EP1322864B1 - Flügel aus kunststoff für eine flügelzellen-vakuumpumpe - Google Patents

Flügel aus kunststoff für eine flügelzellen-vakuumpumpe Download PDF

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EP1322864B1
EP1322864B1 EP01982127A EP01982127A EP1322864B1 EP 1322864 B1 EP1322864 B1 EP 1322864B1 EP 01982127 A EP01982127 A EP 01982127A EP 01982127 A EP01982127 A EP 01982127A EP 1322864 B1 EP1322864 B1 EP 1322864B1
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EP
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vane
end part
wing
vacuum pump
plastic
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Leonardo Cadeddu
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Robert Bosch GmbH
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    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0881—Construction of vanes or vane holders the vanes consisting of two or more parts
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
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Definitions

  • the invention is based on a wing made of plastic for a vane vacuum pump, according to the genus of Patent claim 1.
  • the wing according to the invention with the features of Patent claim 1 is advantageous in that, firstly a mounting of separately produced items is eliminated on the other hand, the injection mold the final shape of the wing determined reproducibly with relatively tight tolerances.
  • claim 2 embodiment is a Structure of the wing specified, at first the body the wing by injection molding, transfer molding or Forming presses and subsequently produced in the same or a separate injection mold the end-side part of the wing is manufactured.
  • the development of the invention according to claim 3 is insofar advantageous, as one hand, the dimensional accuracy of the wing by a reduced influence of material shrinkage on end part is improved, on the other hand, the cost of the wing can be kept low when the Material of the end-side part is expensive.
  • the measure marked in claim 4 provides an im During the manufacture of the grand piano in a simple way producible connection of the parts of the wing, especially if with the materials used for the Body and the end part of the wing no Material limit can be achieved.
  • heat treatment of Body of the wing will be an increase in strength of the wing by the maximum achievable, spatial Degree of crosslinking of the molecular structures and a constancy of the Wing geometry due to stress reduction in the material structure and avoiding the Nachschwindens achieved.
  • FIG. 1 shows a Spatial representation of a vane vacuum pump with a single wing
  • Figure 2 as a spatial image of the body of Wing
  • Figure 3 also as a room image with two end parts completed wings.
  • a vane-type vacuum pump 10 shown in FIG. 1 has a reproduced without cover pump housing 11 with a Interior 12, in which a drivable rotor 13 eccentric is arranged.
  • the rotor 13 is with a transverse Slot 14 for longitudinally movable guide of a plastic existing wing 15 provided.
  • the wing 15 attacks slidable and sealing on a shell side Inner wall 16, on an end wall 17 and not on drawn lid of the pump housing 11 at.
  • the Pump housing 11 further includes an intake manifold 18 a coat side opening into the interior 12 Inlet opening 19 and the end face an outlet opening 20th on.
  • the intake manifold 18 is connected to a not shown Vacuum brake booster of a vehicle brake system connected.
  • the operation of the vane vacuum pump 10 is known, so there is no further Explanation is needed.
  • the lamellar wing 15 is made Plastic. Its shown in Figure 2 of the drawing Body 21 is made of a duroplastic. He is out a glass fiber reinforced phenol novolak molding compound or a material with comparable properties Injection molding, transfer molding or compression molding. This material is characterized by high mechanical and dynamic load capacity and oil resistance. His Material properties are in the temperature range of -40 ° C to + 150 ° C largely constant. The setting behavior of Material is very high over the life of the vacuum pump 10 low. The material properties of said thermoset can be improved by annealing the body 21 for several hours become.
  • the wing 15 has molded end portions 22 and 23rd made of a high temperature resistant thermoplastic such as polyaryletherketone (PEEK) or a material with consist of comparable properties. This if necessary through a specially composed filler combination modified plastic has a high wear resistance and a low friction coefficient.
  • the End-side parts 22 and 23 are by a Injection molding with the body 21 of the wing 15th united.
  • the body 21, with opposite its broad sides 24, 25 and its narrow sides 26, 27 stepped recessed end portions 28, 29 is provided (see Figure 2), taken in a tool mold and with the mentioned thermoplastic material to that in Figure 3 form supplemented.
  • the plastics used for the body 21 and the end portions 22, 23 of the wing 15 no or one are inadequate previously described embodiment of the wing 15 measures to achieve a positive connection between the mentioned Parts and the body of the wing 15 is provided.
  • the end portions 28 and 29 of the body 21 have three longitudinal, straight grooves 30 half to three-quarter circular cross-section, which of the Material of the end-side parts 22 and 23 at Injection molding process are completed. This way will a lifting or releasing the end-side parts 22, 23 from Body 21 of the wing 15 prevented.
  • Wing 15 In deviation from the above-described manufacturing process of Wing 15 can temper the body 21 without damage for the end-side parts 22, 23 after their union with done to the body.
  • the manufacturing process can also be applied to vane vacuum pumps Find application where wings with only a single end sliding coating can be used.

