EP0264778A2 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

Abstract

Die Flügelzellen-Vakuumpumpe besitzt einen Rotor (5) mit nur einem Schlitz (6), in dem ein starrer Flügel (7) leitend geführt ist. Der Gehäuseumfang beschreibt die Äquidistante zu einer Pascalschen Spirale. Der Abstand (KR) der Äquidistanten zur Pascalschen Spirale ist gleich dem Abrundungsradius der Flügelkanten. Zur Optimierung des Fördervolumens ist der Krümmungsradius der Flügelkanten kleiner als die halbe Flügeldicke und das Verhältnis der Differenz von Gehäuseradius und Krümmungsradius zur Exzentrizität ist im wesentlichen gleich 2.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, deren Rotor zur Flügelführung lediglich einen Führungsschlitz besitzt. Eine solche Flügelzellenpumpe ist durch die DE-OS 25 21 190 bekannt.
• Dabei liegt der Führungsschlitz in einer Axialebene des Rotors und in diesen Führungsschlitz ist ein einziger Flügel radial gleitend geführt. Das Gehäuse ist als Pascalsche Spirale ausgeführt. Der Flügel selbst besitzt an seinen Enden, die mit dem Gehäuse kämmen, eine spitze Kante. Durch Ausgestaltung des Gehäusequerschnitts als Pascalsche Spirale und durch die spitze Ausgestaltung der Flügelenden wird die Konstruktion einer Flügelzellenpumpe mit nur einem Flügel geometrisch möglich.
• Bei Verwendung der Flügelzellenpumpe als Vakuumpumpe, die insbesondere zur Erzeugung eines Vakuums für die Bremskraft­verstärkung in Diesel-Kraftfahrzeugen, sonstigen Kraftfahr­zeugen mit Einspritzmotor und zum Betrieb sonstiger Servo­verbraucher in Kraftfahrzeugen dient, hat eine derartige Flügelzellenpumpe jedoch den Nachteil, daß die scharfkan­tigen Flügelenden sehr schnell verschleißen und im übrigen eine absolut maßhaltige Fertigung des Gehäuses und der Flügel erforderlich ist, wenn der theoretische Wirkungsgrad der Pumpe erreicht werden soll. Durch Verschleiß einerseits, aber auch durch Temperatureinflüsse wird die bekannte Flügelzellenpumpe sehr schnell undicht, so daß sie als Vakuumpumpe nicht mehr brauchbar ist.
• Durch die DE-PS 24 07 293 ist ein Drehschieber-Kompressor bekannt, bei dem der einzige Flügel zwei längliche Dicht­leisten aufweist, die sich in axialer Richtung erstrecken, mit dem Zylindergehäuse in abdichtender Berührung stehen und die in Nuten, die jeweils in das stirnseitige Ende des Schiebers eingebracht sind, geführt werden.
• Durch CH-PS 540 434 und 634 385 sind Flügelzellenpumpen bekannt, bei denen die Flügelkanten mit einem großen Radius gekrümmt sind. Ferner ist die Gehäuseumfangswand im Normal­schnitt des Gehäuses als Äquidistante zu einer Pascalschen Spirale ausgebildet, die durch den Mittelpunkt der abgerun­deten Kante beschrieben wird. Dabei ist der Abstand der Äquidistanten gleich dem Krümmungsradius des Flügelkopfes.
• Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß die Flügelenden stets mit einer möglichst großen Dichtfläche am Gehäuse­umfang anliegen und daß trotzdem der Flügel im wesentlichen ohne Spiel im Gehäuse geführt ist.
• Durch die Erfindung wird die Aufgabe gelöst, eine Flügelzel­lenpumpe mit nur einem einzigen Flügel so auszubilden, daß die Flügelzellenpumpe als Vakuumpumpe geeignet ist und ein hohes Fördervolumen sowie einen hohen Wirkungsgrad hat und eine lange Lebensdauer erhält.
• Dies wird nach dem Kennzeichen von Anspruch 1 erreicht.
