DE3407081A1

DE3407081A1 - Fluegelpumpe

Info

Publication number: DE3407081A1
Application number: DE19843407081
Authority: DE
Inventors: Hitoshi Jimeji Hyogo Ogawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1983-03-04
Filing date: 1984-02-27
Publication date: 1984-09-06
Also published as: DE3407081C2; GB8405673D0; JPS59137396U; GB2136054B; GB2136054A; US4527968A

Description

HOFFMANN · EITLE & PARTNER O^U/uoi

PATENT-UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝβ. W. EITLE · DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DlPL.-ΙΝβ. K. FDCHSLE · DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT, H.-A. BRAUNS · DIPL.-ING. K. GORG

DIPL.-ING. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

Mitsubishi Denki Dabushiki Kaisha, Tokyo

Flügelpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe und hier insbesondere auf die Verbesserung einer Flügelpumpe.

Eine derartige Pumpe ist bereits bekannt und wird im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 weiter hinten beschrieben.

Da eine derartige herkömmliche Flügelpumpe den hinten beschriebenen Aufbau und Funktionsablauf hat, werden die radial außen liegenden Umfange der Flügel 5 außerordentlich stark aufgrund von Reibung abgenützt, die zwischen diesen und der zylindrischen Innenumfangsflache 6 a des Gehäuses 6 auftritt, wenn die Pumpe mit hoher Geschwindigkeit oder •ohne Schmierung betrieben wird. Für den Fall, daß die Flügel 5 aus Kohlenstoff hergestellt werden, werden die Bindüngen zwischen den Kohlenstoffpartikel· am Gleitabschnitt. mit der zylindrischen Innenumfangsflache des Gehäuses 6 geschwächt, so daß ein Abbrechen dieser Abschnitt der Flügel 5 verursacht wird. Dies beeinträchtigt die Lebensdauer der Flügel 5 auf beträchtliche Weise. Aus diesem Grund ist es schwierig, derartige Pumpen im Hochgeschwindigkeitsbetrieb oder im Betrieb ohne Schmierung der Pumpe dieses Typs laufen zu lassen.

Eine Flügelpumpe dieser Art ist in der JP-OS-GBM 29 406/1979

ARABELLASTRASSE 4 · D-SOOO MÖNCHEN 81 · TELEFON CO 89} 9110 87 · TELEX 05-29619 CPATHE^ · TELEKOPIERER

offenbart. Diese herkömmliche Pumpe offenbart jedoch nicht die Benutzung eines zylindrischen Zusatzgehäuses zwischen der zylindrischen Innenumfangsflache des Gehäuses und dem Rotor, wobei das Zusatzgehäuse so konstituiert ist, daß es sich durch die Welle direkt oder indirekt so dreht, daß .die Relativgeschwindigkeit zwischen der zylindrischen Innenumf angsf lache des Zusatzgehäuses und der radialen äusseren Umfange der Flügel, welche gegen diese gedrückt werden, bemerkenswert reduziert wird, wie dies im Zusammenhang mit der Erfindung nachfolgend noch beschrieben wird.

Es ist.Aufgäbe der Erfindung, eine Flügelpumpe mit einem Gehäuse, einem exzentrisch darin aufgenommenen Rotor und einer Anzahl' von radial in Radialschlitzen des Rotors verschiebbaren Flügeln zu schaffen, bei der all die vorgenannten Nachteile der herkömmlichen Pumpe vermieden werden, d.h. insbesondere die Abnutzungserscheinungen der Gleitflächen der Flügel vermindert werden, insbesondere beim Hochgeschwindigkeitsbetrieb.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich zwischen der zylindrischen inneren Umfangsflache des Gehäuses und dem Rotor ein zylindrisches Zusatzgehäuse befindet, gegen dessen zylindrische Innenumfangsflache die radial außen liegenden Umfange der Flügel aufgrund der erzeugten Zentrifugalkräfte anliegen, wenn sie zur sammen mit dem Rotor gedreht werden. Das so ausgebildete Zusatzgehäuse wird mittels irgendeines geeigneten Transmissionsmechanismus durch die Welle angetrieben. Dieser Transmissionsmechanismus befindet sich zwischen dem Zusatzgehäuse und der Welle. Die Drehung des Zusatzgehäuses erfolgt in derselben Richtung wie die der Welle, jedoch mit einer geringeren Geschwindigkeit als die der Welle.