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Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem Flügel aus Kunststoff für eine Flügelzellen-Vakuumpumpe, nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Aus DE-GM 75 03 397 ist ein Zellenverdichter bekannt, welcher mit aus Kunststoff bestehenden Lamellen oder Flügeln ausgestattet ist. Während derjenige Teil der Lamellen, welcher dem Rotor des Zellenverdichters zugeordnet ist, aus einem Werkstoff minderer Qualität besteht, soll dagegen der endseitige, einer Mantelwand des Verdichtergehäuses zugeordnete Teil der Lamellen aus einem hochverschleißfesten Werkstoff bestehen. Die Teile der Lamellen werden getrennt voneinander hergestellt und durch Verfahren wie Verkleben, Vernieten und Verschweißen miteinander verbunden. Ferner können die beiden Lamellenteile auch bereits beim Herstellungsprozess miteinander verpresst werden. Ein mehrteiliger Lamellenaufbau hat den Nachteil, daß sich die Einzeltoleranzen der Lamellenteile summieren. Dies ist besonders schädlich, wenn Lamellen mit beidendig angeordneten Teilen aus hochverschleißfestem Werkstoff auf diese Weise hergestellt werden. Derartig ausgebildete Lamellen oder Flügel durchgreifen den Rotor und sollen beidendig dichtend am Gehäuse angreifen, wie dies beispielsweise aus US 3 877 851 bekannt ist.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Flügel mit dem Merkmalen des Patentanspruchs 1 ist insofern vorteilhaft, weil zum einen ein Montieren getrennt hergestellter Einzelteile entfällt, zum anderen das Spritzgießwerkzeug die Endform des Flügels mit relativ engen Toleranzen reproduzierbar bestimmt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Patentanspruch 1 beschriebenen Flügels gegeben.
Mit der im Anspruch 2 offenbarten Ausgestaltung wird ein Aufbau des Flügels angegeben, bei dem zunächst der Körper des Flügels durch Spritzgießen, Spritzpressen oder Formpressen erzeugt und nachfolgend in demselben oder einem separaten Spritzgießwerkzeug der endseitige Teil des Flügels gefertigt wird.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist insofern vorteilhaft, als einerseits die Formgenauigkeit des Flügels durch einen verringerten Einfluss der Werkstoffschwindung am endseitigen Teil verbessert wird, andererseits die Kosten des Flügels niedrig gehalten werden können, wenn der Werkstoff des endseitigen Teils teuer ist.
Die im Anspruch 4 gekennzeichnete Maßnahme stellt eine im Zuge der Herstellung des Flügels auf einfache Weise erzeugbare Verbindung der Teile des Flügels dar, insbesondere wenn mit den verwendeten Werkstoffen für den Körper und den endseitigen Teil des Flügels kein Stoffschluss erzielbar ist.
Mit der im Anspruch 5 angegebenen Wärmebehandlung des Körpers des Flügels werden eine Steigerung der Festigkeit des Flügels durch den maximal erreichbaren, räumlichen Vernetzungsgrad der Molekülstrukturen und eine Konstanz der Flügelgeometrie durch Spannungsabbau im Werkstoffgefüge sowie ein Vermeiden des Nachschwindens erzielt.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 eine raumbildliche Darstellung einer Flügelzellen-Vakuumpumpe mit einem einzigen Flügel, Figur 2 als Raumbild den Körper des Flügels und Figur 3 ebenfalls als Raumbild den mit zwei endseitigen Teilen vervollständigten Flügel.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Eine in Figur 1 dargestellte Flügelzellen-Vakuumpumpe 10 hat ein ohne Deckel wiedergegebenes Pumpengehäuse 11 mit einem Innenraum 12, in dem ein antreibbarer Rotor 13 exzentrisch angeordnet ist. Der Rotor 13 ist mit einem quer verlaufenden Schlitz 14 zur längsbeweglichen Führung eines aus Kunststoff bestehenden Flügels 15 versehen. Der Flügel 15 greift gleitbeweglich sowie abdichtend an einer mantelseitigen Innenwand 16, an einer Stirnwand 17 sowie am nicht gezeichneten Deckel des Pumpengehäuses 11 an. Das Pumpengehäuse 11 weist ferner einen Ansaugstutzen 18 mit einer mantelseitig in den Innenraum 12 mündenden Einlassöffnung 19 sowie stirnseitig eine Auslassöffnung 20 auf. Der Ansaugstutzen 18 ist mit einem nicht dargestellten Unterdruck-Bremskraftverstärker einer Fahrzeug-Bremsanlage verbunden. Die Funktionsweise der Flügelzellen-Vakuumpumpe 10 ist bekannt, so dass es hierzu keiner weiteren Erläuterung bedarf.
Der lamellenförmig ausgebildete Flügel 15 besteht aus Kunststoff. Sein in Figur 2 der Zeichnung dargestellter Körper 21 ist aus einem Duroplast gefertigt. Er ist aus einer glasfaserverstärkten Phenol-Novolak-Formmasse oder einem Werkstoff mit vergleichbaren Eigenschaften durch Spritzgießen, Spritzpressen oder Formpressen hergestellt. Dieser Werkstoff zeichnet sich durch hohe mechanische und dynamische Belastbarkeit und Ölbeständigkeit aus. Seine Materialeigenschaften sind im Temperaturbereich von -40°C bis +150°C weitgehend konstant. Das Setzverhalten des Werkstoffs ist über die Lebensdauer der Vakuumpumpe 10 sehr gering. Die Materialeigenschaften des genannten Duroplastes können durch mehrstündiges Tempern des Körpers 21 verbessert werden.
Der Flügel 15 weist angeformte endseitige Teile 22 und 23 auf, welche aus einem hochtemperaturbeständigen Thermoplast wie Polyaryletherketon (PEEK) oder einem Werkstoff mit vergleichbaren Eigenschaften bestehen. Dieser gegebenenfalls durch eine speziell zusammengestellte Füllstoffkombination modifizierte Kunststoff weist eine hohe Verschleißfestigkeit und einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf. Die endseitigen Teile 22 und 23 sind durch einen Spritzgießvorgang mit dem Körper 21 des Flügels 15 vereinigt. Hierzu wird der Körper 21, der mit gegenüber seinen Breitseiten 24, 25 und seinen Schmalseiten 26, 27 abgestuft zurückgesetzten Endabschnitten 28, 29 versehen ist (siehe Figur 2), in einer Werkzeugform aufgenommen und mit dem erwähnten thermoplastischen Werkstoff zu der in Figur 3 dargestellten Form ergänzt. Dabei bilden die beiden endseitigen Teile 22 und 23 des Flügels 15 halbzylinderförmige Schalen mit geringer Schichtdicke, welche die Endabschnitte 28 und 29 des Körpers 21 als Gleitbelag umhüllen und flächenbündig zumindest mit den Schmalseiten 26 und 27 des Körpers 21 abschließen.
Da die verwendeten Kunststoffe für den Körper 21 und die endseitigen Teile 22, 23 des Flügels 15 keinen oder einen unzureichenden Stoffschluss eingehen, sind bei der vorbeschriebenen Ausführungsform des Flügels 15 Maßnahmen zum Erzielen eines Formschlusses zwischen den erwähnten Teilen und dem Körper des Flügels 15 vorgesehen. Hierzu weisen die Endabschnitte 28 und 29 des Körpers 21 drei längslaufende, gerade Nuten 30 halb- bis dreiviertelkreisförmigen Querschnitts auf, welche von dem Werkstoff der endseitigen Teile 22 und 23 beim Spritzgießvorgang ausgefüllt werden. Auf diese Weise wird ein Abheben oder Lösen der endseitigen Teile 22, 23 vom Körper 21 des Flügels 15 verhindert.
In Abweichung vom vorbeschriebenen Herstellungsprozess des Flügels 15 kann das Tempern des Körpers 21 auch ohne Schaden für die endseitigen Teile 22, 23 nach deren Vereinigung mit dem Körper erfolgen.
Der Herstellungsprozess kann auch bei Flügelzellen-Vakuumpumpen Anwendung finden, bei denen Flügel mit nur einem einzigen endseitigen Gleitbelag verwendet werden.