• Um auch größere Toleranzen anwenden zu können, wird weiter­hin vorgeschlagen, daß die Flügelenden mit radial beweg­lichen Leisten versehen sind. Das Radialspiel dieser Flügel ist infolge der vorgeschlagenen Ausbildung des Gehäuses allerdings allerdings sehr gering und braucht nicht mehr als 0,5 bis 1 mm zu betragen.
• Um die Abdichtung der Dichtleisten gegenüber dem Gehäuse­umfang zu gewährleisten, wird weiterhin vorgeschlagen, daß der Kopf der Dichtleisten, soweit er aus der Führungsnut herausschaut, im wesentlichen so breit wie die Flügeldicke ist. Bevorzugt sind die Führungsleisten geringfügig schmaler als die Flügelbreite, damit beim Einfahren des Flügels in den Schlitz kein Verklemmen der Dichtleisten eintritt.
• Eine weitere Vergrößerung des Fördervolumens wird dadurch erreicht, daß der Kantenradius der Flügelkanten nicht größer als die halbe Flügeldicke ist. Hierdurch werden zwar gerin­gere Dichtwirkungen in Kauf genommen. Es werden jedoch geo­metrische Abmessungen ermöglicht, die eine Vergrößerung des Fördervolumens bedeuten. Die untere Grenze des Kantenradius ist durch die erzielte und wünschenswerte Dichtwirkung gegeben. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Flügelzellen­pumpe ölgeschmiert ist, so daß die Dichtung auch auf der Bildung des ringförmigen Ölfilmes auf der Gehäuseumfangswand beruht. Der Mindestwert des Radius muß daher insbesondere auch gewährleisten, daß der Flügel bei den vorkommenden Drehgeschwindigkeiten und dadurch hervorgerufenen Zentri­fugalbeschleunigungen möglichst verschleißfrei auf dem Öl­film schwimmt. Der untere Wert des Kantenradius dürfte daher bei einem Viertel der Flügeldicke liegen und wird für die Praxis bei 1/3 der Flügeldicke vorgesehen.
• Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben.
  Es zeigen
• Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gehäuse;
• Fig. 2 einen Normalschnitt durch das Gehäuse;
• Fig. 3 eine axiale Ansicht des Gehäusedeckels.
• Die in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Flügelzellenpumpe 1 ist an das Kurbelgehäuse 2 eines Kraftfahrzeugs durch Flansch 13 angeflanscht und mit Dichtung 14 abgedichtet. In dem Pumpengehäuse 4 ist der kreiszylindrische Rotor 5 dreh­bar gelagert. Hierzu weist das Pumpengehäuse, dessen Quer­schnittsform später erläutert wird, einen exzentrischen Ansatz auf, der das Lagergehäuse 37 bildet. Das Lagergehäuse 37 ragt in das Kurbelgehäuse und ist darin zentriert. Der Rotor ist so gelagert, daß er an einer Stelle, dem sog. unteren Totpunkt, in Umfangskontakt mit dem Gehäuse steht. Es sei erwähnt, daß das Lagergehäuse 37 eine Gleitlagerung für das freie Ende des Rotors 5 bildet. Es ist daher eine Axialnut angedeutet, die zur Schmierung dieses Gleitlagers dient.
