DE3434501A1

DE3434501A1 - Fluegelzellenpumpe

Info

Publication number: DE3434501A1
Application number: DE19843434501
Authority: DE
Inventors: Heinz Ing.(grad.) Peter; Egon 8721 Dittelbrunn Pfaller; Otmar Dipl.-Ing. 8720 Schweinfurt Winkler
Original assignee: SKF GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1984-09-20
Filing date: 1984-09-20
Publication date: 1986-03-27
Also published as: FR2570444A1; FR2570444B1; GB2166802B; GB2166802A; JPS6179882A; US4762480A; GB8523310D0

Description

SKFKUGELLAGERFABRIKENGMBH "~ S Schweinfurt, 17. 9. 1984

DE 8 4 028 DE TPA-^h.«& r ^

Flüge 1zellenpumge

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Eine Flügelzellenpumpe der genannten Art ist bekannt, bei v/elcher der Einlaßschlitz, in Drehrichtung gesehen, relativ zur Drehachse des Rotors radial nach außen verläuft, so daß das entgegen der Drehrichtung des Rotors weisende Ende des Schlitzes in einem spitzen Winkel zur zylindrischen Mantelfläche des Rotors gerichtet ist und nahe dieser Mantelfläche zu liegen kommt (DE-OS 3 014 520). Bei dieser bekannten Flügelzellenpumpe wird der Eingangsschlitz vom radial nach außen schwenkenden Flügel relativ spät, d.h. in einem großen Flügel abstand von der durch die Drehachse des

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Rotors und die Achse der Gehäusebohrung gehenden Mittenebene, überstrichen. Infolge Saugwirkung können deshalb im zwischen den Flügeln entstehenden, mit dem Einlaßschlitz noch nicht verbundenen Arbeitsraum Rück-Stellmomente am Rotor wirken, die unter Umständen den Wirkungsgrad der Pumpe beeinträchtigen.

Der in Anspruch 1 gekennzeichneten Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügelzellenpumpe der genannten Gattung zu schaffen, welche einen besonders hohen Wirkungsgrad besitzt. Außerdem soll die Pumpe gedrungen gebaut und wirtschaftlich herstellbar sein.

Mit der Anordnung nach der Erfindung wird erreicht, daß der von seiner auf der Mittenebene liegenden Umkehrstellung herkommende, radial nach außen schwenkende Flügel relativ frühzeitig den Einlaßschlitz der einen Seitenwand bzw. der beiden Seitenwände des Gehäuses erreicht. Auf diese Weise wird der zwischen zwei am Umfang benachbarten Flügeln sich z. B. von Null vergrößernde Arbeitsraum mit dem Einlaßschlitz schnell verbunden. Die Flüge 1 ze 11enpumpe hat dementsprechend einen hohen Wirkungsgrad. Die um die Drehachse des Rotors gekrümmt verlaufenden Ein- und Auslaßschlitze der Flügelzellenpumpe lassen sich übrigens einfach und mit hoher Genauigkeit in die betreffende Seitenwand des Gehäuses einformen.

Überdies benötigt die Flügelzellenpumpe in radialer Richtung einen relativ kleinen Bauraum und kann somit in vorteilhafter Weise gedrungen gebaut werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzei chnet.

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Mit der Vie i t erb i 1 dung nach Anspruch 2 wird der Vorteil erzielt, daß relativ leichte herzustellende Flügel verwendet und gleichzeitig verhältnismäßig große Arbeitsräume zwischen den einander benachbarten Flügeln gebildet werden.

Die Weiterbildung nach Anspruch 3 hat zur Folge, daß das entgegen der Drehrichtung des Rotors weisende Ende des bzw. der Einlaßschlitze an den zwischen den Flügeln und das entgegen der Drehrichtung weisende Ende des bzw. der Auslaßschlitze optimal nahe an die Mittenebene der Flügelzellenpumpe zu liegen kommen. Dabei verbindet der Einlaßschlitz relativ früh den an den Flügeln gerade sich vergrößernden Arbeitsraum. Gleichzeitig verbindet der Auslaßschlitz relativ lange den sich z. B. auf Null verkleinernden Arbeitsraum der Flügel in der Nähe der Mittenebene .

