EP1424495A2 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

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EP1424495A2
EP1424495A2 EP04004782A EP04004782A EP1424495A2 EP 1424495 A2 EP1424495 A2 EP 1424495A2 EP 04004782 A EP04004782 A EP 04004782A EP 04004782 A EP04004782 A EP 04004782A EP 1424495 A2 EP1424495 A2 EP 1424495A2
Authority
EP
European Patent Office
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rotor
pump
plastic
wing
metal
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP04004782A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP1424495A3 (de
Inventor
Willi Dipl.-Ing. Schneider
Reiner Schmid
Peter Jeschonnek
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayerische Motoren Werke AG
Joma Hydromechanic GmbH
Original Assignee
Bayerische Motoren Werke AG
Joma Hydromechanic GmbH
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Priority claimed from DE20018958U external-priority patent/DE20018958U1/de
Application filed by Bayerische Motoren Werke AG, Joma Hydromechanic GmbH filed Critical Bayerische Motoren Werke AG
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Definitions

  • the invention relates to a positive displacement pump with the Features of the preamble of claim 1.
  • a positive displacement pump is already known from DE 41 07 720 A1, whose the two chambers of the pump housing space separating, guided wing on both Front ends each movable in the longitudinal direction of the wing guided and on the inner peripheral wall of the housing space wearing sealing strip.
  • these are in Cross-section T-shaped, the T-beam is convexly curved on the outside in cross section and accordingly the peripheral wall only along a surface line touched.
  • the middle ledge is on the front with one in the wing molded longitudinal groove movable in the longitudinal direction of the wing engaged so that the sealing strips when the drive shaft rotates under the action of centrifugal force automatically attach to the inner wall of the housing.
  • Positive displacement pumps of this embodiment are therefore suitable e.g. not for the evacuation of a brake booster a motor vehicle, since in this case even small ones Speeds an evacuation must be ensured.
  • the invention is therefore based on the object Provide positive displacement pump, which also without problems Motor vehicles can be used.
  • the optimal material pairings become.
  • the components that are heavily used are made of a harder material, e.g. Metal and / or ceramic manufactured, the components being kinematically strong be claimed, i.e. which often accelerates and decelerates are made of a lighter material.
  • connection is a metal-plastic connection, Metal-ceramic connection, metal-plastic-ceramic connection or plastic-ceramic connection.
  • the plastic can be a polyether ether ketone (PEEK), Polyether sulfide (PES), syndiotactic polystyrene (SPS) or a polyphenylene sulfide (PPS).
  • PEEK polyether ether ketone
  • PES Polyether sulfide
  • SPS syndiotactic polystyrene
  • PPS polyphenylene sulfide
  • the positive displacement pump according to FIG. 1 comprises in a known manner Way a pump housing 10, one in its e.g. circular cylindrical housing space 12 eccentrically mounted Pump rotor 16, the drive shaft 14 rotatably is connected in a rotationally fixed manner and radially in this slidably guided rotor blade 18, which at its Wing ends each carries a sealing strip 20 or 22.
  • the pump rotor 16 preferably has a hollow cylindrical one Rotor shell 24 in which one along its Inner diameter extending inner wing guide strip 26 is provided, in which the rotor blade 18 is radial is slidably received. 28 denotes inner rotor webs for stiffening the rotor shell.
  • the rotor 16 is for Drive shaft 14 as a guide for the wing 18th slotted and plugged onto the shaft 14, inserted or molded.
  • the housing space 12 is, for simplicity's sake, not is shown, tightly closed on both ends, the drive shaft 14 the one housing end wall penetrated liquid-tight.
  • At the housing space 12 are also an inflow and an outflow line connected to a fluid to be promoted To be able to supply and discharge positive displacement pump.
  • the sealing strips 20, 22 of the rotor blade 18 are in the Cross section preferably U-shaped and overlap one with their U-legs 30, 32 the wing tips preferably over the entire Wing width molded guide bar 34.
  • the sealing strips 20, 22 for In the longitudinal direction of the rotor blade 18 these are preferred with two spaced apart and parallel to each other provided guide pieces 36, 38 equipped to integrally formed the connecting web 40 of their U-legs 30, 32 are and extend parallel to these, their Length is preferably less than that of the U-leg 30, 32.