Bei einer derartigen Pumpe kann die Rcdativgeschwindigkeit

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zwischen den radial außen liegenden Umfangsflachen der Flügel und der zylindrischen Innenumfangsflache des Gehäuses bemerkenswert reduziert werden. Weiterhin kann erfindungsgemäß die Drehgeschwindigkeit des Rotors leicht erhöht oder aber der Rotor ohne Schmierung gedreht werden.

Außerdem ist es möglich, daß das Gehäuse leicht den Flügeln folgt, sogar wenn der Rotor rapide beschleunigt oder verzögert wird. Bei der erfindungsgemäßen Pumpe kann die Pumpenkapazität im Vergleich zur herkömmlichen Pumpe dieses Typs mit im wesentlichen den gleichen Dimensionen oder Auslegung wesentlich erhöht werden.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele. Es zeigt Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer herkömmlichen Flügelpumpe, Fig. 2 eine Querschnittsansicht der· in Fig.¹ 1 dargestellten Pumpe entlang der Linie H-II in Fig. 1, Fig. 3 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform der Flügelpumpe gemäß der Erfindung, Fig. 4 eine Querschnittsansicht der in Fig. 3 dargestellten Pumpe entlang der Linie IV-IV in Fig. 3 und Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Flügelpumpe • gemäß der Erfindung.

In Fig. 3 bis 5 haben Teile, die denen der in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform entprechen die selben Bezugszeichen wie sie in Fig. 1 und 2 verwendet wurden.

Es wird nun auf die bekannte Ausführungsform gemäß Fig. 1 und 2 Bezug genommen. Dabei handelt es sich um eine Vakuumpumpe, wie sie an einen Fahrzeuggenerator befestigt ist. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Rahmen des Fahrzeuggenerators, 2 eine in einer Bohrung 1 a drehbar abgestützte Welle, wobei die Bohrung 1 a mittels eines darin sitzenden Lagers- 3 im Rahmen 1 ausgebildet ist, 2 a in der. Welle 2 an deren freien Ende ausgebildete Keilnuten, und 4 einen auf die Welle 2 mittels der Keilnuten 2 a aufgekeilten Rotor. Der Rotor 4 ist mit einer Anzahl von Radialschlitzen 4 a versehen, und zwar in gleichmäßigen Winkelintervallen (bei der dargestellten Ausführungsform sind drei Radialschlitze 4 a vorgesehen). Weiterhin ist der Rotor mit rechtwinkligen bzw. rechteckigen' plattenförmigen Flügeln 5 versehen, welche radial verschiebbar von jeweils einem Schlitz 4 a aufgenommen werden. 6 bezeichnet ein zylind-. risches Gehäuse, welches an einem Ende offen und am anderen Ende geschlossen ist. Das Gehäuse hat eine im wesentlichen zylindrische innere Umfangsflache 6 a, deren Mittellinie