• Der Rotor 5 ist ein Rohr, das zwischen seinen beiden Enden gleichen Außendurchmesser hat. Eine Innenbohrung 21 er­streckt sich über die gesamte Länge des Rohres. Im Bereich des Gehäuses besitzt das Rohr einen einzigen Führungsschlitz 6, der in einer Axialebene liegt, der die Innenbohrung durchdringt und dessen axiale Länge genau der axialen Länge des Pumpengehäuses 4 entspricht. In dem Führungsschlitz 6 ist ein einziger Flügel 7 gleitend geführt. Die Breite des Flügels entspricht der axialen Länge des Pumpengehäuses. Der Flügel 4 kann aus einem Stück gefertigt sein. Er kann aber auch an seinen Enden Dichtleisten aufweisen, die in Nuten 9 des Flügels 7 - in radialer Richtung - gleitend, jedoch dichtend geführt sind. Entlüftungsbohrungen 10, die den Grund der Nuten 9 mit der - in Drehrichtung gesehen - ­Vorderseite des Flügels verbinden, gewährleisten, daß in den Nuten 9 stets der höchste in der Pumpe herrschende Druck vorhanden ist, so daß die Dichtleisten 8 nach außen gedrückt werden. In jedem Fall, d.h. auch wenn der Flügel 9 - wie in Fig. 3 einskizziert - nur aus einem Stück besteht, ist der Flügel ggf. einschließlich der Dichtleiste so lang, daß er - ­dank der später noch zu beschreibenden Querschnittsform des Gehäuses - in jeder Drehstellung dichtend am Umfang des Gehäuses 4 anliegt. Ferner sind die Flügelenden in jedem Falle mit einem Kantenradius KR abgerundet. Dieser Radius wird nicht größer als die halbe Dicke S des Flügels 7 gewählt.
• Wenn der Flügel mit Dichtleisten versehen wird, so weisen diese außerhalb der Führungsnuten einen Kopf auf, der wesentlich breiter als die Führungsnuten 9, jedoch etwas schmaler als der Flügel 7 ist.
• Die Umfangswand des Pumpengehäuses 4 ist so bestimmt, daß sie im Querschnitt eine Äquidistante zu einer Pascalschen Spirale mit dem Kantenradius (Krümmungsradius der Flügel­enden) KR als Abstand darstellt.
• Zur Konstruktion des Querschnitts der Flügelzellenpumpe wird also zunächst die Flügellänge, der Kantenradius KR sowie der Außendurchmesser RR des Rotors 5 festgelegt. Die Differenz zwischen der Flügellänge und dem Außendurchmesser des Rotors RR bestimmt sehr wesentlich das Fördervolumen der Pumpe. Die Differenz ist begrenzt durch Festigkeits- und sonstige Über­legungen.
• Die Flügellänge ist definiert als die Länge der Gehäuse­sekante durch den Mittelpunkt M des Rotors. Nach der Defini­tion des Gehäuseumfanges als Pascalsche Spirale bzw. Äqui­distante zu einer Pascalschen Spirale ist diese Sekante in allen Drehlagen des Rotors gleich lang. Der Gehäuseradius GR ist sodann die halbe Sekantenlänge und es ergibt sich hieraus ein theoretischer Gehäusemittelpunkt GM. Der Abstand zwischen dem Gehäusemittelpunkt GM und dem Rotormittelpunkt M wird als Exzentrizität E bezeichnet.
• Da der Rotor im Gehäuse so gelagert ist, daß er an einer Stelle, dem sog. unteren Totpunkt, in Umfangskontakt mit dem Gehäuse steht, taucht der Flügel 7 in dem unteren Totpunkt - ­wie in Fig. 2 dargestellt - vollständig in den Führungs­ schlitz 6 des Rotors 5 ein. Es wird nunmehr für die Krüm­mungsmittelpunkte K der Flügelenden die Pascalsche Spirale um den Mittelpunkt M des Rotors 5 konstruiert. Die Umfangs­wand des Pumpengehäuses 4 ergibt sich sodann als die Äqui­distante mit dem Abstand KR. Die Krümmungsmittelpunkte K der Flügelenden bewegen sich also auf einer Pascalschen Spirale um den Mittelpunkt des Rotors. Dadurch ist gewährleistet, daß der Flügel stets mit seinen Flügelenden dichtend am Umfang des Pumpengehäuses 4 anliegt.
