DE102016119985B3

DE102016119985B3 - Pendelkolben-Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE102016119985B3
Application number: DE102016119985.0A
Authority: DE
Inventors: Franz Pawellek; Conrad Nickel
Original assignee: Nidec GPM GmbH
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 2016-10-20
Filing date: 2016-10-20
Publication date: 2018-05-17
Anticipated expiration: 2036-10-21

Abstract

Eine Pendelkolbenpumpe zur Evakuierung von gasförmige Medien umfasst ein Pendel, ein Pumpengehäuse, eine Mehrzahl von Rückschlagventilen, Ansaugöffnungen und einen exzentrischen Antriebsmechanismus. Das Pendel ist um einen Drehpunkt schwenkbar und weist wenigstens zwei Kolben auf. Das Pumpengehäuse weist wenigstens zwei sektorförmige Pumpenkammersegmente und seitliche Anlaufflächen, die jeweils äußerste Positionen der Schwenkbewegung des Pendels an jedem Kolben eingrenzen auf. Die Mehrzahl von Rückschlagventilen gibt unter Druckbeaufschlagung aus den Pumpenkammersegmenten eine Verbindung zur Außenseite frei. Die Ansaugöffnungen sind mit einem Einlass verbunden und sind während der Schwenkbewegung des Pendels durch eine Überschneidung mit dem jeweiligen Kolben zu den Pumpenkammersegmenten verschlossen. Sie werden lediglich in einem Umkehrbereich vor und nach einem Durchlaufen der äußersten Position der Kolben zumindest teilweise freigegeben. Der exzentrische Antriebsmechanismus stellt eine Wirkverbindung zwischen einer Eingangswelle desselben und dem Pendel her, und ist radial zwischen den Pumpenkammersegmenten innerhalb des Pumpengehäuses aufgenommen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine ölfrei betreibbare elektrische Pendelkolbenpumpe zum Evakuieren gasförmiger Medien, die beispielsweise zur Erzeugung eines Vakuums in einem Bremskraftverstärker eingesetzt werden kann. Weitere Automotive-Anwendungen dieser Pendelkolben-Vakuumpumpe finden sich ebenso bei der pneumatischen Verstellung von Abgasrückführungsventilen, von Abgasklappen, von Leitschaufeln an Turboladern mit variabler Turbinengeometrie, und von einem Bypass zur Ladedruckregelung mit einem Wastegate, sowie bei der Betätigung einer Zentralverriegelung, oder bei dem Öffnen und Schließen von Scheinwerferklappen. Im Anlagenbau kann die nachfolgend beschriebene Pendelkolben-Vakuumpumpe im Allgemeinen zur Unterdruckversorgung von elektropneumatischen Ventilen dienen.
Seit geraumer Zeit werden im Fahrzeugbau Bremskraftverstärker eingesetzt, die durch eine Druckdifferenz zwischen einer Arbeitskammer und einer Unterdruckkammer, die durch eine Membran getrennt sind, eine am Bremspedal aufgebrachte Kraft des Fahrers auf das Bremssystem erhöhen. Zur Erlangung der Verstärkungswirkung wird die Unterdruckkammer eines Bremskraftverstärkers beim Starten des Fahrzeugs sowie während des Betriebs fortlaufend evakuiert. Dabei ist der zur Verfügung stehende Bauraum für eine entsprechende Vakuumpumpe im Motorraum eines modernen Fahrzeugs mit zahlreichen Hilfsaggregaten üblicherweise sehr begrenzt und starken Temperaturschwankungen ausgesetzt. Ferner bestehen in der sicherheitsrelevanten Anwendung an einem Bremssystem eines Fahrzeugs erhöhte Anforderung an die Zuverlässigkeit und Langlebigkeit einer Vakuumpumpe.
Im Stand der Technik sind hierzu vorwiegend umlaufende Verdrängerpumpen, wie beispielsweise Flügelzellenpumpen bzw. Drehschieberpumpen bekannt und werden weit verbreitet eingesetzt. Solche Pumpentypen benötigen konstruktionsbedingt die Bereitstellung eines Schmierfilms zwischen den rotierenden und feststehenden Pumpenbauteilen, um eine ausreichend gasdichte Abdichtung sowie einen geringen Reibungsverschleiß an Kontaktflächen zu gewährleisten. Das Erfordernis eines Schmierfilms in einer Vakuumpumpe wirft Problemstellungen hinsichtlich der temperaturabhängigen Viskosität des Schmiermittels und der Verunreinigung durch Absorption von Partikeln aus der abgeführten Luft auf. Diese Nachteile kommen unter schwankenden Umgebungsbedingungen einer mobilen Anwendung und insbesondere verstärkt bei einer Installation in einem Motorraum eines Fahrzeugs zum Tragen. Zudem müssen derartige Pumpen stets an eine Schmiermittelzufuhr angebunden bzw. in ein schmiermittelführendes System integriert werden.
Ferner sind aus anderen Anwendungen nicht-umlaufende Verdrängerpumpen mit oszillierenden Pumpenbauteilen wie Pendelkolbenpumpen bekannt, die ohne eine Schmiermittelzufuhr auskommen, wobei die Kolben des Pendels gegen ein Luftpolster an einer feststehenden Kammerwand anlaufen. Solche Pumpentypen werden in hohen Leistungsklassen und stationären Anwendungen bevorzugt eingesetzt. Dementsprechend zeigen aus dem Stand der Technik bekannte Ausführungen typischerweise ein relativ großes Abmessungsverhältnis der Antriebsgruppe oder ungeeignete Proportionen der Pumpenbaugruppe auf, die den Einsatz im Fahrzeugbau erschweren würden bzw. ausschließen.