Zweckmäßige zusätzliche Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen 4 bis 10 gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe wird in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles, das in den Zeichnungen dargestellt ist, näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 einen teilweisen Längsschnitt durch eine Flügel zellenpumpe,

Figur 2 einen Querschnitt entlang der Linie A-A durch die in Figur 1 dargestellte Flügelzellenpumpe,

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Figur 3 eine Draufsicht auf die innere Seitenwand des in Figur 1 und 2 dargestellten Deckelteils des Gehäuses, jedoch im ausgebauten Zustand,

Figur 4 eine Schnittansicht entlang der Linie B-B durch das in Figur 3 gezeigten Deckelteil,

Figur 5 eine Draufsicht auf die innere Seitenwand des in Figur 1 und 2 dargestellten Glockenteils des Gehäuses, jedoch im ausgebauten Zustand und

Figur 6 eine Schnittansicht entlang der Linie C-C durch den in Figur 5 dargestellten Glockenteil.

Mit 1 ist in Figur 1 und 2 das Gehäuse einer Flügelzellenpumpe zum Herstellen eines Vakuums bezeichnet. Die Flügelzellenpumpe dient als Unterdruck-Bremskraftverstärker in einem Kraftfahrzeug. Durch zwei Schrauben 2 ist das Gehäuse 1 am Motorblock 3 eines Brennkraftmotors (nicht gezeigt) des Kraftfahrzeuges angeflanscht. Das Gehäuse 1 besteht aus einem Glockenteil 4 und einem Dekkelteil 5. Durch drei Schrauben 6 ist der Deckelteil 5 auf der äußeren Stirnseite des Glockenteils 4 festgesetzt.

In der rotationssymmetrischen Bohrung 7 des Gehäuses 1 ist ein Rotor 8 eingebaut, der durch einen radial verlaufenden Stift 9 mit einer zentrischen Achse 10 drehfest verbunden ist. Eine Antriebswelle 11 (siehe strichpunktierte Darstellung in Figur 1) greift in eine Polygonöffnung 12 der Achse 10 formschlüssig ein. Durch diese Antriebswelle 11 wird der im Gehäuse 1 gelagerte Rotor 8 drehend angetrieben.

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Am Umfang des Rotors 8 sind vier Flügel 13 aus gleitreibungsbeständigem Werkstoff angeordnet. Die Befestigungsenden dieser Flügel 13 sind am Rotor 8 schwenkbar angelenkt. Die freien Enden dieser Flügel 13 gleiten dicht in der Bohrung 7 des Glockenteils 4 des Gehäuses 1. Jeder Flügel 13 besitzt eine diese radial nach außen gegen die Bohrung 7 drückende Drahtfeder 14.

Die Drehachse 15 des Rotors 8 ist parallel und exzentrisch zur Achse der Bohrung 7 angeordnet.

Bei Drehung des Rotors 8 in Richtung des Pfeiles 16 um seine Drehachse 15 (siehe Figur 2) wird Luft über den in die Seitenwand 17 des Deckelteils 5 eingearbeiteten Einlaßschlitz 18 angesaugt. Der Einlaßschlitz 18 steht - wie aus der Darstellung in Figur 1 ersichtlich - mit einem am Deckel teil 5 verbunden Saugventil 19 in Verbindung. Dabei gelangt die Luft in den sich vergrößernden Arbeitsraum 20, der zwischen zwei um Umfang einander benachbarten Flügeln 13 auf der Saugseite der Flügelzellenpumpe gebildet wird.

Auf der Druckseite der Flügelzellenpumpe verkleinert sich der Arbeitsraum 21 und die Luft wird über den in die Seitenwand 22 des Glockenteils 4 eingearbeiteten Auslaßschlitz 23 aus dem Arbeitsraum 21 herausgedrückt.

Durch eine zentrische ölzuführungsbohrung 24 mit radialen Anschlußbohrungen 25 in der Achse 10 werden die Gleitflächen des Rotors 6 und der Flügel 13 geschmiert.

