DE102011078035B4

DE102011078035B4 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: DE102011078035B4
Application number: DE201110078035
Authority: DE
Inventors: Torsten Helle; Martin Thoma; Dipl.-Ing. Schneider Willi; Benjamin Pyrdok
Original assignee: Joma Polytec GmbH
Current assignee: Joma Polytec GmbH
Priority date: 2011-06-24
Filing date: 2011-06-24
Publication date: 2014-01-16
Anticipated expiration: 2031-06-25
Also published as: WO2012175349A2; DE102011078035A1; WO2012175349A3

Abstract

Flügelzellenpumpe (10) mit einem topfförmigen Gehäuse (12), einem im Gehäuse (12) drehbar gelagerten Rotor (18), mehreren im Rotor (18) orthogonal zur Drehachse (22) verschieblich gelagerten Flügeln (20), die mit ihren distalen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum (28) begrenzenden Innenumfangsfläche (24) anliegen und dabei den Arbeitsraum (28) in einen Saugraum (30) und einen Druckraum (32) unterteilen, und mit einem Sauganschluss (14) für den Saugraum (30) und einem Druckanschluss (26) für den Druckraum (32), wobei die Länge der Erstreckung des Saugraums (30) in Umfangsrichtung geringer ist, als die Länge der Erstreckung des Druckraums (32) in Umfangsrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenabnahme im Druckraum (32) diskontinuierlich erfolgt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem topfförmigen Gehäuse, einem im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor, mehreren im Rotor orthogonal zur Drehachse verschieblich gelagerten Flügeln, die mit ihren distalen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum begrenzenden Innenumfangsfläche anliegen und dabei den Arbeitsraum in einen Saugraum und einen Druckraum unterteilen, und mit einem Sauganschluss für den Saugraum und einem Druckanschluss für den Druckraum, wobei die Länge der Erstreckung des Saugraums in Umfangsrichtung geringer ist, als die Länge der Erstreckung des Druckraums in Umfangsrichtung
Flügelzellenpumpen mit einem derartigen Aufbau sind z. B. aus der WO 2006/036 598 A2 bekannt. Sie weisen in der Regel ein Gehäuse auf, in welchem ein Rotor drehbar gelagert ist, wobei sich der Rotor in einem Arbeitsraum befindet. Ähhnliche Flügelzellenpumpen werden unter anderem auch in Fahrzeugen eingesetzt, wo zum Beispiel der Motor des Kraftfahrzeugs den Rotor in Drehung versetzt. Diese Flügelzellenpumpen werden mit Öl geschmiert, welches auch dazu dient, die Dichtspalt zwischen Flügel und Arbeitsraum abzudichten. Aus der DE 100 29 969 C1 ist eine Flügelzellenpumpe bekannt, bei welcher der Rotor verschwenkbar im Gehäuse gelagert ist, wodurch der Volumenstrom vertellt werden kann. Sehr hohe Volumenströme oder Drücke können mit einer solchen Pumpe aber nicht erzielt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe bereit zu stellen, mit der hohe Volumenströme oder Drücke erzielt werden können.
Diese Aufgabe wird mit einer Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Volumenabnahme im Druckraum diskontinuierlich erfolgt.
Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe besitzt den wesentlichen Vorteil, dass das Fluid, insbesondere Luft, über eine große Wegstrecke diskontinuierlich komprimiert wird, wodurch höher Drücke erzielt werden. Bei trocken laufenden Pumpen kann dadurch der Leckluftstrom optimal ausgeglichen werden.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Volumenabnahme des Druckraums in drei Stufen, wobei die Volumenabnahme in der ersten und dritten Stufe größer ist, als in der zweiten Stufe. In der dritten Stufe wird das Fluid beschleunigt, wodurch das Ausstoß des Fluids aus dem Druckraum und dadurch die weitestgehend vollständige Entleerung unterstützt wird.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist die erste Stufe einen Umschlingungswinkel von 80°, die zweite Stufe einen Umschlingungswinkel von 130° und/oder die dritte Stufe einen Umschlingungswinkel von 40°, jeweils +/–20°, auf. Die Beschleunigung erfolgt also über eine Wegstrecke von etwa 10% des Umfangs des Rotors.
Der Umschlingungswinkel des Druckraums ist größer als der Umschlingungswinkel des Saugraums, so dass die Luft länger komprimiert und eine höherer Druck erreicht wird. Der Arbeitsraum ist durch diese Maßnahme asymmetrisch gekrümmt. Der Saugraum erstreckt sich von der Stelle, an welcher der Rotor von der Innenumfangsfläche des Arbeitsraums abhebt bis zu der Stelle, an welcher die Innenumfangsfläche am weitesten vom Rotor entfernt ist. Entsprechendes gilt für den Druckraum, der sich von dieser Stelle, bis zur Stelle erstreck, an welcher der Rotor wieder die Innenumfangsfläche berührt.
Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Saugraum einen Umschlingungswinkel von 50° bis 90°, insbesondere von 70° aufweist. Somit kann sich über den verbleibenden Rest des Umfangs der Druckraum erstrecken. Dabei weist der Druckraum einen Umschlingungswinkel von 120° bis 180°, insbesondere von 150° auf.
Mit Vorzug ist das Volumen des Saugraums kleiner, als das Volumen des Druckraums. Außerdem erfolgt gemäß einem Ausführungsbeispiel die Volumenzunahme des Saugraums schneller, als die Volumenabnahme im Druckraums. Dies bedeutet, dass die Druckzunahme im Saugraum schneller erfolgt, als im Druckraum. Im Saugraum wird das Einströmen der Fluids durch den Umgebungsdruck unterstützt. Im Druckraum wird der Druck dagegen langsamer aufgebaut.
Erfindungsgemäß erfolgt die Volumenzunahme im Saugraum im wesentlichen kontinuierlich. Das Fluid strömt also im wesentlichen gleichmäßig in den Saugraum ein.
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 Draufsicht auf eine Flügelzellenpumpe, insbesondere eine trocken laufende Flügelzellenpumpe, mit abgenommenem Gehäusedeckel; und
2 eine Abwicklung des Saugraums und des sich anschließenden Druckraums.
In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Flügelzellenpumpe bezeichnet, bei welcher das Gehäuse 12 einen Sauganschluss 14 besitzt, der in einen Innenraum 16 ausmündet. In diesem Innenraum 16 befindet sich ein insgesamt mit 18 bezeichneter Rotor, in welchem sieben Flügel 20 orthogonal zur Drehachse 22 verschieblich gelagert ist. Der Rotor 18 liegt exzentrisch im Innenraum 16 und berührt die Innenumfangsfläche 24 des Innenraums 16 zwischen dem Sauganschluss 14 und einem Druckanschluss 26.
Der Sauganschluss 14 mündet in einen Arbeitsraum 28, der von den Flügeln 20 in einen Saugraum 30 und einen Druckraum 32 unterteilt wird. Der Übergang vom Saugraum 30 zum Druckraum 32 befindet sich dort, wo die Innenumfangsfläche 24 des ersten Arbeitsraums 26 den größten Abstand 34 zum Rotor 18 aufweist.
Die 2 zeigt eine Abwicklung des Saugraums 30 und des sich unmittelbar an diesen anschließenden Druckraums 32. Die Abszisse gibt den Umschlingungswinkel an, wobei sich der Saugraum 30 von 0° bis 70° und der Druckraum von 70° bis 320° erstreckt. Die Ordinate gibt den Abstand der Innenumfangsfläche 24 vom Rotor 18 in mm an. Deutlich erkennbar ist, dass im Saugraum 30 das Volumen schnell und kontinuierlich zunimmt, wohingegen das Volumen im Druckraum 32 diskontinuierlich abnimmt. Diese Abnahme vollzieht sich in drei Stufen, wobei die erste Stufe 36 sich von 70° bis 150° erstreckt und der Abstand zur Innenumfangsfläche 24 auf etwa die Hälfte reduziert wird. Die zweite Stufe 38 erstreckt sich von 150° bis 280° und der Abstand zur Innenumfangsfläche 24 wird wiederum um die Hälfte reduziert. In der dritten Stufe 48, von 280° bis 320°, wird das Fluid nochmals stark komprimiert und dadurch beschleunigt ausgestoßen. Die Volumenabnahme in den Stufen 36, 38 und 40 verläuft im Wesentlichen linear.