Eine derartige Pendelkolbenpumpe ist in der DE 103 19 671 A1 beschrieben. Die dargestellte Ausführungsform weist zwei gegenläufig betriebene Pumpenbaugruppen auf, die von einem dazwischen angeordneten Motor über eine Kurbelwelle und zwei Pleuel angetrieben werden, wobei die Pumpengehäuse axial parallel zu einem Motor in einem Gehäuse aufgenommen sind. Jede Pumpenbaugruppe weist zwei Pumpenkolben auf, die auf einer gemeinsamen Kreisbahn um eine gemeinsame Drehachse auf einer jeweiligen Bewegungsbahn zwischen zwei Verdrängerstellungen oszillieren. In einer Bewegung aus der einen Verdrängerstellung in die andere Verdrängerstellung wird ein Einlassventil überlaufen, wonach einerseits des Pumpkolbens ein Druckaufbau und andererseits ein Ansaugen des Mediums erfolgt.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuumpumpe für gasförmige Medien zu schaffen, die ohne eine Zufuhr von Schmiermittel betrieben werden kann und ein kompaktes Abmessungsverhältnis aufweist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Pendelkolbenpumpe zur Evakuierung von gasförmige Medien mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Pendelkolbenpumpe umfasst ein Pendel, ein Pumpengehäuse, eine Mehrzahl von Rückschlagventilen, Ansaugöffnungen und einen exzentrischen Antriebsmechanismus. Das Pendel ist um einen Drehpunkt schwenkbar, und dessen Außenkontur weist in der Ebene einer Schwenkbewegung wenigstens zwei Kolben, die sich vom Drehpunkt radial nach außen erstrecken, und Verdrängungsflächen in Schwenkrichtungen auf, sowie Kreisbogensegmente, die zwischen den Kolben um den Drehpunkt verlaufen. Das Pumpengehäuse weist wenigstens zwei sektorförmige Pumpenkammersegmente und seitliche Anlaufflächen, die jeweils äußerste Positionen der Schwenkbewegung des Pendels an jedem Kolben eingrenzen, und stirnseitige Kammerwände auf, sowie zwischen den Pumpenkammersegmenten verlaufende Innenkreisabschnitte, in denen die Kreisbogensegmente des Pendels schwenkbar aufgenommen sind. Die Mehrzahl von Rückschlagventilen gibt unter Druckbeaufschlagung aus den Pumpenkammersegmenten eine Verbindung zur Außenseite frei. Die Ansaugöffnungen sind mit einem Einlass verbunden und sind während der Schwenkbewegung des Pendels durch eine Überschneidung mit dem jeweiligen Kolben zu den Pumpenkammersegmenten verschlossen. Sie werden lediglich in einem Umkehrbereich vor und nach einem Durchlaufen der äußersten Position der Kolben zumindest teilweise freigegeben. Der exzentrische Antriebsmechanismus stellt eine Wirkverbindung zwischen einer Eingangswelle desselben und dem Pendel her, und ist radial zwischen den Pumpenkammersegmenten innerhalb des Pumpengehäuses aufgenommen.
Die Erfindung sieht somit erstmals eine Pendelkolbenpumpe vor, die eine kompakte Bauform ermöglicht. Dieser Vorteil wird durch die Integration einer exzentrischen Antriebsmechanik mit geringer radialer und axialer Abmessung realisiert, die innerhalb der Pumpenkammersegmente aufgenommen ist.
Im Vergleich zu umlaufenden Verdrängerpumpen von ähnlicher Abmessung oder Antriebsleistung, erzielt die erfindungsgemäße Pendelkolbenpumpe ein überlegenes Leistungs-Abmessungs-Verhältnis.
Bei der Anwendung im Fahrzeugbau entsteht ein besonderer Vorteil dadurch, dass die Pendelkolbenpumpe durch den Wegfall einer Anbindung an eine Schmiermittelzufuhr flexibel nach den Gegebenheiten im Motorraum eines Fahrzeugs positioniert werden kann, und einen geringeren Montageaufwand nach sich zieht.
Ferner ist bei der erfindungsgemäßen Pendelkolbenpumpe eine zumindest teilweise Freigabe der Ansaugöffnungen lediglich bei der Richtungsumkehr der Kolben vorgesehen. Das Ansaugen erfolgt somit nicht nach einem Überlaufen einer Ansaugöffnung zeitgleich mit einem Druckaufbau. Dies führt zu einer kürzeren Ansaugphase bei höherer Druckdifferenz zwischen Unterdruck und Umgebungsdruck.
Darüber hinaus entfällt eine Blindleistung in einem beliebig kurzen Zeitabschnitt vor einem Überlaufen einer Ansaugöffnung, wonach erst ein Druckaufbau erfolgt. Stattdessen wird die gesamte Bewegungsbahn der Kolben effektiv zum Druckaufbau genutzt wird.
Die effizientere Ausnutzung der Bewegungsbahn begünstigt wiederum weitere Optimierungsmöglichkeiten der Pumpengeometrie auf eine höhere Antriebsdrehzahl und/oder eine höhere Pumpenleistung zur Antriebsleistung.
So kann zugunsten einer erhöhten Zyklenanzahl pro Zeiteinheit die Breite der Kolben in Schwenkrichtung oder der in den sektorförmigen Pumpenkammersegmenten eingeschlossene Schwenkwinkel gegenüber dem Stand der Technik verringert werden.
Derartige Optimierungen sowie Aspekte zu einer kompakten Bauform und weitere vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Pendelkolbenpumpe sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann der exzentrische Antriebsmechanismus einen exzentrischen Antriebszapfen an einem Ende der Eingangswelle und seitens des Pendels ein Langloch in Erstreckungsrichtung der Kolben umfassen, in dem der Antriebszapfen aufgenommen ist.
Durch die Ausgestaltung eines Langlochs in dem Pendel wird zusammen mit dem exzentrischen Antriebszapfen eine mechanische Wirkverbindung zur Einleitung der Pendelbewegung geschaffen, die keine weiteren zwischengeordneten Elemente wie ein Pleuel oder dergleichen erfordert. Somit werden Fertigungskosten eingespart und es wird eine kompakte Anordnung innerhalb der Pumpenkammersegmente bei geringem axialen Platzbedarf realisiert.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Pendelkolbenpumpe einen elektrischen Motor mit einem Stator und einem Rotor aufweisen, wobei der elektrische Motor in Bezug zu der Eingangswelle axial benachbart zum exzentrischen Antriebsmechanismus an dem Pumpengehäuse aufgenommen ist.
Durch eine axial benachbarte Anordnung eines elektrischen Motors wird eine direkte Anbindung zwischen Motorwelle und Eingangswelle zur Pumpenbaugruppe geschaffen, die durch eine Anflanschung bzw. Aufnahme für den elektrischen Motor an dem Pumpengehäuse in einfacher Weise umgesetzt werden kann. Ferner bildet der elektrische Antrieb eine bevorzugte Leistungsquelle für die Pendelkolbenpumpe mit der größten Flexibilität in Bezug auf Steuerungsmöglichkeiten und Installationsfreiheit.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Pendelkolbenpumpe einen integrierten elektrischen Motor aufweisen, wobei der Rotor mit der Eingangswelle gemeinsam einteilig ausgebildet ist.
