DE102015211759A1

DE102015211759A1 - Flügelzellenpumpe zum Erzeugen eines Unterdrucks

Info

Publication number: DE102015211759A1
Application number: DE102015211759.6A
Authority: DE
Inventors: Bernd Hess; Hans-Peter Ott; Martin Thoma; Andreas Blank; Torsten Helle
Original assignee: Joma Polytec GmbH
Current assignee: Joma Polytec GmbH
Priority date: 2014-07-08
Filing date: 2015-06-24
Publication date: 2016-01-14
Also published as: CN105257543A; DE202014005520U1; US20160010646A1

Abstract

Flügelzellenpumpe (10, 60) zum Erzeugen eines Unterdrucks, mit einem einen Pumpenraum (20) begrenzenden Pumpengehäuse (22), mit einem im Pumpengehäuse (22) drehbaren Pumpenrotor (24), und mit wenigstens einem im Pumpenrotor (24) in radialer Richtung verschieblich gelagerten Flügel (28) zur Unterteilung des Pumpenraums (20), wobei ein Elektroantrieb zum Antreiben des Pumpenrotors (24) vorgesehen ist, wobei der Elektroantrieb einen Motorstator (36) und einen Motorrotor (38) aufweist, wobei der Motorstator (36) und der Motorrotor (38) das Pumpengehäuse in radialer Richtung umgeben, wobei der Motorstator (38) drehfest um das oder am dem Pumpengehäuse (22) angeordnet ist und dass der Motorrotor (36) auf der dem Pumpengehäuse (22) abgewandten Seite des Motorstators (38) angeordnet ist, wobei ein den Elektroantrieb und das Pumpengehäuse aufnehmendes Gesamtgehäuse (12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass dass Gesamtgehäuse (12) einen Gehäuseboden (16) und eine Gehäuseschale (14) aufweist, wobei der Gehäuseboden (16) zusammen mit dem Pumpengehäuse (22) den Pumpenraum (20) begrenzt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe zum Erzeugen eines Unterdrucks, mit einem einen Pumpenraum begrenzenden Pumpengehäuse, mit einem im Pumpengehäuse drehbaren Pumpenrotor, und mit wenigstens einem im Pumpenrotor in radialer Richtung verschieblich gelagerten Flügel zur Unterteilung des Pumpenraums.
Derartige Pumpen sind in vielfältiger Art und Weise aus dem Stand der Technik beispielsweise aus der EP 2 002 084 B1 oder der EP 1 931 879 B1 vorbekannt. Eine Pumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE 29 38 276 A1 bekannt.
Je nach Verwendung einer solchen Flügelzellenpumpe kann ein Antrieb zum Antreiben des Pumpenrotors vorgesehen sein. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Flügelzellenpumpe auf geeignete Art und Weise, insbesondere unter Beanspruchung von vergleichsweise wenig Bauraum antreibbar ist.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Elektroantrieb zum Antreiben des Pumpenrotors vorgesehen ist, wobei der Elektroantrieb einen Motorstator und einen Motorrotor aufweist, und dass der Motorstator und der Motorrotor das Pumpengehäuse in radialer Richtung umgeben. Durch eine derartige Anordnung kann eine Flügelzellenpumpe bereitgestellt werden, die sehr kompakt baut. Insbesondere dadurch, dass der Motorstator und Motorrotor radial um das Pumpgehäuse angeordnet ist, ist denkbar, den Pumpenrotor direkt, ohne Zwischenschaltung eines Getriebes, vom Motorrotor anzutreiben, beziehungsweise die beiden Rotoren drehgekoppelt auszubilden.
Dazu ist vorteilhaft, wenn der Pumpenrotor das Pumpengehäuse in axialer Richtung zur Drehkopplung mit dem Motorrotor durchgreift. Der Pumpenrotor kann dabei einen Antriebsabschnitt vorsehen, der das Pumpengehäuse durchgreift.