  • the guide pieces 36, 38 each engage in one blind hole-like recess 42 and 44 and so also an exact alignment of the sealing strips 20, 22 transversely to the longitudinal direction of the wing.
  • the U-leg connecting web 40 of the sealing strips 20, 22 is preferably designed in cross section so that it on the outside at the same time a sealing edge 46 is defined.
  • an energy store preferably in the form a leaf spring 48 is provided, which constantly tries to relevant sealing strip 20 or 22 in the direction of To shift or circumferential inner wall of the housing space 12 to keep in touch with this.
  • a compression spring 50 or 52 can be introduced, on which the ledge guide pieces 36, 38 are supported (FIG. 3).
  • the rotor blades 18 and the sealing strips 20, 22 are preferably designed as a molded plastic part, the Rotor blades 18 in particular for the purpose of uniform material distribution in the spraying process, for example with three of these in Transverse direction parallel to its flat sides, Flat slot-like recesses 54 is equipped.
  • the Pump rotor 16 can also be stored centrally in the housing space 12 if the latter has an oval peripheral shape.
  • the positive displacement pump according to FIGS. 5 and 6 comprises one Flange body with a pump housing 61 forming Cylinder cup 62, a pump drive shaft mounted in this 63 with attached rotor 64 and one in one the recess running rotor center, as Whole with 65 marked, two-part wings.
  • the sealing strips 66 face the wall of the cylinder pot 62 provided with a concave radius 68 (Fig. 5). Consequently there are two lines of contact at 69 and 70, which in Interaction with the flat wing sections 65 ', 65' ' to seal the chambers in front of and behind the wing 65 serve. Radii 71 are at the ends of the sealing strips 66 and 72 are provided, which ensures optimal resealing is achieved.
  • the rotor 64 is towards the drive shaft 63 as a guide for slotted the wing 65 and plugged onto the shaft 63, inserted or molded.
  • This change in length is due to the radial mobility of the Wing sections 65 ', 65' 'balanced.
  • the adaptation to the variable length in the angle of rotation happens through that Pressing the sealing strips 66 and taking the Wing 65 through the drive shaft 63 through the shaped spring 67 or by a corresponding compression spring, which the Wing sections 65 ', 65' 'apart and with this connected sealing strips 66 to the Pressed on cylinder wall.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit einem Pumpengehäuse, einem in dessen Gehäuseraum exzentrisch gelagerten Pumpenrotor, der mit einer Antriebswelle drehfest verbunden ist, sowie einem in diesem insbesondere radial verschiebbar geführten Rotorflügel, der an der Innenwand des Pumpengehäuses anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenrotor und/oder der Rotorflügel aus Metall, Kunststoff, Keramik und/oder einer Verbindung hiervon bestehen. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
Aus DE 41 07 720 A1 bereits eine Verdrängerpumpe bekannt, deren die beiden Kammern des Pumpengehäuseraumes voneinander trennender, zwangsgeführter Flügel an beiden Stirnenden jeweils eine in Flügellängsrichtung beweglich geführte und an der Innenumfangswand des Gehäuseraumes anliegende Abdichtleiste trägt.
Zur beweglichen Anordnung der Abdichtleisten sind diese im Querschnitt T-förmig ausgebildet, wobei der T-Balken außenseitig im Querschnitt konvex gekrümmt ist und demgemäß die Umfangswand lediglich entlang einer Mantellinie berührt.
Der mittlere Leistensteg ist mit einer in den Flügel stirnseitig eingeformten Längsnut in Flügellängsrichtung beweglich in Eingriff gebracht, so dass sich die Abdichtleisten bei der Rotation der Antriebswelle unter Fliehkraftwirkung selbsttätig an die Gehäuseinnenumfangswand anlegen.
Der Nachteil dieser Konstruktion besteht darin, dass die Abdichtleisten erst ab einer bestimmten Drehzahl der Antriebswelle unter Zentrifugalkrafteinwirkung zur abdichtenden Anlage an die Innenumfangswand des Gehäuseraumes gelangen und erst ab diesem Zeitpunkt eine Kammerabdichtung zustande kommt, die eine zuverlässige Förderung eines gasförmigen oder flüssigen Strömungsmittels gewährleistet.
