrer Amplitude gedämpft werden können.
Die Erfindung lässt sich in vorteilhafter Weise auch auf Pumpen übertragen, deren Regelverhalten nicht durch Drehung um eine feste Achse, sondern durch axiale Verschiebung von Maschinengehäuse 2 und Gehäuse 11, 11' (Außenrotor) gegenüber der Welle 3 erzielt wird.
Besonders erfreulich an der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist es, dass der prinzipielle Aufbau einer bekannten Fluidpumpe übernommen werden kann. Mit vergleichsweise geringen Änderungen lässt sich eine vorhandene Fluidpumpe 1 auch umbauen. Die Fluidförderleistung wird dabei kaum verändert. Gewicht, Kosten, Funktion, Verschleiß und Lebensdauer bleiben in vorteilhafter Weise nahezu unverändert.
Bezugszeichenliste

1: Fluidpumpe
2: Maschinengehäuse
3: Welle
4, 4': Flügel
5: erste Saugkammer
5': erste Druckkammer
6: Trennwand
7, 7': zweiter Flügel
8: zweite Saugkammer
8': zweite Druckkammer
9: Drehachse
10, 10': Nut
11, 11': Gehäuse
12: Befestigungselement
13: Flügelhalter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102004034926 B3 [0002, 0016]
WO 2007/012096 A2 [0003, 0016]

Claims

Fluidpumpe (1) in einem Maschinengehäuse (2), von dem ein Fluidfördervolumen eingeschlossen ist, mit einem Fluidzufluss und einem weitgehend diametral zu dem Fluidzufluss angeordneten Fluidabfluss, wobei in dem Fluidfördervolumen eine drehbare Welle (3) angeordnet ist, an der zumindest ein Flügel (4, 4') angeordnet ist, der das Fluidfördervolumen in eine erste Saugkammer (5) und eine erste Druckkammer (5') gegeneinander weitgehend fluiddicht aufteilt, wobei die Welle (3) zur Förderung des Fluids desachsiert in dem Fluidfördervolumen angeordnet ist und wobei in dem Maschinengehäuse (2) in axialer Richtung der Welle (3) durch eine Trennwand (6) getrennt ein zweites Fluidfördervolumen vorgesehen ist, durch das sich die Welle (3) erstreckt, wobei in dem zweiten Fluidfördervolumen an der Welle (3) zumindest ein zweiter Flügel (7, 7') angeordnet ist, der das zweite Fluidfördervolumen in eine zweite Saugkammer (8) und eine zweite Druckkammer (8') gegeneinander weitgehend fluiddicht aufteilt, wobei die Welle (3) zur Förderung des Fluids desachsiert in dem zweiten Fluidfördervolumen angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (4, 4') und der zweite Flügel (7, 7') einen Winkelversatz α zueinander aufweisen.
Fluidpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Fördervolumen und dem zweiten Fördervolumen jeweils zumindest zwei Flügel (4, 4', 7, 7') angeordnet sind, die einerseits normal zu einer Drehachse (9) der Welle (3) schwenkbar in einer Nut (10, 10') der Welle (3) angeordnet sind und andererseits schwenkbar in einem in dem Maschinengehäuse (2) drehbar gelagertem Gehäuse (11, 11') gelagert sind, das das erste und das zweite Fördervolumen radial außen begrenzt.
Fluidpumpe nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Desachsierung der Welle (3) einstellbar ist.
Fluidpumpe nach einem der Patentansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkelversatz α zwischen 1° und einem halben radialen Erstreckungswinkel einer Kammer (5, 5', 8, 8') beträgt.