Die Seitenwand 17 des Deckelteils 5 und die Seitenwand 22 des Glockenteils 4 schließen seitlich an der Bohrung 7 des Gehäuses 1 an. Die zwei Seitenflächen 26, 27 je-

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des Flügels 13 gleiten dicht auf den diesen gegenüberliegenden Seitenwänden 17, 20. Dabei besitzt jede Seitenfläche 26, 27 einen zum Rotor 8 weisenden, zur Drehachse 15 hin gewölbt verlaufenden inneren Rand 28 und einen zur Bohrung 7 des Glockenteils 4 weisenden, ebenfalls zur Drehachse 15 hin gewölbt verlaufenden äußeren Rand 29. Bei Drehung des Rotors 8 um seine Drehachse 15 überstreichen diese Ränder 28, 29 eine zur Bohrung 7 des Gehäuses 1 weisende äußere Begrenzungskante 30 bzw. 3OA und eine zum Rotor 8 weisende innere Begrenzungskante 31 bzw. 31A des Ein- bzw. Auslaßschiitzes 18, 23.

Sowohl der Einlaßschlitz 18 als auch der Auslaßschlitz 23 verlaufen längs eines Kreisbogens um die Drehachse 15 des Rotors 8 gekrümmt: Siehe Radius 32 des Kreisbogens des Einlaßschlitzes 18 in Figur 3 und Radius 33 des Kreisbogens des Auslaßschlitzes 23 in Figur 5. Der Einlaßschlitz 18 hat einen größeren Abstand - größeren Radius 32 - von der Drehachse 16 als der Auslaßschlitz 23. Im vorliegenden Fall ist der Abstand des Einlaßschlitzes 18 von der Drehachse 16 1,2 bis 1,4 mal so groß wie der Abstand - Radius 33 - des Auslaßschlitzes 23. Die Tiefe X des Bodens des Ein- und Auslaßschlitzes 18, 23 ist mindestens 0,4 mal so groß wie der gegenseitige Abstand des inneren und äußeren Randes 28, 29 der gegenüberliegenden Seitenfläche 26, 27 des Flügels 13.

In Figur 2, 3 und 5 ist die durch die Achse der Bohrung 7 des Gehäuses 1 und die Drehachse 15 des Rotors 8 gehende Mittenebene 34 angedeutet. Auf der in den Zeichnungen in Figur 2 und 3 rechten Seite der Mittenebene 34 befindet sich die Saugseite und auf der linken Seite die Druckseite der Flügelzellenpumpe.

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Das entgegen der Drehrichtung 16 weisende Ende 35 des Einlaßschlitzes 18 ist in der Nähe des Überganges der der ebenen Seitenwand 17 in die Bohrung 7 des Gehäuses 1 angeordnet und zur Mittenebene 34 hin verlagert.

Das in Drehrichtung 16 weisende Ende 36 des Auslaßschlitzes 23 liegt ebenfalls nahe an der Mittenebene 34, hat jedoch einen größeren Abstand vom Übergang der Seitenwand 17 in die Bohrung 7.

Im vorliegenden Fall verlaufen sowohl der äußeren Rand 29 und der innere Rand 28 der Seitenflächen 26, 27 jedes Flügels 13 als auch die äußere Begrenzungskante 30 bzw. 3OA und die innere Begrenzungskante 31 bzw. 3IA des Ein- und Auslaßschlitzes 18, 23 parallel zueinander.

Der Einlaßschlitz 18 und der Auslaßschlitz 23 sind mit einem, die Tiefe X des Schlitzes begrenzenden Boden 37 versehen (siehe Figur 4 und 6). In diesen Boden 37 mündet ein Verbindungskanal 38, der in der Seitenwand 17 des Deckels 5 bzw. in der Seitenwand 22 des Glockenteils 4 vorhanden ist. Die Tiefe X des Bodens 37 des Ein- und Auslaßschlitzes 18, 23 ist mindestens 0,4 mal so groß wie der gegenseitige Abstand des inneren und äußeren Randes 28, 29 der gegenüberliegenden Seitenfläche 26, 27 jedes Flügels 13.

Der Querschnitt des Ein- und des Auslaßschlitzes 18, ist mindestens halb so groß wie der kreisrunde Querschnitt des Verbindungskanals 38. Der Verbindungskanal des Einlaßschlitzes 18 wird übrigens durch die Bohrung des Saugventils 19 gebildet.

