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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe, umfassend einen, in einem Pumpengehäuse aufgenommenen Rotor, welcher sich aus einem, über einen Antrieb in Rotation versetzbaren Rotorkern und einem radial umliegend zum Rotorkern vorgesehenen, rotierbaren Außenring zusammensetzt, wobei der Außenring gemeinsam mit dem Rotorkern einen zwischenliegenden Pumpenraum begrenzt und exzentrisch zum Rotorkern positionierbar ist, und wobei mehrere Schwenkflügel vorgesehen sind, die jeweils sowohl am Außenring als auch am Rotorkern über Scharniere angelenkt sind und von denen je zwei in Umfangsrichtung benachbart liegende Schwenkflügel gemeinsam mit Rotorkern und Außenring je eine Arbeitskammer zur Förderung von Fluid begrenzen.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 195 04 757 C2 geht eine Pumpe mit einem Pumpengehäuse hervor, in welchem ein, über einen Antrieb in Rotation versetzbarer Rotor aufgenommen ist. Dieser Rotor setzt sich dabei aus einem Rotorkern und einem, radial umliegend vorgesehenen Außenring zusammen, wobei Rotorkern und Außenring über mehrere Schwenkflügel miteinander gekoppelt sind, die im Einzelnen sowohl am Rotorkern als auch am Außenring über Scharniere angelenkt sind. Zudem begrenzen der Außenring und der Rotorkern einen radial zwischenliegenden Pumpenraum, der über mehrere Zulaufkanäle mit Fluid befüllbar ist und aus dem das Fluid mittels mehrerer Ablaufkanäle auch wieder entweichen kann. Dieser Pumpenraum wird nun über die mehreren Schwenkflügel in mehrere einzelne Arbeitskammern unterteilt, indem je zwei in Umfangsrichtung benachbart liegende Schwenkflügel gemeinsam mit Rotorkern und Außenring je eine der Arbeitskammern begrenzen. Bei Antrieb des Rotorkerns wird der Außenring aufgrund der Koppelung über die Scharniere mittels der Schwenkflügel mit rotiert, so dass die einzelnen, definierten Arbeitskammern nacheinander mit den, im Pumpengehäuse ausgestalteten Zulaufkanälen und im weiteren Verlauf auch mit den Ablaufkanälen in Überdeckung gelangen. Um nun über die Zulaufkanäle zugeführtes Fluid in die Ablaufkanäle zu verdrängen, kann der Außenring gezielt exzentrisch zum Rotorkern positioniert werden, so dass ein Volumen der Arbeitskammern bei ihrer Bewegung zwischen den Zulaufkanälen und den Ablaufkanälen stetig verringert und das darin befindliche Fluid druckbeaufschlagt wird. Rotorkern- und Außenringseitig sind Buchsen der Scharniere dabei jeweils als in den Pumpenraum vorstehende Stege ausgestaltet.
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Ausgehend vom vorstehend beschriebenen Stand der Technik ist es nun die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpe zur Förderung von Fluid zur Verfügung zu stellen, die sich durch einen niedrigen Herstellungsaufwand auszeichnet.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird ausgehend vom Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Die hierauf folgenden, abhängigen Ansprüche geben jeweils vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung wieder.
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Die Erfindung umfasst die technische Lehre, dass Rotorkern- und Außenringseitige Buchsen der Scharniere über Ausnehmungen in Rotorkern und Außenring definiert sind, welche jeweils auf Seiten des Pumpenraumes ausgestaltet und in die jeweils die Schwenkflügel mit ihrerseits ausgebildeten, zugeordneten Buchsen zur Ausbildung des jeweiligen Scharniers hineingeführt sind. Mit anderen Worten sind also Anbindungsstellen der Schwenkflügel an den Rotorkern und an den Außenring jeweils in den Rotorkern und den Außenring hinein verlegt, indem Buchsen des Rotorkerns und des Außenrings durch entsprechend platzierte Ausnehmungen in Rotorkern und Außenring ausgestaltet sind. Eine derartige Ausgestaltung hat dabei den Vorteil, dass die Pumpe somit mit niedrigem Herstellungsaufwand hergestellt werden kann, da zur Ausgestaltung der Anbindungsstellen für die Schwenkflügel lediglich entsprechend Ausnehmungen in den rotationssymmetrischen Bauteilen Rotorkern und Außenring ausgebildet werden müssen, was zudem im Rahmen eines spanenden Verfahrens sehr präzise erfolgen kann. Zudem resultiert diese Ausgestaltung in einem kompakten Aufbau mit geringem Gewicht.