• Wenn nun - wie oben näher dargelegt - der Kantenradius KR möglichst klein, jedenfalls aber kleiner als die halbe Flügeldicke gewählt wird, so läßt sich das Pumpengehäuse mit optimal großem Fördervolumen konstruieren. Das Fördervolumen wird wesentlich bestimmt durch die Differenz zwischen der Querschnittsfläche des Gehäuses und der Querschnittsfläche des Rotors. Die Querschnittsfläche des Rotors wird dadurch klein gehalten, daß der Rotorradius RR nicht größer gewählt wird als die Summe von Exzentrizität E und Kantenradius KR. Es wird also der Kantenradius KR möglichst klein zu wählen sein.
• Darüber hinaus ergibt sich aus dieser Beziehung, daß das Verhältnis (GR - KR) / E bestimmte Grenzen haben muß. Es wurde festgestellt, daß das Optimum bei 2 liegt. Wird das angegebene Verhältnis größer als 2,25, so werden die Vortei­le bezüglich des Fördervolumens bei weitem überwogen durch andere Nachteile, insbesondere Festigkeitsnachteile. Wird das genannte Verhältnis kleiner als 1,75, so entsteht eine unstetige Flügelbewegung mit der Folge, daß der Flügel sehr stark ausgelegt werden muß und erheblichem Verschleiß unter­worfen ist.
• Wie Fig. 2 schematisch darstellt, besitzt das Pumpengehäuse 4 den Saugeinlaß 11 mit einem darin angeordneten Rückschlag­ventil 31 sowie einen Auslaß 12 mit einem darin angeordneten Rückschlagventil 24. Der Einlaß 11 ist etwa um 90° gegenüber der Totpunktlage versetzt und der Einlaß 12 liegt im Bereich vor dem unteren Totpunkt - in Drehrichtung 35 gesehen.
• Wie Fig. 1 zeigt, ist das Einlaßventil 31 als Pilzventil ausgebildet. Es handelt sich um einen pilzförmigen Gummi­körper, der mit seinem Stil in eine gelochte Ventilplatte eingesetzt ist und der mit den Rändern seines Kopfes dich­tend auf der Ventilplatte aufliegt und dabei die Löcher der Ventilplatte umschließt. Bei eintretender Luft stülpt sich der Kopf derart in Saugrichtung um, daß die Saugöffnung freigegeben wird. In der Gegenrichtung sperrt der Kopf.
• Wie Fig. 1 und Fig. 3 zeigen, weist der Auslaß zunächst eine Nut 36 in der Stirnseite des Pumpengehäuses auf, die sich über einen größeren Auslaßbereich erstreckt. Von dieser Nut aus durchdringt der Auslaßkanal 12 den Gehäusedeckel. Der Auslaßkanal 12 mündet in einer Auslaßkammer 25. Das Ventil 24 ist als Federblattventil ausgebildet, das einseitig ein­gespannt ist und die Auslaßöffnung in der Auslaßkammer 25 überdeckt. Die Auslaßkammer ist so ausgebildet, daß sie das Ventil 24 einschließt und daß sie sich an das Lagergehäuse 37 des Pumpengehäuses anschließt. Die Auslaßkammer 25 wird durch einen Deckel 32 verschlossen. Das Lagergehäuse 37 besitzt eine radiale Stichbohrung 27, die von der Auslaß­kammer 25 ausgeht und in eine Ringnut 26 mündet. Die Ringnut 26 liegt im Innenumfang des Lagergehäuses 37 und wird durch den Außenumfang des Rotors begrenzt. Die Ringnut 26 kann auch auf dem Außenumfang des Rotors gebildet und durch den Innenumfang des Lagergehäuses 37 begrenzt werden. Der Rotor besitzt eine Radialbohrung 28, die in derselben Normalebene wie die Ringnut 26 liegt und die daher die Innenbohrung 21 des Rotors mit der Ringnut verbindet. Die Radialbohrung 28 läuft um und ist in Fig. 1 nur zufällig in der Zeichnungs­ebene gelegen.