bzw. Achse zur Achse der Welle 2 exzentrisch liegt, d.h., der Achse des Rotors 4. Das Gehäuse 6 ist an seinem offenen Ende durch eine Anzahl von Befestigungsschrauben am Rahmen 1 befestigt. 8 bezeichnet eine Dichtung, die vom Gehäuse in einer Ringnut gehalten wird, um so das Gehäuse gegenüber, dem Rahmen 1 abzudichten. Ein Öldichtring 9 ist in der Bohrung 1 a des Gehäuses 1 angebracht, um an der Außenfläche der Welle anzuliegen und so eine hermetische Abdichtung einer Arbeitskammer 10 der Pumpe innerhalb des Gehäuses 6 gegenüber der Außenseite-vorzunehmen. Im Gehäuse 6 ist durch die Umfangswand eine Säugöffnung 11 ausgebildet, Gleicherweise ist darin eine Abgabeöffnung 12 ausgebildet, welche im wesentlichen diametral gegenüberliegend der Saugöffnung 11 ausgebildet ist. Das Schmieröl wird durch eine in der Endwand des Gehäuses 6 in Ausrichtung mit der Mittelachse 2^ der Welle 2 ausgebildete Zuführöffnung 13 zugeführt. Durch diese Zuführöffnung ist die Saugöffnung 11, die Abgabeöffnung 12 und die Schmierölzuführleitung mit einem nicht dargestellten Vakuumtank, einer Ölwanne und bzw. einer Schmiermittelpumpe verbunden.

Der Betrieb der herkömmlichen Vakuumpumpe wird wie folgt beschrieben. ·

Aufgrund der Drehung der Welle 2 in Richtung der Pfeile werden die Flügel 5 aufgrund der darauf aufgebrachten Zentrifugalkraft radial nach außen gedruckt, so daß sie sich zusammen mit dem Rotor 4 drehen und dabei mit den Außenumfängen der Flügel 5 an der zylindrischen inneren Umfangswand 6 a des Gehäuses 6 anliegen. Luft wird durch die Saugöffnung 11 angesaugt und durch die Abgabeöffnung 12 abgegeben. Dadurch erfolgt ein Pumpvorgang. Das von der Zuführöffnung 13 zum Gehäuse 6 zugeführte Schmieröl schmiert die Gleitflächen zwischen den radialen Außenumfangen der Flügel 5 und dem zylindrischen Innenumfang 6 a des Gehäuses 6. Danach wird das Öl von der abgegebenen

' Luft eingefangen und durch die Ausgabeöffnung 12 in die Ölwanne abgegeben.

■ Nachfolgend wird nun auf die Ausführungsform gemäß Fig. und 4 (Erfindung) Bezug genommen. In diesen Zeichnungen zeichnet das Bezugszeichen 14 ein zylindrisches Gehäuse, welches mittels einer Anzahl von Befestigungsschrauben 7 auf gleiche Weise mit dem Rahmen 1 befestigt ist, wie diese dazu verwendet wurden, das Gehäuse 6 der Fig. 1 zu befestigen. Das Gehäuse hat einen zylindrischen Innenumfang

14 a, deren Mittelachse hinsichtlich der Mittelachse 2* der Welle 2 exzentrisch ist, d.h. der Mittelachse des Rotors In einer Endwand 14 b des Gehäuses 14 sind eine Saugöffnung

15 bzw. eine Abgeöffnung 16 ausgebildet. Ein zylindrisches Gehäuse 17 sitzt innerhalb des genannten Gehäuses 14, wobei ein offenes Ende des zylindrischen Innengehäuses der Innenwand 14 b des Gehäuses gegenüberliegt. Ein geschlossenes Ende des Innengehäuses liegt dem Rahmen gegenüber und ist durch eine Endwand 171 geschlossen. Auf dieser Endwand ist konzentrisch ein zylindrischer Ansatz 172 ausgebildet, welcher nach außen vorsteht und innerhalb der Bohrung 1 a des Rahmens 1 zentral zu diesem drehbar abgestützt ist, und zwar mittels eines Lagers 18, um so zusammen mit der Welle 2 gedreht zu werden. Aus diesem Grund verbleibt ein kleiner . Ringspalt zwischen dem inneren zylindrischen Umfang 14 a und dem äußeren zylindrischen Umfang 17 c des Gehäuses bzw» des inneren Gehäuses 17. So befindet sich das zylindrische Innengehäuse 17 zwischen dem zylindrischen Innenumfang 14 a des Gehäuses 14 und dem Rotor 4. Das Innengehäuse 17 ist mit einem zylindrischen Innenumfang 17 a ausgebildet, gegen den die radial äußeren Umfange der Flügel 5 anliegen. Im Zusammenhang mit der Endwand 14 b des Gehäuses 14 und dem Rotor 4 bildet das Innengehäuse eine Arbeitspump.kammer 10 A. 17 b ist ein innerhalb des Innenumfangs des zylindrischen Ansatzes 172 des Innengehäuses 17 ausgebildetes Innenzahnrad, dessen Zähne den