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Im Unterschied hierzu sind bei der
DE 195 04 757 C2 Buchsen an Rotorkern und Außenring als in den Pumpenraum vorkragende Stege ausgebildet, wodurch jedoch an diesen Stellen des Kerns und des Ringes entsprechende vorstehende Abschnitte fertigungstechnisch auszugestalten sind. Hierdurch erhöht sich entsprechend der fertigungstechnische Aufwand zur Ausgestaltung einer derartigen Pumpe.
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Entsprechend einer Ausführungsform der Erfindung bilden einander axial zugewandte Flächen an Rotorkern und den Schwenkflügeln und/oder an Außenring und den Schwenkflügeln im Bereich der Scharniere zwischen sich und gemeinsam mit Innenflächen des, den Rotorkern und den Außenring umschließenden Pumpengehäuses jeweils Dichtungen aus. Zu diesem Zweck sind diese axialen Flächen an Rotorkern und/oder Außenring und den Schwenkflügeln mit entsprechend geringen Toleranzen gefertigt, um zwischen beiden Bauteilen nahezu keinen Spalt entstehen zu lassen, gleichzeitig aber dennoch eine Beweglichkeit des jeweiligen Schwenkflügels gegenüber dem Rotorkern bzw. dem Außenring zuzulassen. Die Ausbildung einer Dichtung zwischen den Bauteilen hat dabei den Vorteil, dass somit zusätzliche Dichtelemente entfallen können, was den Herstellungsaufwand weiter verringert. Insbesondere werden diese Dichtungen dabei sowohl zwischen dem Rotorkern und den Schwenkflügeln als auch zwischen dem Außenring und den Schwenkflügeln ausgestaltet.
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In Weiterbildung der Erfindung bilden einander radial zugewandte Flächen an Rotorkern und den Schwenkflügeln und/oder an Außenring und den Schwenkflügeln im Bereich der Scharniere zwischen sich jeweils Dichtungen aus. Vorteilhafterweise können also auch in diesem Bereich durch entsprechende Toleranzen an Rotorkern und/oder Außenring und den Schwenkflügeln zusätzliche Dichtelemente entfallen, wodurch der Herstellungsaufwand der erfindungsgemäßen Pumpe weiter vermindert wird.
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Bevorzugt sind Dichtungen sowohl zwischen axialen als auch zwischen radialen Flächen von Rotorkern und Schwenkflügeln, sowie Außenring und Schwenkflügeln ausgestaltet, so dass die über die Schwenkflügel voneinander getrennten Arbeitskammern im Bereich der Scharniere gänzlich ohne Verwendung von zusätzlichen Dichtelementen gegeneinander abgedichtet werden.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die jeweilige Buchse am Rotorkern und/oder am Außenring über Ausnehmungen jeweils als axial mittig liegender Steg definiert, welcher axial beidseitig von Abschnitten der zugeordneten Buchse des jeweiligen Schwenkflügels umgriffen ist. Dies hat den Vorteil, dass die jeweilige Buchse am Rotorkern bzw. am Außenring auf einfache Art und Weise durch Vorsehen entsprechender Ausnehmungen an axialen Stirnseiten des Rotorkernes bzw. des Außenringes hergestellt werden kann. Alternativ dazu kann die jeweilige Buchse aber auch durch eine einzelne, eine Tasche bildende Ausnehmung definiert sein, wobei diese Buchse dann durch die Ausnehmung entsprechend in zwei axiale Abschnitte unterteilt ist, die mit einer zwischenliegenden, axial mittig vorgesehenen Buchse am jeweiligen Schwenkflügel das Scharnier bilden.
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Generell müssen Ausnehmungen am Rotorkern und auch am Außenring zum Pumpenraum hin derartig aufgefächert sein, dass bei Betrieb der Pumpe eine ausreichende Beweglichkeit der Schwenkflügel gewährleistet ist. Ausgehend von der Buchse am Rotorkern bzw. am Außenring muss also ein entsprechender, in Richtung des Pumpenraumes gerichteter Winkel durch die jeweilige Ausnehmung definiert sein.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Schwenkflügel jeweils federnd ausgestaltet. Insbesondere ist dies hierbei durch eine entsprechende Kontur der Schwenkflügel realisiert. Hierdurch kann eine gewisse Entkoppelung zwischen Rotorkern und Außenring dargestellt werden. Zudem können die Schwenkflügel hierdurch bei einer exzentrischen Position des Außenrings zum Rotorkern geringfügige Änderungen eines Abstandes zwischen den je zugehörigen Scharnieren ausgleichen. Alternativ dazu kann eine außenradiale und/oder eine innenradiale Anlenkung aber auch in Umfangsrichtung leicht verschiebbar gestaltet sein, beispielsweise indem die jeweilige Buchse am Außenring bzw. am Rotorkern in einem Langloch läuft.