Durch die Integration des elektrischen Antriebs an dem exzentrischen Antriebsmechanismus entfallen wiederum zwischengeordnete Elemente wie eine hervortretende Motorwelle und eine Koppelung. Dabei bildet der Motorrotor zusammen mit einem exzentrischen Antriebszapfen selbst die Eingangswelle der Pumpenbaugruppe und eine axiale Gesamtabmessung der Pumpe wird weiter reduziert. Eine gemeinsame einteilige Ausbildung des Motorotor des elektrischen Rotors und der Eingangswelle des exzentrischen Antriebsmechanismus ist im Sinne dieser Offenbarung funktionell zu verstehen, und kann fertigungstechnisch außer einem Formteil, wie einem Gussteil ebenso so durch eine zusammengesetzte Komponente, beispielsweise mittels Gewinde, Passung oder Fügung bereitgestellt sein.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann jeweils eine Ansaugöffnung an einer stirnseitigen Kammerwand in jedes Pumpenkammersegment münden und lediglich in den äußersten Positionen der Kolben teilweise durch dieselben freigegeben werden.
Durch die Ausgestaltung einer einzigen Ansaugöffnung pro Pumpenkammersegment wird die Einlassführung des Pumpenaufbaus vereinfacht. Ein Aspekt der Vereinfachung betrifft eine möglichst kurze und unverzweigte Einlassführung, da ihr Volumen zum Evakuierungsraum beiträgt. Damit eine Ansaugöffnung in beiden äußersten Positionen des Kolbens wirksam ist, erstreckt sie sich beidseits der Kammermitte in geeignetem Maße, sodass eine Teilfläche derselben eine einwärts liegende Kante des Kolbens in äußerster Position überragt, d.h. aus einer Überschneidung mit dem Kolben freigegeben wird.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Ansaugöffnungen eine Mündungskontur aufweisen, an der in den beiden äußersten Positionen der Kolben ein Öffnungsspalt entlang einer entsprechenden Kante der Verdrängungsflächen freigegen wird.
Durch die Ausgestaltung eines länglichen Öffnungsspalts, der entlang einer Kolbenkante freigelegt wird, wird die geöffnete Fläche der Mündungskontur vergrößert während die Öffnungszeit minimiert und die effektive Bewegungsbahn zum Druckaufbau maximiert wird. Je nach Form und Winkelstellung der Verdrängungsflächen des Kolbens kann sich demnach eine im Wesentlichen dreieckige Mündungskontur der Ansaugöffnung symmetrisch zur Kammermitte ergeben.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Rückschlagventile in den Anlaufflächen der Pumpenkammersegmente in Schwenkrichtung angeordnet sein.
Durch diese Anordnung sind die Rückschlagventile einfach in der Kammerwand aufgenommen und stellen eine direkte Verbindung zur Außenseite ohne zusätzliche Auslassführung her, wodurch der Pumpenaufbau weiter vereinfacht wird. Ferner bleiben die Rückschlagventile bei einer Positionierung in der Anlauffläche permanent zugänglich, wohingegen bei einer Positionierung an einer Stirnseite oder einer Umfangsseite nahe der Anlauffläche der Pumpenkammersegmente ein Zugang zum Rückschlagventil durch eine Überschneidung mit dem Kolben vor dessen Wendepunkt beendet wird. Somit kann wiederum die nutzbare Bewegungsbahn des Kolbens maximiert werden.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Pumpenkammersegmente jeweils einen Schwenkwinkel des Pendels eingrenzen, der kleiner als der Quotient aus 360° geteilt durch die Anzahl der Kolben ist.
Durch die Verkürzung des Schwenkwinkels gegenüber dem Winkel, der entsprechend der Anzahl der Kolben zur Verfügung stünde, kann die Pumpengeometrie auf einen effizienteren Arbeitsbereich der Pumpe bei höherer Drehzahl bzw. Frequenz der Schwenkbewegung optimiert werden. Im dargestellten Fall von zwei Kolben beträgt der eingeschlossene Winkel der begrenzenden Anlaufflächen in den Pumpenkammersegmenten somit bevorzugt weniger als 180°.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Pumpenkammersegmente jeweils eine Winkelamplitude der Kolben von weniger als ±45°, vorzugsweise von weniger als ±22,5° und besonders bevorzugt von ±20° eingrenzen.
Durch die Verringerung der Winkelamplitude der Kolben, die von deren Breite in Schwenkrichtung abhängt und mit der Verkürzung des Schwenkwinkels einhergeht, ist eine weitere Definitionsmöglichkeit zur Optimierung der Pumpengeometrie in zuvor genannter Weise gegeben. Bei den Abmessungsverhältnissen der dargestellten Ausführungsform entspricht die bevorzugte Verringerung der Winkelamplitude somit in etwa einer Halbierung zu dem Winkel, der entsprechend der Anzahl der Kolben zur Verfügung stünde.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung können die Verdrängungsflächen der Kolben parallel zueinander verlaufen.
Durch diese Ausgestaltung wird eine beliebig geringe Breite des Kolbens ermöglicht, wodurch die oszillierende Masse desselben, insbesondere am äußeren Ende des Kolbens gering gehalten werden kann. Dies gilt gerade im Vergleich zu einer nach außen breiter auslaufenden Kolbenform, wobei hierzu ferner das Pumpenkammersegment verkleinert werden kann. Im Vergleich zu einer nach außen verjüngenden Kolbenform wird eine effizientere Geometrie bezüglich der Verdrängungsfläche und der Bewegungs- bzw. Schwenkrichtung erzielt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann eine Breite der Kolben zwischen den Verdrängungsflächen kleiner als eine radiale Länge der Kolben ab dem Drehpunkt eingestellt sein.
Durch diese Ausgestaltung wird ein Bereich eines Abmessungsverhältnisses definiert, der einen bevorzugten Kompromiss zwischen der oszillierenden Masse des Kolbens und einer verbleibender Dichtungsfläche am Ende des Kolbens gegenüber der Umfangsseite des Pumpenkammersegments darstellt.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Pendel in dem Drehpunkt ferner eine Pendelwelle aufweisen, die seitens des Pumpengehäuses drehbar gelagert ist.