Ferner ist vorteilhaft, wenn der Motorstator drehfest um das oder am Pumpengehäuse angeordnet ist und wenn der Motorrotor auf der dem Pumpengehäuse abgewandten Seite des Motorstators angeordnet ist. Hierdurch ergibt sich eine vergleichsweise kompakte Bauweise. Das Pumpgehäuse kann dabei zur drehfesten Anordnung des Motorstators vorgesehen sein. Der Motorstator umgibt folglich ringartig das Pumpengehäuse. Der Motorrotor hingegen ist bezüglich des Stators radial außen vorgesehen und weist ebenfalls vorzugsweise einen Ringabschnitt auf, der den Motorstator umgibt.
Zur Drehkopplung des Motorrotors mit dem Pumpenrotor ist vorteilhaft, wenn der Motorrotor ein den Motorstator und das Pumpengehäuse übergreifendes Drehglied umfasst, das im Bereich seiner Drehachse mit dem Pumpenrotor drehgekoppelt ist. Hierdurch kann auf geeignete Art und Weise die Drehbewegung des Motorrotors auf den Pumpenrotor übertragen werden.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass der Motorrotor drehbar zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorstator angeordnet ist. Der Motorstator kann dabei an einem Gesamtgehäuse drehfest angeordnet sein. Der Motorstator kann dabei ebenfalls ringartig ausgebildet sein und das Pumpengehäuse in radialer Richtung umgeben. Zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorstator ist dann ein Ringspalt vorgesehen, in welchem der Motorrotor dann zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorstator vorgesehen ist. Auch hierdurch ergibt sich eine vergleichsweise kompakte Bauweise.
Auch bei dieser Ausführungsform ist vorteilhaft, wenn der Motorrotor ein das Pumpengehäuse übergreifendes Drehglied umfasst, das im Bereich seiner Drehachse mit dem Pumpenrotor drehgekoppelt ist.
Das Drehglied ist vorzugsweise glockenförmig ausgebildet, wobei der Glockenmantel das Pumpengehäuse und gegebenenfalls den Motorstator in radialer Richtung umgibt. Im Bereich der Drehachse ist das Drehglied dann vorzugsweise unmittelbar mit dem Pumpenrotor drehgekoppelt.
Vorzugsweise sind am Drehglied mit dem Motorstator, welcher bestrombare Spulen aufweisen kann, zusammenwirkende Permanentmagnete vorgesehen.
Es ist ein den Elektroantrieb und das Pumpengehäuse aufnehmendes Gesamtgehäuse vorgesehen, das einen Gehäuseboden und eine Gehäuseschale aufweisen kann. Das Gesamtgehäuse kapselt dabei insbesondere den Elektroantrieb und das Pumpengehäuse vollständig ab.
Der Pumpenraum ist dabei hin zum Gehäuseboden offen, so dass der Gehäuseboden zusammen mit dem Pumpengehäuse den Pumpenraum begrenzt. Der Gehäuseboden kann dabei insbesondere kappenartig ausgebildet sein.
Die Gehäuseschale kann einen Mantelabschnitt und einen Deckelabschnitt aufweisen, wobei der Mantelabschnitt den Motorstator, den Motorrotor und das Drehglied in radialer Richtung umschließt, wobei der Deckelabschnitt den Motorstator, den Motorrotor und das Drehglied in axialer Richtung abdeckt. Die Gehäuseschale kann insgesamt kappenartig ausgebildet sein, so dass bei Aufsetzen der Gehäuseschale auf den Gehäuseboden sich insgesamt ein geschlossenes Gesamtgehäuse ergibt.
Der Pumpenrotor kann so ausgebildet sein, dass sein dem Gehäuseboden zugewandtes Ende im Gehäuseboden drehbar gelagert ist und sein dem Gehäuseboden abgewandtes Ende im Pumpengehäuse drehbar gelagert ist. Das Pumpengehäuse als solches kann dabei mittels Befestigungsmitteln, wie insbesondere Schrauben, am Gehäuseboden befestigt sein. Je nach Ausführungsform kann der Motorstator am Pumpengehäuse oder am Gehäuseboden drehfest angeordnet sein.
