DE3718576A1 - Fluegelzellenpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe mit zwei ansaugseitigen, zu unterschiedlichen Pumpen­ kammern führenden Pumpenanschlüssen zum Ansaugen von Luft. Solche eine Zweikammerbefüllung ermöglichende Flü­ gelzellenpumpen sind allgemein bekannt und gebräuchlich.

Pumpen der vorstehenden Art werden vielfach in Kraftfahr­ zeugen eingesetzt, so daß ihr elektrischer Antrieb von der Fahrzeugbatterie mit elektrischer Energie versorgt werden muß. Die Zweikammerbefüllung ermöglicht es, rela­ tiv hohe Volumina zu fördern. Das bedingt bei Erreichen höherer Überdrücke oder Unterdrücke eine relativ hohe Antriebsleistung. Insbesondere wenn solche Pumpen schon vor dem Starten des Motors arbeiten müssen, kann die erforderliche Leistungsaufnahme dazu führen, daß für den Startvorgang zu wenig elektrische Energie zur Verfügung steht. Der Fachmann steht deshalb bei der Auslegung sol­ cher Flügelzellenpumpen vor dem Dilemma, entweder eine Flügelzellenpumpe mit kleinerem Fördervolumen zu wählen und dabei längere Förderzeiten in Kauf zu nehmen, oder aber eine Flügelzellenpumpe mit größerem Fördervolumen zu wählen und ein Erschöpfen der Fahrzeugbatterie zu riskieren. Die längeren Förderzeiten sind beispielsweise dann von Nachteil, wenn die Flügelzellenpumpe dazu dient, bei einer zentralen Türverriegelungsanlage Druck zum Öffnen der Türschlösser zu liefern. Man müßte dann relativ lange warten, bis daß sich die Türen öffnen lassen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügel­ zellenpumpe der eingangs genannten Art derart zu gestal­ ten, daß sie mit möglichst geringer Antriebsleistung möglichst rasch einen ausreichend hohen Unterdruck oder Überdruck aufzubauen vermag.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in einem der Pumpenanschlüsse ein den Pumpenanschluß bei Überschreiten eines festgelegten Nutzüberdruckes oder Unterschreiten eines festgelegten Nutzunterdruckes sper­ rendes Ventil vorgesehen ist.

Durch diese Gestaltung erreicht man, daß die Flügelzel­ lenpumpe bei geringen Über- oder Unterdrücken ein hohes Fördervolumen hat. Ist der Druck über einen vorgegebenen Wert angestiegen oder beim Evakuieren eines Raumes unter einen festgelegten Druck abgesunken, so sperrt das erfin­ dungsgemäß vorgesehene Ventil, so daß sich dadurch die Förderleistung vermindert. Dadurch kann die Flügelzel­ lenpumpe auch bei hohen Drücken oder Unterdrücken ohne Leistungsanstieg weiterfördern, weil ihr Fördervolumen abgenommen hat.

Das erfindungsgemäße Prinzip ist auch bei Flügelzellen­ pumpen anwendbar, deren Rotor in unterschiedliche Dreh­ richtungen antreibbar ist. Flügelzellenpumpen dieser Art werden beispielsweise dazu verwendet, die Verbraucher bei einer zentralen Türverriegelungsanlage wahlweise mit Überdruck oder Unterdruck zu versorgen. Ganz allgemein sind solche Flügelzellenpumpen überall dort einsetzbar, wo es auf ein wahlweises Evakuieren oder Druckbeaufschla­ gen eines Verbrauchers ankommt. Eine solche Flügelzellen­ pumpe mit einem in unterschiedliche Drehrichtungen an­ treibbaren Rotor zum wahlweisen Erzeugen von Unterdruck oder Überdruck an einem Nutzanschluß, welcher über zwei Leitungen in Bereichen unterschiedlichen Querschnitts mit dem Pumpenraum Verbindung hat und mit zwei Pumpenan­ schlüssen zum gleichzeitigen Ansaugen in zwei Pumpenkam­ mern sowie zum Abblasen von von der Nutzseite angesaug­ ter Luft versehen ist, zeichnet sich gemäß der Erfindung dadurch aus, daß in einem der Pumpenanschlüsse ein bei geringem Druck am Nutzanschluß offenes und bei höherem Druck am Nutzanschluß schließendes erstes Ventil und entsprechend in einer der Leitungen zwischen Nutzan­ schluß und Pumpenkammer ein zweites Ventil vorgesehen ist, welches bei Überdruck am Nutzanschluß die Leitung sperrt und bei Unterdruck am Nutzanschluß die Leitung freigibt.

Durch diese Gestaltung kann die Pumpe sowohl beim Evaku­ ieren als auch beim Aufbauen eines Überdruckes zunächst mit einem hohen Fördervolumen arbeiten. Die Enddrücke werden jeweils bei verminderten Fördervolumen erreicht, so daß hierzu kein unerwünschter Leistungsanstieg er­ forderlich wird.