Die Länge des Auslaßschiitzes 23 ist etwa 1,3 bis 1,4 mal so groß wie die Länge des Einlaßschlitzes 18.

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Das entgegen der Drehrichtung 16 weisende Ende 35 des Einlaßschlitzes 18 ist in einem Winkel bU - 60° von der Mittenebene 34 in Drehrichtung 16 des Rotors 8 gedreht angeordnet.

Das in Drehrichtung 16 weisende Ende 36 des Auslaßschlitzes 23 ist in einem Winkel Ά = 20° von der Mittenebene 34 entgegen der Drehrichtung 16 gedreht angeordnet.

Der Einlaßschlitz 18 weist das in Drehrichtung 16 weisende Ende 39 und der Auslaßschlitz 23 das entgegen der Drehrichtung 16 weisende Ende 40 auf. Diese beiden Enden 39, 40 sind so angeordnet, daß zwischen diesen der größte, zwischen zwei benachbarten Flügeln 13 gebildete Arbeitsraum entsteht. Zwecks Komprimierung der Luft in diesem Arbeitsraum berührt der äußere Rand 29 des vorderen dieser beiden Flügel 13 das Ende 40 des Auslaßschlitzes 23 noch nicht, wenn der innere Rand des hinteren Flügels 13 dem Ende 39 des Einlaßschlitzes 18 gerade gegenübersteht .

Im Rahmen der Erfindung kann das oben beschriebene Ausführungsbeispiel konstruktiv abgewandelt werden.

Es ist nicht notwendig, daß ein einziger Einlaßschlitz und ein einziger Auslaßschlitz im Gehäuse vorhanden sind. Vielmehr können in der Seitenwand des Deckel teils und in der Seitenwand des Glockenteils des Gehäuses jeweils ein Einlaßschlitz und ein Auslaßschlitz eingearbeitet sein.

Diese Schlitze können bei entsprechender Anordnung des anschließenden Saug- bzw. Druckkanals auch durchgehend in der betreffenden Seitenwand des Deckelteils bzw. Glokkenteils eingeformt sein.

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Anstelle von vier Flügeln können auch fünf oder mehr am Umfang des Rotors schwenkbar angelenkte Flügel vorhanden sein. Dabei können auch der äußere und der innere Rand der Flügel geradlinig parallel zueinander verlaufen.

Anstelle eines kompressiblen Gases kann die Flügelzellenpumpe auch zum Pumpen einer nicht kompressiblen Flüssigkeit ausgebildet sein, wobei dann keine Kompression des Strömungsmittels in der Pumpe erfolgt. Zu diesem Zweck muß der äußere Rand des vorderen Flügels des in der Pumpe entstehenden größten Arbeitsraumes das entgegen der Drehrichtung weisende Ende des Auslaßschlitzes zumindest berühren, wenn der innere Rand des hinteren Flügels dem in Drehrichtung weisenden Ende des Einlaßschlitzes gegenübersteht.

Bei einer Flügelzellenpumpe mit jeweils einem Ein- und/ oder Auslaßschlitz auf den Seitenwänden des Gehäuses kann auf der dem einzelnen Ein- bzw. Auslaßschlitz gegenüberliegenden Seitenwand des Gehäuses ein spiegelbildlich zur Mittenebene angeordneter, die gleiche Form wie der gegenüberliegende Ein- bzw. Auslaßschlitz aufweisender Ausgleichsschlitz eingearbeitet sein, der keinen Verbindungskanal aufweist.

