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Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein Vakuum-Flügelpumpen, insbesondere Flϋgelpumpen mit kleineren und mittleren Fördermengen, bei denen der Pumpenkörper becherförmig hergestellt ist. Die Erfindung betrifft insbesondere Pumpen der vorstehend genannten Art, die einfach und wirtschaftlich herstellbar sind und bei denen der Pumpenkörper an einem der Endflansche des Elektromotors direkt montiert und befestigt ist. Ferner durchsetzt eine Verlängerung der Motorwelle den Pumpenkörper und trägt den Rotor der Pumpe direkt durch eine Keilverbindung.
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Da es nicht möglich ist, in dieser Pumpenart das zwischen Innenkammer des Pumpenkörpers und Rotor der Pumpe bestehende Spiel zu bestimmen, das auch wegen das Vorhandensein von Schmieröl die Erhaltung einen guten Abdichtungsbereich zwischen den o.g. Teilen gewährleisten muß, um eine wirkungsvolle Abtrennung zwischen dem Ansaugschlitz und der Auslaßöffnung der Pumpe sicherzustellen, wird derzeit die Regelung des o.g. Spiels entweder versuchsweise oder dank der Gewandtheit des Montagepersonals durchgeführt, das vor dem Festanziehen der Befestigungsschrauben zwischen Pumpenkörper und Flansch durch das andere Ende der Motorwelle, auf dem der Lüfter montiert ist, das Drehmoment für diese Welle überprüft, um den Rotor der Pumpe zu drehen und festzustellen, ob dieses Drehmoment innerhalb eines vorbestimmten Bereiches liegt. Alternativ kann man auch Befestigungsstifte verwenden, die eine zwangsläufige, präzise, eindeutige und korrekte Montage des Pumpenkörpers an dem Motorflansch mit einer perfekten Zentrierung zwischen beiden Teilen sowohl bei der radialen als auch bei der winkligen Anordnung gewährleisten. Die erste der o.g. Lösungen ist einfacher aber weist den Nachteil auf, dass sie das Vorhandensein von hochqualifiziertem Montagepersonal benötigt, eine Bedingung, die bei den späteren Instandsetzungsphasen der Pumpe außerhalb der Herstellungsort sehr schwer sicherzustellen ist. Die zweite dieser Lösungen weist dagegen den Vorteil einer sehr einfachen Montage auf, sowohl bei einer neuen als auch bei einer überholten Pumpe selbst durch nicht besonders ausgebildetes Personal. Diese Lösung weist jedoch hohe Kosten auf und geht mit besonderen Schwierigkeiten bei der ersten Herstellung wegen der hohen Präzision einher, mit der die Bohrungen für die Zentrierungsstifte sowohl am Motorflansch als auch am Pumpenkörper herausgearbeitet werden müssen. Ferner sind diese beide zuletzt genannten Teile auf verschiedene Weise auf den Werkzeugmaschinen aufzustellen.
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Aus der
DE 10 2006 058 978 A1 ist eine Flügelzellenpumpe bekannt, die derart gestaltet ist, dass während des Betriebs ein Verhaken eines der Schieber an dem mindestens einen Fluideinlass und/oder an dem mindestens einen Fluidauslass der Pumpenkammer verhindert werden kann.
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Aus der
US 2010/0319798 A1 ist eine Vakuumpumpe für Fahrzeuge bekannt, die für einen geräuscharmen Betrieb ausgelegt ist.
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Aus der
WO 01/06127 A1 ist eine Flügelpumpe bekannt, die einen hochsymmetrischen Aufbau besitzt und für einen Zweirichtungsbetrieb ausgelegt ist. Die Achsposition der Antriebswelle wird zugunsten einer verbesserten Schmierung der auf der Antriebswelle gelagerten Bestandteile gesteuert.
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Die in den drei vorstehend genannten Druckschriften offenbarten Pumpen umfassen jeweils einen über einen Flansch abgestützten Elektromotor, wobei auf der Seite eines Pumpenkörpers, die zur Abstützung und Festlegung am Flansch des Motors bestimmt ist, ein kreisrunder Sitz ausgebildet ist. Die einleitend diskutierten Nachteile bekannter Pumpen treffen auch für die in den vorstehend genannten drei Druckschriften beschriebenen Pumpen zu.