Verdrängerpumpen dieser Ausführungsform eignen sich deshalb z.B. nicht für die Evakuierung eines Bremskraftverstärkers eines KfZ, da in diesem Falle bereits bei kleinen Drehzahlen eine Evakuierung sichergestellt sein muss.
Die heutzutage hergestellten Verdrängerpumpen sind in der Regel schwer und werden daher nur vereinzelt bei Kraftfahrzeugen eingesetzt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verdrängerpumpe bereitzustellen, die problemlos auch bei Kraftfahrzeugen eingesetzt werden kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Verdrängerpumpe gelöst, die die Merkmale des Anspruches 1 aufweist.
Durch die Verwendung von Metall, Kunststoff, Keramik und/oder einer Verbindung hiervon für dass den Pumpenrotor und/oder den Rotorflügel können für den jeweiligen Einsatzzweck die optimalen Materialpaarungen herausgesucht werden. Die Bauteile, die stark beansprucht werden, werden aus einem härteren Material, z.B. Metall Und/oder Keramik hergestellt, wobei die Bauteile, die kinematisch stark beansprucht werden, d.h. die oft beschleunigt und verzögert werden, bestehen aus einem leichteren Material.
Erfindungsgemäß ist die Verbindung eine Metall-Kunststoff-Verbindung, Metall-Keramik-Verbindung, Metall-Kunststoff-Keramik-Verbindung oder Kunststoff-Keramik-Verbindung.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Pumpenrotor aus Flügelteilstücken 65', 65" besteht, wobei die Flügelteilstücke aus dem oben angegebenen Material bestehen.
Eine Variante einer erfindungsgemäßen Verdrängerpumpe sieht vor, dass der Pumpenrotor Abdichtleisten aufweist, die ebenfalls aus Metall, Kunststoff, Keramik und/oder einer Verbindung hiervon bestehen.
Dabei kann der Kunststoff ein Polyetheretherketon (PEEK), Polyethersulfid (PES), syndiotaktisches Polystyrol (SPS) oder ein Polyphenylensulfid (PPS) sein.
In der Zeichnung sind mögliche Ausführungsbeispiele einer Verdrängerpumpe veranschaulicht. Es zeigen:
Figur 1
eine schaubildlich, aufgebrochene Darstellung einer Verdrängerpumpe mit einem Pumpenrotor;
Figur 2
einen Längsschnitt des Rotorflügels gemäß Fig. 1;
Figur 3
einen Längsschnitt durch eine Konstruktionsvariante des Rotorflügels;
Figur 4
eine Ansicht auf eine Flügellängskante;
Figur 5
eine schaubildliche Ansicht in den geöffneten Gehäuseraum einer Verdrängerpumpe, einen anderen Flügel zeigend;
Figur 6
eine Seitenansicht der Verdrängerpumpe gemäß Figur 5; und
Figur 7
eine perspektivische Darstellung eines aus zwei Flügelteilstücken gebildeten Pumpenflügels.
Die Verdrängerpumpe gemäß Figur 1 umfasst in bekannter Weise ein Pumpengehäuse 10, einen in dessen z.B. kreiszylindrischem Gehäuseraum 12 exzentrisch gelagerten Pumpenrotor 16, der mit einer Antriebswelle 14 drehfest drehfest verbunden ist sowie einen in diesem radial verschiebbar geführten Rotorflügel 18, der an seinen Flügelenden jeweils eine Abdichtleiste 20 bzw. 22 trägt.
Der Pumpenrotor 16 weist vorzugsweise einen hohlzylindrischen Rotormantel 24 auf, in dem eine sich entlang seines Innendurchmessers erstreckende, innere Flügelführungsleiste 26 vorgesehen ist, in der der Rotorflügel 18 radial verschiebbar aufgenommen ist. 28 bezeichnet Rotorinnenstege zur Aussteifung des Rotormantels. Der Rotor 16 ist zur Antriebswelle 14 hin als Führung für den Flügel 18 geschlitzt und auf die Welle 14 aufgesteckt, eingesteckt oder angespritzt.
