DE3222524C2

DE3222524C2 -

Info

Publication number: DE3222524C2
Application number: DE19823222524
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl.-Ing. 5608 Radevormwald De Hertell
Original assignee: Barmag AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1981-06-25
Filing date: 1982-06-16
Publication date: 1989-01-19
Also published as: DE3222524A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe nach dem Ober begriff des Patentanspruchs, insbesondere für die Verwendung als Unterdruckpumpe in Kraftfahrzeugen. Eine derartige Flügelzellenpumpe ist aus der DE-PS 2 19 903 bekannt.The invention relates to a vane pump according to the upper Concept of claim, especially for use as a vacuum pump in motor vehicles. Such one Vane pump is known from DE-PS 2 19 903.

Zur Kosteneinsparung, zur Verminderung der Verlustleistung und zur Erzielung kleiner Abmaße wird gefordert, Pumpen mit kleinem Bauvolumen bei großem Fördervolumen zu bauen. Die Betriebssicherheit unter extremen Betriebsbedingungen (insbe sondere Kälte, Verkleben der Flügel usw.) soll ferner bei ein facher Konstruktion sichergestellt sein.To save costs, reduce power loss and To achieve small dimensions, pumps are required with build small volume with large volume. The Operational safety under extreme operating conditions (esp special cold, gluing the wings, etc.) should also be a simple construction.

Das Fördervolumen der Pumpe ist zum einen von der axialen Länge der Pumpe abhängig. Zum anderen ist das Fördervolumen abhängig von der Differenz RG-RR, wobei RG der Radius des Gehäuses und RR der Radius des Rotors ist. Je größer diese Differenz ist, desto größer ist das Fördervolumen. Diese Differenz kann jedoch nicht beliebig groß gewählt werden, da die Flügel sich in Führungsschlitzen des Rotors zwischen einem oberen Totpunkt und einem unteren Totpunkt hin- und her bewegen. Dabei muß auch im oberen Totpunkt der Flügelbewegung gewährleistet sein, daß die Flügel noch mit einer ausreichenden Führungsfläche in den Führungsschlitzen des Rotors aufliegen, damit die auf die Flügel wirkenden Kräfte und Relativgeschwindigkeiten von den Flügeln ohne Zerstörung oder unzulässigen Verschleiß ertragen werden können.The delivery volume of the pump depends on the one hand on the axial length of the pump. On the other hand, the delivery volume depends on the difference RG - RR , where RG is the radius of the housing and RR is the radius of the rotor. The greater this difference, the greater the funding volume. However, this difference cannot be chosen to be arbitrarily large, since the vanes move back and forth between top dead center and bottom dead center in guide slots in the rotor. It must also be ensured at the top dead center of the wing movement that the wings rest with a sufficient guide surface in the guide slots of the rotor so that the forces and relative speeds acting on the wings can be borne by the wings without destruction or undue wear.

Des weiteren ergibt sich bei Flügelzellenpumpen der gattungs gemäßen Art, bei denen zur Erzielung eines möglichst günstigen Verhältnisses von nutzbarer Flügelbreite zu Rotorradius bei gleichzeitig möglichst kleinem Bauvolumen die Flügel bis zur Rotorachse in den Rotor eintauchen, das Problem, daß der Rotor bei mehrzelliger Ausführung wegen der durchgehenden Führungs schlitze in eine entsprechende Anzahl von Segmenten zerfällt und durch besonders konstruktive Maßnahmen zusammengehalten werden muß.Furthermore, the vane type of vane pumps results appropriate type, in order to achieve the cheapest possible Ratio of usable wing width to rotor radius at at the same time the smallest possible construction volume up to Immerse the rotor axis in the rotor, the problem that the rotor with multi-cell design due to the continuous guidance slots disintegrated into a corresponding number of segments and held together by particularly constructive measures must become.

Bei der DE-PS 2 19 903, von der die Erfindung ausgeht, werden die Stirnflächen der Rotorsegmente mit an den die Rotorwelle bildenden beidseitigen Wellenstümpfen angesetzten Befesti gungsflanschen verschraubt. Insbesondere bei hohen Pumpen drehzahlen erfordert eine derartige Konstruktion zur Gewähr leistung genügender Präzision und ausreichender Rotorsteifheit einen erheblichen Fertigungsaufwand und birgt bei den hohen Beanspruchungen außerdem Gefahren für die Aufrechterhaltung der Funktionssicherheit.In DE-PS 2 19 903, from which the invention is based the end faces of the rotor segments with the rotor shaft forming fasteners attached on both sides screwed flanges. Especially with high pumps speeds require such a construction to guarantee performance of sufficient precision and sufficient rotor rigidity a considerable manufacturing effort and hides the high Stresses also threats to maintenance functional reliability.