• Der Rotor weist an seinem Lagerende, das in das Kurbelge­häuse 2 ragt, eine etwas vergrößerte Ausdrehung auf, in die eine Antriebswelle des Motors mit ihrer Kupplungsscheibe 15 hineinragt. Bei der Antriebswelle 3 kann es sich z.B. um die Antriebswelle für die Einspritzpumpe handeln. Die Kupplungs­scheibe 15 wird mit Schraube 18 auf der Antriebswelle befe­stigt. Die Kupplungsscheibe 15 besitzt an einer Stelle ihres Umfangs einen Kupplungslappen 16, der in einen Einschnitt 17 (vgl. Fig. 3) des Rotors 5 eingreift, ohne die axiale Beweg­lichkeit des Rotors zu hindern. Die Antriebswelle 3 und die Schraube 18 besitzen eine zentrische Ölzufuhrbohrung 19. In der Schraube gabelt sich diese axiale Bohrung in zwei oder mehr Öleinspritzbohrungen 20, wobei die Öleinspritzbohrungen 20 in die Innenbohrung 21 des Rotors 5 derart gerichtet sind, daß sie den Flügel 7 nicht treffen.
• Der Rotor besitzt in seiner Innenbohrung 21 einen umlaufen­den Bund 22, der zwischen dem Radialkanal 28 und dem Rotor­ende angebracht ist. Es sei bemerkt, daß der Rotor an seinem freien Ende offen ist; das heißt: Der Innenumfang des Bundes 22 bildet mit dem Kopf der Schraube 18 und die Kupplungs­scheibe 15 bildet mit der Ausdrehung 23 einen Ringspalt, der die Innenbohrung 21 des Rotors mit dem Kupplungsgehäuse verbindet.
• Der Rotor 5 wird durch Antriebswelle 3 mit Drehrichtung 35 angetrieben. Dabei führt der Flügel 7 in dem Führungsschlitz 6 eine Relativbewegung aus und liegt mit seinen beiden Enden dichtend und gleitend am Gehäuseumfang des Pumpengehäuses 4 an.
• Der große Krimmungsradius der Flügelenden hat zur Folge, daß die Flächenpressung des Flügels am Gehäuseumfang gering ist, daß andererseits aber zwischen jedem Flügelkopf und dem Gehäuseumfang ein verhältnismäßig breiter Spalt entsteht. Dieser Spalt soll so breit sein, daß sich in diesem Spalt ein Ölpolster ausbilden kann, das einerseits dynamisch trag­fähig ist und andererseits eine gute Dichtwirkung hat. Infolge des Krümmungsradius wechselt die Anlagelinie des Flügelkopfes am Gehäuseumfang ständig. Dies hat einerseits eine gute Kühlung zur Folge, so daß es nicht zu örtlichen Überhitzungen des Flügels infolge der Reibung kommt. Zum anderen wird hierdurch auch der Verschleiß gemindert und im übrigen eine gleichmäßige Verteilung des Verschleißes bewirkt, so daß mit einer langen Standzeit des Flügels zu rechnen ist. Durch diese Erwägungen ist die untere Grenze des Kantenradius vorgegeben.
• Dabei ist die Verwendung eines Flügels mit Dichtleisten 8 an den Flügelköpfen nicht unbedingt erforderlich. Die Dichtlei­sten können jedoch zum Ausgleich von Toleranzen und zum Ausgleich eines Verschleißes des Pumpengehäuses und der Flügel dienen. Bei Verwendung der Dichtleisten ist von besonderer Wichtigkeit, daß die Dichtleisten außerhalb der Führungsnut 9 wesentlich, jedoch nicht bis auf die vollstän­dige Flügelbreite verbreitert sind. Hierdurch wird ermög­licht, daß auch die Dichtleisten mit einem Krümmungsradius KR hergestellt werden können, der keinesfalls größer ist, vorzugsweise kleiner ist als die halbe Flügeldicke. Weiter­hin wird dadurch, daß das Kopfende der Dichtleiste etwas schmaler als der Flügel ist, verhindert, daß die Dichtlei­sten beim Einfahren des Flügels mit der Dichtleiste in den Rotorschlitz an den Längskanten des Rotorschlitzes hängen­bleiben.