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Claims

SKF KUGELLAGERFABRIKEN GMBH Schweinfurt, 17. 9. 1984 DE 84 028 DE TPA-vh.ne Flügelzellengumge Patent ansprüche

1. Flügelzellenpumpe, bestehend aus einem Gehäuse mit einer rotationssymmetrischen Bohrung und zwei seitlich daran anschließenden, mit jeweils einem Ein- und/oder Auslaßschlitz für das Strömungsmittel versehenen Seitenwänden, einem in dieser Bohrung achsparallel und exzentrisch gelagerten, drehend antreibbaren Rotor und mindestens vier am Umfang des Rotors verteilten, schwenkbar angelenkten Flügeln, deren freien Enden in der Bohrung und deren beiden Seitenflächen auf den diesen gegenüberliegenden Seitenwänden des Gehäuses dicht gleitend angeordnet sind, wobei jede Seitenfläche einen zum Rotor weisenden inneren und einen zur Bohrung weisenden äußeren Rand aufweist, welche bei Drehung des Rotors eine zum Rotor weisende innere und eine zur Bohrung des Gehäuses weisende äußere Begrenzungskante des Ein- und Auslaßschlitzes überstreichend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der bzw. die Einlaßschlitze (18) als auch der bzw. die Auslaßschlitze (23) jeweils längs eines Kreisbogens um die Drehachse (15) des Rotors (8) gekrümmt so

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verlaufen, daß das entgegen der Drehrichtung (16) des Rotors (8) weisende Ende (35) des bzw. der Einlaßschlitze (18) und das in Drehrichtung (16) weisende Ende (36) des bzw. der Auslaßschlitze (23) in der Nähe einer durch die Achse der Bohrung (7) des Gehäuses (1) und die Drehachse (15) des Rotors (8) gehenden Mittenebene (34) zu liegen kommen.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl der innere und der äußere Rand (28, 29) der Seitenflächen (26, 27) der Flügel (13) als auch die innere und die äußere Begrenzungskante (30, 31 bzw. 3OA, 3JA) jedes Ein- und Auslaßschlitzes (18, 23) ungefähr parallel zueinander verlaufen.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Einlaßschlitze (18) einen größeren Abstand von der Drehachse (15) des Rotors (8) haben als der bzw. die Auslaßschlitze.

4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des bzw. der Einlaßschlitze (18) von der Drehachse (15) des Rotors (8) etwa 1,2 bis 1,4 mal so groß wie der Abstand des Auslaßschlitzes (23) von dieser Drehachse (15) ist.

5. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit einem bzw. mehreren jeweils einen Boden aufweisenden Ein- und/oder Auslaßschlitzen und einem in diesen Boden eingearbeiteten Verbindungskanal, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (X)

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des Bodens (37) des Ein- und/oder Auslaßschlitzes (18, 23) mindestens 0,4 mal so groß wie der gegenseitige Abstand des inneren und äußeren Randes (28, 29) der gegenüberliegenden Seitenfläche (26, 27) jedes Flügels (13) ist.

6. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Ein- bzw. Auslaßschlitzes (18, 23) mindestens halb so groß wie der Querschnitt des Verbindungskanals (38) ist.

7. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 5 oder 6 mit jeweils einem Ein- und/oder Auslaßschlitz auf beiden Seitenwänden des Gehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß auf der dem einzelnen Ein- bzw. Auslaßschlitz (18, 23) gegenüberliegenden Seitenwand (17, 22) des Gehäuses (1) ein spiegelbildlich zur Mittenebene (34) liegender, die gleiche Form wie der Einbzw· Auslaßschlitz (18, 23) aufweisender Ausgleichsschlitz ohne Verbindungskanal (38) eingearbeitet ist.

8. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Auslaßschlitzes (23) größer als die des Einlaßschlitzes (18) ist.

9. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Auslaßschlitzes (23) etwa 1,3 bis 1,4 mal so groß wie die des Einlaßschlitzes (18) ist.

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10. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche für !compressible Strömungsmittel, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem in Drehrichtung (16) des Rotors (8) weisenden Ende (39) jedes Einlaßschlitzes (18) und dem entgegen der Drehrichtung (16) weisenden Ende (40) jedes Auslaßschlitzes (23) ein zwischen zwei am Umfang benachbarten Flügeln (13) gebildeter Arbeitsraum vorhanden ist, so daß der äußere Rand (29) des vorderen dieser beiden Flügel (13) das entgegen der Drehrichtung (16) weisende Ende (40) des Auslaßschlitzes (23) noch nicht berührt, wenn der innere Rand (28) des hinteren Flügels (13) dem in Drehrichtung (16) weisenden Ende (39) des Einlaßschlitzes (18) gegenübersteht.