Ferner ist vorteilhaft, wenn die Unterdruckseite des Pumpenraums über einen insbesondere im Gehäuseboden vorgesehenen Druckkanal mit einem Unterdruckanschluss und/oder wenn die Druckseite des Pumpenraums über einen insbesondere im Gehäuseboden vorgesehenen Druckkanal mit einem Druckanschluss verbunden ist. Vorzugsweise sind folglich im Gehäuseboden zwei Druckkanäle vorgesehen, einen für den Unterdruckanschluss und einen für einen Druckanschluss. Insbesondere ist denkbar, dass der Gehäuseboden eine Anformung für den Unterdruckanschluss vorsieht, wobei am oder im Unterdruckanschluss ein Rückschlagventil vorgesehen sein kann.
Dabei ist vorteilhaft, wenn der Gehäuseboden, das Pumpengehäuse, der Rotor und/oder der wenigstens eine Flügel aus Kunststoff hergestellt sind.
Zudem können solche Pumpen im Trockenlauf, als auch für einen minimal ölgeschmierten Betrieb Verwendung finden, was sie von bisherigen elektrisch angetriebenen Pumpen unterscheidet.
Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer zwei in den Figuren gezeigte Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben und erläutert sind.
Es zeigen:
1 die Seitenansicht einer Flügelzellenpumpe;
2 die Draufsicht der Flügelzellenpumpe nach 1;
3 einen Schnitt entlang der Linie III gemäß 2 durch eine erste Ausführungsform;
4 einen Schnitt entlang der Linie IV in 2;
5 einen Schnitt entlang der Linie V in 2;
6 einen Schnitt entlang der Linie VI in 2 durch eine zweite Ausführungsform;
7 einen Schnitt entlang der Linie VII in 2 und
8 einen Schnitt entlang der Linie VIII in 2.
Die in den 1 und 2 gezeigte Flügelzellenpumpe 10, 60 umfasst ein Gesamtgehäuse 12, das sich aus einer Gehäuseschale 14 und einem Gehäuseboden 16 zusammensetzt. An den Gehäuseboden 16 ist ein Unterdruckanschluss 18 angeformt, durch welchen im Betrieb der Flügelzellenpumpe 10, 60 Luft angesaugt wird.
Während in den 3 bis 5 die erste Ausführungsform bei einer Flügelzellenpumpe 10 gezeigt ist, ist in den 6 bis 8 eine zweite Ausführungsform einer Flügelzellenpumpe 60 gezeigt.
In den Schnitten gemäß 3 bis 5 ist deutlich ein einen Pumpenraum 20 begrenzendes Pumpengehäuse 22 zu erkennen. Im Pumpenraum 20 ist ein Pumpenrotor 24 vorgesehen, der um eine Drehachse 26 drehbar ist. Im Pumpenrotor 24 ist ein in radialer Richtung verschieblich gelagerter Flügel 28 vorgesehen, der den Pumpenraum 20 in einen Saugabschnitt und einen Druckabschnitt unterteilt. Der Pumpenraum 20 ist dabei exzentrisch zur Drehachse 28 angeordnet. Wie insbesondere aus 3 und 4 deutlich wird, ist das Pumpengehäuse 22 über Befestigungsschrauben am Gehäuseboden 16 befestigt.
Wie ebenfalls aus den 3 bis 5 deutlich wird, ist der Pumpenrotor 24 zum einen im Gehäuseboden 16 mittels eines Lagers 30 drehbar gelagert. Zum anderen ist der Pumpenrotor 24 im Pumpengehäuse 22 mittels eines weiteren Lagers 32 drehbar gelagert. Auf seiner dem Gehäuseboden 16 abgewandten Seite weist der Rotor 24 einen das Pumpengehäuse 20 durchgreifenden Antriebsabschnitt 34 auf.
