DE3639943C2

DE3639943C2 - Flügelzellenpumpe

Info

Publication number: DE3639943C2
Application number: DE3639943A
Authority: DE
Inventors: Siegfried Dipl Ing Hertell
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1985-11-27
Filing date: 1986-11-22
Publication date: 1995-10-26
Anticipated expiration: 2006-11-23
Also published as: DE3639943A1

Description

Eine Flügelzellenpumpe nach dem Oberbegriff ist bekannt durch die europäische Anmeldung 0 120 993 (Bag. 1312).

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, diese bekannte Flügelzellenvakuumpumpe als Trockenläuferpumpe auszubilden. Darunter wird eine Pumpe verstanden, die zumindest in ihren pneumatischen Teilen nicht geschmiert werden muß und die daher den Vorteil hat, daß die Abluft ölfrei ist.

Durch die Offenlegungsschriften 30 14 519 und 30 14 520 sind Flügelzellenvakuumpumpen bekannt, bei denen auf dem Umfang des Gehäuses ein frei drehbarer Ring liegt. Hierdurch wird erreicht, daß die Schleifgeschwindigkeit der Flügelenden sehr wesentlich herabgesetzt wird. Diese Maßnahme ist allerdings nicht anwendbar für sog. Außenläuferpumpen, bei denen das Gehäuse gleichzeitig Flügelträger und Rotor ist und den Stator exzentrisch einschließt. Denn in diesem Falle liegen Zu- und/oder Ableitung vorzugsweise im Stator und münden auf dessen Umfangsfläche. Die Hülse würde mithin die Öffnung von Zu- bzw. Ableitung versperren.

Durch die in Anspruch 1 angegebene Lösung wird dieses Problem gelöst und es wird erreicht, daß die mit dem Gehäuse umlau fenden Flügel gegenüber dem Stator bzw. dem darauf frei dreh bar gelagerten Ring eine lediglich geringe Relativbewegung haben, so daß eine Ölschmierung entfallen kann. Der drehbare Ring kann in einer geeigneten Gleitlagerung, z. B. Luftlage rung oder Wälzlagerung (z. B. Nadellager mit fettgeschmiertem Käfig), gelagert werden. Jedenfalls ist es möglich, die Lagerung des Ringes so auszugestalten, daß sie mehrere tausend Betriebsstunden ohne Schmiermittelzufuhr von außen auskommt.

Bei dieser Pumpe liegen der Einlaß und der Auslaß vorzugs weise im Stator, und es ist vorgesehen, daß zumindest einer dieser Kanäle auf der Oberfläche des Stators münden und daß der drehbare Ring in der Normalebene dieser Mündung eine Serie von in Umfangsrichtung eng begrenzten Schlitzen aufweist. Durch diese Schlitze wird das Pumpeninnere mit dem Luftkanal (Saugluft oder Abluft) verbunden. In Umfangsrich tung sind die Schlitze so schmal, daß ein Kurzschluß zwischen den einander nachfolgenden, durch die Flügel begrenzten Saug zellen nicht stattfindet. Vorzugsweise sind die Schlitze in ihrer Weite in Umfangsrichtung derart begrenzt, daß die Flügel mit positiver Überdeckung auf den Schlitzen auflie gen.

Aus der Aufgabenstellung ergibt sich weiterhin das Problem der Lagerung des Gehäuserotors. Zur Lösung dieses Problems ist bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung der Stator auf einem in das Gehäuse hineinragenden Zapfen befestigt, und der Gehäuserotor selbst ist stirnseitig mit der Welle drehfest verbunden. Die Welle selbst durchdringt den Zapfen konzentrisch und ist in dem Zapfen gelagert. Der Zapfen weist an seinem freien Ende, d. h. im Pumpeninneren, eine Dichtung gegenüber der Welle auf und ist im übrigen mit einer Gleit lagerung für die Welle versehen. Diese Gleitlagerung wird von der Einspannseite des Zapfens her ölgeschmiert. Bei dieser Ausgestaltung gelingt es, eine Trockenläuferpumpe zu schaffen, bei der im Trockenbereich hohe Reibgeschwindig keiten vermieden werden und bei der andererseits die Rotor lagerung, bei der hohe Relativgeschwindigkeiten unvermeidbar sind, flüssigkeitsgeschmiert wird, ohne daß hierdurch die Eigenschaft als Trockenläuferpumpe beeinträchtigt wird.

