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Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe, für die Versorgung eines Maschinenaggregats, insbesondere eines Kraftfahrzeugmaschinenaggregats, mit Druck oder Unterdruck. Die Rotationspumpe umfasst ein Gehäuse und eine Förderkammer, wobei die Förderkammer einen Niederdruckbereich mit zumindest einem Fluideinlass und einen Hochdruckbereich mit zumindest einem Fluidauslass für ein Fluid aufweist. Weiterhin umfasst die Rotationspumpe zumindest ein in der Förderkammer bewegliches Förderglied, durch dessen Bewegung das Fluid durch den Fluideinlass in die Förderkammer einsaugbar und, insbesondere unter Erhöhung des Drucks, durch den Fluidauslass ausstoßbar ist, und zumindest ein am oder stromabwärts vom Fluidauslass angeordnetes Auslassventil, das eine Rückströmung, vorzugsweise von Luft, in die Förderkammer zumindest erschwert. Der Fluidauslass und/oder der Fluideinlass weist wenigstens eine Öffnungsdruckreduziertasche auf.
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Rotations- oder Vakuumpumpen in Kraftfahrzeugen, beispielsweise für den Betrieb eines Bremskraftverstärkers, müssen im Falle des Bedarfs von einem Über- oder Unterdruck an einem Aggregat möglichst ohne Verzögerung reagieren. Dies bedingt ein zügiges Abgeben von in einer Förderkammer verdichtetem Fluid, insbesondere Luft, an das Aggregat oder die Umgebung. Dabei kann es im Bereich eines Auslassventils aufgrund von unvermeidlichen Ölbestandteilen in dem aus der Förderkammer geförderten Fluid zu einer Verzögerung beim Öffnen des Auslassventils kommen, was dazu führen kann, dass nicht sämtliche komprimierte Luft aus der Förderkammer durch einen Fluidauslass über das Auslassventil an das Aggregat oder die Umgebung abgegeben wird. Ein Grund kann beispielsweise das leichte Verkleben eines Ventilkörpers mit einem Ventilsitz aufgrund von Niederschlag der Ölbestandteile am Ventilkörper sein. Dies führt zu einem Leistungsverlust der Pumpe.
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Es ist insbesondere eine Aufgabe der Erfindung eine Rotationspumpe bereitzustellen, die im Betrieb keine oder nur minimale Leistungsreduzierungen erfährt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch die Rotationspumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Die folgenden Ansprüche können die Rotationspumpe des Anspruchs 1 vorteilhaft weiterbilden.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Rotationspumpe, bevorzugt eine Vakuumpumpe, für die Versorgung eines Maschinenaggregats mit einem Druck oder Unterdruck. Die Rotationspumpe umfasst ein Gehäuse und eine Förderkammer, wobei die Förderkammer einen Niederdruckbereich mit zumindest einem Fluideinlass und einen Hochdruckbereich mit zumindest einem Fluidauslass für das Fluid aufweist, zumindest ein in der Förderkammer bewegliches Förderglied, durch dessen Bewegung das Fluid durch den Fluideinlass in die Förderkammer einsaugbar und, insbesondere unter Erhöhung des Drucks, durch den Fluidauslass ausstoßbar ist. Die Rotationspumpe weist vorzugsweise zumindest ein am oder stromabwärts vom Fluidauslass angeordnetes Auslassventil auf, das Rückströmung von Fluid in die Förderkammer zumindest erschwert, bevorzugt zuverlässig verhindert. Dabei weist zumindest der Fluidauslass wenigstens eine Öffnungsdruckreduziertasche auf.
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Das heißt, die Erfindung geht von einer Rotationspumpe für die Versorgung eines einer Maschine zugeordneten Aggregats aus, die ein Gehäuse, eine Förderkammer und zumindest ein in der Förderkammer bewegliches Förderglied aufweist, durch dessen Bewegung Fluid über zumindest einen Fluideinlass in die Förderkammer eingesaugt, in der Förderkammer vorzugsweise verdichtet und über zumindest einen Fluidauslass ausgestoßen wird. Der Fluideinlass ist auf einer Niederdruckseite der Rotationspumpe und der Fluidauslass auf einer Hochdruckseite der Rotationspumpe angeordnet. Die Rotationspumpe umfasst vorzugsweise ein Auslassventil, das am Fluidauslass oder stromabwärts vom Fluidauslass angeordnet ist, im letzteren Fall vorzugsweise nahe am Fluidauslass, um die Rückströmung von Fluid in die Förderkammer zu verhindern oder zumindest zu erschweren. Vorzugsweise sind der Fluideinlass als ein Arbeitseinlass und der Fluidauslass als ein Arbeitsauslass ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Fluidauslass als ein Sicherheitsauslass bzw. ein Überdruckauslass ausgebildet ist.