Durch die Bereitstellung einer Pendelwelle zur Lagerung des Pendels wird, im Vergleich zu einer Gleitlageraufnahme zwischen den Kreisbogensegmenten des Pendels und den Innenkreisabschnitten des Pumpengehäuses, ein Reibungswiderstand herabgesetzt. Ferner werden Querkräfte bzw. Kippmomente, die am Pendel auftreten und eine gleichmäßige Abdichtung desselben beeinträchtigen, über die Pendelwelle in das Pumpengehäuse abgeleitet.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Pendel drei, vier oder mehr Kolben aufweisen und das Pumpengehäuse kann dementsprechend drei, vier oder mehr Pumpenkammersegmente aufweisen, die rotationssymmetrisch um den Drehpunkt angeordnet sind.
Durch diese Ausgestaltung ist ein größeres Arbeitsvolumen der Pumpe bei vergleichbarer Gesamtabmessung möglich, was hinsichtlich einer Optimierung in einem Arbeitsbereich mit niedrigerer Drehzahl oder einer höheren Antriebsleistung erwünscht sein kann.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung können zumindest die Kolben des Pendels gegenüber dem Pumpengehäuse durch Spaltdichtungen abgedichtet sein.
Durch diese Auswahl der Abdichtung wird ein dichtungsbedingter Reibungswiderstand minimiert. Ferner stellt die Spaltdichtung eine langlebige und im Wesentlichen verschleiß- und wartungsfreie Abdichtung bereit.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann das Pendel aus einem Sintermetall einteilig hergestellt sein.
Durch die Fertigung des Pendels sowie gegebenenfalls weiteren Bauteilen der Pumpe aus Sintermetall ist ein leichtes Gewicht bei hoher Festigkeit möglich und eine Bearbeitung zur präzisen Maßhaltigkeit im Hinblick auf die Spaltdichtungen realisierbar.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung kann die Pendelkolbenpumpe in einem Arbeitsbereich betrieben werden, in dem die Eingangswelle eine Drehzahl von 200 bis 4000 U/min einnimmt.
Durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der Pumpengeometrie sowie einem Schwellendruck der Rückschlagventile kann in diesem Umdrehungsbereich, dessen maximale Drehzahl für eine nicht-umlaufende Verdrängerpumpe relativ hoch ist, eine außerordentlich überlegenes Leistungs-Abmessungs-Verhältnis zu umlaufenden Verdrängerpumpen erzielt werden. Ferner steht mit der offenbarten Ausgestaltung der Pendelkolbenpumpe in einem großen Drehzahlbereich bis zu einer relativ niedrigen Drehzahl ein effizienter Arbeitsbereich zur Verfügung, sodass bei einer Anforderung einer geringen Förderleistung, diese auch mit einer geringen Antriebsleistung effizient umgesetzt werden kann.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels mit Bezug auf die Zeichnungen ausführlich beschrieben. In diese zeigen:

1 eine Explosionsansicht einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pendelkolbenpumpe;
2 einen Längsschnitt durch den Aufbau der erfindungsgemäßen Pendelkolbenpumpe mit geneigtem Pendel;
3 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Pendelkolbenpumpe bei mittlerer Pendelstellung, welcher der Ebene A aus 2 entnommen ist;
4 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Pendelkolbenpumpe mit geneigtem Pendel, welcher der Ebene B aus 2 entnommen ist;
5 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Pendelkolbenpumpe mit geneigtem Pendel, welcher der Ebene C aus 2 entnommen ist;
6 eine perspektivische Ansicht auf die erfindungsgemäße Pendelkolbenpumpe im zusammengesetzten Zustand;
7 ein Flussdiagramm zum Ablauf der Arbeitsweise der Pendelkolbenpumpe in einer Querschnittsansicht;

Zunächst wird in Bezug auf die 1 und 6 der Aufbau einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Pendelkolbenpumpe beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, umfasst ein Pumpengehäuse 1 auf einer perspektivisch rückwärtigen Seite einen Flanschabschnitt 1a, in dem ein elektrischer Antrieb 4 aufgenommen ist. Der elektrische Antrieb 4 ist durch einen Deckel 18 in dem Flanschabschnitt 1a eingeschlossen und Zuleitungsanschlüsse 44, die zu einem Stator 40 des elektrischen Antriebs 4 führen, treten radial aus dem Flanschabschnitt 1a des Pumpengehäuses 1 heraus. Ein Motorrotor des elektrischen Antriebs 4, der in der Explosionsansicht aus 1 vor dem Pumpengehäuse 1 und im zusammengesetzten Zustand in 2 hinter dem Pumpengehäuse 1 dargestellt ist, ist innerhalb des Stators 40 angeordnet und bildet gleichzeitig eine Eingangswelle 34 der Pendelkolbenpumpe, wie später beschrieben wird.
Auf der perspektivisch vorderen Seite in 1 ist das Pumpengehäuse 1 durch ein Kammergehäuseteil 1b ergänzt, in dessen Innenseite zwei diametral gegenüberliegende, sektorförmige Pumpenkammersegmente 10 ausgebildet sind. Wie an dem Pumpengehäuse 1 anhand der Kontur eines Dichtungsstegs zum Kammergehäuseteil 1b erkennbar ist, hat der Innenraum des Kammergehäuseteils 1b die Form einer Fliege im Sinne des Bekleidungsaccessoires. Der Knoten in der Mitte der Fliege wird durch zwei Innenkreisabschnitte 12 gebildet. Nach außen hin schließen sich die Flügel bzw. Schleifen der Fliege an, welche durch die Pumpenkammersegmente 10 gebildet werden. Die Konturen der Pumpenkammersegmente 10 sind durch gerade verlaufende Anlaufflächen 11, deren Abstand und nach außen zunimmt, sowie eine Umfangsfläche begrenzt.
In dem Kammergehäuseteil 1b sind im Bereich der innenliegenden Anlaufflächen 11 Rückschlagventile 14 in der Gehäusewand eingesetzt, wie in 3 gezeigt ist. Die Rückschlagventile 14 stellen gemeinsam einen Pumpenauslass dar, der aufgrund der Anwendung als Vakuumpumpe ohne weitere Zusammenführung nach den Rückschlagventilen 14 separat in die Umgebung austritt.
Ferner ist das Kammergehäuseteil 1b mit einem Pumpeneinlass 16 versehen, der mit einem zu evakuierendem Volumen verbunden wird. In der perspektivischen Ansicht der 1 und 6 schließt auf einer Vorderseite des Kammergehäuseteils 1b eine Einlassführung an den Pumpeneinlass 16 an. Die Einlassführung verläuft durch die Gehäusewand und mündet an einer gegenüberliegenden Innenseite in einer stirnseitigen Begrenzungsfläche 13a jeweils mit einer Ansaugöffnung 15 in den Pumpenkammersegmenten 10, wie später näher beschrieben wird.