Der Gehäuseraum 12 ist, was einfachheitshalber nicht gezeigt ist, an beiden Stirnseiten dicht verschlossen, wobei die Antriebswelle 14 die eine Gehäusestirnwand flüssigkeitsdicht durchsetzt. Am Gehäuseraum 12 sind außerdem eine Zufluss- und eine Abflussleitung angeschlossen, um ein zu förderndes Strömungsmittel der Verdrängerpumpe zu- und aus dieser abführen zu können.
Die Abdichtleisten 20, 22 des Rotorflügels 18 sind im Querschnitt vorzugsweise U-förmig ausgebildet und übergreifen mit ihren U-Schenkeln 30, 32 jeweils einen an die Flügelstirnenden vorzugsweise über die gesamte Flügelbreite angeformten Führungssteg 34. Zur exakt geradlinigen Relativbewegung der Abdichtleisten 20, 22 zur Längsrichtung des Rotorflügels 18 sind diese vorzugsweise mit zwei in seitlichem Abstand und parallel zueinander vorgesehenen Führungsstücken 36, 38 ausgestattet, die an den Verbindungssteg 40 ihrer U-Schenkel 30, 32 angeformt sind und sich zu diesen parallel erstrecken, wobei ihre Länge vorzugsweise kleiner ist als diejenige der U-Schenkel 30, 32.
Die Führungsstücke 36, 38 greifen jeweils in eine sacklochartige Vertiefung 42 bzw. 44 ein und stellen so auch eine exakte Ausrichtung der Abdichtleisten 20, 22 quer zur Flügellängsrichtung sicher.
Der U-Schenkel-Verbindungssteg 40 der Abdichtleisten 20, 22 ist im Querschnitt vorzugsweise so gestaltet, dass er außenseitig zugleich eine Abdichtkante 46 definiert. Um diese mit der Innenumfangswand des Gehäuseraumes 12 in ständiger, abdichtender Berührung zu halten, ist zwischen flügelseitigem Führungssteg 34 und leistenseitigem Verbindungssteg 40 ein Kraftspeicher vorzugsweise in Form einer Blattfeder 48 vorgesehen, der ständig versucht, die betreffende Abdichtleiste 20 bzw. 22 in Richtung auf die Innenumfangswand des Gehäuseraumes 12 zu verschieben bzw. mit dieser in Kontakt zu halten.
Alternativ hierzu kann z. B. in jede der Vertiefungen 42, 44 eine Druckfeder 50 bzw. 52 eingebracht sein, auf denen sich die Leistenführungsstücke 36, 38 abstützen (Fig. 3).
Der Rotorflügel 18 sowie die Abdichtleisten 20, 22 sind vorzugsweise als Kunststoffspritzteil ausgeführt, wobei der Rotorflügel 18 insbesondere zwecks gleichmäßiger Materialverteilung beim Spritzprozess bspw. mit drei diesen in Querrichtung parallel zu dessen Flachseiten durchsetzenden, flachschlitzartigen Ausnehmungen 54 ausgestattet ist. Der Pumpenrotor 16 kann im Gehäuseraum 12 auch zentral gelagert sein, sofern letzterer eine ovale Umfangsform aufweist.
Die Verdrängerpumpe gemäß den Figuren 5 und 6 umfasst einen Flanschkörper mit einem ein Pumpengehäuse 61 bildenden Zylindertopf 62, eine in diesem gelagerte Pumpenantriebswelle 63 mit aufgesetztem Rotor 64 und einen in einer über die Rotormitte verlaufenden Aussparung geführten, als Ganzes mit 65 bezeichneten, zweigeteilten Flügel. Dieser ist, wie Figur 7 zeigt, vorzugsweise durch symmetrische, flache Flügelteilstücke 65', 65'' gebildet, die an ihrem äußeren Ende jeweils ein Drehlager aufweisen, auf dem eine Abdichtleiste 66 um eine zur Rotordrehachse parallele Achse schwenkbar gelagert ist.
Das andere Ende der Flügelteilstücke 65', 65" ist so ausgebildet, dass diese entweder stumpf (siehe Fig. 7) oder als Nut und Feder (siehe Fig. 5) miteinander in Eingriff sind.