Keilnuten 2 a der Welle 2 entsprechen. So kämmt das Zahnrad 17 b mit den entsprechenden Keilnuten 2 a der Welle 2, um so die Drehung der Welle 2 auf das Innengehäuse 17 mit einer zum Vergleich der Welle 2 reduzierten Drehzahl zu übertragen.

Nun wird nachfolgend der Betrieb der Ausführungsform der Erfindung anhand von Fig. 3 und 4 beschrieben.

Nach der Drehung der Welle 2 drücken die Flügel 5 infolge der darauf aufgebrachten Zentrifugalkraft radial nach aussen, so daß sie sich zusammen mit dem Rotor 4 drehen, wobei die radial äußeren Umfange der Flügel 5 gegen den zylindrischen Innenumfang 17 a des Innengehäuses 17 anliegen.

Gleichzeitig wird das Innengehäuse 17 mittels der Welle 2 so angetrieben, daß es sich in derselben Richtung wie die Drehrichtung der Flügel, jedoch mit einer beträchtlich niedrigeren Geschwindigkeit als die Drehzahl, der Flügel dreht. Daher ist die Relativgeschwindigkeit zwischen dem radialen Außenumfang der Flügel 5 und dem zylindrischen Innenumfang 17 a des Innengehäuses 17 im Vergleich zu herkömmlichen Flügelpumpen bemerkenswert reduziert, bei denen die Flügel 5 sich gegenüber dem stationären zylindrischen Innenumfang 6 a des Gehäuses 6 verschieben. Wenn weiterhin bei der dargestellten Ausführungsform der Rotor 4 plötzlich beschleunigt oder verzögert wird, wird eine gleichförmig niedrige Relativgeschwindigkeit zwischen den radialen Außenumfängen der Flügel 5 und dem zylindrischen Innenumfang 17 a des Innengehäuses 17 aufrechterhalten.

- ·

Eine andere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Da diese Ausführungsform sich nicht wesentlich im Betrieb von der der Fig. 3 und 4 unterscheidet, werden hier nur die Gestaltungsunterschiede kurz erläutert.

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5 sind die Saugöffnung 15 A und die Abgabeöffnung 16 A im Rahmen 1 vorgesehen,

und zwar an im wesentlichen diametral gegenüberliegenden Stellen, wobei das Ende des Innengehäuses 17 A, welches dem Rahmen 1 gegenüberliegt, offen ist, und das andere Ende, welches der Endwand 14 b gegenüberliegt, durch eine Endwand 171 A geschlossen ist. Das Innengehäuse 17 A weist ebenso einen zylindrischen Ansatz 172 A auf, der von der Endwand 171 A zentral nach außen vorsteht und durch das Gehäuse 14 zentral zu diesem drehbar abgestütz wird, was mittels eines Lagers 18 erfolgt, das sich im Gehäuse 14 befindet. Das Innengehäuse 17 A kann mittels der Welle 2 durch Keilnuten 2 a angetrieben werden, die darin ausgebildet -sind und mit dem Innenzahnrad 17 b kämmen, welches entsprechend am Innenumfang des zylindrischen Ansatzes 172 A ausgebildet ist, so daß sich das Gehäuse 17 A in derselben Richtung wie die Drehrichtung des Rotors 4 dreht, jedoch mit unterschiedlicher Geschwindigkeit.

