DE2631152C2 - Flügelzellen-Vakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellen-Vakuumpumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie sie beispielsweise aus der GB-PS 12 119 bekannt ist.

Bei dieser bekannten Flügelzellen-Vakuumpumpe ist die Rotorwelle unter Zwischenschaltung eines besonderen Gleitlagers in einer Lagerbohrung des Gehäuses gelagert. Ihre in Rotorschlitzen verschieblichen Dichtungsflügel oder Arbeitsschieber werden mittels Drucköl dichtend gegen die Rotorkammer-Innenumfangswancl gedrückt. Für die dafür erforderliche Drucköl- t>5 Versorgung ist im Bereich der Rotorwelle ein radial verlaufender Druckölanschluß vorgesehen, welcher über radiale Bohrungen im Gleitlager sowie über radiale Bohrungen in der Rotorwelle mit einer daran anschließenden Längsbohrung innerhalb der Rotorwelle in Verbindung steht, welche ihrerseits durch schräg nach außen verlaufende Bohrungen mit den auf der Schieberunterseite gebildeten Schiitzkammern der Rotorschlitze verbunden ist

Der fertigungstechnische Aufwand für dieses Drucköl-Leitungssystem ist verhältnismäßig groß, da nicht nur die Längsbohrung, sondern auch Radialbohrungen sowie schräg verlaufende Bohrungen hergestellt werden müssen. Auch ist es funktionstechnisch nachteilig, daß die Arbeitsschieber nicht mit einem konstanten, sondern mit einem schwankenden Öldruck beaufschlagt werden, weil die Verbindung zwischen dem Druckölanschluß der Vakuumpumpe und den zur Längsbohrung innerhalb der Rotorwelle führenden Radialbohrungen während des Betriebes, d. h. he\ rotierendem Rotor, intermittierend verschlossen wird. Bei gesperrtem Druckölanschluß können jedoch beim Rotieren der Rotorwelle innerhalb des verbleibenden ölkreises durch die zwangsweise zurückgeschobenen Arbeitsschieber mitunter unangenehme und schädliche Druckspitzen auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den fertigungstechnischen Aufwand für eine Flügelzellen-Vakuumpumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu verringern und deren Laufeigenschaften trotz dieser Aufwandsverringerung zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen wird nicht nur der Aufwand durch Fortfall besonderer Gleitlager verringert, es ergibt sich auch einerseits der wesentliche fertigungstechnische Vorteil, daß keinerlei Schräg- und Querbohrungen hergestellt werden müssen, und andererseits der funktionstechnische Vorteil, daß die Arbeitsschieber mit einem nahezu konstanten Druck gegen die Rotorkammer-Innenumfangswand angepreßt werden und daß die Rotorwelle durch die gewählte Art der Abfuhr des als Lecköl in die Rotorkammer eingedrungenen Teils des Drucköls zuverlässig geschmiert wird.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

In der Lagerbohrung für die Rotorwelle eines Rotors mit in Rotorschlitzen verschieblich gelagerten Arbeitsschiebern eine Längsnut anzuordnen und durch diese Längsnut öl fließen zu lassen, ist an sich bekannt (US-PS 31 69 696). Diese bekannte Flügelzellen-Anordnung stellt jedoch keine Flügelzellen-Vakuumpumpe dar, sondern einen mit einem elektrischen Antriebsmotor zu einer Baueinheit zusammengefaßten Flügelzellen-Kompressor. Die Lagerbohrung der Rotorwelle, die gleichzeitig die Welle des Elektrorotors darstellt, enthält eine Längsnut, durch welche zur Schmierung öl hindurchgepumpt wird, welches aus einem ölsumpf der Baueinheit entnommen wird. Diese Längsnut dient ausschließlich der Schmierung; sie steht nicht in Verbindung mit der Rotorkammer und dient insbesondere nicht dazu, in diese Rotorkammer eingedrungenes Lecköl abfließen zu lassen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wiedergegeben, das anhand der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert wird. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 und 2 die — zum Teil geschnittene — Hauptansicht sowie die Draufsicht der Flügelzellen-Vakuum-

pumpe,

F i g. 3 und 4 die Draufsicht und eine Schnittdarstellung des Rotors dieser Flügelzellen-Vakuumpumpe,

F i g. 5 und 6 die Draufsicht sowie eine Schnittdarstellung des Gehäuses der Flügelzellen-Vakuumpumpe.

