DE3820585A1 - Vakuumpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe in Flügelzellen­ bauweise, insbesondere für Diesel-Kraftfahrzeuge, gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruchs.

Die Erfindung bezieht sich auf eine derartige Vakuum­ pumpe, wie sie insbesondere für die Funktion einer Servo- Bremse benötigt wird.

Es ist bekannt, daß derartige Vakuumpumpen in Flügelzel­ lenbauweise ein Gehäuse zur Aufnahme einer von der Brenn­ kraftmaschine gesteuerten Welle zur Drehung eines exzen­ trischen Rotors in einer Arbeitskammer umfassen. Vakuum­ pumpen dieser Art umfassen eine Anzahl von Flügeln, die gleitend in Ausnehmungen des Rotors verschiebbar sind und gegen die Drucköl anliegt, so daß die äußeren Ränder der Flügel gegen die innere Oberfläche der Arbeitskammer vorgespannt werden. Dadurch wird die Arbeitskammer mit Hilfe der Flügel in verschiedene Kammern mit variablem Volumen aufgeteilt. Während ein erhöhter hydrostatischer Druck auf die inneren Ränder der Flügel einwirkt, ent­ steht die Einschubkraft zum Einschieben der Flügel in den Rotor während der Drehung des Rotors durch Einwirken der inneren Oberfläche der in bezug auf den Rotor exzentri­ schen Arbeitskammer, so daß die Flügel starke Schwin­ gungsbewegungen auf der Oberfläche der Arbeitskammer aus­ führen, die starken und ungleichmäßigen Verschleiß auf der Oberfläche der Arbeitskammer bzw. der Flügel zur Folge haben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vakuum­ pumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, die gegen­ über den bekannten Vakuumpumpen verbessert ist und ein­ fach und wirtschaftlich hergestellt werden kann.

Die Erfindung ergibt sich im einzelnen aus dem kennzeich­ nenden Teil des Hauptanspruchs.

Die erfindungsgemäße Vakuumpumpe in Flügelzellenbauweise umfaßt ein Gehäuse zur Aufnahme einer drehbaren Antriebs­ welle eines Rotors, der eine Anzahl von gleitend in Aus­ nehmungen des Rotors verschiebbaren Flügeln umfaßt, de­ ren äußere Ränder gegen die innere Oberfläche einer Ar­ beitskammer in dem Gehäuse vorgespannt sind, so daß eine Anzahl von Kammern mit variablem Volumen innerhalb der Arbeitskammer zwischen den Flügeln gebildet wird. Die Ar­ beitskammer weist eine Ansaugöffnung für Luft und eine Auslaßöffnung für Luft und Schmieröl auf. Die Auslaßöff­ nung steht in Verbindung mit einer Auslaßleitung inner­ halb des Gehäuses. Erfindungsgemäß ist die Auslaßöffnung in dem Gehäuse vorgesehen, und die auf den Winkel bezogene Breite der Auslaßöffnung ist größer als diejenige eines Anfangsabschnittes der Auslaßleitung.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist eine Seitenansicht der erfin­ dungsgemäßen Vakuumpumpe;

Fig. 2 und 3 sind Schnittdarstellungen entspre­ chend den Ebenen II-II und III-III in Fig. 1;

Fig. 4 ist ein Schnitt in einer Ebene IV-IV gemäß Fig. 3.