• Wie sich insbesondere aus Fig. 1 ergibt, ist der Rotor ein Rohr, das über seine gesamte Länge gleichen Außendurchmesser hat. Gegenüber der üblichen Ausführung, bei der die Rotor­welle einen kleineren Durchmesser als der Rotor hat, gewinnt der Rotor an Stabilität. Wegen dieser verbesserten Stabili­tät ist es möglich, den Rotor dünnwandig und damit massearm auszuführen. Die Wandstärke ist bei dieser Ausgestaltung des Rotors dadurch begrenzt, daß die Rotorwandung im Führungs­schlitz 6 eine gute, d.h. gut dichtende und geringe Flächen­pressung verursachende Führung für den Flügel darstellen muß.
• Bei dieser Ausgestaltung des Rotors wird ferner ein verhält­nismäßig kleiner Außendurchmesser des Rotors ermöglicht, wobei man wissen muß, daß die Differenz zwischen Flügel­längen und Außendurchmesser des Rotors - abgesehen von der Flügeldicke - im wesentlichen das Fördervolumen der Pumpe bestimmt. Daher trägt auch diese Ausbildung des Rotors zur weiteren Ausbildung des Erfindungsgegenstandes bei.
• Ganz entscheidend ist aber, daß ein Rotor dieser Art sich besonders gut im Gehäuse abdichten läßt. Die Dichtung des Spalts 33 zwischen der Rotorstirnfläche und der anliegenden Gehäusewand erfolgt dadurch, daß sich in dem Spalt 33 der im Pumpengehäuse herrschende Unterdruck fortsetzt. Es bildet sich also in diesem Spalt ein zentrales Druckgradientenfeld aus. Auf der Lagerseite ist die Rotorstirnfläche dem Atmos­phärendruck ausgesetzt. Dabei entsteht ein Selbstregel­effekt: Bei großem Spalt 33 baut sich der Unterdruck im Pumpengehäuse 4 nur auf einer verhältnismäßig großen radia­len Länge des Spaltes ab, so daß die mit Unterdruck beauf­schlagte Ringfläche groß und damit auch die Differenz der Druckkräfte, die auf die beiden entgegengesetzten Stirn­flächen des Rotors einwirken, groß ist. Es erfolgt damit ein automatisches Einpendeln der Anpreßkraft auf einen Wert, der einen optimalen Kompromiß zwischen Abdichtung einerseits und Verschleiß andererseits darstellt.
• Es ist aus Fig. 1 ersichtlich, daß die gute Abdichtung des Rotors auf der einen Seite keine Undichtigkeit auf der Gegenseite bewirkt, da sich die Verhältnisse im Gleitlager 37 bei Axialverschiebung des Rotors nicht ändern. Das Gleit­lager andererseits ist dichtungsmäßig auch unproblematisch, da es beliebig lang ausgeführt werden kann, so daß Spalt­änderungen des Lagerspaltes z.B. infolge Temperaturände­rungen ohne nachteilige Auswirkungen bleiben.