Obwohl bei beiden Ausführungsformen die Drehung der Welle 2 direkt auf das Innengehäuse 17 oder 17 A mittels der Keilnutenkupplung übertragen wird, kann die Drehübertragung auch durch andere geeignete Mittel, wie Zahnräder, Riemen oder dgl. übertragen werden, wobei das Übersetzungsverhältnis zwischen der Welle und dem Gehäuse wunschgemäß ausgewählt werden kann.

Obwohl weiterhin die Pumpe entsprechend der Erfindung als Vakuumpumpe in Verbindung mit Automobilgeneratoren beschrieben worden ist, kann die Pumpe gemäß der Erfindung gleicherweise auph als Kompressor, Luftpumpe usw. verwendet werden, welche durch Riemen eines Elektromotors oder anderer Antriebsquellen betätigt wird. Die Pumpe kann auch als Flüssigkeitspumpe betrieben werden.

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Claims

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HOFFMANN · EITLE & PARTNER

PATENT-UND RECHTSANWÄLTE

PATENTANWÄLTE DIPL.-ΙΝβ. W. EITLE ■ DR. RER. NAT. K. HOFFMANN · DIPL.-ING. W. LEHN

DIPL.-INS. K. FOCHSLE ■ DR. RER. NAT. B. HANSEN · DR. RER. NAT. H.-A. BRAUNS · DIPL.-ΙΝβ. K. QDR0

DIPU-ΙΝβ. K. KOHLMANN · RECHTSANWALT A. NETTE

Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha, Tokyo

Flügelpumpe

Patentansprüche

Flügelpumpe mit einer durch einen Rahmen abgestützten sich drehenden Welle, einem fest und konzentrisch an · der Welle befestigten Rotor, einer Vielzahl von Flügeln, die radial verschiebbar von jeweiligen im Rotor ausgebildeten Radialschlitzen aufgenommen werden, einem am Rahmen befestigten Gehäuse, welches eine zylindrische Innenumfangsfläche aufweist, deren Mitte hinsichtlich der Achse der Welle exzentrisch angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zylindrischen Innenumfang (14 a) des Gehäuses (14) und dem Außenumfang des Rotors (4) ein drehbar angeordnetes Zwischengehäuse (17) angeordnet ist, gegen dessen zylindrische Innenumfangsflache (17 a) die radial außen liegende Umfangsflache der Flügel (5) anliegt, daß eine Saugöffnung (15; 15 A) und eine Abgabeöffnung (16; 16 A) im Rahmen (1) oder dem Gehäuse (14) angeordnet ist, um mit der Arbeitskammer (10; 10 A) in Verbindung zu stehen, die zwischen dem Rotor und dem Zusatzgehäuse ausgebildet ist, und daß das Zusatzgehäuse durch die Welle über irgendeinen geeigneten Transmissionsmechanismus (17 b; 17 B) in eine drehbar ist, die der Drehrichtung des Rotors entspricht, jedoch mit einer davon unterschiedlichen Geschwindigkeit.

ARABELLASTRASSE A ■ D-8OOO MÖNCHEN BI · TELEFON C°S93 911O87 · TELEX O5-aS61O CPATHEJ · TELEKOPIERERi
2. Flügelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Arbeitskammer (10; 10 A) mit detf Säugöffnung (15; 15 A) und der Abgabeöffnung (16; ' 16 A) an einem ihres axialen Enden mit dem anderen axialen Ende in Verbindung steht, wo eine Abdichtung gegenüber der Umgebung vorgesehen ist.
3. Flügelpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug- und Abgabeöffnung (15,

16) in der Endwand (14 b) des Gehäuses (14) angeordnet sind.
4. Flügelpumpe nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet , daß die Saug- und Abgebeöffnung (15 A, 16 A) im Rahmen (1) vorgesehen sind.
5. Flügelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß das Zusatzgehäuse (17) durch ein Zahnradgetriebe, Riemen und Riemenscheiben oder dergleichen zwischen diesen Teilen zu einer Drehung durch die Welle (2) veranlaßt ist.
6. Flügelpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit des Zusatzgehäuses so ausgewählt ist, daß sie niedriger ist als die der Welle (2)