Eine in Fig. 1 bis 4 insgesamt mit 1 bezeichnete Vakuum­ pumpe umfaßt ein Gehäuse 2, vorzugsweise aus Aluminium- Druckguß, die auf der vorderen Seite durch einen Deckel 3 verschlossen ist, der an dem Gehäuse 2 mit Hilfe von drei Schrauben 4 unter Einfügung einer ringförmigen Dich­ tung 5 befestigt ist. Auf der rückwärtigen, dem Deckel 3 gegenüberliegenden Seite weist das Gehäuse 2 einen Flansch 6 auf, der zur Befestigung des Gehäuses an einem nicht gezeigten Motorblock dient. Das Gehäuse 2 umfaßt im Mit­ telbereich einen Abschnitt 8 mit verringertem Querschnitt und erweitert sich von hier aus in Richtung des Deckels 3 zu einem becherförmigen Abschnitt 9, der im Inneren eine Arbeitskammer 10 bildet. Der Abschnitt 8 des Gehäuses 2 bildet ein Lager für eine Welle 11, die an einem Ende aus dem Flansch 6 durch einen Dichtring 7 hindurch aus­ tritt, der in einem Endabschnitt 12 des Gehäuses 2 ange­ ordnet ist. Außerhalb des Gehäuses trägt die Welle einen Teller 61 mit Zapfen 62 zur Einleitung einer Drehbewegung mit Hilfe des Motors in an sich bekannter Weise. Am ande­ ren Ende tritt die Welle 11 drehfest in einen Rotor 13 ein, der in der Arbeitskammer 10 liegt und vier Schlitze 14 aufweist, in denen Flügel 15 liegen. Die Flügel 15 sind in den Schlitzen 14 verschiebbar, so daß die äußeren Ränder gegen die innere Oberfläche der Arbeitskammer 10 anliegen. Im Inneren der Welle 11 vom Mittelbereich bis zu dem den Rotor 13 aufnehmenden Ende befindet sich eine Axialbohrung 16, die als Kanal für unter Druck stehendes Schmieröl dient. An dem inneren, blinden Ende dieser Axial­ bohrung 16 befinden sich vier radiale Bohrungen 17, die beispielsweise unter 90° verteilt sind. Die Bohrungen 17 schaffen eine Verbindung zwischen der Axialbohrung 16 und einer ringförmigen Kammer 18, die auf der äußeren Oberfläche der Welle 11 in deren Mittelbereich ausgebil­ det ist und innerhalb des Abschnittes 8 des Gehäuses 2 liegt. In diesem Abschnitt 8 befindet sich eine Anschluß­ bohrung 63, die nach außen austritt und einen Gewindeab­ schnitt aufweist, während der innere Abschnitt in die ringförmige Kammer 18 eintritt (Fig. 2). Die Axialboh­ rung 16 nimmt am offenen Ende einen Stopfen 19 mit axialem Durchlaß auf, der die Axialbohrung 16 mit einer kreis­ förmigen Kammer 20 in Verbindung setzt, die an der Stirn­ seite des Rotors 13 gegenüber dem Deckel 3 ausgebildet ist. Die Kammer 20 steht mit einem unteren Bereich der verschie­ denen Schlitze 14 in Verbindung. Auf der Bodenfläche 64 der Arbeitskammer 10 tritt eine Ansaugöffnung 24 ein, die am Ende einer Leitung 65 liegt, deren anderes Ende senk­ recht und in einem seitlichen Bereich (Fig. 2) mit einer Leitung 66 in Verbindung steht, die in dem Abschnitt 8 des Gehäuses 2 ausgebildet ist, die senkrecht zu dem Ge­ häuse 2 verläuft und mit der Umgebung über ein Anschluß­ stück 23 in Verbindung steht, das vorzugsweise auf seiner Innenseite ein an sich bekanntes Rückschlagventil auf­ weist, das nur das Ansaugen von Luft durch das Anschluß­ stück gestattet. Das Ventil ist nicht dargestellt. An dem Gehäuse 2 ist ein nach unten gerichteter, unterer Bereich 25 ausgebildet, der in Fig. 1 dargestellt ist. Dieser Be­ reich 25 nimmt eine Auslaßleitung 26 auf, deren endseitige Öffnung durch eine Scheibe 37 mit einem zentralen Rohrstück 30 verschlossen ist. Die Scheibe ist auf dem Umfang durch einen ringförmigen Rand 38 des Abschnitts 25 unter Ein­ fügung eines Halteringes 36 gehalten. Von der Auslaßlei­ tung 26 geht ein nach oben aufsteigender Kanal 40 aus, der durch den Flansch 6 hindurch bis zu dem Endabschnitt 12 verläuft, in dem der Dichtring 7 liegt.

Erfindungsgemäß ist zwischen der Bodenfläche 64 der Ar­ beitskammer 10 und der Auslaßleitung 26 ein erster Ab­ schnitt 41 der Auslaßleitung vorgesehen, während in der Bodenfläche 64 (Fig. 3) eine Ausnehmung 44 mit Kanalquer­ schnitt ausgebildet ist, die eine Auslaßöffnung der Ar­ beitskammer 10 der Vakuumpumpe 1 bildet. Diese Auslaß­ öffnung 44 steht in Verbindung mit dem ersten Abschnitt 41 der Auslaßleitung und besitzt, wie es in Fig. 3 ge­ zeigt ist, eine größere Breite in Umfangsrichtung bzw. eine größere Fläche. Die Abmessungen der Ausnehmung 44 in Umfangsrichtung der Arbeitskammer entsprechen im wesent­ lichen dem Winkelabstand zwischen den Enden von zwei Flügeln 15. Die Ausnehmung 44 weist eine verhältnismäßig geringe Breite in Radialrichtung auf, so daß sie sich nur im äußeren Bereich der Flügel 15 befindet, und ist nur an der Stelle breiter ausgeführt, an der der erste Abschnitt 41 der Auslaßleitung eintritt, mit dem sie ver­ bunden ist. Der erste Abschnitt 41 der Auslaßleitung be­ findet sich in einer mittleren Position der Breite der Ausnehmung 44. Er ist im übrigen nach innen versetzt in bezug auf die Ausnehmung.

