DE102013104375A1

DE102013104375A1 - Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE102013104375A1
Application number: DE102013104375.5A
Authority: DE
Inventors: Dennis Marburg
Original assignee: Hella KGaA Huek and Co
Current assignee: Hella GmbH and Co KGaA
Priority date: 2013-04-30
Filing date: 2013-04-30
Publication date: 2014-10-30
Also published as: CN104131979A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit einer Pumpenkammer (2), in der ein Rotor (3) drehbar gelagert ist und die mit einer Abdeckplatte (2c) verschlossen ist, mit einem elektrischen Motor (5) zum Antrieb des Rotors (3), mit einem Auslass, dem mindestens ein Flatterventil (12) zugeordnet ist, und mit einem Einlassstutzen (9), der mit einem Einlasskanal in Wirkverbindung steht. Die Vakuumpumpe(1) soll so verbessert werden, dass ein Rückströmen von Luft in einen Pumpenraum beim Abschalten der Pumpe verlangsamt ermöglicht ist und dass sie einfach und preiswert zu fertigen ist. Dies wird dadurch erreicht, dass das Flatterventil (12) im Bereich einer abzudichtenden Auslassbohrung (11) eine Aussparung aufweist, die mit einer porösen Membran (14) verschlossen ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe mit einer Pumpenkammer, in der ein Rotor drehbar gelagert ist und die mit einer Abdeckplatte verschlossen ist, einem elektrischen Motor zum Antrieb des Rotors, einem Auslass, dem mindestens ein Flatterventil zugeordnet ist, und einem Ansaugstutzen, der mit Einlasskanälen in Wirkverbindung steht.
Solche Vakuumpumpen sind an sich bekannt und z.B. vom Typ Flügelzellenpumpe. Sie werden zum Fördern von Gasen verwendet und z.B. in Kraftfahrzeugen als Vakuumpumpen für Motormanagement und/oder Bremskraftverstärkung eingesetzt.
Sobald die Vakuumpumpe abgeschaltet wird, strömt infolge des in der Pumpenkammer aufgebauten Unterdrucks Umgebungsluft durch den Luftauslass zurück in die Vakuumpumpe. Dieses Rückströmen der Luft kann zu unerwünschten Effekten wie beispielsweise dem Mitreißen von Partikeln oder Flüssigkeitstropfenen in die Pumpenkammer führen. Durch den Einsatz eines an sich bekannten Flatterventils kann das Rückströmen von Luft beim Abschalten der Vakuumpumpe vermieden werden. Eine Belüftung der Pumpe und somit eine Kühlung ist hierdurch aber erschwert.
Die WO 2011/023448 A1 beschreibt eine Unterdruckpumpe, der druckseitig ein Ventil und ein Druckausgleichselement parallel vorgeschaltet sind. Das Druckausgleichselement soll das Eindringen von Partikeln in die Pumpe verhindern und ist z.B. als Membran ausgebildet. Aufbau und Anordnung des Ventils und des Druckausgleichselements sind aufwendig.
Aus der DE 42 39 575 C2 ist ein Schalldämpfer für Flügelzellenpumpen bekannt, der in zwei Teile unterteilt ist. Der eine Teil ist der Ansaugseite und der andere Teil der Auslassseite der Pumpe zugeordnet. In dem anderen Teil ist ein Filtersieb angeordnet, um bei der Fertigung entstehende Partikel von empfindlichen Verbrauchern fernzuhalten. Ein Schutz der Pumpe ist nicht erwähnt.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Vakuumpumpe zu schaffen, bei der ein Rückströmen von Luft in einen Pumpenraum beim Abschalten der Pumpe verlangsamt ermöglicht ist und die einfach und preiswert zu fertigen ist.
Die Aufgabe ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das Flatterventil weist im Bereich einer abzudichtenden Auslassbohrung eine Aussparung auf, die mit einer porösen Membran verschlossen ist. Hierdurch ist die Auslassbohrung durch das Flatterventil verschlossen, sobald die Vakuumpumpe ausgeschaltet ist. Durch die Membran, die aufgrund der Poren schwach luftdurchlässig ist, fließt ein geringer Luftstrom, der nur langsam, z.B. innerhalb einer halben Minute, einen Druckausgleich zwischen der Atmosphäre und dem Pumpenraum erlaubt. Die Porosität der Membran ist entsprechend gewählt. Der Luftstrom bei abgeschalteter Vakuumpumpe bewirkt eine Kühlung der Vakuumpumpe zusätzlich zu einer Wärmeabstrahlung; weiterhin wird sicher verhindert, dass mit dem Luftstrom Schmutz über den Auslass in die Vakuumpumpe gelangt.
Die Unteransprüche betreffen die vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung.
In einer Ausgestaltung das Flatterventil zungenartig ausgebildet und an der Abdeckplatte befestigt. Hier ist die Anordnung des Flatterventils ohne zusätzlichen Aufwand an die Anzahl der Auslassbohrungen anpassbar. Alternativ ist das Flatterventil an einem Scheibenring ausgebildet, der klemmend zwischen der Abdeckplatte und einem Vorschalldämpfer gehalten ist. Eine weitere Befestigung des Flatterventils ist hierbei nicht erforderlich, so dass ein Zusammenbau der Vakuumpumpe stark vereinfacht ist.
In einer weiteren Ausgestaltung ist ein federnder Teil des Flatterventils aus Federstahl gebildet. Dies gewährleistet ein sicheres Verschließen der Auslassbohrungen und eine hohe Standfestigkeit des Flatterventils.
In einer weiteren Ausgestaltung ist die Membran aus ePTFE (expandiertem Polytetraflourethylen) gebildet. Dies weist eine hohe chemische und mechanische Stabilität auf.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung einer Vakuumpumpe eines ersten Beispiels,
2 eine Explosionsdarstellung auf eine Abdeckplatte mit Scheibenring und Vorschalldämpfer als Detail des ersten Beispiels,
3 einen senkrechten Schnitt durch die Abdeckplatte mit Scheibenring und Vorschalldämpfer der 2 und
4 eine Explosionsdarstellung einer Abdeckplatte mit Flatterventilen eines zweiten Beispiels.
Beispiel 1