Besonders einfach ist die Flügelzellenpumpe gestaltet, wenn das erste Ventil ein von einer Ventilfeder in Schließrichtung vorgespanntes Schieberventil ist, dessen Ventilschieber einen der Ventilfeder abgewandten Druck­ raum begrenzt, welcher über eine Druckmittelverbindung mit dem Nutzanschluß Verbindung hat.

Aus Gründen eines einfachen Aufbaus der Flügelzellen­ pumpe ist es weiterhin vorteilhaft, wenn auch das zweite Ventil ein von einer Ventilfeder in Schließrichtung vor­ gespanntes Schieberventil ist, dessen Ventilschieber einen die Ventilfeder aufweisenden Druckraum begrenzt, der über eine Leitung mit dem Nutzanschluß Verbindung hat.

Die Flügelzellenpumpe arbeitet besonders wirkungsvoll, wenn das erste Ventil in denjenigen Pumpenanschluß ge­ schaltet ist, der verglichen mit dem anderen Pumpen­ anschluß derselben Pumpenseite zur Pumpenkammer größeren Volumens führt.

Ebenfalls zur Erreichung eines hohen Wirkungsgrades dient es, wenn auch das zweite Ventil in diejenige zu einer Pumpenkammer führende Leitung geschaltet ist, die verglichen mit der anderen Leitung derselben Pumpenseite zur Pumpenkammer größeren Volumens führt.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon schematisch in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt in

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe mit einer Schaltstellung ihrer Ventile, in der auf der Nutzseite geringer Überdruck erzeugt wird,

Fig. 2 eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe mit einer Schaltstellung ihrer Ventile, in der auf der Nutzseite hoher Überdruck erzeugt wird,

Fig. 3 eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe mit einer Schaltstellung ihrer Ventile, in der auf der Nutzseite geringer Unterdruck erzeugt wird.

In Fig. 1 ist eine Flügelzellenpumpe dargestellt, die einen exzentrisch in einem Gehäuse 1 gelagerten, in zwei verschiedene Drehrichtungen antreibbaren Rotor 2 hat, der mit Flügeln 3, 4, 5, 6 vier im Gehäuse 1 umlaufende Pumpenkammern 7, 8, 9, 10 begrenzt. Das Gehäuse 1 hat zwei Pumpenanschlüsse 11, 12, von denen der obere Pumpen­ anschluß 11 zur Pumpenkammer 8 und der untere Pumpenan­ schluß 12 zur Pumpenkammer 7 kleineren Volumens führt.

In den Pumpenanschluß 11 ist ein erstes Ventil 13 ge­ schaltet, bei dem es sich um ein Schieberventil mit einem Ventilschieber 14 handelt, der in der dargestell­ ten Stellung von einer Ventilfeder 15 gegen einen An­ schlag 16 in eine solche Stellung gehalten wird, in der der Pumpenanschluß 11 zur Atmosphäre hin Verbindung hat. Auf der der Ventilfeder 15 abgewandten Seite des Ventil­ schiebers 14 ist im ersten Ventil ein Druckraum 17 vorge­ sehen, der über eine Druckmittelverbindung 18 mit einem Nutzanschluß 19 auf der anderen Pumpenseite Verbindung hat.

Der Nutzanschluß 19 hat über eine Leitung 20 Verbindung mit der Pumpenkammer 10 und über eine weitere Leitung 21 Verbindung mit der darübergelegenen Pumpenkammer 9 größeren Volumens. In die Leitung 21 ist ein zweites Ventil 22 geschaltet, welches genau wie das erste Ventil 13 ein Schieberventil ist, dessen Ventilschieber 23 je­ doch von einer Ventilfeder 24 in eine solche Stellung vorgespannt ist, in der die Leitung 21 mit dem Nutzan­ schluß 19 keine Verbindung hat. An der die Ventilfeder 24 aufweisenden Seite des Ventilschiebers 23 ist ein Druckraum 25 vorgesehen, der über eine Leitung 26 mit dem Nutzanschluß 19 verbunden ist.

Dreht sich der Rotor 1 in der in Fig. 1 durch einen Pfeil gekennzeichneten Richtung entgegen dem Uhrzeiger­ sinn, so wird in die Pumpenkammern 7 und 8 über die Pumpenanschlüsse 11 und 12 Luft angesaugt. Das erste Ventil 13 ist, wie in Fig. 1 dargestellt, offen. Da das zweite Ventil 23 geschlossen ist, wird das angesaugte, relativ große Volumen ausschließlich aus der Pumpen­ kammer 10 über die Leitung 20 und dem Nutzanschluß 19 zum Verbraucher gefördert.