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Bevorzugt handelt es sich bei dem Auslassventil um ein Rückschlagventil, dass ein Ausströmen von Fluid aus der Förderkammer über den Fluidauslass ermöglicht, ein Fließen des Fluids von außen in die Förderkammer aber verhindert. Bevorzugt ist das Auslassventil so gestaltet, dass es bei einem oder beim Überschreiten eines durch die Konstruktion und/oder das Material des Auslassventils vorgegebenen Grenzdruck/s automatisch gegen zum Beispiel eine elastische Federkraft geöffnet wird und die Federkraft das Auslassventil, sobald der Druck in der Förderkammer wieder unter den Grenzdruck sinkt, automatisch wieder schließt.
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Vorzugsweise vergrößert die Öffnungsdruckreduziertasche die mit dem Fluid, das aus der Förderkammer in den Fluidauslass einströmt, beaufschlagbare Fläche des Auslassventils, wodurch ein Öffnungsdruck des Auslassventils verringert wird. Der Öffnungsdruck für das Auslassventil kann durch mehrere Faktoren manipuliert werden, zum Beispiel durch eine Form des Fluidauslasses, über seine Länge von einer Öffnung in der Innenwand der Förderkammer bis zum Auslassventil, das Volumen der Öffnungsdruckreduziertasche, und einer dem Auslassventil zugewandten Projektionsfläche der Öffnungsdruckreduziertasche, sowie durch Material und/oder Ausgestaltung des Auslassventils und/oder eines Ventilkörpers des Auslassventils.
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Der Fluidauslass und/oder die Öffnungsdruckreduziertasche können zylinderförmig sein, das heißt, jeweils eine in Fließrichtung des Mediums einheitliche Form einer Öffnung aufweisen. Mit anderen Worten können die Innenwände des Fluidauslasses und/oder der Öffnungsdruckreduziertasche aus nebeneinander liegenden parallel zu einander verlaufenden Geraden geformt sein.
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Die Form einer den Fluidauslass in Fließrichtung des Fluids vor der Öffnungsdruckreduziertasche bildenden Öffnung kann beliebig gewählt werden. Bevorzugt sind der Fluidauslass, respektive die den Fluidauslass bildende Öffnung rund, bevorzugt kreisrund. Der Fluidauslass weist zumindest die Öffnung und die Öffnungsdruckreduziertasche auf. Die Öffnungsdruckreduziertasche ist vorzugsweise permanent mit dem Auslassventil verbunden, d. h. ein Fluiddruck in der Öffnungsdruckreduziertasche wirkt vorzugswiese permanent auf das Auslassventil. Die Öffnung verbindet die Förderkammer vorteilhaft permanent mit dem Auslassventil, d. h. der Fluiddruck in der Förderkammer wirkt vorzugsweise permanent auf das Auslassventil. Ferner verbindet die Öffnung die Öffnungsdruckreduziertasche vorzugsweise permanent mit der Förderkammer, d. h. die Öffnungsdruckreduziertasche wird vorzugsweise permanent mit dem Fluiddruck aus der Förderkammer versorgt. Vorzugsweise wird die Öffnungsdruckreduziertasche lediglich über die Öffnung mit dem Fluiddruck aus der Förderkammer versorgt. Die Öffnungsdruckreduziertasche ist vorzugsweise lediglich über die Öffnung mit der Förderkammer verbunden. Vorzugsweise erhöht die Öffnungsdruckreduziertasche eine Wirkfläche des Fluiddrucks auf das Auslassventil, welcher aus der Öffnung auf das Auslassventil wirkt. Die Öffnungsdruckreduziertasche verteilt den Fluiddruck oder das Fluid aus der Öffnung auf eine größere Fläche des Auslassventils. Der Einströmquerschnitt des Fluidauslasses ist kleiner als der Ausströmquerschnitt des Fluidauslasses. Die Öffnungsdruckreduziertasche vergrößert den Ausströmquerschnitt des Fluidauslasses.