Bei der weiter bekannt gewordenen FR-PS 4 76 002 liegt eine massive Rotorausführung vor, außerdem weist sie eine durchge hende Achse auf. Das Verhältnis von Gehäuseradius zu Rotorradius ist bei dieser Konstruktion sehr ungünstig und führt zu einem unerwünscht großen Bauvolumen.In the further known FR-PS 4 76 002 is one massive rotor design, also has a continuous axis. The ratio of the housing radius to the rotor radius is very unfavorable with this construction and leads to an undesirably large build volume.

Der Erfindung liegt danach die Aufgabe zugrunde, die Steifheit des Rotors bei Vermeidung der beschriebenen Nachteile wirkungsvoll zu erhöhen.The invention is based on the object, the stiffness of the rotor while avoiding the disadvantages described to increase effectively.

Diese Aufgabe wird durch den Patent anspruch gelöst. Seine Lehre führt zu einem Rotor, der eine Flügelzellenpumpe mit der erwünschten kleinen Bauweise ermöglicht und dabei in der Lage ist, die durch hohe Drehzahlen und durch hohe vorgegebene Druckverhältnisse sich ergebenden starken Beanspruchungen auszuhalten.This is achieved through the patent claim solved. His teaching leads to a rotor, the one Vane pump with the desired small design enables and is capable of being driven by high speeds and resulting from high predetermined pressure ratios endure heavy loads.

Zwar zeigt eine durch die DE-PS 6 20 729 bekannt gewordene Flügelzellenpumpe ebenfalls Pumpenflügel, die an ihrer Unter kante gestuft sind. Diese Stufung dient jedoch der Aufgabe, den Druck, mit dem die Pumpenflügel mit ihren äußeren Enden am Pumpengehäuse anliegen, durch Anordnung von Gegengewichten bei allen Drehzahlen etwa gleich zu halten. Das durch die Erfindung zu lösende Problem stellt sich hier offensichtlich nicht, da zur Art der Verbindung der Hälfte des zweiteiligen Rotors mit der Antriebswelle und über Maßnahmen zur Sicherstellung einer genügend stabilen Rotorkonstruktion keine Auskunft gegeben wird.Although shows one known from DE-PS 6 20 729 Vane pump also has pump blades on its bottom edge are stepped. However, this gradation serves the task the pressure with which the pump blades with their outer ends on Pump housing abut by arranging counterweights to keep all speeds roughly the same. That through the invention there is obviously no problem to be solved here because of the way of connecting half of the two-part rotor with the drive shaft and measures to ensure a sufficiently stable rotor construction no information is given.

Die durch den Patentanspruch gegebene Lösung zeichnet sich dadurch aus, daß sie trotz der für ein hohes Fördervolumen bei kleinem Bauvolumen günstigen großen Differenz zwischen Gehäu seradius RG und Rotorradius RR und der dadurch sich ergebenden Aufteilung des Rotors durch die Flügelschlitze in Segmente eine stabile Rotorkonstruktion hoher Festigkeit bei gleichzeitiger breitflächiger Auflage und Führung der Flügel in den Flügelschlitzen ermöglicht.The solution given by the patent claim is characterized in that, despite the large difference between housing seradius RG and rotor radius RR , which is favorable for a high delivery volume with a small construction volume, and the resultant division of the rotor by the wing slots into segments, it has a stable rotor construction of high strength with a wide-area support and guidance of the wings in the wing slots.

Im folgenden wird die Erfindung an Hand eines Ausführungsbei spiels beschrieben. Es zeigenIn the following, the invention will be explained by means of an embodiment game described. Show it

Fig. 1 eine Flügelzellenpumpe im Radialschnitt; FIG. 1 is a vane pump in radial section;

Fig. 2 einen Flügel; Fig. 2 is a wing;

Fig. 3 den Rotor im Axialschnitt; FIG. 3 shows the rotor in an axial section;

Fig. 4 den Rotor im Radialschnitt. Fig. 4 shows the rotor in radial section.

Die Flügelzellenpumpe nach Fig. 1 besteht aus dem (angedeuteten) Gehäuse 1 und dem darin exzentrisch gelagerten Rotor 2. In dem Rotor 2 sind insgesamt vier Flügel 3.1, 3.2, 3.3 und 3.4 in Führungsschlitzen 5 radial beweglich. Dabei sind jeweils zwei Flügel 3.1 und 3.2 bzw. 3.3 und 3.4 in einer gemeinsamen Axialebene gelagert. The vane pump according to Fig. 1 consists of the (indicated) housing 1 and the rotor 2 eccentrically mounted therein. A total of four vanes 3.1, 3.2, 3.3 and 3.4 are radially movable in guide slots 5 in the rotor 2 . Two wings 3.1 and 3.2 or 3.3 and 3.4 are mounted in a common axial plane.

