DE4002268A1 - Drehschieberpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehschieberpumpe zur Unterdruck- und Vakuumerzeugung. Anwendungsgebiete sind die Vakuumerzeugung für Öl- und Quecksilber-Diffusionspumpen, Entgasen unter Vakuum, Glühen und Sintern von Metallen unter Vakuum, Vakuumtrocknung, Vakuumimprägnierung und vieles andere. Als Unterdruckpumpe ist sie zur Bremskraftverstärkung in Kraftfahrzeugen einsetzbar.

Drehschieber- oder Flügelzellenpumpen sind in verschiedenen Ausführungen bekannt: mit mehreren Schlitzen und zwei Schiebern je Schlitz im Rotor, mit einem Schlitz und zwei sich nicht be­ rührenden Schiebern, mit einem Schlitz und zwei aufeinander­ gleitenden Schiebern und mit einem Schlitz und einem einstüc­ kigen, über die ganze Schlitzlänge des Rotors gleitenden Schieber. Bei allen Ausführungen gleiten die Schieberkanten ständig auf der Gehäuseinnenwand, was eine hohe Beanspruchung darstellt. Sie sind deshalb einem hohen Verschleiß ausgesetzt. Die entstehende Reibungswärme geht negativ in die Energiebilanz ein.

Auf Grund ihres günstigen Gehäuse-Rotor-Durchmesserverhältnisses weisen die beiden letztgenannten Ausführungen ein gutes Masse- Leistungs-Verhältnis auf. Die erste Ausführung hiervon wurde z. B. in der DD-PS 2 23 773, F 04 C-25/02, die zweite Ausführung in den JP-PS 55-51 110, 61-23 394, 61-22 152 und in der EP 2 64 778 A2, F 04 C-18/344, und in der DE-OS 38 13 132, F 04 C-18/344, be­ schrieben. Diese zweite Ausführung erfordert ein besonderes Profil der Gehäuseinnenwand, um einen ständigen Kontakt der beiden Schieberkanten mit ihr zu gewährleisten. Das Profil ist eine in sich geschlossene Kurve, die der geometrischen Anfor­ derung genügt, daß alle Sekanten durch den Rotormittelpunkt die gleiche Länge haben, wobei diese Länge im wesentlichen gleich der Schieberlänge ist. Es weicht stark von einem Kreis ab. Die Herstellung einer derartigen Gehäuseinnenwand ist aufwendig, zumal sie mit hoher Präzision erfolgen muß, um den Dichtheits­ anforderungen zu genügen. Der Geschwindigkeitsverlauf des Schie­ bers im Schlitz ist nicht so gleichmäßig wie der von Schiebern in einem kreiszylindrischen Gehäuse. Ebenso ist der Reibungs­ widerstand und die Wärmeentwicklung des Schiebers in den ver­ schiedenen Stellungen unterschiedlich. Dies sind die Hauptgrün­ de dafür, diese Pumpen nur mit relativ niedrigen Drehzahlen zu betreiben, um den Verschleiß in Grenzen zu halten. Dadurch ist auch das Masse-Leistungsverhältnis unbefriedigend.

Die Erfindung hat das Ziel, den Aufwand für die Herstellung von Pumpen mit einem einstückigen Schieber zu senken, den Schieber­ verschleiß zu reduzieren, den Energieverbrauch zu verringern und das Masse-Leistungs-Verhältnis zu verbessern.

Der Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine Drehschieberpumpe mit einem einstückigen Schieber zu entwickeln, deren Gehäuse mit geringem Aufwand herstellbar ist, die einen geringen Schieber­ verschleiß und einen reduzierten Energieverbrauch aufweist und die für einen Betrieb mit höheren Drehzahlen geeignet ist. Die Lösung dieser Aufgabe schließt als bekanntes Element einen ein­ stückigen, über die ganze Schlitzlänge des Rotors gleitenden Schieber ein. Erfindungsgemäß ist vorgesehen:

Das Gehäuse ist als Kreiszylinder ausgeführt. Die Schieberlänge ist etwas größer als die kleinste Sekante durch den Rotormittel­ punkt und mindestens doppelt so groß wie die Differenz der Durch­ messer des Gehäuses und des Rotors. Der Schieber ist in radialer Richtung elastisch ausgebildet.

Zweckmäßige Ausgestaltungen dieser Merkmale werden im anschlie­ ßenden Ausführungsbeispiel erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 die Schnittdarstellung der Drehschieberpumpe mit dem Schieber in der "Weitlage",

Fig. 2 die Schnittdarstellung der Drehschieberpumpe mit dem Schieber in der "Englage",

Fig. 3 die Draufsicht des Schiebers,

Fig. 4 den Schnitt A-A nach Fig. 3.

Dargestellt sind nur die für das Wesen der Erfindung wichtigen Pumpenteile.