Das Kammergehäuseteil 1b ist durch Schrauben 17 an dem Pumpengehäuse 1b befestigt. Die stirnseitige Begrenzungsfläche 13a auf der Innenseite des Kammergehäuseteils 1b und eine gegenüberliegende stirnseitige Begrenzungsflächen 13b innerhalb der fliegenförmigen Kontur des Pumpengehäuses 1, bilden im zusammengesetzten Zustand gemeinsam eine beidseitige axiale Begrenzung der Pumpenkammersegmente 10. Zwischen den stirnseitigen Begrenzungsflächen 13a, 13b des Kammergehäuseteils 1b und des Pumpengehäuses 1 ist das Pendel 2 drehbar bzw. schwenkbar aufgenommen.
Das Pendel 2 weist zwei diametral gegenüberliegende Abschnitte als Kolben 20 auf. Die gerade verlaufenden Flanken der Kolben 20 bilden Verdrängungsflächen 22, die sich bei einer Schwenkbewegung Pendels 2 auf die Anlaufflächen 11 der Pumpenkammersegmente 10 hinzu und hinweg bewegen. Zwischen den Verdrängungsflächen 22 der Kolben 20 erstrecken sich Kreisbogensegmente 21, die in einem Radius um einen Mittelpunkt bzw. Drehpunkt X des Pendels 2 verlaufen, und nach außen in die Verdrängungsflächen 22 übergehen. Im zusammengesetzten Zustand sind die Kreisbogensegmente 21 des Pendels 2 an der Innenseite des Kammergehäuseteils 1b in den Innenkreisabschnitten 12 gleitfähig aufgenommen.
Um eine oszillierende Masse des Pendels 2 gering zu halten, besteht das Pendel 2 aus einem leichten Werkstoff, vorzugsweise aus einer fertigungstechnisch sinterfähigen Leichtmetalllegierung. Ferner besteht das Pendel nicht aus einem Vollmaterial, sondern ist mit Hohlräumen in den Abschnitten der Kolben 20 außerhalb des Langlochs 23 und in den Kreisbogensegmenten 21 versehen, die zu der Seite der stirnseitigen Begrenzungswand 13b offen sind.
Zu einer Vorderseite des Pendels 2, die zu dem Kammergehäuseteil 1b weist, ist an dem Drehpunkt X des Pendels 2 ein Zapfen angeordnet, der eine Pendelwelle 24 bildet. In dem Kammergehäuseteil 1b ist an entsprechender Position des Drehpunkts X des Pendels 2 in der stirnseitigen Begrenzungsfläche 13a eine Aufnahme für eine Gleitlagerung vorgesehen. Somit ist zusätzlich zu der gleitfähigen Aufnahme zwischen den Kreisbogensegmenten 21 des Kolbens 20 und den Innenkreisabschnitten 12 des Pumpengehäuses 1 eine weitere Gleitlagerung des Pendels 2 vorgesehen, welche durch die Pendelwelle 24 an dem Kammergehäuseteil 1b bereitgestellt ist.
Zwischen dem Pendel 2 und dem elektrischen Antrieb 4 ist ein exzentrischer Antriebsmechanismus 3 angeordnet. Wie dem Längsschnitt aus 2 zu entnehmen ist, erstreckt sich ein Teil des exzentrischen Antriebsmechanismus 3 innerhalb einer Ausnehmung im Inneren des Pendels 2 und ein anderer Teil des exzentrischen Antriebsmechanismus 3 erstreckt sich innerhalb des elektrischen Antriebs 4, wie nachstehend näher erläutert ist. An einer Rückseite des Pendels 2, welche auf die stirnseitige Begrenzungsfläche 13 b des Pumpengehäuses 1 zuweist, ist mit Blick auf 2 oberhalb des Drehpunkts X ein Langloch 23 in dem Pendel 2 ausgenommen, dessen Längserstreckung in Längsrichtung des Pendels 2 verläuft, wie in den 3 und 4 zu sehen ist. Eine Eingangswelle 34 des exzentrischen Antriebsmechanismus 3 tritt an einer Position, die mit Blick auf 2 ebenfalls oberhalb des Drehpunkts X des Pendels 2 liegt, durch die stirnseitige Begrenzungsfläche 13b hindurch und erstreckt sich auf der Seite des Flanschabschnitts 1a des Pumpengehäuses 1 in den Stator 40 des elektrischen Antriebs 4.
In der dargestellten Ausführungsform bildet die Eingangswelle 34 zugleich einen Motorrotor des elektrischen Antriebs 4. Demzufolge weist die Eingangswelle 34 permanentmagnetische Elemente auf, die über den Umfang verteilt sind und in einem nicht magnetischen Material wie Kunststoff fixiert und eingebettet sind. Die permanentmagnetischen Elemente sind äußeren drehenden Magnetfeldern der Spulen des Stators 40 ausgesetzt, wodurch die Eingangswelle 34 im Sinne eines Motorrotors in Drehung versetzt wird.
An einer vorderen Stirnseite der Eingangswelle 34, die zu dem Pendel 2 weist, ist exzentrisch zu einer Drehachse der Eingangswelle 34 ein Antriebszapfen 32 befestigt. Wie in 2 gezeigt ist, schließt die vordere Stirnseite der Eingangswelle 34, die durch das Pumpengehäuse 1 hindurch tritt, im zusammengesetzten Zustand mit der stirnseitigen Begrenzungsfläche 13b ab, so dass sich lediglich der Fortsatz des Antriebszapfens 32 in das Langloch 23 innerhalb des Pendels 2 erstreckt.
Um den Antriebszapfen 32 herum ist ein mittels Kugellager gelagerter Gleitring 33 in das Langloch 23 eingesetzt, um beim Eingriff des Antriebszapfens 32 in das Langloch 23 des Pendels 2 ein Reibungsmoment, das für einen Kulissenantrieb typisch ist, zu verringern.
Der Stator 40 des elektrischen Antriebs 4 ist in einer Statorfassung 41 aufgenommen, welche die Spulen des Stators 40 radial einfasst und fixiert, wie in 1 zu sehen ist. Zwischen der Eingangswelle 34, d.h. dem Motorrotor und der radial innere Eingrenzung der Statorfassung 41 ist ein Kugellager 43 angeordnet. Somit ist die Eingangswelle 34 seitens des elektrischen Antriebs 4 drehbar gelagert.