Ist der Druck im Verbraucher auf einen festgelegten Wert angestiegen, so verschiebt dieser über die Druckmittel­ verbindung 18 auf den Ventilschieber 14 des ersten Ven­ tils 13 wirkende Druck den Ventilschieber 14 gegen die Kraft der Ventilfeder 15 in Schließstellung, was in Fig. 2 dargestellt ist. Dadurch kann über den Pumpen­ anschluß 11 keine Luft mehr angesaugt werden. Deshalb wird bei weiterer Drehung des Rotors 2 entgegen dem Uhr­ zeigersinn nur noch über den Pumpenanschluß 12 ange­ saugt, so daß das Ansaugvolumen kleiner ist und dieses Volumen deshalb ohne Anstieg der Pumpenleistung auf einen höheren Druck verdichtet werden kann als das an­ fängliche große Volumen.

Auf der Seite des Nutzanschlusses 19 hat sich bei hohem Druck nichts verändert. Das zweite Ventil 22 befindet sich unverändert in Schließstellung, so daß die verdich­ tete Luft nach wie vor über die Leitung 20 zum Nutzan­ schluß 19 gelangt.

In der Fig. 3 ist diejenige Stellung der Ventile 13 und 22 dargestellt, die diese einnehmen, wenn am Nutzan­ schluß 19 abgesaugt wird und der Unterdruck noch nicht über einen vorgegebenen Wert angestiegen ist. Durch die Beaufschlagung des Druckraumes 25 mit verhältnismäßig geringem Unterdruck vom Nutzanschluß 19 her über die Leitung 26 hat sich der Ventilschieber 23 so weit nach unten bewegt, daß die Leitung 21 Verbindung mit dem Nutzanschluß 19 erhält. Dadurch kann mit zwei Pumpen­ kammern 9 und 10 über die Leitungen 20 und 21 abgesaugt werden.

Auf der gegenüberliegenden Pumpenseite befindet sich das Ventil 13 in Schließstellung, so daß die abgesaugte Luft nur über den Pumpenanschluß 12 zur Atmosphäre geleitet werden kann. Ist auf diese Weise der Unterdruck auf einen vorgegebenen Wert angestiegen, so bewegt sich der Ventilschieber 23 weiter in der Zeichnung gesehen nach unten gegen die Kraft der Ventilfeder 24, so daß die Leitung 21 gesperrt wird, was jedoch nicht dargestellt wurde. Es wird dann nur noch über die eine Leitung 20 angesaugt, was es infolge des geringeren Ansaugvolumens ermöglicht, mit einer verhältnismäßig geringen Antriebs­ leistung einen hohen Unterdruck zu erzielen.

Claims (4)

1. Flügelzellenpumpe mit zwei ansaugseitigen, zu unter­ schiedlichen Pumpenkammern führenden Pumpenanschlüssen zum Ansaugen von Luft, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Pumpenanschlüsse (11, 21) ein den Pumpenan­ schluß (11, 21) bei Überschreiten eines festgelegten Nutzüberdruckes oder Unterschreiten eines festgelegten Nutzunterdruckes sperrendes Ventil (13, 22) vorgesehen ist.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, mit einem in unter­ schiedliche Drehrichtungen antreibbaren Rotor zum wahl­ weisen Erzeugen von Unterdruck oder Überdruck an einem Nutzanschluß, welcher über zwei Leitungen in Bereichen unterschiedlichen Querschnitts mit dem Pumpenraum Ver­ bindung hat und mit zwei Pumpenanschlüssen zum gleich­ zeitigen Ansaugen in zwei Pumpenkammern sowie zum Ab­ blasen von von der Nutzseite angesaugter Luft, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der Pumpenanschlüsse (11) ein bei geringem Druck am Nutzanschluß (19) offenes und bei höherem Druck am Nutzanschluß (19) schließendes erstes Ventil (13) und entsprechend in einer der Leitun­ gen (21) zwischen Nutzanschluß (19) und einer Pumpen­ kammer (9) ein zweites Ventil (22) vorgesehen ist, wel­ angehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (22) ein von einer Ventilfeder (24) in Schließrichtung vorgespanntes Schieberventil ist, dessen Ventilschieber (23) einen die Ventilfeder (24) aufweisen­ den Druckraum (25) begrenzt, der über eine weitere Lei­ tung (26) mit dem Nutzanschluß Verbindung (19) hat.

5. Flügelzellenpumpe nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Ventil (13) in denjenigen Pumpenanschluß (11) ge­ schaltet ist, der verglichen mit dem anderen Pumpenan­ schluß (12) derselben Pumpenseite zur Pumpenkammer (8) größeren Volumens führt.

6. Flügelzellenpumpe nach einem oder mehreren der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (22) in diejenige zu einer Pumpenkammer (9) führenden Leitung (21) geschaltet ist, die vergli­ chen mit der anderen Leitung (20) derselben Pumpenseite zur Pumpenkammer (9) größeren Volumens führt.