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Vorteilhaft ist es, wenn der Fluidauslass einen Verbindungsabschnitt umfasst, der sich in Fließrichtung des Fluids von einem ersten Auslassende des Fluidauslasses, das in die Förderkammer mündet, bis zu einem auslassventilseitigen Öffnungsende, das in die Öffnungsdruckreduziertasche mündet, erstreckt, und ein zweites Auslassende umfasst, der die Öffnungsdruckreduziertasche bildet. Die Öffnung ist vorteilhaft durch das erste Auslassende, den Verbindungsabschnitt und das auslassventilseitige Öffnungsende gebildet.
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Die Öffnungsdruckreduziertasche kann an einem von der Förderkammer entfernten Ende des Fluidauslasses nahe am Auslassventil angeordnet sein. Dabei kann die Öffnungsdruckreduziertasche des Fluidauslasses von der Oberseite zum Beispiel des Gehäuses durch ein spanabhebendes Verfahren, wie Bohren oder Fräsen eingebracht sein. Die Öffnungsreduziertasche kann so eine Aufweitung des Fluidauslasses an oder nahe der Außenseite des Gehäuses bilden. Ist das Gehäuse aus zum Beispiel einem Metallpulver durch Pressung geformt, oder in einem Druckgussverfahren oder mittels eines 3D-Druckverfahrens, kann die Öffnungsdruckreduziertasche gemeinsam mit dem Gehäuse urgeformt sein.
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Eine Projektionsfläche der Öffnungsdruckreduziertasche ist zumindest größer als das auslassventilseitige Öffnungsende der Öffnung. Die Projektionsfläche ist vorteilhaft größer als die in die Öffnungsdruckreduziertasche mündende Öffnung. Die Projektionsfläche der Öffnungsdruckreduziertasche kann insbesondere wenigstens um das 1,5-fache und noch bevorzugter wenigstens um das 2-fache größer sein, als die Projektionsfläche des auslassventilseitigen Öffnungsendes bzw. der in die Öffnungsreduziertasche mündenden Öffnung des Fluidauslasses.
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Die Projektionsfläche der Öffnungsdruckreduziertasche oder die Öffnungsreduziertasche kann in einer Draufsicht ein Rechteck, ein Vieleck oder ein Oval sein, oder die entsprechende Form haben. Das Oval kann bevorzugt aus zwei voneinander beabstandeten Halbkreisen bestehen, die über Geraden verbunden sind. Die Geraden können beide Halbkreise an den jeweils außen liegenden Schnittkanten tangential schneiden, so dass ein ovalförmiger Körper entsteht. Ein Durchmesser der beiden Halbkreise kann identisch sein und bevorzugt im Wesentlichen einem Durchmesser des auslassventilseitigen Öffnungsendes bzw. der Öffnung des Fluidauslasses entsprechen, die in die Öffnungsdruckreduziertasche mündet.
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In einem Querschnitt durch die Öffnungsdruckreduziertasche ist der Fluidauslass vorzugsweise als ein Langloch oder ovalförmig ausgebildet. In einem Querschnitt durch die Öffnung ist der Fluidauslass vorzugsweise kreisförmig ausgebildet. Der Fluidauslass bildet vorzugsweise das Negativ einer T-Form (gammaförmig) bzw. das Negativ einer L-Form. In einem Längsschnitt ist der Fluidauslass vorzugsweise T-förmig (gammaförmig) bzw. L-förmig ausgebildet. Grundsätzlich ist es denkbar, dass der Fluidauslass das Negativ einer T-Form bildet bzw. in einem Längsschnitt T-förmig ausgebildet ist. Vorzugsweise mündet die Öffnung endseitig in die Öffnungsdruckreduziertasche. Alternativ kann die Öffnung mittig in die Öffnungsdruckreduziertasche münden. Unter einem „Querschnitt” soll insbesondere ein Schnitt senkrecht zu einer Hauptströmungsrichtung durch den Fluidauslass oder der Öffnung verstanden werden. Unter einem „Längsschnitt” soll insbesondere ein Schnitt parallel zu einer Hauptströmungsrichtung durch den Fluidauslass oder der Öffnung verstanden werden.