Wie im Vergleich der 3 und 4 erkennbar ist, die aus gegenüberliegenden Perspektiven der Schnittebenen A und B aus 2 entnommen sind, bewirkt eine Drehung der Eingangswelle 34 mit einer exzentrischen Bewegung des Antriebszapfen 32 und des Gleitrings 33 in dem Langloch 23 eine reziproke Schwenkbewegung des Pendels 2. Dabei führt eine vertikale Komponente der exzentrischen Bewegung des Antriebszapfens 32 zu einem relativen Versatz zwischen dem Antriebszapfen 32 und dem Langloch 23, d.h. sie resultiert nicht in einer Bewegungsübertragung auf das Pendel 2, wohingegen eine horizontale Komponente der exzentrischen Bewegung des Antriebszapfens 32 ohne Versatz zwischen dem Antriebszapfen 32 und dem Langloch 23 in einer reziproken Bewegungsübertragung auf das Pendel 2 resultiert.
Die 4 zeigt eine Querschnittsansicht durch die Pumpenbaugruppe mit Blick auf den dahinterliegenden Pumpeneinlass 16. In einer äußersten Position des Pendels 2 wird in jedem Pumpenkammersegment 10 eine Teilfläche der Ansaugöffnung 15 in der stirnseitigen Begrenzungsfläche 13a aus der Überschneidung mit dem jeweiligen Kolben 20 freigegeben. Die Mündungskonturen der Ansaugöffnungen 15 sind dabei in Schwenkrichtung derart ausgelegt, dass lediglich in einer kurzen Schwenkwinkelphase um den Wendepunkt des Pendels 2 eine Teilfläche freigelegt wird. Mit anderen Worten ist eine Breitenabmessung der Mündungskonturen der Ansaugöffnungen 15 bis zu einer Kante der Verdrängungsflächen 22 der Kolben 20 schmal ausgestaltet. Somit werden die Ansaugöffnungen 15 rasch wieder verschlossen, und eine Strecke der Schwenkbewegung der Kolben 20, die effektiv zum Druckaufbau beiträgt, wird maximiert.
Andererseits ist eine Abmessung der Mündungskonturen der Ansaugöffnungen 15 entlang einer Kante der Verdrängungsflächen 22 der Kolben 20 möglichst lang ausgestaltet. Dadurch werden die freigelegten Teilflächen vergrößert, und ein Ansaugvolumen maximiert, das während der kurzen geöffneten Schwenkwinkelphase um den Wendepunkt des Pendels 2 in den Ansaugöffnungen 15 durchgesetzt wird.
Ferner sind in Winkelbereichen der Mündungskonturen strömungsoptimierte Übergangsradien eingelassen, um Verwirbelungen in turbulenten Bereichen der Einlassführung während den kurzen Ansaugphasen zu minimieren. Wie in 5, die einen Querschnitt durch die stirnseitige Begrenzungsfläche 13a darstellt, gezeigt ist, weisen die erläuterten Mündungskonturen der Ansaugöffnungen 15 in der dargestellten Ausführungsform eine längliche, im Wesentlichen dreieckige Form mit abgerundeten Ecken auf, welche an der stirnseitigen Begrenzungsfläche 13a in die Pumpenkammersegmente 10 münden. Die Ansaugöffnungen 15 sind ferner durch einen Ringkanal verbunden, der die Aufnahme der Lagerung der Pendelwelle 24 umläuft. Somit stellt der Ringkanal eine Verbindung der Einlassführung zwischen dem Pumpeneinlass 16 und den Ansaugöffnungen 15 her, d.h. insbesondere zu derjenigen Ansaugöffnung 15, die bezüglich der Pendelwelle 24 gegenüberliegt.
Die 6, die eine perspektivische Ansicht der zusammengesetzten Pendelkolbenpumpe darstellt, zeigt eine äußere Gehäusestruktur an der Vorderseite des Kammergehäuseteils 1b, welche die Einlassführung zwischen den innenliegenden Ansaugöffnung 15 und dem außenliegenden Pumpeneinlass 16 sowie die Aufnahme der Lagerung der Pendelwelle 24 umgibt.
Nachfolgend wird die Arbeitsweise der Pendelkolbenpumpe in einzelnen Schritten I bis VI fortschreitend innerhalb einer Umdrehung der Eingangswelle 34 mit Bezug auf 7 erklärt. Die Ausführungsform zur Erläuterung der Arbeitsweise, die in 7 dargestellt ist, unterscheidet sich von der Ausführungsform, die in den vorhergehenden 1 bis 6 dargestellt ist, lediglich darin, dass sich das Langloch 23 aus Sicht der gezeigten Abbildung nicht oberhalb sondern unterhalb des Drehpunkts X des Pendels 2 erstreckt.
In Schritt I werden in dem oberen und unteren Pumpenkammersegment 10 die Ansaugöffnungen 15 aus der Überschneidung mit den Kolben 20 in der äußersten Position bzw. einem Umkehrpunkt derselben teilweise freigelegt. Aufgrund eines Unterdrucks, dessen Ursache am Ende von Schritt VI erklärt ist, wird in die offenen Volumina der Pumpenkammersegmente 10 Luft eingesaugt, die durch den Pumpeneinlass 16 einströmt.
In Schritt II hat eine Schwenkbewegung des Pendels 2 begonnen, wodurch die Kolben 20 zunächst durch eine Überschneidung die Ansaugöffnungen 15 verschließen.
In Schritt III führt das Pendel 2 die Schwenkbewegung auf halber Strecke fort, wobei die zuvor eingesaugte Luft in den abnehmenden Volumina in Richtung der Schwenkbewegung durch die Verdrängungsflächen 22 der Kolben 20 komprimiert wird. Sobald ein Druck der komprimierten Luft in den Pumpenkammersegmenten 10 einen vorbestimmten Schwellendruck der Rückschlagventile 14 in den Anlaufflächen 11 überschreitet, öffnen sich die Rückschlagventile 14 und gewähren ein Ausströmen der Luft. Daraufhin wird die zuvor angesaugte Luft bis zu einem Wendepunkt der Kolben 20 ausgeschoben, d.h. im Wesentlichen bis die Verdrängungsflächen 22 der Kolben 20 die gegenüberliegenden Anlaufflächen 11 erreichen. Zugleich werden auf den abgewandten Seiten der Kolben 20 im Wesentlichen luftleere Räume in zunehmenden Volumina, von denen sich die Kolben 20 hinweg bewegen, expandiert.