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Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, die Nachteile bekannter Pumpen der vorstehend genannten Art zu überwinden, indem die Vorteile bezüglich der Zuverlässigkeit der Montage und der Wiedermontage der Pumpe auch in der Instandsetzungsphase der verschiedenen Bestandteile bereit gestellt werden.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Anspruchs 1.
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Mit andere Worten sieht die Erfindung Folgendes vor: Am Flansch des Elektromotors zur Betätigung der Pumpe ist ein im Wesentlichen kreisrunder und ausreichend präziser Sitz, z.B. federartig, über den Umfang verlaufend herausgearbeitet, dessen Kreismittelpunkt auf der Achse der Welle des Motors liegt. Auf der Seite des Pumpenkörpers, die am Motorflansch zu montieren ist, ist ein im Wesentlichen kreisrunder und ausreichend präziser Sitz, z.B. nutartig und übereinstimmend mit demjenigen des Motorflansches herausgearbeitet, dessen Kreismittelpunkt auf dem Bearbeitungsmittelpunkt der Lϋnette der Innenkammer des Pumpenkörpers liegt, die den Abdichtungsbereich mit dem Rotor der Pumpe bestimmt, wobei dieser Mittelpunkt mit der Achse der Motorwelle ϋbereinstimmt. Aus der präzisen Verbindung zwischen den kreisrunden und randseitigen Sitzen von Flansch und Pumpenkörper und dank einer vorbestimmten, zwangsläufigen und ausreichend präzisen Winkelverbindung zwischen Pumpenkörper und Stϋtzflansch folgt, dass der Rotor bezüglich der Lϋnette des Pumpenkörpers unter einem vorbestimmten Spiel korrekt zu liegen kommt, das im Wesentlichen von den Bearbeitungstoleranzen der Bestandteile von Pumpe und Motor abhängt, ohne die Problematik und die Schwierigkeiten des Stands der Technik aufzuweisen.
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Weitere Einzelheiten der vorliegenden Erfindung und der mit ihr erzielbaren Vorteil ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der Zeichnungen einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.
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1 zeigt eine längs der Rotorachse teilweise geschnittene Seitenansicht der Pumpe gemäß der Erfindung;
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2 zeigt eine Vorderansicht eines Teils des Verbindungsbereichs zwischen dem Rotor und der Statorkammer der Pumpe einschließlich eines Abdichtungsbereichs, auch “Lϋnette” genannt;
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3 zeigt in perspektivischer Ansicht den bearbeiteten Flansch des Motorkörpers, auf dem der Pumpenkörper montiert werden soll;
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4 zeigt in perspektivischer Ansicht die bearbeitete Seite des Pumpenkörpers, die gemäß 3 am Motorflansch zentriert und befestigt werden soll;
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5 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht von Teilen des auf der Werkzeugmaschine montierten Elektromotors zur Bearbeitung des Pumpenflansches gemäβ 3;
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6 zeigt eine teilweise geschnittene Vorderansicht von Teilen der einander in Kontakt befindlichen Oberflächen von Pumpenkörper und Motorflansch.