Wie aus den 1 bis 3 ersichtlich umfasst eine Vakuumpumpe 1, hier eine Flügelzellenpumpe, eine Pumpenkammer 2, in der ein Rotor 3 drehbar gelagert ist. In dem Rotor 3 sind Schieber 4 wie üblich verschiebbar angeordnet. Der Rotor 3 ist mittels eines elektrischen Motors 5 antreibbar, der an einer Montageplatte 6 befestigt ist. Der Motor 5 ist hier von einem Gehäuse umgeben und an ein elektrisches Verbindungskabel 7 angeschlossen.
Die Pumpenkammer 2 ist aus einer Grundplatte 2a mit schlitzartigen Einlassöffnungen, einem Pumpenring 2b sowie einer Abdeckplatte 2c gebildet und über einen Einlasskanal mit einem Einlassstutzen 8 sowie über einen Schalldämpfer 9 mit einem Auslassstutzen 10 strömungstechnisch verbunden. Der Auslassstutzen 10, der Schalldämpfer 9 sowie hier zwei in die Abdeckplatte 2c eingelassene durchgehende Auslassbohrungen 11 bilden einen Auslass der Vakuumpumpe 1. Die Grundplatte 2a ist auf der Montageplatte 6 auf der dem Motor 5 gegenüber liegenden Seite angeordnet.
Jeder der Auslassbohrungen 11 ist ein Flatterventil 12 zugeordnet. Das Flatterventil 12 ist hier an einem Scheibenring 13 ausgebildet, der außen auf der Abdeckplatte 2c aufliegt. Der Scheibenring 13 ist in der Draufsicht kreisringförmig, wobei die Flatterventile 12 als radial nach innen weisende Laschen einstückig angeformt sind. Jede der Laschen weist eine innere durchgehende Öffnung aus, so dass die Lasche rahmenartig ist. Eine Fläche der Öffnung entspricht nach Größe und Form in etwa einem oberen Querschnitt der zugehörigen Auslassbohrung 11, um die der Rahmen bei geschlossenem Flatterventil 12 auf der Abdeckplatte 2c fest und dicht aufliegt. Die Öffnung ist mit einer schwach luftdurchlässigen Membran 14 verschlossen, die dicht an dem Rahmen befestigt ist, z.B. mittels einer Laserschweißnaht.
Der Scheibenring 13 mit den Laschen ist aus geeignetem elastischem Material wie z.B. Federstahl gefertigt. Die Membran ist derart porös, dass Luft sehr langsam hindurchströmen kann, während Schmutz zurückgehalten wird; sie ist z.B. aus expandierten Polytetraflourethylen (ePTFE, bekannt z.B. als Gore-Tex^®) gefertigt.
Der Schalldämpfer 9 umhüllt hier topfartig die Pumpenkammer 2 derart, dass er ein Volumen zur wirksamen Schalldämpfung einschließt. Der Schalldämpfer 9 ist dicht an der Montageplatte 6 z.B. mittels Schrauben befestigt. Er ist z.B. aus Kunststoff oder einer Leichtmetalllegierung gefertigt.
In den Schalldämpfer 9 ist ein Vorschalldämpfer 15 integriert. Der Vorschalldämpfer 15 ist rohrstückförmig mit kreisförmigem Querschnitt. Ein Innendurchmesser des Vorschalldämpfers 15 entspricht dem des Scheibenrings 13, ein Außendurchmesser des Vorschalldämpfers 15 ist kleiner als der des Scheibenrings 13. Der Vorschalldämpfer 15 ist unter vorbestimmter Vorspannung zwischen dem Schalldämpfer 9 und der Abdeckplatte 2c eingeklemmt, wobei die Vorspannung ebenfalls auf den zwischen dem Vorschalldämpfer 15 und der Abdeckplatte 2c angeordneten Scheibenring 13 wirkt. Auf diese Weise ist der Scheibenring 13 klemmend auf der Abdeckplatte 2c gehalten; er ist zusätzlich durch die Schrauben positioniert, mit denen die Pumpenkammer 2 an der Montageplatte befestigt ist.
Der Vorschalldämpfer 15 ist aus elastischem Material wie z.B. Gummi gefertigt.
Beispiel 2
Ein zweites Ausführungsbeispiel, das in der 4 dargestellt ist, unterscheidet sich von dem ersten dadurch, dass für jede Auslassöffnung 11 ein einzeln ausgebildetes Flatterventil 12 angeordnet ist. Von den Flatterventilen 12 ist nur ein einziges (statt hier zwei) dargestellt.
Das Flatterventil 12 ist in der Draufsicht zungenartig geformt, wobei die Membran 14 in einem Endbereich des Flatterventils 12 befestigt ist. Damit ein Ausschlag des Flatterventils 12 von der Abdeckplatte 2c weg begrenzt ist, ist einlängliches, entsprechend (im Längsschnitt stufig) gebogenes Anschlagblech 16 über dem Flatterventil 12 angeordnet.
Das Flatterventil 12 im Bereich seines der Membran 14 abgewandten Endes und das Anschlagblech 16 sind gemeinsam z.B. mittels einer Schraube oder eines Schweißpunkts an der Abdeckplatte 2c befestigt.
Im Betrieb der Vakuumpumpe 1 wird der Motor 5 mit Spannung versorgt und treibt den Rotor 3 an. Hierdurch wird durch den Einlassstutzen 9 Luft angesaugt, also hier ein Unterdruck erzeugt, der an einem Verbraucher benötigt wird. Die angesaugte Luft wird in der Pumpenkammer 2 verdichtet und durch den Auslass – nämlich durch Auslassöffnungen 11 in der Abdeckplatte 2c, durch den Vorschalldämpfer 15, dann durch einen Auslasskanal, den Schalldämpfer 9 und den Auslassstutzen 10 und den zweiten Schlauch – in die Umgebung geleitet.
Augrund des in der Pumpenkammer 2 erzeugten Überdrucks werden hierbei die Flatterventile 12 entgegen deren Federkraft entsprechend von der Abdeckplatte 2c durch Biegung abgehoben (in der 3 beispielhaft dargestellt), so dass die Luft durch den hierdurch entstehenden Spalt aus den Auslassöffnungen 11 leicht entweichen kann.
Sobald die Vakuumpumpe 1 außer Betrieb ist, herrscht in der Pumpenkammer 2 kein Überdruck. Daher schließen die Flatterventile 12 aufgrund ihrer Federkraft die Auslassöffnungen 11, so dass sich in der Pumpenkammer 2 entsprechend den saugseitigen Verhältnissen ein Unterdruck aufbaut. Ein Druckausgleich zwischen der Pumpenkammer 2 und dem Auslass der Vakuumpumpe 1 erfolgt langsam, weil Luft nur allmählich durch die Membranen 14 zurück in die Pumpenkammer 2 fließen kann. Hierbei werden ebenfalls eventuell in der Luft vorhandene Schmutzpartikel durch die Membranen 14 zurückgehalten. Der allmähliche Druckausgleich bewirkt eine Entlastung von Bauteilen der Vakuumpumpe 1 und eine entsprechende zusätzliche Kühlung durch den Luftstrom.
Bezugszeichenliste