Zur Ölzufuhr eignet sich bei Kraftfahrzeugen insbesondere die Welle des Rotors, in der eine Sacklochbohrung vorgesehen ist, die mit einem Strang der Schmierölversorgung des Kraftfahr zeugs in Verbindung steht.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.

Es zeigen

Fig. 1 einen Axialschnitt;

Fig. 2 einen Normalschnitt des Ausführungsbeispiels;

Fig. 3 eine Ansicht des drehbaren Ringes;

Fig. 4 als Detail einen Schnitt durch das Auslaßventil.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ein Flansch 1 vorgesehen, der z. B. an eine Schmierölpumpe angeflanscht werden kann. Der Flansch 1 besitzt einen hohlgebohrten Zapfen 2. In der Bohrung des Zapfen 2 liegt die Gleitlagerung 39 für die drehbar gelagerte Welle 10. Am Ende der Welle 10 sitzt der Gehäuserotor mit vorderem Gehäusedeckel 5, Gehäusemantel 7 und hinterem Gehäuse deckel 6. Die Gehäusedeckel 5 und 6 schließen in Achsrichtung und das Gehäuse 3 schließt in Umfangsrichtung den Stator 4 ein. Der Gehäusemantel 7 besitzt eine Lauffläche, die das Gehäuse als Riemenscheibe verwendbar macht.

Der Stator 4 ist auf dem Zapfen 2 exzentrisch befestigt. Der Stator 4 hat vorzugsweise einen kreiszylindrischen Quer schnitt und ist mit einer Panzerbuchse 22 versehen.

In dem Gehäuse 3, und zwar in dessen Gehäusemantel 7 sind Schwenkflügel 9 in Ausnehmungen 8 mit Schwenkzapfen 11 schwenkbar gelagert. Es sei erwähnt, daß die axiale Länge der Flügel gleich der axialen Länge des Stators und gleich der axialen Weite zwischen den Gehäusedeckeln 5, 6 ist.

Die Schwenkflügel werden durch Federn 12 nach innen ver schwenkt. In ihrer radial äußersten Schwenklage verschwinden die Schwenkflügel in den Ausnehmungen 8 des Gehäusemantels 7. Mit ihrem freien Ende 21 (Flügelkopf) gleiten die Flügel auf einem Ring 13, der auf dem Stator frei drehbar gelagert ist. Es ist aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, daß der Stator 4 derart exzentrisch gelagert ist, daß der Ring 13 mit dem Gehäusemantel an einer Seite einen nur geringen Dichtspalt bildet (Fig. 2, oben). Dadurch bildet der Ring 13 in dem inneren Gehäusemantel einen mondförmigen Innenraum, der durch die Schwenkflügel 9 in einzelne Zellen eingeteilt wird, die mit der Rotation des Gehäuses 3 stetig größer und kleiner werden.

Der Ring 13 ist auf dem Stator 4 in Nadelrollenlagern gela gert. Hierfür weist der Ring 13 - wie die Fig. 3 zeigt - in seinem Inneren eine umlaufende Nut 14 auf. In dieser Nut 14 liegt der Käfig eines Nadelrollenlagers 19. Die Nadeln rollen auf der geeigneten Panzerbuchse 22 des Stators 4.

Und nun zur Luftzufuhr und Luftabfuhr:

Der Zapfen 2 weist axial zwei Bohrungen auf. Die eine Bohrung 16.1 ist über den Radialkanal 16.2 im Flansch 1 mit der Saug leitung 16 verbunden. Die andere Bohrung 17.1 ist über den Radialkanal 17.2 mit dem Luftauslaß verbunden. Am freien Ende des Zapfens 2 befindet sich überdies eine Ausdrehung 23, in welcher eine Dichtung 20 liegt. Die Bohrungen 16.1 und 17.1 sind im Bereich dieser Ausdrehung 23 durch Stopfen 23 bzw. 24 verschlossen.