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In
1 ist mit M ein Elektromotor bezeichnet, der an seinen gegenüberliegenden Enden Flansche F1 und F2 aufweist, die mit innen liegenden Lagern C, von denen nur eines dargestellt ist, drehbar die Achse A des Motors tragen, die aus beiden Flanschen mit einem Endabschnitt A1 bzw. A2 derselben Länge vorspringt. Der erste Endabschnitt A1 dient zum Tragen des Rotors R der Flügelpumpe, der mit diesem Endabschnitt durch eine beliebige bekannte Lösung, z.B. mittels Schraube und Spreizdübel keilverbunden ist, wie z.B. in der
italienischen Patentanmeldung BO 2010 U 22 angegeben, die auf dieselbe Anmelderin zurück geht. Der zweite Endabschnitt A2 der Welle dient zum Tragen des Ventils V, das darauf keilverbunden ist, und das mit Hilfe des festen Gittergehäuses, das das Ventil überragt, den kontinuierlichen Kreislauf eines Luftstroms zur Abkühlung des äußeren, mit Rippen versehenen Teils des Stators vom Motor sicherstellt. In
1 ist mit S ein becherförmiger Pumpenkörper bezeichnet. Seine Form ist der Tatsache geschuldet, dass der Pumpenkörper frontal nur auf derjenigen Seite offen ist, die am Flansch F1 des Motors M gehaltert werden muss. Mit H ist eine versetzt angeordnete, zylindrische Kammer des Körpers S bezeichnet, in der sich der Rotor R mit den Flügeln P dreht, wobei er sich im Wesentlichen in tangentialem Kontakt mit der Innenseite der Kammer H befindet, so dass, wie in der
6 gezeigt, zwischen dem Rotor R und der Kammer H, die ihn umschließt, ein Leerraum Raum L in Gestalt eines Viertelmonds verbleibt, an dessen Enden die nicht dargestellten Ansaug- und Auslaßöffnungen liegen. Aus
2 geht hervor, dass zur Verbesserung des Abdichtungsbereichs zwischen dem Rotor R und der Kammer H, die ihn enthält (mit CH ist die Zylindermittelachse der Kammer H bezeichnet), wie an sich bekannt, in dieser Kammer eine Aussparung mit einem Kreismittelpunkt auf der Achse CA, CZ des Rotors herausgearbeitet ist, um einen Sitz bereitzustellen, der üblicherweise als “Lünette” bezeichnet wird und der konzentrisch zum Rotor verläuft und in Bezug auf diesen ein kleines Spiel von wenigen Hundertstel Millimetern aufweist (wie nachfolgend ausgeführt), so dass aufgrund des Vorhandenseins von Schmieröl der Kontaktbereich zwischen dem Rotor R und der Kammer H nicht auf eine einfache Linie beschränkt ist, sondern sich auf eine größere Fläche im Kreisausschnitt erstreckt, die von der o.g. Lünette Z gebildet ist.
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Da die Oberfläche des Flansches F1 nicht perfekt senkrecht zur Drehachse des Motors verläuft, und um weitere Bearbeitungsvorgänge durchführen zu können, die nachfolgend angeführt sind, werden das Gehäuse N und das Ventil V vom Elektromotor M entfernt und der Elektromotor M wird mit den einander gegenüberliegenden Enden seiner Welle A in den einander gegenüberliegenden Aufnahmen B1 und B2 einer Werkzeugmaschine zentriert und eingespannt, wobei die Aufnahme B2 mit einem frontalen Tragelement D zum Drehantreiben der Welle A versehen ist und einen Mitnehmer E trägt, der mit seinem z.B. gabelförmigen Ende mit einer Umfangsrippe K des Flansches F2 zusammenwirkt, z.B. einer der Rippen, an denen die Zugstangen der Flansche F1, F2 zur Befestigung am Motorkörper M verankert sind, so dass sich der gesamte Motor M zusammen mit seiner Achse A drehen kann. In 5 ist mit U das Werkzeug einer NC-Werkzeugmaschine bezeichnet, die mit einem nicht dargestellten Sensor versehen ist, der zu Beginn der Bearbeitung die Position der dargestellten vorderen Oberfläche des Flansches F1 im Raum erfasst und dann mit dem Werkzeug U die Planierbearbeitung der Oberfläche 1 durchführt, so dass sie perfekt rechtwinklig zur Drehachse des gesamten Motors verläuft. Wenn sich das Werkzeug U am Endabschnitt A1 der Motorwelle A befindet, hält es seinen