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Ein Ventilkörper des Auslassventils kann eine langgestreckte Form aufweisen, mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende. Der Ventilkörper kann die Öffnungsdruckreduziertasche bei geschlossenem Auslassventil vollständig überdecken. Dabei kann der Ventilkörper an seinem ersten Ende mit dem Gehäuse gefügt sein, zum Beispiel über eine Schraube oder einen Blindniet verbunden oder verschweißt sein, und das zweite Ende des Ventilkörpers kann ein freies Ende des Ventilkörpers bilden, dass im Wesentlichen senkrecht zur Projektionsfläche von der Öffnungsdruckreduziertasche weg und auf die Öffnungsdruckreduziertasche zu geschwenkt werden kann. Der Ventilkörper kann in Richtung seiner Verschlussstellung, in der er die Öffnungsdruckreduziertasche gegenüber der Umgebung abdichtet, vorgespannt sein. Das Auslassventil weist vorzugsweise einen Ventilsitz auf, der die Öffnungsdruckreduziertasche in Umfangsrichtung begrenzt. In seiner Verschlussstellung liegt der Ventilkörper auf dem Ventilsitz an. Der Ventilsitz ist vorteilhaft durch das Gehäuse der Rotationspumpe gebildet.
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Der Ventilkörper erstreckt sich bevorzugt außerhalb des Fluidauslasses über die gesamte Öffnungsdruckreduziertasche. Eine Form des Ventilkörpers kann der Form der Öffnungsdruckreduzierungstasche angepasst sein und bei geschlossenem Auslassventil die Öffnungsreduzierungstasche vollständig gegenüber der Umgebung schließen. Der Fluidauslass, respektive die Öffnung kann in die Öffnungsdruckreduziertasche an einem dem ersten Ende des Ventilkörpers fernen Ende der Öffnungsdruckreduziertasche münden.
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Bei dem Auslassventil kann es sich insbesondere um ein so genanntes Reedventil handeln. Der Ventilkörper kann ein langgestrecktes Federblech sein. Der Ausdruck Federblech ist hier als Beschreibung der Funktion des Bauteils anzusehen und soll das Federelement oder Federblech nicht auf ein spezielles Material oder eine spezielle Materialgruppe einschränken. Das Federblech kann aus einem Metall gebildet sein, einem Kunststoff mit oder ohne Verstärkung oder einem anderen Material, wie beispielsweise einer Keramik oder einem Keramikmischwerkstoff. Das Federblech kann eine Beschichtung aufweisen, um zum Beispiel die Haltbarkeit zu verbessern, wie eine ölabweisende Beschichtung oder eine Beschichtung zur Verbesserung der Ventilabdichtung.
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Die Erfindung betrifft demgemäß eine leistungsoptimierte Vakuumpumpe mit einem relativ kleinen Fluidauslass, insbesondere einer relativ kleinen Öffnung des Fluidauslasses. Durch diese Maßnahme wurde erreicht, dass ein Todvolumen zwischen dem Ventilkörper und der Förderkammer reduziert werden konnte. Dadurch kann das aus der Förderkammer evakuierte Fluid-/Ölgemisch sehr effizient an die Umgebung abgeführt werden, da das Volumen vor dem Federbereich, das als „Reservoir” für das Fluid-/Ölgemisch dient, reduziert werden konnte. Der Gegendruck in der Förderkammer auf der Hochdruckseite kann dadurch reduziert werden, was einer Leistungssteigerung der Pumpe entspricht.
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Um die Änderung der durch die Reduzierung des wirksamen Durchmessers des Fluidauslasses vor der Öffnungsdruckreduziertasche bedingten Öffnungskraft für den Ventilkörper auszugleichen, wurde die Öffnungsdruckreduziertasche unterhalb des Ventilkörpers in den Fluidauslass eingebracht. Diese konstruktive Maßnahme sorgt trotz eines verkleinerten Fluidauslasses zwischen der Förderkammer und der Öffnungsdruckreduziertasche für eine gleichbleibende Öffnungskraft für den Ventilkörper durch Vergrößerung der mit Druck beaufschlagten Ventilkörperfläche.
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Das heißt, durch die Erfindung kann trotz eines verkleinerten wirksamen Fluidauslasses zwischen der Förderkammer und der Öffnungsdruckreduziertasche der Öffnungsdruck am Auslassventil so eingestellt werden, dass am Auslassventil keine weiteren konstruktiven Maßnahmen nötig werden.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass durch die großflächige Öffnungsdruckreduziertasche eine Auflagefläche des Ventilkörpers bei geschlossenem Auslassventil reduziert wird, wodurch ein durch den am Ventilkörper vorhandenen Ölfilm erzeugter Klebeeffekt des Ventilkörpers auf dem Ventilsitz deutlich reduziert wird. Das Auslassventil kann daher zumindest schneller öffnen, als herkömmliche Auslassventile, insbesondere bekannte Reedventile.