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Es ist eine Ausgestaltung der Erfindung, dass die Schwenkflügel gehärtet, insbesondere aus gehärtetem Blech ausgeführt sind. Hierdurch wird eine entsprechende Steifigkeit der, den Pumpenraum unterteilenden Flügel sichergestellt, welche bei einer Ausführung als Blech zugleich auf einfache Art und Weise gefertigt werden können. Ferner sind der Rotorkern und/oder der Außenring bevorzugt jeweils als Sinterteil ausgeführt oder aus Aluminium hergestellt.
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Gemäß einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Buchsen des jeweiligen Schwenkflügels jeweils durch Einrollen eines jeweiligen Endbereichs des jeweiligen Schwenkflügels gebildet. Dementsprechend können die Schwenkflügel mit ihren Buchsen auf einfache Art und Weise gefertigt werden, indem eine Ausgestaltung ähnlich zu Türscharnieren gewählt ist. Insbesondere bei als Blechteilen ausgeführten Schwenkflügeln wird der jeweilige Endbereich dabei einfach im Rahmen eines Umformprozesses eingerollt und bildet mit dem eingerollten Bereich die jeweilige Buchse aus.
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Die Erfindung ist nicht auf die angegebene Kombination der Merkmale des Hauptanspruchs oder der abhängigen Ansprüche beschränkt. Es ergeben sich darüber hinaus Möglichkeiten, einzelne Merkmale, auch soweit sie aus den Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung einer Ausführungsform oder aus den Figuren hervorgehen, miteinander zu kombinieren. Die Bezugnahme der Ansprüche auf die Zeichnungen durch Verwendung von Bezugszeichen soll den Schutzumfang der Ansprüche nicht beschränken.
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Ausführungsbeispiel
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Es zeigt:
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1 eine Schnittansicht einer Pumpe gemäße einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung, geschnitten im Bereich eines Pumpenraumes;
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2 eine weitere Schnittansicht der erfindungsgemäßen Pumpe, geschnitten entlang der Linie A-A in 1; und
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3 eine weitere Schnittansicht der erfindungsgemäßen Pumpe, geschnitten entlang der Linie B-B in 2
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Aus 1 geht eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Pumpe gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hervor, welche einen, in einem Pumpengehäuse 1 aufgenommenen Rotor 2 aufweist. Dieser Rotor 2 setzt sich dabei aus einem Rotorkern 3 und einem Außenring 4 zusammen, wobei der Rotorkern 3 mit einer Antriebswelle 5 eines – vorliegend nicht weiter dargestellten – Antriebs in Verbindung steht und radial von dem Außenring 4 umgeben ist. Der Außenring 4 ist rotierbar in einem umliegenden Gehäuseteil 6 des Pumpengehäuses 1 aufgenommen, welcher dabei gemeinsam mit dem Außenring 4 relativ zum Rotorkern verdrehbar ist, so dass der Außenring 4 zwischen einer konzentrischen Position zum Rotorkern 3 und exzentrischen Positionen zum Rotorkern 3 verschoben wird.
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Wie des Weiteren aus 1 ersichtlich ist, begrenzen der Rotorkern 3 und der Außenring 4 radial zwischen sich einen Pumpenraum 7, der einerseits über einen Zulauf 8 mit Fluid befüllbar und zum anderen über einen Rücklauf 9 entleert werden kann. Zudem wird der Pumpenraum 7 über mehrere Schwenkflügel 10 in eine entsprechende Anzahl an Arbeitskammern 11 unterteilt, die durch zwei in Umfangsrichtung benachbart liegende Schwenkflügel 10 sowie den Rotorkern 3 und Außenring 4 begrenzt sind. Die Schwenkflügel 10 sind dabei im Einzelnen jeweils sowohl am Außenring 4 als auch am Rotorkern 3 über Scharniere 12 angelenkt, um bei Betrieb der Pumpe ein Relativverschwenken des jeweiligen Schwenkflügels 10 zu Außenring 4 und Rotorkern 3 zu ermöglichen. Wird der Rotorkern 3 nun über die Antriebswelle 5 in Drehbewegung versetzt, so wird der radial umliegende Außenring 4 über die Schwenkflügel 10 entsprechend mitgeführt. Hierbei gelangen die einzelnen Arbeitskammern nacheinander jeweils mit dem Zulauf 8 und bei weiterer Verdrehung auch mit dem Rücklauf 9 in Überdeckung. Wird nun der Außenring 4 über den umliegenden Gehäuseteil 6 in eine exzentrische Position zum Rotorkern 3 gebracht, so verkleinert sich ein Volumen der jeweiligen Arbeitskammer 11 bei ihrer Bewegung zwischen dem Zulauf 8 und dem Rücklauf 9 kontinuierlich, so dass über den Zulauf 8 in die Arbeitskammer 11 gelangtes Fluid verdichtet und in den Rücklauf 9 verdrängt wird. Anschließend wird ein Volumen wieder vergrößert, wodurch bei erneutem Überschneiden mit dem Zulauf 8 wiederum Fluid in die Arbeitskammer 11 gesaugt wird.