Bearbeitungsablauf zum Mittelpunkt an, verschiebt es unter kurzem Hub sowie parallel zur Motorwelle zusammen mit einer Verschiebung nach außen, woraufhin es seinen Arbeitshub zum Mittelpunkt hin wieder aufnimmt, so dass es die Anlaufscheibe 2 der Motorwelle, gegen die die Innenseite Seite des Rotors R (1) abgestützt ist, präzise bearbeiten kann. Dadurch befindet sich diese Seite des Rotors in einem minimalen und vorbestimmten Abstand von der vom Flansch F1 bearbeiteten Oberfläche, so dass auch durch das vorhandene Schmieröl eine unabdingbare pneumatische Abdichtung zwischen den gegenseitigen Oberflächen gebildet und gleichzeitig die erforderliche Drehfreiheit für den Rotor R gewährleistet ist. Die durch das Werkzeug U der NC-Werzeugmaschine an der Oberfläche 1 durchgeführte Planierbearbeitung betrifft auch die drei Rippen oder Ansätze 3, 103, 203, die auf der Oberfläche 1 vorgesehen sind und in unterschiedlichem Winkelabstand gröβer 90° voneinander zu liegen kommen, wobei aus diesen Rippen die Gewindebohrungen 4 zum Anschrauben der Schrauben 5 zur Festlegung des Pumpenkörpers S an der Oberfläche 1 des Flansches F1 herausgearbeitet werden. Einem dieser Ansätze, z.B. dem Ansatz 3 gegenüber ist ein Hilfsansatz 303 180° angeordnet, der der Planierbearbeitung 1 ebenfalls unterzogen wird und dazu dient, Bearbeitungsmessungen durchzuführen (wie nachfolgend ausgeführt). Bei richtiger Phase, wie im Einzelnen in 3 gezeigt, d.h. mit dem Werkzeug U der NC-Werzeugmaschine, das die Bearbeitungen durchführt, ohne die Lage des Motors M zu ändern, werden an der äußersten Seite der Ansätze 3–303 entsprechende Stufen 6 herausgearbeitet, die zusammen einen z.B. federartigen runden Sitz bilden, der vorbestimmte Abmessungen und Toleranzen aufweist (wie nachfolgend ausgeführt), und dessen Kreismittelpunkt exakt auf der Achse A des Motors M liegt. Wie in 1, 4 und 6 gezeigt, ist der Pumpenkörper S an seiner Stirnseite zur Abstützung und Festlegung an der Oberfläche 1 des Flansches F1 des Motors mit vier peripheren bzw. randseitigen Ansätzen 7, 107, 207, 307 versehen, die wegen ihrer Form und winkelmäßigen Anordnung den Ansätzen 3, 103, 203, 303 des Flansches F1 zwangsläufig entgegengesetzt sind, wobei auf drei dieser Ansätze 7, 107, 207 die Bohrungen 8 zum Durchtritt der Schrauben 5 zur Festlegung des Körpers S am Flansch F1 vorgesehen sind. Der Körper S wird auf der NC-Werzeugmaschine platziert, die die gleichzeitige Umdrehung des Körpers S und des Bearbeitungswerkzeugs auf die Verformungsachse der Lünette Z automatisch einstellt (wie nachfolgend ausgeführt). Ein nicht dargestellter Sensor ermittelt die Position der zu bearbeitenden Seite des Körpers S im Raum, woraufhin das Werkzeug der Maschine diese Seite abrichtet, die in 4 mit der Bezugsziffer 9 bezeichnet ist. In diesen Bearbeitungsvorgang werden auch die Ansätze 7–307 mit einbezogen, um daraus die entsprechenden Stufen 10 herauszuarbeiten, die alle zusammen einen z.B. nut- oder rillenartigen runden Sitz bilden, der einen Durchmesser derart aufweist, dass er sich präzise bzw. mit leichtem Übermaß mit dem federartigen Sitz 6 der Ansätze 3–303 des Flansches F1 zu verbinden vermag (3). Die Gegenüberlage des Ansatzes 3–303 des Flansches F1 und des Ansatzes 7–307 des Pumpenkörpers dient dazu, den Durchmesser der runden Sitze 6 und 10 mit einer Messlehre zu überprüfen. Die Werkzeugmaschine sorgt für eine Herausarbeitung der Lünette Z in der Kammer H des Pumpenkörpers, woraufhin die entsprechende Achse zur gleichzeitigen Umdrehung von Werkzeug und Körpers S zum Mittelpunkt der Kammer H hin verschiebt, wobei das Werkzeug die Kammer H fertigbearbeitet; daraufhin sorgt sie dafür, dass aus der bearbeiteten Seite 9 des Pumpenkörpers ein ringförmiger und rillen- bzw. nutartiger Sitz 11 in richtiger Phasenbeziehung herausgearbeitet wird, der konzentrisch zur Kammer H verläuft