• Eine weitere Besonderheit der Pumpe besteht darin, daß der Luftauslaß zunächst mit seinem ganzen Querschnitt in das Rotorinnere zurückgeführt ist und über das Rotorinnere in das Kurbelgehäuse des Motors mündet. Diese Maßnahme dient der Herstellung eines Ölkreislaufs. Das Schmieröl wird der Pumpe durch Ölzufuhrbohrung 19 und Öleinspritzbohrungen 20 zugeführt. Dabei gelangt das Öl zunächst in die Innenbohrung des Rotors 5, und zwar in den Bereich des Führungsschlitzes 6. Infolge der Zentrifugalkraft wird das Öl als Film oder Mantel auf dem Innenumfang des Rotors verteilt. Dieser Mantel umgibt auch die Spalte, die der Führungsschlitz 6 mit dem Flügel 7 bildet. Es ist weiter zu berücksichtigen, daß das gesamte Pumpengehäuse 4 außerhalb des Rotors unter Unterdruck steht, und zwar nicht nur auf der Saugseite, sondern - zumindest nach kurzem Betrieb - auch auf der sog. Auslaßseite im Bereich des Auslasses 12. Dies wird dadurch bewirkt, daß das Pumpengehäuse durch die Rückschlagventile 31 und 24 nur in Saugrichtung durchströmt werden kann. Infolge des Unterdrucks im Pumpengehäuse 4 und infolge der Zentrifugalkräfte wird nun das Öl, das sich auf den Innen­umfang des Rotors 5 legt, in die Dichtspalte des Führungs­schlitzes 6 sowie in den Dichtspalt 33, den die Stirnseite des Rotors mit der Stirnseite des Pumpengehäuses 4 bildet, hineingezogen und in die Flügelzellen gefördert. In den Flügelzellen wird das Schmieröl durch den umlaufenden Flügel mitgerissen und bildet in den Schmierspalten zwischen den Flügelköpfen und dem Gehäuseumfang einen Schmier- und Dicht­film. Gleichzeitig wird aber auch das Schmieröl durch die Auslaßnut 36 und den Auslaßkanal 12 mit der Auslaßluft zurück in die Auslaßkammer 25 gefördert. Von dort gelangt das Schmieröl durch Stichbohrung 27 in die Ringnut 26. Diese Ringnut 26 steht unter atmosphärischem Druck. Daher kann sich das Schmieröl von hier in die Lagerspalte und die Schmiernut des Lagers verteilen. Es wird zum Teil durch die Lagerspalte zurück in den Pumpenraum des Pumpengehäuses 4 gesaugt; ein anderer Teil sickert in das Kurbelgehäuse. Die Hauptmenge des in der Abluft enthaltenen Schmieröls wird jedoch zurück in die Innenbohrung 21 des Rotors gefördert. Von dort können überschüssige Schmierölmengen durch die Ringspalte, die zwischen der Antriebswelle 3 bzw. Kupplungs­welle 15 und Schraube 18 zum Rotor hin gebildet werden, in das Kurbelgehäuse zurücklaufen. Insbesondere dann, wenn das Ölangebot durch Ölzufuhrbohrung 19 gering ist, kann dieser Rücklauf jedoch auch durch Anbringung der Wulst bzw. des Bundes 22 verhindert werden. Die radiale Höhe des Bundes 22 bestimmt, eine wie große Menge des bereitgestellten Öls im Kreislauf der Flügelzellenpumpe bleiben soll. Infolge der Zentrifugalkraft bildet sich zusammen mit dem durch Ölzu­fuhrbohrung 19 zugeführten Öl ein Mantel auf dem Innenumfang der Innenbohrung 21, der die Schichtdicke des Bundes 22 hat. Die Ölzufuhr von außen kann mithin auf die geringen Mengen begrenzt werden, die im Gleitlager 37 verlorengehen, d.h. direkt wieder in das Kurbelgehäuse abgeführt werden.
• Die Ölmenge, die sich im Kreislauf befindet, bestimmt dabei nicht nur die Schmier-, sondern auch die Dichtwirkung in den Bereichen der Spalte.
• Es sei bemerkt, daß alternativ der Auslaß 12 auch auf der anderen Stirnseite des Pumpengehäuses angeordnet werden kann. In diesem Fall wird auf der Außenseite dieser anderen Stirnseite ebenfalls eine Ventilkammer mit Rückschlagventil vorgesehen. Diese Ventilkammer wird durch einen radial nach innen führenden Kanal und einen achsparallelen Stichkanal zurück in den durch die Innenbohrung 21 gebildeten Raum geführt.