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Als Besonderheit sind nun rotorkern- und Außenringseitige Buchsen der Scharniere 12 in den Rotorkern 3 und den Außenring 4 hinein verlegt, wie aus 1 und insbesondere aus der weiteren Schnittansicht in 2 ersichtlich ist, die ein Außenringseitiges Scharnier 12 im Detail darstellt. In 2 ist hierbei zu erkennen, dass der Außenring 4 auf einer, dem Pumpenraum 7 zugewandten, radialen Innenseite an axialen Stirnseiten mit Ausnehmungen 13 und 14 versehen ist, durch welche eine Buchse 15 als axial mittig liegender Steg definiert ist. Diese Buchse 15 wird nun axial beidseitig von Abschnitten 16 und 17 einer Buchse 18 des jeweiligen Schwenkflügels 10 umgriffen, wobei die Buchse 15 und die Buchse 18 dann über einen Stift 19 miteinander verbunden sind, der durch entsprechende Axialbohrungen der Buchsen 15 und 18 verläuft und mit einem Ende in einen Gehäuseboden 20 des umliegenden Pumpengehäuses einfasst. Infolge dessen kann der Schwenkflügel 10 relativ zum Außenring 4 und dem umliegenden Pumpengehäuse 1 ein Verschwenken um eine, durch den Stift 19 definierte Achse ausführen.
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Als weitere Besonderheit sind im Bereich des jeweiligen Scharniers 12 axiale Flächen 21 und 22 am Außenring 4 und axiale Flächen 23 bis 26 am Schwenkflügel 10, sowie Innenflächen 27 und 28 des Gehäusebodens 20 und eines Gehäusedeckels 29 des Pumpengehäuses mit derartigen Toleranzen ausgestaltet, dass jeweils zwischenliegende axiale Dichtungen definiert werden. So bildet die axiale Fläche 24 mit der axialen Fläche 22, die axiale Fläche 21 mit der axialen Fläche 23, die axiale Fläche 26 mit der Innenfläche 27, sowie die axiale Fläche 25 mit der Innenfläche 28 jeweils eine Dichtung aus.
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In gleicher Weise werden auch radial zwischen dem Außenring 4 und dem jeweiligen Schwenkflügel 10 Dichtungen ausgebildet, indem einerseits radiale Flächen 30, 31 und 32 seitens des Außenringes 4 und andererseits radiale Flächen 33, 34 und 35 des Schwenkflügels 10 mit entsprechenden Toleranzen gefertigt sind, so dass die Flächen 30 und 33, die Flächen 32 und 34, sowie die Flächen 31 und 35 jeweils in radialer Richtung eine Dichtung ausgestalten. Dies wird auch unter Zuhilfenahme der weiteren Schnittansicht aus 3 anhand der dort dargestellten und zwischen Fläche 31 und Fläche 33 gebildeten Dichtung näher ersichtlich. Wie hierbei zu erkennen ist, ist der Außenring 4 im Bereich des jeweiligen Scharniers 12 mit einer leichten Wölbung 36 in Richtung des Pumpenraumes 6 ausgeführt.
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Die anhand eines Scharniers 12 zwischen Außenring 4 und Schwenkflügel 10 beschriebene Ausgestaltung ist dabei in analoger Weise auch zwischen dem jeweiligen Schwenkflügel 10 und dem Rotorkern 3 ausgestaltet. Wie hierbei aus 1 hervorgeht, sind die Ausnehmungen 13 und 14 dabei in Richtung des Pumpenraumes 6 entsprechend aufgefächert auszugestalten, um eine ausreichende Beweglichkeit der Schwenkflügel 10 zu gewährleisten. Des Weiteren sind die Schwenkflügel 10 aus gehärtetem Blech und leicht federnd ausgestaltet, während der Rotorkern 3 und auch der Außenring 4 jeweils als Sinterteil ausgestaltet sind. Aufgrund der leicht federnden Ausführung können die Schwenkflügel 10 bei einer exzentrischen Position des Außenrings 4 zum Rotorkern 3 einen sich eventuell ändernden Abstand zwischen den je zugehörigen Scharnieren 12 ausgleichen. Schließlich ist noch in den 1 und 2 zu erkennen, dass die jeweilige Buchse 18 seitens des jeweiligen Schwenkflügels 10 durch Einrollen eines Endbereichs des Schwenkflügels 10 ausgebildet ist.
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Mittels der erfindungsgemäßen Ausgestaltung lässt sich eine Pumpe zum Fördern von Fluid mit niedrigem Herstellungsaufwand ausbilden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19504757 C2 [0002, 0006]