In Schritt IV gelangen die Kolben 20 des Pendels 2 an einer zu Schritt I gegenüberliegenden äußersten Position bzw. einem Wendepunkt an, wobei die Kolben 20 auf der anderen Seite Teilbereiche der Ansaugöffnungen 15 freilegen. Da sich durch das Expandieren der im Wesentlichen luftleeren Räume ein Unterdruck gebildet hat, wird ab einer Freigabe der Teilflächen der Ansaugöffnungen 15 aus einer Überschneidung mit den Kolben 20, erneut Luft in die offenen Volumina eingesaugt, die durch den Pumpeneinlass 16 einströmt.
In Schritt V hat das Pendel 2 den Wendepunkt überschritten und bewegt sich in die entgegengesetzte Richtung, wobei die Kolben 20 zu Beginn der Strecke der Schwenkbewegung zunächst, analog zu Arbeitsschritt II, wieder die Ansaugöffnungen 15 durch Überschneidung verschließen.
In Schritt VI ist die abgebildete Stellung der Kolben 20, analog zu Arbeitsschritt III, auf halber Strecke der Schwenkbewegung fortgeschritten. Hierbei werden erneut in den abnehmenden Volumina der Pumpenkammersegmente 10, die in Richtung der Schwenkbewegung liegen, Luft komprimiert und während einer Überschreitung des vorbestimmten Schwellendrucks der Rückschlagventile 14 aus denselben ausgeschoben. Währenddessen werden auf den abgewandten Kolbenseiten die im Wesentlichen luftleeren Räume in zunehmenden Volumina expandiert, wodurch ein Unterdruck erzeugt wird. Dieser Unterdruck bewirkt in der danach wiederkehrenden Pendelstellung des eingangs genannten Schritts I, das durch den Pumpeneinlass 16 Luft in die offenen Volumina eingesaugt wird.
Somit ist eine Umdrehung der Eingangswelle 34 der Pendelkolbenpumpe mit vier Ansaugvorgängen und vier Ausstoßvorgängen abgeschlossen und der Zyklus der beschriebenen Schritte I-VI beginnt erneut.
Nach der Erläuterung der Arbeitsweise wird verständlich, dass eine Vielzahl von Parametern und Abmessungen der Pumpengeometrie in deren funktionalem Zusammenhang auf verschiedene Arbeitsbereiche bzw. Drehzahlen der Eingangswelle 34 bzw. des elektrischen Antriebs 4 optimiert werden können. Dies betrifft zum einen die Proportionen der Kolben 20 und des Pendel 2 sowie die Schwenkamplitude. Gleiches gilt auch für ein Verhältnis zwischen den Teilflächen der Ansaugöffnungen 15, die am Wendepunkt der Kolben 20 freigelegt werden, und den zeitgleich offenen Volumina der Pumpenkammersegmente 10, um eine ausreichende Befüllung derselben während einer möglichst kurzen geöffneten Schwenkwinkelphase zu erzielen. Dieses Verhältnis kann anhand eines Kammervolumens durch eine Tiefe bzw. axiale Abmessung der Pumpenkammersegmente 10 und dementsprechend auch des Pendels 2 eingestellt werden, d.h. unabhängig von einer Schwenkamplitude und einer Gestalt des Kolbenquerschnitts in Schwenkrichtung.
Die Pumpengeometrie der erläuterten Ausführungsform, deren Verhältnisse und Proportionen in den Figuren offenbart sind, ist erfindungsgemäß auf einen effizienten Arbeitsbereich bei einer Drehzahl an der Eingangswelle 34 bzw. dem Motorrotor von 200 bis 4000 U/min optimiert.
Diese Auslegung betrifft im Einzelnen die nachfolgend genannten Abmessungsverhältnisse.
Eine radiale Länge der Kolben 20 ab dem Drehpunkt X des Pendels 2 ist länger als eine Breite der Kolben 20 in Schwenkrichtung, wobei eine radiale Länge der Kolben 20 ab einem Übergang zwischen den Kreisbogensegmenten 21 und den Verdrängungsflächen 22 bis zu einem äußersten Endpunkt der Kolben 20 in etwa einer Breite der Kolben 20 entspricht.
Die Verdrängungsflächen 22 der Kolben 20 sind im Wesentlichen parallel zueinander. Eine axiale Abmessung des Pendels 2 einschließlich der Abschnitte der Kolben 20, und somit ebenfalls eine Tiefe der Pumpenkammersegmente 10, ist geringer als eine Breite der Kolben 20.
Eine Schwenkamplitude zwischen einer durch die Abbildungen senkrecht verlaufenden Achse und einer Längsachse des Pendels 2 in einer äußersten Position beträgt in etwa 20° Auslenkung in jeder der beiden Richtungen.
Darüber hinaus ist zur Optimierung des Arbeitsbereichs der Pendelkolbenpumpe eine Abstimmung der Pumpengeometrie und der Kulissenantriebskinematik zwischen dem exzentrischen Antriebszapfen 32 und dem Langloch 23 derart abgestimmt, dass zwischen der Anlaufflächen 11 und der Verdrängungsflächen 22 geringe Luftpolster verbleiben. Dadurch erreichen die tatsächlichen Wendepunkte des Pendels 2 nicht vollständig die denkbar äußersten Positionen, in denen die Verdrängungsflächen 22 ohne verbleibende Luftpolster mit den Anlaufflächen 11 in Kontakt gelangen würden.
Durch diese Konfiguration werden insbesondere bei höheren Drehzahlen die nachfolgenden Vorteile erzielt.
Zum einen wird eine Antriebsleistung zum Richtungswechsel des Pendels 2 durch die verbleibenden Luftpolster an den Kolben 20 elastisch unterstützt und ein Verschleiß durch einen anstoßenden Kontakt zwischen den Verdrängungsflächen 22 und den Anlaufflächen 11 unterbunden.