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Bei der Pumpe kann es sich insbesondere um eine Vakuumpumpe handeln, die einen Bremskraftverstärker eines Fahrzeuges mit einem Unterdruck versorgt. Die Vakuumpumpe kann im eingebauten Zustand zum Beispiel durch die Antriebsmaschine für das Fahrzeug angetrieben werden, beispielsweise von einer Kurbelwelle oder einer Ventilsteuerung eines Verbrennungsmotors.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, hier eine Vakuumpumpe, wird anhand von Figuren näher erläutert, wobei die Figuren die Erfindung nicht auf das gezeigte Ausführungsbeispiel einschränken. Erfindungswesentliche Merkmale, die nur den Figuren entnommen werden können, zählen zum Umfang der Erfindung und können die Erfindung einzeln oder in Kombinationen vorteilhaft weiterbilden. Die Figuren zeigen im Einzelnen:
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1: Rotationspumpe mit einem Gehäuse, das einen Gehäusedeckel aufweist;
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2: Die Rotationspumpe der 1 bei demontiertem Gehäusedeckel;
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3: Schnitt A-A durch die Rotationspumpe der 1;
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4: vergrößerter Bereich eines Fluidauslasses aus der 3;
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5: Teilbereich eines Schnitts B-B durch die Rotationspumpe der 1;
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6: Draufsicht auf Auslassventile der Rotationspumpe;
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7: Draufsicht auf Fluidauslässe der Rotationspumpe, die jeweils eine Öffnungsdruckreduziertasche aufweisen.
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1 zeigt eine Rotationspumpe 1 für die Versorgung eines Maschinenaggregats mit Unterdruck in einer Draufsicht. Die Rotationspumpe 1 umfasst ein Gehäuse 2 mit einem Gehäusedeckel 3. In der 2 ist der Gehäusedeckel 3 nicht dargestellt, so dass die Funktionskomponenten der Rotationspumpe 1 sichtbar sind. Die Rotationspumpe 1 weist zwei Auslassventile 9, 9' auf, durch die Luft bzw. ein Luft-Ölgemisch aus einer Förderkammer 4 der Rotationspumpe 1 an die Umgebung abgegeben wird, wenn der Druck in der Förderkammer 4 ausreichend hoch ist, um eines der Auslassventile 9, 9' oder beide Auslassventile 9, 9' zu öffnen. Die Auslassventile 9, 9' sind jeweils als ein Reedventil ausgebildet.
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Die Rotationspumpe 1 ist in einem Fahrzeug eingebaut, um einen Bremskraftverstärker des Fahrzeugs oder ein anderes Aggregat mit einem Unterdruck zu versorgen. Das Fahrzeug ist ein Kraftfahrzeug. Die Rotationspumpe 1 kann aber auch in einer Industrieanlage verbaut sein, oder in einer anderen technischen Einrichtung. Die Rotationspumpe 1 ist als eine Vakuumpumpe ausgebildet.
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3 zeigt die Rotationspumpe 1 der 1 in einer Schnittansicht entlang der in der 1 eingezeichneten Schnittlinie A-A. Der Gehäusedeckel 3 wurde praktisch abgeschnitten, so dass er in der 3 nicht mehr zu sehen ist. Die Rotationspumpe 1 weist einen Rotor 13 mit einem Förderglied 8 auf, der in der Förderkammer 4 angeordnet ist. Das Förderglied 8 teilt die Förderkammer 4 in einen Niederdruckbereich 5 und einen Hochdruckbereich 6. Der Niederdruckbereich 5 weist einen Fluideinlass 14 und der Hochdruckbereich 6 zwei Fluidauslässe 7, 7' für ein Fluid auf. Das Auslassventil 9 ist dem Fluidauslass 7 und das Auslassventil 9' dem Fluidauslass 7' zugeordnet. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Rotor 13 genau ein Förderglied 8 auf. Der Fluideinlass ist als ein Arbeitseinlass und die Fluidauslässe 7, 7' sind jeweils als ein Arbeitsauslass ausgebildet. Das Förderglied 8 ist als ein Flügel ausgebildet. Die Rotationspumpe 1 ist als eine Flügelzellenpumpe ausgebildet. Grundsätzlich kann der Rotor 13 auch mehrere Förderglieder 8 aufweisen.