Die erfindungsgemäße Pumpe benötigt kein Drucköl, um die Flügel, wenn sie klemmen, auszufahren. Vielmehr dienen hierzu die Abstandsstifte 15.1, 15.2 (Schubstifte). Deshalb kann die Stift länge des Flügels auf ein Minimum gekürzt werden, ohne daß der Öldurchsatz hierdurch unzulässig hohe Werte erhält und ohne daß hierdurch die Dichtwirkung der Flügel zur Unterdruckkammer geschwächt wird. Das Verkanten der Flügel in ihrem Rotorschlitz wird dadurch vermieden, daß sie teilweise eine große Breite haben. The pump according to the invention does not require any pressure oil in order to extend the wings when they jam. Rather, the spacer pins 15.1, 15.2 (push pins) serve this purpose. Therefore, the pin length of the wing can be reduced to a minimum without the oil throughput thereby receiving impermissibly high values and without the sealing action of the wing to the vacuum chamber being weakened as a result. Tilting of the wings in their rotor slot is avoided by the fact that some of them have a large width.

Das Wesentliche der Erfindung geht aus den Fig. 2, 3 und 4 hervor. Die aus reichende Tiefe der Schlitze und Führungs- sowie Auflagefläche der Flügel wird dadurch erreicht, daß vor die Stirnflächen des Rotors die Naben 18 und 19 gesetzt sind, die zur Aufnahme von Wellenstümpfen dienen. Hierdurch wird gewährleistet, daß die Flügel auch im eingefahrenen Zustand bis zum Rotorradius in die Führungsschlitze eintauchen können. Dadurch können die Flügel so breit ausgeführt sein, daß sie im eingefahrenen Zustand bis zur Rotorachse eintauchen und im ausgefahrenen Zustand noch eine ausreichende Führungs- und Auflagefläche zur Aufnahme der Flächenpressungen und Dichtwirkung bereitsteht. Dabei können sich die Führungsschlitze 5 über die gesamte Rotorlänge L radial über die Rotorachse hinaus erstrecken. Bei gerader Flügelzahl, bei der die Schlitze und Flügel paarweise auf einer gemeinsamen Axialebene liegen, können sich die Schlitze über die gesamte Rotorlänge von einem achsparallelen Mantelbereich bis zu dem entsprechenden um 180° versetzten Mantelbereich erstrecken.The essence of the invention is apparent from FIGS. 2, 3 and 4. The reaching depth of the slots and guide and support surface of the wing is achieved in that the hubs 18 and 19 are set in front of the end faces of the rotor, which serve to accommodate stub shafts. This ensures that the blades can be inserted into the guide slots up to the rotor radius even in the retracted state. As a result, the wings can be made so wide that they are immersed as far as the rotor axis in the retracted state and, in the extended state, there is still a sufficient guide and support surface for receiving the surface pressures and sealing effect. The guide slots 5 can extend radially beyond the rotor axis over the entire rotor length L. With an even number of blades, in which the slots and blades lie in pairs on a common axial plane, the slots can extend over the entire rotor length from an axially parallel jacket area to the corresponding jacket area offset by 180 °.

In dem mittleren Bereich des Rotors ist eine Zentral nabe 20 zur Stabilisierung stehengeblieben. Dementsprechend sind die Flügel gestuft ausgeführt. Sie haben in ihrem mittleren Bereich LM eine solche Breite, daß sie dort bis auf den Umfang der Nabe 20 und in den Endbereichen bis zur Gehäuseachse, jedenfalls aber bis zur Rotorachse eintauchen. In the central area of the rotor, a central hub 20 has stopped for stabilization. The wings are designed accordingly. They have such a width in their central area LM that they are immersed there up to the circumference of the hub 20 and in the end areas up to the housing axis, but in any case up to the rotor axis.

List of reference symbols

1 Gehäuse 1 housing

2 Rotor 2 rotor

3.1, 3.2, 3.3, 3.4 Flügel 3.1, 3.2, 3.3, 3.4 wing

5 Flügelschlitz, Schlitz 5 wing slot, slot

9 Welle 9 wave

15.1, 15.2 Abstandsstifte 15.1, 15.2 spacer pins

18 Nabe 18 hub

19 Nabe 19 hub

20 Zentralnabe 20 central hub

Claims

Vane pump with a cylindrical housing and an eccentrically mounted and rotatably driven rotor, which has radially directed guide slots ( 5 ), which extend to the rotor axis (A) , and with stepped vanes ( 3.1-3.4 ) on their lower edges can be moved in pairs in one plane and with a radial movement component in the guide slots ( 5 ), the rotor having a peg-shaped projection as the hub ( 18 , 19 ) at the end, characterized in that the rotor ( 2 ) in its central region (LM ) is reinforced by a central hub ( 20 ), and that the wings ( 3.1-3.4 ) are stepped at their lower edge in such a way that the wing width (B) in the end regions (LE) of the rotor ( 2 ) is greater than the difference between the rotor radius (RR) and radius of the hub (RN) , but not larger than the rotor radius (RR) , while the wings in the central area (LM) are so wide that they extend to the circumference of the central hub ( 20 ) immerse in the respective guide slot ( 5 ).