Zum Antreiben des Rotors 24 ist im Gesamtgehäuse 12 ein Elektroantrieb vorgesehen, der einen Motorstator 36 und einen Motorrotor 38 umfasst. Der Motorstator 36, der Spulenwicklungen 40 umfasst, ist drehfest an der radialen Außenseite des Pumpengehäuses 20 angeordnet. Der Motorrotor 38 umgibt dabei den Motorstator 36 in radialer Richtung und liegt auf der dem Pumpengehäuse 20 abgewandten Seite des Motorstators 36. Auf der dem Motorstator 36 zugewandten Innenseite des Rotors 38 sind Permanentmagnete 42 vorgesehen, die im Betrieb der Flügelzellenpumpe 10 mit dem Stator 36, beziehungsweise dessen Wicklungen 40, zur Drehung des Rotors 38 zusammenwirken.
Wie aus den 3 bis 5 ebenfalls deutlich wird, ist der Motorrotor 38 als den Motorstator 36 und das Pumpengehäuse 20 übergreifendes, glockenförmiges Drehglied 44 ausgebildet. Im Bereich der Mittellängsachse 26 weist das Drehglied 44 einen Durchbruch 46 auf, der mit dem Antriebsabschnitt 34 des Pumpenrotors 24 drehfest verbunden ist. Zur Sicherung des Drehglieds 44 am Antriebsabschnitt 34 ist eine auf den Antriebsabschnitt 34 aufgeschraubte Sicherungsmutter 48 vorgesehen.
Die Gehäuseschale 14 verläuft, wie aus den 3 bis 5 deutlich wird, im Wesentlichen parallel zum Rotor 38 beziehungsweise Drehglied 44 und deckt diesen schützend ab. Im Bereich der Drehachse 26 weist die Gehäuseschale 14 eine die Sicherungsmutter 48 umgebende Erhebung 50 auf.
Aus dem Schnitt gemäß 5 wird deutlich, dass im Gehäuseboden 16 ein Druckkanal 52 vorgesehen ist, der den Pumpenraum 20 mit dem Unterdruckanschluss 18 verbindet. Der Unterdruckanschluss 18 ist dabei als in eine am Gehäuseboden 16 vorgesehene Anformung 54 eingesetztes Anschlussteil ausgebildet. Im Anschlussteil ist ein Rückschlagventil 56 vorgesehen.
Auf der Druckseite des Pumpenraums 20 ist eine in den Figuren nicht dargestellte, im Gehäuseboden vorgesehene Bohrung vorgesehen, durch welche Luft im Betrieb der Flügelzellenpumpe 10 angesaugt werden kann.
Bei der in den 6 bis 8 gezeigten zweiten Ausführungsform einer Flügelzellenpumpe 60 sind der ersten Flügelzellenpumpe 10 entsprechende Bauteile mit entsprechenden Bezugszeichen gekennzeichnet.