Die im Ausführungsbeispiel gezeigte Flügelzellen-Vakuumpumpe besitzt ein zylindrische; Gehäuse 1 mit einer zylindrischen Rotorkammer. In der Rotorkammer ist exzentrisch ein ebenfalls zylindrischer Rotor 2 gelagert In Fig. 1 ist die Symmetrieachse des Gehäuses 1 mit X und die Symmetrie- und Drehachse des Rotors 2 mit Y bezeichnet Im Rotor 2 sind mehrere — im Ausführungsbeispiel vier — tangential angeordnete Schlitze 14 vorgesehen, in denen Arbeitsschieber 6 verschiebbar gelagert sind. Diese werden unter der Wirkung von in die Schlitzkammern an den Schieberunterseiten eingeleitetem Druckö! fest gegen die Rotorkammer-Innenumfangswand gepreßt, so daß sie an dieser dichtend anliegen und voneinander getrennte Kammern U bilden, deren Volumen sich bei in Pfeilrichtung rotierendem Rotor verändert. Zur Zufuhr des Drucköles ist im Gehäusedeckel 4 ein Druckölanschluß 7 vorgesehen, welcher mit einer stirnseitigen zylindrischen Ausnehmung 12 des Rotors 2 ir. Verbindung steht, in welche die Schlitzkammern unmittelbar münden. Der Rotor 2, die Arbeitsschieber 6 «nd die Rotorkammer weisen axial zumindest annähernd die gleiche Länge auf. Die Kammern 11 werden daher durch den sie axiai begrenzenden Gehäusedeckel gegeneinander im erforderlichen Maße druckmäßig abgedichtet

Man erkennt, daß sich das Volumen der Kammern 11 wegen der exzentrischen Lagerung des Rotors 2 ständig verändert. Die in Fig.2 mit 11.1 bezifferte Kammer vergrößert beispielsweise ihr Volumen bei einem in Pfeilrichtung stattfindenden Rotieren des Rotors von Null auf den in dieser Figur gezeigten Höchstwert. Aufgrund dieser Volumenvergrößerung entsteht in dieser Kammer ein Unterdruck, der an einem in dieser Kammer mündenden Unterdruckanschluß 9 abgenommen und beispielsweise zur Betätigung des Unterdruck-Bremskraftverstärkers eines Kraftfahrzeuges verwendet werden kann. Ein zur besseren Abdichtung zwischen den Arbeitsschiebern 6 und der Rotorkammer-Innenumfangswand an die Dichtkanten der Arbeitsschieber gelangender Teil des in die Schlitze 14 eingeleiteten Drucköls wird beim Einschieben der Arbeitsschieber über einen — bezogen auf die Drehrichtung des Rotors

— im letzten Raumzwickel zwischen Rotor und Gehäusewandung angeordneten, im Gehäuseboden beginnenden ölrücklauf 10 aus der Rotorkammer entfernt, der gleichzeitig einen Druckausgleich in der zugehörigen Kammer ermöglicht.

Der Aufbau der erfindungsgemäßen Flügelzellen-Vakuumpumpe ist besonders einfach. Die aus einsatzgehärtetem Stahl bestehende Rotorwelle 3 des Rotors 2 ist ohne Zwischenschaltung von Lagern oder Dichtungen direkt in einer Lagerbohrung 15 des Gehäuses 1 gelagert, wobei das Gehäuse selbst als Gußteil ausgebildet ist. Der von der Rotorkammer nach außen führende ölrücklauf verläuft dabei — wie aus den F i g. 5 und 6 gut zu erkennen ist — als Längsnut 10 innerhalb der Lagerbohrung 15 und damit in unmittelbarem Kontakt mit der Rotorwelle 3. Es ist daher ohne zusätzliche Maßnahmen stets für eine gute Schmierung der Rotorwelle 3 gesorgt. Zur Erzielung eines dauerhaften Schmierfilms für die Rotorwelle 3 kann es — wie in F i g. 5 angedeutet

— von Vorteil sein, die Anlaufkante 17 der Längsnut 10 abzurunden oder abzufasen. Wie aus den Fig.2 und 5 zu erkennen ist ist im Gehäuseboden eine in der Längsnut 10 mündende Ablaufsicke 16 vorgesehen, um ein einwandfreies Ableiten des auch als Cichtungsöl dienenden Lecköls sicherzustellen.