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Der Niederdruckbereich 5 ist über den Fluideinlass 14 an das Maschinenaggregat, in diesem Ausführungsbeispiel an den Bremskraftverstärker, angebunden. Der Hochdruckbereich 6 ist über die Fluidauslässe 7, 7' und die Auslassventile 9, 9' an die Umgebung anbindbar. Im Niederdruckbereich 5 kann ein Fluid, zum Beispiel Luft, über den Fluideinlass in die Förderkammer 4 gesaugt werden. Durch den sich drehenden Rotor 13 wird das Förderglied 8 im Ausführungsbeispiel im Uhrzeigersinn gedreht und reduziert dadurch ständig den Raum für das eingelassene Fluid, was zu einer Druckerhöhung führt. Das unter Druck stehende Fluid kann die Förderkammer 4 durch die Fluidauslässe 7, 7' verlassen und über die Auslassventile 9, 9' an die Umgebung abgegeben oder abgestoßen werden. Das Fluid oder die Luft wird in der Förderkammer 4 mit Schmiermittel, das verwendet wird, um den Rotor 13 und/oder das Förderglied 8 zu schmieren, verschmutzt bzw. benetzt. Das Fluid, das durch die Auslassventile 9, 9' an die Umgebung abgegeben wird, weist Öltröpfchen auf, die sich zumindest zum Teil an den Auslassventilen 9, 9' niederschlagen können.
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Die Fluidauslässe 7, 7' sind analog zueinander ausgebildet, weswegen im Folgenden lediglich der Fluidauslass 7 näher beschrieben wird. Ebenso sind die Auslassventile 9, 9' analog zueinander ausgebildet, weswegen im Folgenden lediglich das Auslassventil 9 näher beschrieben wird. Außerdem ist das Zusammenwirken zwischen Fluidauslass 7 und dem Auslassventil 9 analog zum Zusammenwirken zwischen dem Fluidauslass 7' und dem Auslassventil 9', weswegen im Folgenden lediglich das Zusammenwirken zwischen dem Fluidauslass 7 und dem Auslassventil 9 näher beschrieben wird.
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Das Auslassventil 9 umfasst einen Ventilkörper 12, der in seiner Verschlussstellung den Fluidauslass 7 vollständig verschließt und somit die Förderkammer 4 gegenüber der Umgebung abdichtet, damit aus der Umgebung keine Luft durch den Fluidauslass 7 in die Förderkammer 4 einströmen kann (vgl. 2–6).
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Der Fluidauslass 7 weist eine Öffnung 11 und eine Öffnungsdruckreduziertasche 10 auf. Die Öffnung 11 erstreckt sich von der Förderkammer 4 bis zur Öffnungsdruckreduziertasche 10. Die Öffnung 11 verbindet die Förderkammer 4 permanent mit der Öffnungsdruckreduziertasche 10. Die Öffnungsdruckreduziertasche 10 ist zum Auslassventil 9 und damit zum Ventilkörper 12 hin offen. Die Öffnungsdruckreduziertasche 10 erstreckt sich ausgehend von der Öffnung 11 entlang dem Ventilkörper 12.
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Der Fluidauslass 7 mündet mit einem ersten Auslassende 7a in die Förderkammer 4 und endet mit einem zweiten Auslassende 7c an dem Auslassventil 9. Das erste Auslassende 7a des Fluidauslasses 7, das in die Förderkammer 4 mündet, bildet ein förderkammerseitiges Öffnungsende der Öffnung 11. Die Öffnung 11 mündet mit dem förderkammerseitigen Öffnungsende 7a in die Förderkammer 4 und mit einem auslassventilseitigen Öffnungsende 7d in die Öffnungsdruckreduziertasche 10. Der Fluidauslass 7 weist ferner einen Verbindungsabschnitt 7b auf, der das förderkammerseitige Öffnungsende 7a und das auslassventilseitige Öffnungsende 7d miteinander verbindet. Die Öffnung 11 ist durch das förderkammerseitige Öffnungsende 7a, das auslassventilseitige Öffnungsende 7d und den Verbindungsabschnitt 7b gebildet. Die Öffnung 11 schließt an die Öffnungsdruckreduziertasche 10 an oder geht in die Öffnungsdruckreduziertasche 10 über. Das zweite Auslassende 7c des Fluidauslasses 7, das am Auslassventil 9 endet, bildet die Öffnungsdruckreduziertasche 10. Die Öffnungsdruckreduziertasche 10 bildet ein von der Förderkammer 4 entferntes Ende des Fluidauslasses 7.