Im Unterschied 10 zu der Ausführungsform gemäß 3 bis 5 ist bei der Ausführungsform 60 gemäß 6 bis 8 der Motorrotor 38 drehbar zwischen dem Pumpengehäuse 22 und dem Motorstator 36 angeordnet. Zwischen dem Pumpengehäuse 22 und dem Motorstator 36, der am Gehäuseboden 16 drehfest angeordnet ist, ist ein Spalt 62 vorgesehen, in welchen der Motorrotor 38 eingreift. Am Motorrotor 38 sind, auf der dem Motorstator 36 zugewandten Seite, die Permanentmagnete 42 vorgesehen. Auch bei der Flügelzellenpumpe 60 ist der Motorrotor 38 als glockenförmig ausgebildetes Drehglied 44 realisiert, welches, entsprechend der Flügelzellenpumpe 10, am Antriebsabschnitt 34 des Pumpenrotors 24 angeordnet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2002084 B1 [0002]
EP 1931879 B1 [0002]
DE 2938276 A1 [0002]

Claims

Flügelzellenpumpe (10, 60) zum Erzeugen eines Unterdrucks, mit einem einen Pumpenraum (20) begrenzenden Pumpengehäuse (22), mit einem im Pumpengehäuse (22) drehbaren Pumpenrotor (24), und mit wenigstens einem im Pumpenrotor (24) in radialer Richtung verschieblich gelagerten Flügel (28) zur Unterteilung des Pumpenraums (20), wobei ein Elektroantrieb zum Antreiben des Pumpenrotors (24) vorgesehen ist, wobei der Elektroantrieb einen Motorstator (36) und einen Motorrotor (38) aufweist, wobei der Motorstator (36) und der Motorrotor (38) das Pumpengehäuse in radialer Richtung umgeben, wobei der Motorstator (38) drehfest um das oder am dem Pumpengehäuse (22) angeordnet ist und dass der Motorrotor (36) auf der dem Pumpengehäuse (22) abgewandten Seite des Motorstators (38) angeordnet ist, wobei ein den Elektroantrieb und das Pumpengehäuse aufnehmendes Gesamtgehäuse (12) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass dass Gesamtgehäuse (12) einen Gehäuseboden (16) und eine Gehäuseschale (14) aufweist, wobei der Gehäuseboden (16) zusammen mit dem Pumpengehäuse (22) den Pumpenraum (20) begrenzt.
Flügelzellenpumpe (10, 60) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenrotor (24) das Pumpengehäuse (22) in axialer Richtung zur Drehkopplung mit dem Motorrotor (38) durchgreift.
Flügelzellenpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorrotor (36) ein den Motorstator (38) und das Pumpengehäuse (22) übergreifendes Drehglied (44) umfasst, das im Bereich seiner Drehachse (26) mit dem Pumpenrotor (24) drehgekoppelt ist.
Flügelzellenpumpe (60) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorrotor (38) drehbar zwischen dem Pumpengehäuse (22) und dem Motorstator (36) angeordnet ist.
Flügelzellenpumpe (60) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Motorrotor (38) ein das Pumpengehäuse (22) übergreifendes Drehglied (44) umfasst, das im Bereich seiner Drehachse (26) mit dem Pumpenrotor (24) drehgekoppelt ist.
Flügelzellenpumpe (10, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehglied (44) glöckenförmig ausgebildet ist.
Flügelzellenpumpe (10, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehglied (44) Permanentmagnete aufweist und dass am Motorstator (36) bestrombare Spulen (40) vorgesehen sind.
Flügelzellenpumpe (10, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuseschale (14) einen Mantelabschnitt und einen Deckelabschnitt aufweist, wobei der Mantelabschnitt den Motorstator (36), Motorrotor (38) und das Drehglied (44) in radialer Richtung umschließt und der Deckelabschnitt den Motorstator (36), Motorrotor (38) und das Drehglied (44) in axialer Richtung abdeckt.
Flügelzellenpumpe (10, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenrotor (24) zum einen im Gehäuseboden (16) und zum anderen im Pumpengehäuse (22) drehbar gelagert ist.
Flügelzellenpumpe (10, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterdruckseite des Pumpenraums (20) über einen insbesondere im Gehäuseboden vorgesehenen Druckkanal (52) mit einem Unterdruckanschluss (18) und/oder dass die Druckseite des Pumpenraums über einen insbesondere im Gehäuseboden vorgesehenen Druckkanal mit einem Druckanschluss verbunden ist.
Flügelzellenpumpe (10, 60) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass am oder im Unterdruckanschluss (18) ein Rückschlagventil (56) vorgesehen ist.
Flügelzellenpumpe (10, 60) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass lediglich ein Flügel (28) im Pumpenraum (20) vorgesehen ist, dessen freie Enden an der den Pumpenraum (20) begrenzende Wandungen anliegen.