Claims

Flügelzellenpumpe (10) mit einem topfförmigen Gehäuse (12), einem im Gehäuse (12) drehbar gelagerten Rotor (18), mehreren im Rotor (18) orthogonal zur Drehachse (22) verschieblich gelagerten Flügeln (20), die mit ihren distalen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum (28) begrenzenden Innenumfangsfläche (24) anliegen und dabei den Arbeitsraum (28) in einen Saugraum (30) und einen Druckraum (32) unterteilen, und mit einem Sauganschluss (14) für den Saugraum (30) und einem Druckanschluss (26) für den Druckraum (32), wobei die Länge der Erstreckung des Saugraums (30) in Umfangsrichtung geringer ist, als die Länge der Erstreckung des Druckraums (32) in Umfangsrichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenabnahme im Druckraum (32) diskontinuierlich erfolgt.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenabnahme im Druckraum (32) in drei Stufen erfolgt, wobei die Volumenabnahme in der ersten und dritten Stufe (36 und 40) schneller erfolgt, als in der zweiten Stufe (38).
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Stufe (36) einen Umschlingungswinkel von 80°, die zweite Stufe (38) einen Umschlingungswinkel von 130° und/oder die dritte Stufe (40) einen Umschlingungswinkel von 40°, jeweils +/–20°, aufweist bzw. aufweisen.
Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenabnahme in den drei Stufen (36, 38 und 40) linear erfolgt.
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Arbeitsraum (28) und/oder der Druckraum (32) asymmetrisch gekrümmt ist bzw. sind.
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Saugraum (30) einen Umschlingungswinkel von 50° bis 90°, insbesondere von 70° aufweist.
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckraum (32) einen Umschlingungswinkel von 220° bis 280°, insbesondere von 250° aufweist.
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Volumen des Saugraums (30) kleiner ist, als das Volumen des Druckraums (32).
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenzunahme im Saugraum (30) schneller erfolgt, als die Volumenabnahme des Druckraums (32).
Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Volumenzunahme im Saugraums (30) im wesentlichen kontinuierlich erfolgt.