Die Pumpe besteht aus einem Gehäuse 1, zwei stirnseitigen Lager­ deckeln, einem exzentrisch im Gehäuse 1 gelagerten Rotor 2 mit einem in seinem Schlitz 3 gleitenden, einstückigen Schieber 4. Bei der gekennzeichneten Drehrichtung befindet sich rechts neben der Berührungslinie des Rotors 2 mit dem Gehäuse 1 die Saug­ öffnung 5 und links dieser Linie die Drucköffnung 6. An die Saugöffnung 5 ist der Saugstutzen 7, an die Drucköffnung 6 der Druckstutzen 8 angeflanscht.

Der Innendurchmesser 9 des Gehäuses 1 ist wesentlich größer als der Durchmesser 10 des Rotors 2. Das Gehäuse 1, genauer seine Innenwandung, ist als Kreiszylinder ausgeführt.

Der Schieber 4 besteht aus den aufeinanderliegenden Hälften 11, 12, die im weitaus größten Drehwinkelbereich in axialer und radialer Richtung leicht versetzt zueinander angeordnet sind (Fig. 3). Die Hälfte 11 besitzt eine Aussparung 13, die Hälfte 12 eine Aussparung 14. Die Aussparungen 13, 14 liegen in dem ge­ nannten Drehwinkelbereich in einer Flucht. In sie ist ein elastisches Verbindungselement 15 aus Gummi eingepaßt (Fig. 4). Die Schieberlänge 16 ist in dem genannten Drehwinkelbereich etwas größer als die kleinste Sekante durch den Rotormittel­ punkt in der "Englage" des Schiebers 4 (Fig. 2). Sie ist mindestens doppelt so groß wie die Differenz der Durchmesser 9, 10 des Gehäuses 1 und des Rotors 2.

Bei Pumpen mit geringer Förderleistung und Drehzahl kann der Schieber 4 auch im ganzen aus einem elastischen Material ge­ fertigt sein.

Die Funktionsweise der beschriebenen Pumpe beruht im wesent­ lichen auf dem Wirkprinzip der Drehschieberpumpen. Die Ab­ weichungen gegenüber den bekannten Pumpen ergeben sich aus dem andersartigen Aufbau des Schiebers 4.

Bei Drehung des Rotos 2 in der gekennzeichneten Drehrichtung wird die Außenkante 17 des Schiebers 4 infolge der Fliehkraft gegen die Innenwandung des Gehäuses 1 gedrückt (Fig. 1). Die gegenüberliegende Kante 18 berührt dagegen in einem bestimmten Drehwinkelbereich nicht die Innenwandung. Nur in einem Winkel­ bereich von ∓10° um die "Englage" des Schiebers 4 (Fig. 2) berühren beide Kanten 17, 18 gleichzeitig die Innenwandung. Jede Kante 17, 18 berührt also in einem Winkelbereich von etwa 200° die Innenwandung, in einem Winkelbereich von etwa 160° befinden sie sich in einem Abstand zu ihr. Während des Gleitens werden die Kanten 17, 18 durch die Reibung erwärmt, in dem sich jeweils anschließenden Drehwinkelbereich ohne Berührung kühlen sie sich ab. Erwärmung und Abkühlung finden in einem ständigen Wechsel statt. Die Schieberbeanspruchung, der Verschleiß und das Gegendrehmoment des Rotors 2 sind damit geringer als bei ununterbrochener Berührung der Innenwandung durch beide Kanten des Schiebers.

Der Raum zwischen dem Gehäuse 1 und dem Rotor 2 ist im wesent­ lichen größeren Drehwinkelbereich in den Schöpfraum 19 und den Kompressionsraum 20 getrennt (Fig. 1). Nur in dem Bereich um die "Englage" gibt es noch kurzzeitig einen dritten Raum 21 (Fig. 2).

Aufstellung der verwendeten Bezugszeichen

1 Gehäuse
2 Rotor
3 Schlitz
4 Schieber
5 Saugöffnung
6 Drucköffnung
7 Saugstutzen
8 Druckstutzen
9 Innendurchmesser
10 Durchmesser
11 Hälfte
12 Hälfte
13 Aussparungen
14 Aussparungen
15 Verbindungselement
16 Schieberlänge
17 Außenkante
18 Kante
19 Schöpfraum
20 Kompressionsraum
21 Raum

Claims (3)

1. Drehschieberpumpe mit einem einstückigen, über die ganze Schlitzlänge des Rotors gleitenden Schieber, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse (1) als Kreiszylinder aus­ geführt ist, die Schieberlänge (16) etwas größer als die kleinste Sekante durch den Rotormittelpunkt und mindestens doppelt so groß wie die Differenz der Durchmesser (9, 10) des Gehäuses (1) und des Rotors (2) ist und der Schieber (4) in radialer Richtung elastisch ausgebildet ist.

2. Drehschieberpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber im ganzen aus einem elastischen Material besteht.

3. Drehschieberpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schieber (4) aus zwei aufeinanderliegenden Hälften (11, 12) besteht, die durch ein oder mehrere elastische Ver­ bindungselemente (15) in einer oder mehreren gegenüberlie­ genden Aussparungen (13, 14) zusammengehalten sind.