Anschließend soll die Funktion der Vakuumpumpe 1 erläu­ tert werden. Bei Drehung der Welle 11 wird der Rotor 3 ge­ dreht, so daß dessen Flügel 15 in bekannter Weise Kammern 48 mit veränderlichem Volumen bilden, die nach und nach zwischen der Auslaßöffnung bzw. der Ausnehmung 44 und der Ansaugöffnung 24 zunehmen und sodann bis hin zu einem Minimum in Richtung der Auslaßöffnung abnehmen. Luft wird daher durch die Ansaugöffnung 24 und die Leitungen 65 und 66 über das Anschlußstück 23 angesaugt und durch die Aus­ nehmung 44, den ersten Abschnitt 41, die Leitung 26 und das Rohrstück 30 ausgestoßen. Im übrigen wird Drucköl durch die Anschlußbohrung 63 und die radialen Bohrungen 17 in die Axialbohrung 16 der Welle 11 gefördert, und dieses Öl tritt durch die Öffnung in dem Stopfen 19 in die kreisförmige Kammer 20 ein, von der es auf die rück­ wärtigen Enden der Flügel 15 gelangt, die in Berührung mit der inneren Oberfläche der Arbeitskammer 10 gehalten werden. Während der Einschubphase der Flügel 15 tritt das Schmieröl zur Außenseite des Rotors 13 aus, so daß es zusammen mit der Luft über die Ausnehmung 44 und das Rohrstück 30 ausgestoßen wird. Erfindungsgemäß passiert ein Flügel 15, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, die Zone, in der sich die Ansaugöffnung 24 befindet. Sodann schließt sich eine Kammer 48 mit veränderlichem Volumen, in der der Druck zunehmend steigt, und nach einer kurzen Drehung gelangt der Flügel 15, der zuvor die Kammer 48 begrenzt hat, in den Anfangsbereich 45 der Ausnehmung 44. Dadurch wird die Kammer 48 in Verbindung mit dem ersten Abschnitt 41 der Auslaßleitung gebracht. Auf diese Weise wird der schädliche Überdruck, den das Öl auf die Flügel 15 aus­ übt, eliminiert, so daß die Flügel keinen scharfen Schwin­ gungen ausgesetzt sind und gleichmäßig auf der inneren Oberfläche der Arbeitskammer 10 gleiten. Der Verschleiß wird dadurch erheblich geringer und gleichmäßiger. Die Herstellung der erwähnten Ausnehmung 44 mit Kanalprofil bestimmt im übrigen einen anfänglichen Öffnungsabschnitt in Richtung des Abschnitts 41 mit relativ geringem Quer­ schnitt, so daß eine plötzliche Verringerung des Drucks in der Kammer 48 verhindert wird. Die Vorteile einer ein­ fachen Herstellung und einer hohen Wirksamkeit der erfin­ dungsgemäßen Vakuumpumpe gehen unmittelbar aus der Be­ schreibung hervor.

Die Erfindung gestattet eine Reihe von Abwandlungen. Bei­ spielsweise kann der Abschnitt 41 einen nicht-kreisförmigen aufweisen.

Claims (6)

1. Vakuumpumpe in Flügelzellenbauweise mit einem Gehäuse (2) zur Aufnahme einer Welle (11), die einen Rotor (13) dreht, der eine Anzahl von Flügeln (15) trägt, die verschiebbar inner­ halb von Ausnehmungen (14) in dem Rotor (13) angeordnet sind und deren äußere Ränder gegen die innere Oberfläche einer Ar­ beitskammer (10) in dem Gehäuse (2) gedrückt werden, welche Flügel die Arbeitskammer in eine Anzahl von Kammern (48) ver­ änderlichen Volumens unterteilen, mit einer Ansaugöffnung (24) für Luft und einer Auslaßöffnung (44) für Luft und Schmieröl, welche Auslaßöffnung (44) in Verbindung mit einer Auslaßleitung (41, 26) innerhalb des Gehäuses steht, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auslaßöffnung in dem Gehäuse ausge­ bildet ist und in Umfangsrichtung eine größere Breite auf­ weist als ein anfänglicher Abschnitt (41) der Auslaß­ leitung.

2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auslaßöffnung (44) eine Breite in Umfangsrichtung aufweist, die im wesentlichen dem Winkelabstand zwischen den Enden zweier Flügel (15) ent­ spricht.

3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Auslaßöffnung (44) in der inneren Bodenfläche (64) der Arbeitskammer (10) des Gehäuses (2) ausgebildet ist, und daß sich in der Boden­ fläche eine Zone der Auslaßöffnung (44) befindet, die in die Auslaßleitung (41) einmündet.

4. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßöff­ nung (44) ein Kanalprofil aufweist.

5. Vakuumpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Auslaßöffnung (44) einen relativ geringen Querschnitt aufweist und nur im Bereich der äuße­ ren Enden der Flügel (15) vorgesehen ist und einen größeren Querschnitt nur im Bereich der Auslaßleitung (41) besitzt.

6. Vakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslaßleitung (41) im Mittelbereich der Winkelerstreckung der Ausnehmung (44) vorgesehen ist.