Zum anderen wird eine Antriebsleistung zum Expandieren der zunehmenden Volumina auf der zur Schenkrichtung abgewandten Seite der Kolben 20 verringert, da die „im Wesentlichen luftleeren Räume“, wie sie obenstehend bezeichnet sind, in diesem Fall zumindest die verbleibenden Luftpolster enthalten. Somit wird im Dauerbetrieb ein Wärmeeintrag, der durch ein Reibungsmoment zwischen dem Gleitring 33 und dem Langloch 23 entsteht, zugunsten der Lebensdauer und Zuverlässigkeit der Pendelkolbenpumpe herabgesetzt.
In einer alternativen Ausführungsform kann der elektrische Antrieb 4 als ein Reluktanzmotor ausgestaltet sein. In diesem Fall weist der Motorrotor, der durch die Eingangswelle 34 gebildet wird, keine permanentmagnetischen Elemente auf, sondern besteht aus einem weichmagnetischen Material, wie Elektroblech. Ferner weist der Querschnitt des Motorrotors beispielsweise Polzähne und/oder Sektoren mit lammellenförmigen Luftspaltstrukturen auf, die für eine alternierende magnetische Permeabilität diametral durch den Motorrotor sorgen.

Claims

Pendelkolbenpumpe zur Evakuierung von gasförmigen Medien, aufweisend: ein Pendel (2), das um einen Drehpunkt (X) schwenkbar ist, und dessen Außenkontur in der Ebene einer Schwenkbewegung wenigstens zwei Kolben (20) aufweist, die sich vom Drehpunkt (X) radial nach außen erstrecken und Verdrängungsflächen (22) in Schwenkrichtungen aufweisen, sowie Kreisbogensegmente (21), die zwischen den Kolben (20) um den Drehpunkt (X) verlaufen; ein Pumpengehäuse (1) mit wenigstens zwei sektorförmigen Pumpenkammersegmenten (10) und seitlichen Anlaufflächen (11), die jeweils äußerste Positionen der Schwenkbewegung des Pendels (2) an jedem Kolben (20) eingrenzen, stirnseitigen Kammerwänden (13), sowie zwischen den Pumpenkammersegmenten (10) verlaufende Innenkreisabschnitte (12), in denen die Kreisbogensegmente (21) des Pendels (2) schwenkbar aufgenommen sind; eine Mehrzahl von Rückschlagventilen (14), die unter Druckbeaufschlagung aus den Pumpenkammersegmenten (10) eine Verbindung zur Außenseite freigeben; Ansaugöffnungen (15), die mit einem Einlass (16) verbunden sind und während der Schwenkbewegung des Pendels (2) durch eine Überschneidung mit dem jeweiligen Kolben (20) zu den Pumpenkammersegmenten (10) verschlossen sind und lediglich in einem Umkehrbereich vor und nach einem Durchlaufen der äußersten Position der Kolben (20) zumindest teilweise freigegeben werden; und einen exzentrischen Antriebsmechanismus (3), der eine Wirkverbindung zwischen einer Eingangswelle (34) desselben und dem Pendel (2) herstellt, und radial zwischen den Pumpenkammersegmenten (10) innerhalb des Pumpengehäuses (1) aufgenommen ist, wobei die Mündungskonturen der Ansaugöffnungen (15) eine längliche, im Wesentlichen dreieckige Form mit abgerundeten Ecken aufweisen.
Pendelkolbenpumpe nach Anspruch 1, wobei der exzentrische Antriebsmechanismus (3) einen exzentrischen Antriebszapfen (32) an einem Ende der Eingangswelle (34) und seitens des Pendels (2) ein Langloch (23) in Erstreckungsrichtung der Kolben (20) umfasst, in dem der Antriebszapfen (32) aufgenommen ist.
Pendelkolbenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, ferner ausweisend einen elektrischen Motor (4) mit einem Stator (40) und einem Rotor, wobei der elektrische Motor (4) in Bezug zu der Eingangswelle (34) axial benachbart zum exzentrischen Antriebsmechanismus (3) an dem Pumpengehäuse (1) aufgenommen ist.
Pendelkolbenpumpe nach Anspruch 3, aufweisend einen integrierten elektrischen Motor (4), wobei der Rotor mit der Eingangswelle (34) gemeinsam einteilig ausgebildet ist.
Pendelkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei jeweils eine Ansaugöffnung (15) an einer stirnseitigen Kammerwand (13) in jedes Pumpenkammersegment (10) mündet und lediglich in den äußersten Positionen der Kolben (20) teilweise durch dieselben freigegeben wird.
Pendelkolbenpumpe nach Anspruch 5, wobei die Ansaugöffnungen (15) eine Mündungskontur aufweisen, an der in den beiden äußersten Positionen der Kolben (20) ein Öffnungsspalt entlang einer entsprechenden Kante der Verdrängungsflächen (22) freigegen wird.
Pendelkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rückschlagventile (14) in den Anlaufflächen (11) der Pumpenkammersegmente (10) in Schwenkrichtung angeordnet sind.
Pendelkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpenkammersegmente (10) jeweils einen Schwenkwinkel des Pendels (2) eingrenzen, der kleiner als der Quotient aus 360° geteilt durch die Anzahl der Kolben (20) ist.
Pendelkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pumpenkammersegmente (10) jeweils eine Winkelamplitude der Kolben (20) von weniger als ±45°, vorzugsweise von weniger als ±22,5° und besonders bevorzugt von ±20° eingrenzen.
Pendelkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Verdrängungsflächen (22) der Kolben (20) parallel zueinander verlaufen.
Pendelkolbenpumpe nach Anspruch 10, wobei eine Breite der Kolben (20) zwischen den Verdrängungsflächen (22) kleiner als eine radiale Länge der Kolben (20) ab dem Drehpunkt (X) eingestellt ist.
Pendelkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Pendel (2) in dem Drehpunkt (X) ferner eine Pendelwelle (24) aufweist, die seitens des Pumpengehäuses (1) drehbar gelagert ist.
Pendelkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Pendel (2) drei, vier oder mehr Kolben (20) aufweist und das Pumpengehäuse (1) dementsprechend drei, vier oder mehr Pumpenkammersegmente (10) aufweist, die rotationssymmetrisch um den Drehpunkt (X) angeordnet sind.
Pendelkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zumindest die Kolben (20) des Pendels (2) gegenüber dem Pumpengehäuse (1) durch Spaltdichtungen abgedichtet sind.
Pendelkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Pendel (2) aus einem Sintermetall einteilig hergestellt ist.
Pendelkolbenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pendelkolbenpumpe in einem Arbeitsbereich betrieben wird, in dem die Eingangswelle (34) eine Drehzahl von 200 bis zu 4000 U/min einnimmt.