und dazu ausgelegt ist, die Dichtung 111 aufzunehmen, die bei montierter Pumpe die Abdichtung zwischen den Oberflächen 9 und 1 sicherstellt. Es wird ausdrücklich darauf hingewiesen, dass die Reihenfolge der o.g. Arbeitsabläufe bzw. -vorgänge sowohl für den Pumpenkörper als auch für den Motor lediglich beispielhaft und keineswegs einschränkend dargestellt ist. Nachdem der Rotor R der Pumpe auf dem Endabschnitt A1 der Motorwelle A verkeilt ist, wird der Körper S der Pumpe an den Flansch F1 montiert. Dabei ist darauf zu achten, dass die Ansätze 7–307 den Ansätzen 3–303 exakt gegenüber liegen bzw. darauf, dass diese Ansätze exakt entgegengesetzt ausgerichtet sind, so dass sich der Ansatz 3 mit dem Ansatz 7, der Ansatz 103 mit dem Ansatz 107 und der Ansatz 203 mit dem Ansatz 207 überlagern, so dass die Bohrungen 4 und 8 miteinander fluchten. Nach der Verbindung des nutartigen Sitzes 10 des Körpers S mit dem federartigen Sitz 6 des Flansches F1 und dank einer geeigneten Toleranz bei der Bearbeitung der Maschinenbestandteilen und einer geeigneten Reinigung der Verbindungsoberflächen wird die Lünette Z mit einem geeigneten und vorbestimmten Spiel bezüglich des Rotors R zu liegen kommen, ohne dass spezielle Ausrichtungsschritte hierfür erforderlich sind, selbst wenn die Montage von nicht hochqualifiziertem Personal durchgeführt wird, was beträchtliche Vorteile auch bei den Instandsetzungs- und Wiedermontagephasen der Pumpe mit sich bringt. Indem die Schrauben 5 in die Bohrungen 8 eingesetzt und in die Bohrungen 4 des Flansches F1 eingeschraubt worden sind, ist der Pumpenkörper am Motor M standsicher und korrekt befestigt. Das zwischen den Durchgangsbohrungen 8 für die Schrauben 5 bestehende Spiel verändert nicht die Präzision der Montage, da diese im Wesentlichen von der Präzision der Verbindung der Sitze 6 und 10 abhängt. Der Vorteil der vorliegend erläuterten Lösung besteht darin, dass eine Verbindung zwischen Pumpenkörper und Rotor hergestellt wird, d.h. auf der Achse der Motorwelle, einschließlich dem kleinen Spiel, das sich durch die Toleranzen und die Präzision der im Laufe der Zeit vorgenommenen Bearbeitungsvorgänge der verschiedenen Bestandteile der Motor-Pumpengruppe ausbildet. Es ist deshalb erforderlich, die zulässige Toleranz bei der Bearbeitung der Hauptbestandteile zu bestimmen und zu erhalten, um die richtige Zentrierung zwischen Rotor und Lünette des Pumpenkörpers zu erzielen, da sich dieses Spiel zu dem funktionellen Spiel addiert bzw. von diesem abzuziehen ist, das zwischen Rotor R und Lünette Z besteht. Die typischen Probleme hinsichtlich Konzentrizität werden hier nicht berücksichtigt, da die Zentrierung des federartigen Sitzes 6 auf dem Flansch F1 des Motors in der Planierphase 1 und bei der Bearbeitung der Bezugsebene des Motors erhalten wird, während im Pumpenkörper S die Bearbeitung der Lünette und die Zentrierung des nutartigen Sitzes 10 in Bezug auf den Kreismittelpunkt der Lünette, d.h. in Bezug auf die Achse der Motorwelle und die Biegungsachse des federartigen Sitzes 6 zur Verbindung am Flansch F1 durchgeführt wird. Die Verbindungstoleranz Pumpenkörper/Flansch ist zu den Abweichungen zu addieren bzw. von diesen abzuziehen, die durch die Toleranz bei der Bearbeitung am Körper und Rotor zulässig sind, so dass man im Hinblick auf die erreichbaren gröβten und kleinsten Toleranzgrenzen zwischen der Lünette Z und dem Rotor R eine Spannweite haben kann, die z.B. zwischen 0,007 und 0,07 mm und vorzugsweise bei 0,03/0,05 mm liegt.
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Es wird ausdrücklich darauf verwiesen, dass sich die vorliegende Beschreibung auf eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung bezieht, die im Rahmen der vorstehend erläuterten und nachfolgend beanspruchten Erfindung unterschiedlichen Modifikationen und Äquivalenten zugänglich ist.