Claims (5)

  1. Flügel (15) aus Kunststoff für eine Flügelzellen-Vakuumpumpe (10), der in einem Rotor (13) längs geführt ist und mit wenigstens einem endseitigen Teil (22, 23) gleitbeweglich an der mantelseitigen Innenwand (16) eines Pumpengehäuses (11) angreift, wobei der Körper (21) des Flügels (15) und sein endseitiger Teil (22, 23) aus unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, von denen der Werkstoff des endseitigen Teils (22, 23) einen hohen Verschleißwiderstand hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (21) des Flügels (15) aus einem Duroplast und sein endseitiger Teil (22, 23) aus einem Thermoplast bestehen, welche durch einen Spritzgießvorgang miteinander vereinigt sind.
  2. Flügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Formen des Körpers (21) des Flügels (15) der endseitige Teil (22, 23) in einem Spritzgießvorgang hergestellt ist.
  3. Flügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der endseitige Teil (22, 23) des Flügels (15) als Schicht geringer Dicke ausgebildet ist.
  4. Flügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (21) des Flügels (15) und der endseitige Teil (22, 23) durch Formschluss miteinander verbunden sind.
  5. Flügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (21) des Flügels (15) vor oder nach dem Spritzgießen des endseitigen Teils (22, 23) einer Temperung unterzogen ist.
EP01982127A 2000-09-21 2001-09-19 Flügel aus kunststoff für eine flügelzellen-vakuumpumpe Expired - Lifetime EP1322864B1 (de)

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