DE3407081C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine derartige Pumpe ist aus der US-PS 35 11 584 bekannt. Hier sind die Einlaß- und die Auslaßöffnung nebeneinander in radialer Ausrichtung angeordnet und stehen dort mit der Arbeitskammer eines Zwischengehäuses in Verbindung. Wegen dieser Anordnung der Saugöffnung und der Abgabeöffnung ist es erforderlich, für die Arbeitskammer im Umfang des Zwischengehäuses drei Öffnungen und einen Stift vorzusehen. Der zylindrische Rotor muß mit einem Schlitz versehen werden, um den Stift aufzunehmen und so das relative Drehverhältnis zwischen der Drehung der Flügel und des Zwischengehäuses zu bestimmen, damit das Ansaugen und Ausstoßen der Pumpe vollzogen werden kann.

Eine weitere Flügelzellenpumpe ist in Fig. 1 und 2 der Zeichnungen dargestellt. Bei einer derartigen bekannten Flügelzellenpumpe werden die Spitzen der Flügel aufgrund von Reibung stark abgenützt, wenn die Pumpe mit hoher Geschwindigkeit oder ohne Schmierung betrieben wird. Wenn die Flügel aus Kohlenstoff hergestellt werden, werden die Bindungen zwischen den Kohlenstoffpartikeln am Gleitabschnitt mit der zylindrischen Umfangsfläche des Gehäuses geschwächt, so daß ein Abbrechen dieser Abschnitte der Flügel verursacht werden kann. Dies beeinträchtigt die Lebensdauer. Insbesondere können derartige Pumpen kaum im Hochgeschwindigkeitsbetrieb oder im Betrieb ohne Schmierung laufen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe der genannten Art zu schaffen, die bei Herabsetzung der auf die Flügel einwirkenden Reibungskräfe einen Hochgeschwindigkeitsbetrieb mit hoher Lebensdauer zuläßt, wobei die Flügelzellenpumpe bei einfachem Aufbau möglichst geringe Abmessungen haben soll.

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

Durch die besondere Anordnung der Einlaß- und Auslaßöffnung und des Antriebs des Zwischengehäuses wird überraschenderweise eine wesentlich einfachere und dennoch gut funktionierende Flügelzellenpumpe kompakten Aufbaus geschaffen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird in der nachfolgenden Beschreibung anhand der in den Zeichnungen rein schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Längsschnittansicht einer herkömmlichen Flügelzellenpumpe,

Fig. 2 eine Querschnittsansicht der in Fig. 1 dargestellten bekannten Flügelzellenpumpe entlang der Linie II-II in Fig. 1,

Fig. 3 eine Längsschnittansicht einer Ausführungsform der Flügelzellenpumpe gemäß der Erfindung,

Fig. 4 eine Querschnittsansicht der in Fig. 3 dargestellten Flügelzellenpumpe entlang der Linie IV-IV in Fig. 3, und

Fig. 5 eine Längsschnittansicht einer anderen Ausführungsform einer Flügelzellenpumpe gemäß der Erfindung.

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

Bei der in Fig. 1 und 2 dargestellten Flügelzellenpumpe handelt es sich um eine Vakuum­ pumpe, wie sie an einen Fahrzeuggenerator befestigt ist. Das Bezugszeichen 1 bezeichnet einen Rahmen des Fahrzeug­ generators, 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 freiem Ende ausgebildete Keilnuten, und 4 einen auf die Welle 2 mittels der Keilnuten 2 a aufgekeilten Ro­ tor. Der Rotor 4 ist mit einer Anzahl von Radialschlitzen 4 a versehen, und zwar in gleichmäßigen Winkelintervallen (bei der dargestellten Ausführungsform sind drei Radial­ schlitze 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 Umfangsfläche 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 offe­ nen 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 Saugöffnung 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 ₁ 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.