1: Vakuumpumpe
2: Pumpenkammer
2a: Grundplatte
2b: Pumpenring
2c: Abdeckplatte
3: Rotor
4: Schieber
5: Motor
6: Montageplatte
7: Verbindungskabel
8: Einlassstutzen
9: Schalldämpfer
10: Auslassstutzen
11: Durchgangsbohrung
12: Flatterventil
13: Scheibenring
14: Membran
15: Vorschalldämpfer
16: Anschlagblech

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

WO 2011/023448 A1 [0004]
DE 4239575 C2 [0005]

Claims

Vakuumpumpe mit einer Pumpenkammer (2), in der ein Rotor (3) drehbar gelagert ist und die mit einer Abdeckplatte (2c) verschlossen ist, einem elektrischen Motor (5) zum Antrieb des Rotors (3), einem Auslass, dem mindestens ein Flatterventil (12) zugeordnet ist, und einem Einlassstutzen (9), der mit einem Einlasskanal in Wirkverbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass das Flatterventil (12) im Bereich einer abzudichtenden Auslassbohrung (11) eine Aussparung aufweist, die mit einer porösen Membran (14) verschlossen ist.
Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flatterventil (12) zungenartig ausgebildet und an der Abdeckplatte (2c) befestigt ist.
Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Flatterventil (12) an einem Scheibenring (13) ausgebildet ist, der klemmend zwischen der Abdeckplatte (2c) und einem Vorschalldämpfer (15) gehalten ist.
Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein federnder Teil des Flatterventils (12) aus Federstahl gebildet ist.
Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran (14) aus ePTFE gebildet ist.