• Ferner ist es möglich, Auslaßkanäle im Pumpenbereich des Rotors vorzusehen, wobei sodann jeweils ein radialer Auslaß­kanal mit Rückschlagventil jeder Flügelzelle zugeordnet ist. Auch hierdurch wird gewährleistet, daß die Abluft und die darin enthaltenen Schmierölmengen in das Motorinnere zurückgeführt und die Schmierölmengen wieder zur Schmierung bereitstehen. Der Bund 22 ist in jedem Falle irgendwo zwischen der Einmündung des Auslasses in die Innenbohrung 21 des Rotors und dem freien Rotorende vorgesehen. Dabei liegt der Bund vorzugsweise zwischen dem freien Rotorende und dem Beginn des Flügelschlitzes, so daß die rückgeführten und gestauten Schmierölmengen vor allem auch zur Schmierung und Dichtung der Spalte zwischen Führungsschlitz 6 und Flügel bereitstehen.
BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG
• 1 Flügelzellenpumpe
• 2 Motorgehäuse, Kurbelgehäuse
• 3 Antriebswelle, Motorwelle, Nockenwelle
• 4 Pumpengehäuse
• 5 Pumpenrotor
• 6 Rotorschlitz, Führungsschlitz
• 7 Flügel
• 8 Dichtleiste
• 9 Nut
• 10 Entlüftungsbohrung
• 11 Einlaß, Sauganschluß
• 12 Auslaß
• 13 Flansch
• 14 Dichtung
• 15 Kupplungsscheibe
• 16 Kupplungslappen
• 17 Einschnitt
• 18 Schraube
• 19 Ölzufuhrbohrung
• 20 Öleinspritzbohrung
• 21 Innenbohrung des Rotors
• 22 Bund
• 23 Ringspalt, Ausdrehung
• 24 Rückschlagventil, Auslaßventil
• 25 Auslaßkammer
• 26 Ringnut
• 27 Stichbohrung
• 28 Rotorbohrung, Radialbohrung
• 29 Äquidistante
• 30 Drehrichtung
• 31 Einlaßventil
• 32 Deckel
• 33 Ringspalt
• 34 Axialnut
• 35 Drehrichtung
• 36 Nut
• 37 Lagergehäuse

Claims (7)

1. Flügelzellenpumpe,
deren zylindrischer Rotor zur Flügelführung lediglich einen in einer Axialebene des Rotors liegenden Führungs­schlitz besitzt und die Gehäuseumfangswand längs einer Mantellinie berührt,
wobei die Flügelkanten, die an der Gehäuseumfangswand anliegen, über mindestens 2/3 der Flügeldicke mit einem Kantenradius KR gekrümmt sind
und wobei die Gehäuseumfangswand im Normalschnitt des Gehäuses die Äquidistante mit dem Radius GR und dem Abstand des Kantenradius KR zu einer Pascalschen Parabel ist, welche durch den Mittelpunkt der abgerundeten Kante beschrieben wird und die Exzentrizität E hat,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Äquidistante durch die Formel
2 - 0,25 < (GR - KR) / E < 2 + 0,25
beschrieben wird.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1,
Kennzeichen:
In dem Rotorschlitz ist lediglich ein Flügel gleitend geführt;
der Flügel besitzt an seinen Enden jeweils eine Führungsleiste, die in einer Nut des Flügels mit Radialspiel beweglich und dichtend geführt ist.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führungsleisten mit ihrem aus der Nut herausragenden Teil breiter als die Führungsleiste und annähernd so breit wie die Flügeldicke, vorzugsweise etwas schmaler als die Flügeldicke ist.

4. Flügelzellenpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Kantenradius KR der Flügel nicht größer als die halbe Flügeldicke ist.

5. Flügelzellen-Vakuumpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Rotor fliegend einseitig gelagert und mit dem einseitig angesetzten Lageransatz aus einem Stück herge­stellt ist
und daß der Rotor und der Lageransatz denselben Außen­durchmesser haben.

6. Flügelzellen-Vakuumpumpe nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß
der Rotor axial beweglich gelagert
und mit einer Antriebswelle (3) axial beweglich gekup­pelt ist
und an der Antriebsseite unter atmosphärischem Druck steht.

7. Flügelzellen-Vakuumpumpe nach Anspruch 5 oder 6,
gekennzeichnet durch eine Gleitlagerung des Rotors.

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