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Die Öffnungsdruckreduziertasche 10 weist eine größere Projektionsfläche auf, als das in die Öffnungsdruckreduziertasche 10 mündende auslassventilseitige Öffnungsende 7d der Öffnung 11. In diesem Ausführungsbeispiel weist die Öffnung 11 einen konstanten Querschnitt und damit eine konstante Projektionsfläche auf. Damit ist die Projektionsfläche der Öffnungsdruckreduziertasche 10 größer als die Projektionsfläche der Öffnung 11. Grundsätzlich ist es denkbar, dass die Öffnung einen sich entlang der Hauptströmungsrichtung des durch die Öffnung 11 strömenden Fluids verändernden Querschnitt aufweist. Es ist grundsätzlich denkbar, dass das förderkammerseitige Öffnungsende 7a einen Querschnitt aufweist, der kleiner oder gleich dem Querschnitt der Öffnungsdruckreduziertasche 10 ist. Allerdings ist der Querschnitt und damit die Projektionsfläche des auslassventilseitigen Öffnungsendes 7d stets kleiner als der Querschnitt und damit die Projektionsfläche der Öffnungsdruckreduziertasche 10. Die Öffnung 11 kann beispielsweise trichterförmig ausgebildet sein. Der Querschnitt und damit die Projektionsfläche der Öffnungsdruckreduziertasche 10 ist im Vergleich zum Querschnitt und damit zur Projektionsfläche des auslassventilseitigen Öffnungsendes 7d und in diesem Ausführungsbeispiel der Öffnung 11 um mehr als das 2-fache größer.
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Der Querschnitt und damit die Projektionsfläche der Öffnungsdruckreduziertasche 10 ist ein Oval. Der Querschnitt und damit die Projektionsfläche der Öffnungsdruckreduziertasche 10 ist aus zwei voneinander beabstandeten Halbkreisen gebildet, die über Geraden miteinander verbunden sind. Der Querschnitt und damit die Projektionsfläche des auslassseitigen Öffnungsendes 7d und in diesem Ausführungsbeispiel der Öffnung 11 ist ein Kreis. Ein Radius des Kreises entspricht zumindest im Wesentlichen einem Radius des Halbkreises (vgl. 7).
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Wie besonders aus den 3 und 4 ersichtlich, ist der Fluidauslass 7 in einem Längsschnitt und damit in einem Schnitt parallel zur Hauptströmungsrichtung des durch die Öffnung 11 strömenden Fluids L-förmig ausgebildet. Grundsätzlich ist es auch denkbar, dass der Fluidauslass 7 in dem Längsschnitt T-förmig ausgebildet ist. In diesem Ausführungsbeispiel unterscheiden sich der Querschnitt der Öffnungsdruckreduziertasche 10 und der Querschnitt des auslassventilseitigen Öffnungsendes 7d durch ihre geometrische Form. Grundsätzlich können der Querschnitt der Öffnungsdruckreduziertasche 10 und der Querschnitt des auslassventilseitigen Öffnungsendes 7d eine gleiche geometrische Form aufweisen. Beispielsweise können beide Querschnitte ein Kreis sein, wobei der Durchmesser der Öffnungsdruckreduziertasche 10 größer ist als der Durchmesser des auslassseitigen Öffnungsendes 7d.
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Die Öffnungsdruckreduziertasche 10 vergrößert eine Ventilkörperfläche des Auslassventils 9, auf die der Druck in dem Fluidauslass 7 zum Öffnen des Auslassventils 9 wirkt. Der größere Querschnitt der Öffnungsdruckreduziertasche 10 führt dazu, dass das Fluid, das aus der Förderkammer 4 mit dem im Hochdruckbereich 6 der Förderkammer 4 anstehendem Druck in den Fluidauslass 7 gedrückt wird, auf eine besonders große Ventilkörperfläche und damit auf eine besonders große Fläche des Ventilkörpers 12 wirkt. Die Öffnungsdruckreduziertasche 10 verteilt den Druck im Vergleich zur Öffnung 11 auf eine größere Ventilkörperfläche, wodurch die druckbeaufschlagte Ventilkörperfläche vergrößert wird.