Wenn die Flügelzellen-Vakuunipumpe als Unterdruckiuelle für den Unterdruck-Bremskraftverstärker eines Kraftfahrzeuges eingesetzt wird, dann ist es von besonderem Vorteil, wenn sie — wie in F i g. 1 gezeigt — direkt an dem nur angedeuteten und mit 13 bezifferten Kurbelgehäuse des Fahrzeugmotors angeflanscht wird. Dadurch ergibt sich eine besonders kompakte und raumsparende Anordnung. Die Rotorwelle 3 des Rotors

2 ragt dabei in das Kurbelgehäuse des Motors hinein und wird über eine im Ausführungsbeispiel nicht weiter gezeigte Welle des Motors, beispielsweise die Zwischenwelle oder die Nockenwelle, angetrieben. Das in das Kurbelgehäuse hineinragende Ende der Rotorwelle

3 besitzt in F i g. 1 zu diesem Zweck ein Schrauben- oder Zahnrad 5, das mit einem entsprechenden Übertragungsglied einer Motorwelle kämmt Bei solchen Dieselfahrzeugen, die — zum Beispiel aufgrund eines Baukastensystems — im konstruktiven Motorbau weitgehend mit einem Otto-Motor übereinstimmen, wird der Aufwand für den Antrieb der Rotorwelle 3 besonders gering, wenn man das Schrauben- bzw. Zahnrad dort wo sonst der Zündverteiler des Otto-Motors angekoppelt ist, angreifen läßt Bei der in F i g. 1 gezeigten Anordnung der Flügelzellen-Vakuumpumpe mündet die Längsnut 10 außen in dem Bereich des die Lagerbohrung 15 enthaltenden Gehäuseteils, in dem auch die Rotorwelle 3 nach außen tritt, so daß sie im vorliegenden Falle unmittelbar im Kurbelgehäuse des Motors mündet Es entfällt somit jeglicher Leitungsaufwand für die Entfernung des Lecköls der Flügelzellen-Vakuumpumpe. Es versteht sich, daß in den Fällen, in denen die Flügelzellen-Vakuumpumpe nicht unmittelbar am Kurbelgehäuse eines Motors angekoppelt wird, die Längsnut in einem besonderen Olleitungsstutzen zum Anschluß einer Leitung mündet.

Von Vorteil ist es, wenn eine Drosselstelle zur druckmäßigen Trennung des Druckölkreises im Gehäuseinneren (Schlitzkammern) vom äußeren Druckölkreis am Druckölanschluß 7 vorgesehen ist (nicht weiter dargestellt).

Zur Lieferung des die Arbeitsschieber 6 beaufschlagenden Drucköls kann dann bei Verwendung der FIu-gelzellen-Vakuumpumpe innerhalb eines Kraftfahrzeuges zweckmäßigerweise der Schmierölkreis des Motors herangezogen werden, ohne daß außerhalb der Pumpe besondere platzraubende Maßnahmen zur Reduzierung des für den Pumpenbetrieb i. a. zu hohen Drucks erforderlich sind.

In Fig. 1 ist strichliert angedeutet, daß der in Fig.2 seitlich in der Wandung des Gehäuses 2 mündende Unterdruckanschluß 9 auch am Gehäusedeckel 4 angeordnet sein kann, wobei der in diesem Falle mit 91 bezifferte Anschluß verständlicherweise im gleichen Raumzwickel zwischen Gehäusewandung und Rotor münden muß wie in der Anordnung gemäß F i g. 2. Bei einer derartigen Anordnung des Unterdruckanschlusses ergibt sich der besondere fertigungstechnische Vorteil, daß bei der Bearbeitung des Gehäuses 1 nur noch in Richtung der Gehäuseachse verlaufende Bohrarbeiten durchgeführt werden müssen.