Nachfolgend wird nun auf die erfindungsgemäße Ausführungsform gemäß Fig. 3 und 4 Bezug genommen. In diesen Zeichnungen bezeichnet das Bezugszeichen 14 ein zylindrisches Gehäuse, welches mittels einer Anzahl von Befestigungsschrauben 7 auf gleiche Weise mit dem Rahmen 1 befestigt ist, wie die­ se dazu verwendet wurden, das Gehäuse 6 der Fig. 1 zu be­ festigen. Das Gehäuse hat einen zylindrischen Innenumfang 14 a, deren Mittelachse hinsichtlich der Mittelachse 2 ₁ der Welle 2 exzentrisch ist, d. h. der Mittelchse des Rotors 4. In einer Endwand 14 b des Gehäuses 14 sind eine Saugöffnung 15 bzw. eine Abgabeöffnung 16 ausgebildet. Ein zylindrisches Gehäuse 17 sitzt innerhalb des genannten Gehäuses 14, wobei ein offenes Ende des zylindrischen Innengehäuses der Innen­ wand 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, wel­ cher 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 14 bzw. des inneren Gehäuses 17. So befindet sich das zylind­ rische Innengehäuse 17 zwischen dem zylindrischen Innen­ umfang 14 a des Gehäuses 14 und dem Rotor 4. Das Innen­ gehäuse 17 ist mit einem zylindrischen Innenumfang 17 a ausgebildet, gegen den die radial äußeren Umfänge der Flügel 5 anliegen. Im Zusammenhang mit der Endwand 14 b des Gehäuses 14 und dem Rotor 4 bildet das Innengehäuse eine Arbeitspumpkammer 10 A. 17 b ist ein innerhalb des Innenumfangs des zylindrischen Ansatzes 172 des Innenge­ häuses 17 ausgebildetes Innenzahnrad, dessen Zähne den Keilnuten 2 a der Welle 2 entsprechen. So kämmt das Zahn­ rad 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 Flügelzellenpumpe gemäß Fig. 3 und 4 beschrieben.

Nach der Drehung der Welle 2 drücken die Flügel 5 infolge der darauf aufgebrachten Zentrifugalkraft radial nach au­ ßen, so daß sie sich zusammen mit dem Rotor 4 drehen, wo­ bei die radial äußeren Umfänge der Flügel 5 gegen den zy­ lindrischen 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 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 Flügelzellenpumpen bemerkenswert reduziert, bei denen die Flügel 5 sich gegenüber dem stationären zylind­ rischen 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 wesent­ lich 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 abgestützt 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 ausge­ bildet 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 Drehübertra­ gung auch durch andere geeignete Mittel, wie Zahnräder, Riemen oder dgl. übertragen werden, wobei das Übersetzungs­ verhältnis zwischen der Welle und dem Gehäuse wunschgemäß ausgewählt werden kann.

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

Claims (3)

1. Flügelzellenpumpe mit einer durch einen Rahmen abgestützten sich drehenden Welle (2), einem fest und konzentrisch an der Welle befestigten Rotor (4), einer Vielzahl von Flügeln (5), die radial verschiebbar von jeweiligen, im Rotor ausgebildeten Radialschlitzen (4 a) aufgenommen wer­ den, einem am Rahmen befestigten Gehäuse (14), welches eine zylindrische Innenumfangsfläche (14 a) aufweist, deren Mitte hinsichtlich der Achse der Welle exzentrisch angeordnet ist, mit einem zwischen dem zylindrischen Innenumfang (14 a) des Gehäuses (14) und dem Außenumfang des Rotors (4) drehbar angeordneten Zwischengehäuse (17) angeordnet ist, gegen dessen zylindrische Innenumfangs­ fläche (17 a) die radial außenliegende Umfangsfläche der Flügel (5) anliegt, mit einer Saugöffnung (15, 15 A) und einer Abgabeöffnung (16, 16 A) im Rahmen (1) oder dem Gehäuse (14), die mit einer Arbeitskammer (10, 10 A) in Verbindung stehen, die zwischen dem Rotor und dem Zu­ satzgehäuse ausgebildet ist, wobei das Zusatzgehäuse durch die Welle über einen geeigneten Transmissions­ mechanismus (17 b, 17 B) in eine Richtung drehbar ist, die der Drehrichtung des Rotors entspricht, jedoch mit einer davon unterschiedlichen Geschwindigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugöffnung (15, 15 A) und die Abgabeöffnung (16, 16 A) in Axialrichtung an einer Seite liegen und daß das zylindrische Zwischen­ gehäuse (17) und der Rotor (4) von der Welle (2) über Keile (2 a) angetrieben sind, und daß am Innenumfang eines zylindrischen Ansatzes (172) des Zwischengehäuses (17) ein Innenzahnrad (17 b) ausgebildet ist.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug- und Abgabeöffnung (15, 16) in der Endwand (14 b) des Gehäuses (14) angeordnet sind.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Saug- und Abgabeöffnung (15 A, 16 A) im Rahmen (1) vorgesehen sind.