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Die Öffnung 11 ist zylindrisch mit einem einheitlichen Durchmesser ausgebildet. Grundsätzlich kann die Öffnung 11 auch eine andere Form und/oder einen uneinheitlichen Durchmesser aufweisen, und beispielsweise trichterförmig ausgebildet sein. Die Öffnungsdruckreduziertasche 10 kann ebenfalls zylindrisch sein, sie kann aber ebenso gut eine umlaufende Wandung umfassen, die trichterförmig, mit Abstufungen versehen oder auf andere Weise ausgebildet ist. Ein Boden der Öffnungsdruckreduziertasche 10 kann im Wesentlichen eben sein, gestuft, schräg abfallend oder ansteigend ausgebildet sein, oder Strukturen, wie Wellen oder Säulen, aufweisen. Das Volumen der Öffnungsdruckreduziertasche 10 soll so groß sein, dass bei der Rotationspumpe 1 mit dem die Öffnungsdruckreduziertasche 10 aufweisenden Fluidauslass 7 das baugleiche Auslassventil 9 verwendet werden kann, wie bei einer bezüglich der Leistung vergleichbaren Rotationspumpe 1 mit einem herkömmlichen Fluidauslass ohne Öffnungsdruckreduziertasche 10.
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Der Ventilkörper 12 des Auslassventils 9 ist ein Federblech, der mit dem Gehäuse 2 der Rotationspumpe 1 an einem ersten Ende 12a verschraubt ist. Ein zweites Ende 12b des Ventilkörpers 12 ist ein freies Ende, das in der Verschlussstellung des Auslassventils 9, wie beispielsweise in der 4 dargestellt, die Öffnungsdruckreduziertasche 10 verschließt. Ein Bereich in dem der Ventilkörper 12 auf dem Gehäuse 2 anliegt, das eine Art Ventilsitz für den Ventilkörper 12 bildet, ist relativ klein, in jedem Fall kleiner als bei Reedventilen des Stands der Technik.
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Ist der Druck des Fluids in der Öffnungsdruckreduziertasche 10 groß genug, um das Auslassventil 9 zu öffnen, wird der Ventilkörper 12, der in Richtung auf die Öffnungsdruckreduziertasche 10 mit einer vergebenen Federkraft vorgespannt ist, mit seinem freien Ende 12b senkrecht nach oben von der Öffnungsdruckreduziertasche 10 weggedrückt, so dass ein Spalt entsteht, durch den das Fluid aus dem Fluidauslass 7 in die Umgebung entweichen kann. Die weiteren dargestellten Teile des Reedventils müssen nicht näher erläutert werden, da dem Fachmann für Rotationspumpen bzw. Vakuumpumpen, hier einem Bachelor oder Ingenieur des allgemeinen Maschinenbaus mit Erfahrung im Pumpenbau, derartige Ventile wohl bekannt sind.
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In der 7 sind die Fluidauslässe 7, 7' in einer Draufsicht ohne die Auslassventile 9, 9' dargestellt. Die Öffnung 11 ist kreisrund ausgebildet. Die Öffnungsdruckreduziertasche 10 ist oval ausgebildet. Die Öffnung 11 ist in einem Ende in Längsrichtung der Öffnungsdruckreduziertasche 10 gebildet. Bei dem Ende handelt es sich um das bei geschlossenem Auslassventil 9 von dem freien oder zweiten Ende 12b des Ventilkörpers 12 überdeckten Ende der Öffnungsdruckreduziertasche 10. Grundsätzlich kann die Öffnung 11 auch mittig in der Öffnungsdruckreduziertasche 10 liegen oder an beliebiger anderer Stelle.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Rotationspumpe
- 2
- Gehäuse
- 3
- Gehäusedeckel
- 4
- Förderkammer
- 5
- Niederdruckbereich
- 6
- Hochdruckbereich
- 7
- Fluidauslass
- 7'
- Fluidauslass
- 7a
- erstes Auslassende/förderkammerseitiges Öffnungsende
- 7b
- Verbindungsabschnitt
- 7c
- zweites Auslassende
- 7d
- auslassventilseitiges Öffnungsende
- 8
- Förderglied
- 9
- Auslassventil
- 9'
- Auslassventil
- 10
- Öffnungsreduziertasche
- 11
- Öffnung
- 12
- Ventilkörper
- 12a
- erstes Ende Ventilkörper
- 12b
- zweites Ende Ventilkörper
- 13
- Rotor
- 14
- Fluideinlass