Denkbar ist es auch, die Druckölzufuhr nicht über einen besonderen Anschluß im Gehäusedeckel 4, sondern über eine in der Rotorwelle verlaufende Längsbohrung, die mit dem Motorschmierölkreis verbunden

ist, vorzunehmen (nicht gezeigt). Hierdurch ergäbe sich der Vorteil, daß außerhalb der Flügelzellen-Vakuumpumpe keinerlei Ölleitungen mehr erforderlich wären.

In den F i g. 3 und 4 ist zum besseren Verständnis der Rotor der Flügelzellen-Vakuumpumpe im einzelnen dargestellt. In der in Fig.3 gezeigten Draufsicht sind die tangential in den Rotorkörper eingeschnittenen Schlitze 14, in denen später die Arbeitsschieber 6 verschiebbar gelagert werden, erkennbar. Diese erstrecken sich über die Gesamtlänge des eigentlichen Rotorkörpers. Der Rotorkörper besitzt eine zentrale Bohrung 8, die zur Aufnahme der einsatzgehärteten Rotorwelle 3 dient. Die Verbindung zwischen der Welle und dem Rotorkörper ist dabei zweckmäßigerweise als Preßverbindung ausgebildet. Der Rotorkörper selbst kann als Metailkörper mit eingeschnittenen Schlitzen ausgebildet sein. Besondere fertigungstechnische Vorteile ergeben sich jedoch, wenn der Rotorkörper aus Kunststoff gefertigt wird und die Schlitze von vornherein eingegossen werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (6)

Patentansprüche:

1. Flügelzellen-Vakuumpumpe, insbesondere zur Erzeugung eines Unterdruckes für einen Unterdruck-Bremskraftverstärker eines Kraftfahrzeuges, mit einem in einer Rotorkammer eines einteiligen, nach einer Seite durch einen Deckel abgeschlossenen Gußgehäuses exzentrisch angeordneten zylindrischen Rotor, der mittels einer Rotorwelle einsei- tig in einer Lagerbohrung des Gehäuses gelagert ist und in Schlitzen verschiebliche Arbeitsschieber trägt, die mittels über einen Druckölanschluß eingebrachtes und in Schlitzkammern an den Schieberunterseiten geleitetes Drucköl dichtend gegen die Ro- is torkarr.mer-Innenurnfangswand gedrückt werden, wobei das Drucköl teilweise als Lecköl über die Schlitze in die Rotorkammer gelangt, und mit einem Sauganschluß, dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (3) direkt in der Lagerbohrung (15) des Gehäuses (1) gelagert ist und das Lecköl über eine Längsnut (10) in dieser Lagerbohrung aus der Rotorkammer abfließen kann, und daß das Drucköl vom Druckölanschluß in eine dem Gehäusedeckel (4) zugewandte stirnseitige zylindrische Ausnehmung (12) des Rotors gelangt, in weiche die Schlitzkammern unmittelbar münden.

2. Flügelzellen-Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckölanschluß (7) im Gehäusedeckel (4) angeordnet ist und direkt mit der zylindrischen Ausnehmung (12) des Rotors (2) in Verbindung steht.

3. Flügelzellen-Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsnut (10) außen in dem Bereich des die Lagerbohrung (15) ent- haltenden Gehäuseteils mündet, in dem auch die Rotorwelle (3) nach außen tritt.

4. Flügelzellen-Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Druckölanschluß am Ende der Rotorwelle in eine Längsbchrung dieser Welle führt und dadurch mit der zylindrischen Ausnehmung (12) des Rotors (2) in Verbindung steht.

5. Flügelzellen-Vakuumpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlaufkante (17) der Längsnut (10) abgerundet oder abgefaßt ist.

6. Flügelzellen-Vakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Druckölanschluß und der zylindrischen Ausnehmung (12) eine Drosselstelle angeordnet ist.