Im letzteren Falle ist innerhalb des Flügelteilstückes 65'', was nicht gezeigt ist, eine geeignete Druckfeder zu positionieren, während im anderen Falle, wie aus Figur 7 zu ersehen ist, zwischen beiden Flügelendstücken 65', 65'' eine Z-förmige Formfeder 67 angeordnet ist, durch die beide Flügelteilstücke 65', 65" auseinander bewegt und dadurch die Abdichtleisten 66 mit einer definierten Anpresskraft an den Innenumfang des Zylindertopfes 62 angelegt werden.
Die Abdichtleisten 66 sind zur Wand des Zylindertopfes 62 hin mit einem konkaven Radius 68 versehen (Fig. 5). Somit ergeben sich zwei Berührungslinien bei 69 und 70, die im Zusammenwirken mit den flachen Flügelteilstücken 65', 65'' zur Abdichtung der Kammern vor und hinter dem Flügel 65 dienen. An den Enden der Abdichtleisten 66 sind Radien 71 und 72 vorgesehen, wodurch eine optimale Nachabdichtung erreicht wird.
Der Rotor 64 ist zur Antriebswelle 63 hin als Führung für den Flügel 65 geschlitzt und auf die Welle 63 aufgesteckt, eingesteckt oder angespritzt.
Bei der Rotation der Antriebswelle 63 können sich die beiden Flügelteilstücke 65', 65" voneinander unabhängig im Rotor 64 radial bewegen. Die Abdichtleisten 66 legen sich in jedem Drehwinkel mit beiden Enden (bei 69 und 70) an den Innenumfang des Zylindertopfes 62 an und verändern dadurch ihren Anstellwinkel zur translatorischen Achse des Flügels 65. Durch die Fixierung der Abdichtleisten 66 in den Drehlagern der Flügelteilstücke 65', 65" und der Veränderung des Anstellwinkels bei einer Rotation der Antriebswelle 63 wird der Achsabstand der beiden Drehlager zueinander, bei Anliegen der Abdichtleisten 66 an der Innenumfangsfläche des Zylindertopfes 62, zusätzlich zur variablen, geometrischen Größe des theoretischen Achsmaßes in der Flügelachse, veränderlich.
Diese Längenänderung wird durch die Radialbeweglichkeit der Flügelteilstücke 65', 65'' ausgeglichen. Die Anpassung an die variable Länge im Drehwinkel geschieht durch das Anpressen der Abdichtleisten 66 und der Mitnahme des Flügels 65 durch die Antriebswelle 63 durch die Formfeder 67 bzw. durch eine entsprechende Druckfeder, welche die Flügelteilstücke 65', 65'' auseinanderdrückt und die mit diesen verbundenen Abdichtleisten 66 an die Zylindertopfwand anpresst.

Claims (5)

  1. Verdrängerpumpe (10) mit einem Pumpengehäuse (10), einem in dessen Gehäuseraum (12) exzentrisch gelagerten Pumpenrotor (16, 64), der mit einer Antriebswelle (14) drehfest verbunden ist, sowie einem in diesem insbesondere radial verschiebbar geführten Rotorflügel (18, 65), der an der Innenwand des Pumpengehäuses (10) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenrotor (16, 64) und/oder der Rotorflügel (18, 65) aus Metall, Kunststoff, Keramik und/oder einer Verbindung hiervon bestehen.
  2. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung eine Metall-Kunststoff-Verbindung, Metall-Keramik-Verbindung, Metall-Kunststoff-Keramik-Verbindung oder Kunststoff-Keramik-Verbindung ist.
  3. Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenrotor (16, 64) aus Flügelteilstücken (65', 65'') besteht.
  4. Verdrängerpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenrotor (16, 64) Abdichtleisten (20, 22, 66) aufweist, die ebenfalls aus aus Metall, Kunststoff, Keramik und/oder einer Verbindung hiervon bestehen.
  5. Verdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kunststoff ein Polyetheretherketon (PEEK), Polyethersulfid (PES), syndiotaktisches Polystyrol (SPS) oder ein Polyphenylensulfid (PPS) ist.
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