Die Saugbohrung 16.1 steht durch eine radiale Öffnung 25 sowie durch eine Ausnehmung 26 des Stators 4 und durch eine Saugöffnung 27 der Panzerbuchse 22 mit dem Saugbereich des Gehäuseraumes in Verbindung. Zu erwähnen ist, daß sich das Loch 22 über einen Teilbereich des Umfangs der Panzerbuchse 22 erstrecken kann.

Die Bohrung 17.1 steht über eine radiale Öffnung 28 im Zapfen 2 sowie durch eine Radialbohrung und eine Ausnehmung 29 im Stator 4 und eine Auslaßöffnung 30 in der Panzerbuchse 22 mit dem Auslaßbereich des Gehäuseinnenraums in Verbindung. Auch die Auslaßöffnung 30 in der Panzerbuchse 22 kann sich über einen Teilbereich des Umfanges erstrecken. In der Ausnehmung 29 des Stators 4 liegt ein Rückschlagventil 18, das als Detail in Fig. 4 dargestellt ist. Es besteht aus einer Lochplatte 31, einem gummielastischen Ventilpilz 32 und einer Stützplatte 33, auf der der Pilzhut des Ventils 32 beim Öffnen abrollen kann.

Der Ring 13 weist nun auf einer Seite die Saugschlitze 36 und auf der anderen Seite die Auslaßschlitze 37 auf. Diese Schlitze 36 und 37 sind so angelegt, daß sie jeweils mit der Saugöffnung 27 in der Panzerbuchse 22 und der Auslaßöffnung 30 in der Panzerbuchse 22 kämmen. Im übrigen sei hervorge hoben, daß der Ring in dem Bereich beidseits des Nadellagers mit nur sehr geringem Dichtspalt an dem Rotor anliegt, so daß gerade die freie Drehbarkeit gewährleistet ist. Zu erwähnen ist noch, daß in Umfangsrichtung und/oder auch Axialrichtung beidseits der Saugöffnung 27 und/oder der Auslaßöffnung 30 der Panzerbuchse 22 Dichtleisten angeordnet sein können, die die Abdichtung übernehmen.

Die Flügelköpfe 21 und die Schlitze 36, 37 sind nun in Umfangsrichtung 50 dimensioniert, daß über die Schlitze kein Kurzschluß zwischen den Zellen stattfindet. Daher sind die Flügelköpfe im wesentlichen in Umfangsrichtung so breit wie die Schlitze. Vorzugsweise besteht eine positive Überdeckung der Flügelköpfe 21 gegenüber den Schlitzen 36 bzw. 37.

Die Gleitlagerung 39 der Pumpe wird durch eine Bohrung 15 mit Schmieröl versorgt, das z. B. von einer Druckölpumpe kommen kann, die man mittels der Pumpe nach dieser Erfindung über Welle 10 antreiben kann. Hierzu ist das freie Ende der Bohrung 15 durch eine Kugel 34 verschlossen. Die Bohrung 15 mündet durch Radialkanal 35 in der Gleitlagerung.

Durch die Ausdrehung am freien Ende des Zapfens 2 und die darin liegende Dichtung 20 wird verhindert, daß das Schmieröl aus der Gleitlagerung 39 in das Pumpengehäuse gelangt, ohne daß die Gefahr besteht, daß Schmieröl in die Abluft gelangt oder zu Verunreinigungen führt.

Zur Funktion:

Die Flügelzellenvakuumpumpe wird von einem Antriebsmotor, z. B. dem Kraftfahrzeugmotor, durch einen Treibriemen, der den Gehäuserotor 3 bzw. den Gehäusemantel 7 umschlingt, angetrie ben. Dabei ist der Gehäuserotor 3 mit der Welle 10 verbunden, was zu dem Vorteil führt, daß in der Gleitlagerung 39 infolge des geringen Durchmessers geringe Relativgeschwindigkeiten auftreten. Bei der Drehung des Gehäuses führen die Flügel 9 eine Schwenk bewegung um die Schwenkachsen 11 aus.

Die Flügel werden durch die Druckfedern 12 radial nach innen gedrückt. Dabei gleiten die Flügelköpfe 21 auf dem Ring 13, die auf dem Stator 4 frei drehbar gelagert sind.

Es sei erwähnt, daß in der Ausnehmung 26 des Stators auch ein in Saugrichtung öffnendes Rückschlagventil liegen kann. Dabei entsteht auf der Saugseite ein Unterdruck. Folglich wird über die Saugschlitze 36, die mit der Saugöffnung 27 kämmen, Luft angesaugt.

Ebenso wird die Luft auf der Auslaßseite über die Auslaß schlitze 37 des Ringes 13 sowie die Auslaßöffnung 30 in der Panzerbuchse 22 in den Auslaßkanal gefördert. Im Ende des Auslaßkanals 17 sitzt ein Sieb 38.

Der Ring 13 wird durch die Flügel in Umdrehung versetzt, wobei sich eine mittlere Geschwindigkeit einstellt. Die Flügelköpfe 21 führen gegenüber dem Ring lediglich eine geringfügige Relativbewegung aus, die sich aus der Schwenkbewegung der Flügel ergibt.

Aus diesem Grunde ist eine Schmierung nicht erforderlich. Für das Nadellager 19 des Ringes 13 genügt die Dauerschmierung, die vom Wälzlagerhersteller vorgesehen ist, um eine aus reichend hohe Lebensdauer zu gewährleisten.

Die Gleitlagerung 28 der Welle 10 ist dagegen ölgeschmiert.

Bezugszeichenliste

1 Flansch
2 Zapfen
3 Gehäuserotor
4 Stator
5 vorderer Gehäusedeckel
6 hinterer Gehäusedeckel
7 Gehäusemantel
8 Ausnehmung, Ausbuchtung
9 Flügel, Schwenkflügel
10 Welle
11 Zapfen, Schwenkbolzen
12 Feder
13 Ring
14 Nut
15 Ölzufuhrleitung
16 Ansaugleitung, Saugleitung, Saugkanal
17 Luft-Abfuhrleitung, Abluftleitung, Luftkanal
18 Rückschlagventil
19 Nadellager
20 Dichtung
21 Flügelkopf, freies Ende des Flügels 9
22 Panzerbuchse
23 Stopfen
24 Stopfen
25 Öffnung
26 Ausnehmung
27 Loch, Saugöffnung
28 Öffnung
29 Radialbohrung, Ausnehmung
30 Loch, Auslaßöffnung
31 Lochplatte
32 Ventilpilz
33 Stützplatte
34 Kugel
35 Radialkanal
36 Saugschlitze
37 Auslaßschlitze
38 Sieb
39 Gleitlagerung, Bohrung
40 Ritzel
41 Ölpumpe
42 Innenzahnkranz
43 Einlaß
44 Auslaß
45 Gehäuse
46 Schmierölnut
47 Radialbohrung
48 Flansch
49 Keil.

Claims

1. Flügelzellenpumpe, insbesondere zur Erzeugung eines Vakuums für die Bremskraftverstärkung in Kraftfahr zeugen mit Diesel- oder mit Otto-Einspritzmotoren, mit einem liegenden Stator (4) und einem drehbaren Gehäuserotor (3), wobei der Gehäuserotor (3) auf seinem Innenmantel einseitig schwenkbar gelagerte Flügel (9) in Ausbuchtungen (8) trägt, welche Flü gel im eingeschwenkten Zustand in den Ausbuchtungen außerhalb des Hüllzylinders des Innenmantels ver schwinden und durch Federkraft mit ihrem freien Ende zur Anlage an den zylinderförmigen Stator (4) verschwenkt werden, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Stator (4) ein zylindrischer Ring (13) frei drehbar gelagert ist.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, gekennzeich net durch einen Ansaugkanal und/oder einen Auslaß kanal, der jeweils auf der Oberseite des Stators mündet und daß der Ring (13) eine Serie von Schlit zen (36, 37) aufweist, die sich in Achsrichtung im Bereich der Mündung des Ansaug- und/oder Auslaßka nals befinden.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, daß die Schlitze - in Achsrichtung ge sehen - außerhalb des Lagerbereichs des Ringes lie gen.

4. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuse rotor (3) an einer Stirnseite mit der Welle (10) verbunden ist, die den Stator (4) durchdringt und in diesem gelagert ist.

5. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 4, dadurch ge kennzeichnet, daß die Welle einen Schmierölkanal (15, 35) aufweist, und daß der Lagerbereich an der Seite des vorderen Gehäusedeckels (5) abgedichtet ist.