EP1952026B2 - Rotorpumpe - Google Patents

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EP1952026B2
EP1952026B2 EP06818880.4A EP06818880A EP1952026B2 EP 1952026 B2 EP1952026 B2 EP 1952026B2 EP 06818880 A EP06818880 A EP 06818880A EP 1952026 B2 EP1952026 B2 EP 1952026B2
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rotor
metal strip
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casing
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EP1952026B1 (de
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Willi Schneider
Torsten Helle
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Joma Polytec GmbH
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    • 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
    • F04C18/34—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 having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/344—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 having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C18/3441—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 having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
    • 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
    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/90—Improving properties of machine 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
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings

Definitions

  • the invention relates to a rotor pump with a stator housing forming a pump housing, a rotatably mounted in the pump housing rotor, and a rotor in the rotor substantially radially displaceable wings, which rests with at least one wing tip on an inner peripheral surface of the stator and thereby defining a suction chamber and a pressure chamber
  • the stator is formed by a metal band which forms part of the pump housing and at least partially surrounds the rotor, and the metal band is the peripheral wall of a housing cover, which is mounted on a housing plate receiving the axis of the rotor.
  • Such pumps are for example from the DE 10 2004 034 919 B3 known. They are also used in motor vehicles and sometimes subject to extreme temperature fluctuations. If such pumps are mounted in particular in the area of the exhaust system, for example next to the exhaust manifold, then these pumps are additionally heated from the outside, so that the material of the pump is exposed not only mechanical, but also extreme thermal loads. This must be taken into account when selecting the material for the pump. Although aluminum or an aluminum alloy would be optimal for making the housing of the pump due to its ease of processing and light weight, this material can not be used for such temperature loaded pumps, as it does not withstand these high temperatures of over 150 ° C to 200 ° C , The most heavily loaded would be the sliding surface on which the tip of the wing slides along. Here it would come to an intolerable material removal.
  • a vane pump is known in which the pump housing is composed of a front plate and a cup-shaped housing, wherein the cup-shaped housing is produced by a deep-drawing process.
  • the JP 59-180087 as well as the DE 197 10 976 A1 disclose a vane pump whose stator is formed by a steel band.
  • the invention is therefore based on the object to provide a rotor pump, which can also be exposed to elevated temperatures and yet easy and inexpensive to produce.
  • the rotor which has the running surface on which the wing tip slides, consists of a metal strip which has the required properties, for example the suitable temperature resistance and / or the required abrasion resistance. So it does not have the entire pump housing made of this material, but only the metal strip. This has the significant advantage that the price of this material plays only a minor role, since the actual housing of the rotor pump from the conventional material, for example aluminum or an aluminum alloy, can continue to be produced in a simple manner. Thus, the housing or at least a part of the housing continues to be produced as a die-cast part. If the temperatures are still in an acceptable range for plastic, then the housing may well be an injection molded part.
  • the metal strip has a sealing portion to the rotor, whereby the suction chamber is separated from the pressure chamber and sealed.
  • the free ends can rest directly or via sealing pieces on the rotor.
  • the metal strip is a steel strip.
  • This steel strip can be formed to have the required curvature, and the portion to be inserted into the pump housing can be cut from a continuous steel strip.
  • the metal strip has the desired curvature, whereby it is at least partially bent part-circular.
  • Such a curvature can be made relatively easily, and meets the requirements of a simple rotor pump.
  • One way to protect against overheating is that between the metal strip and the metal strip surrounding the housing section cooling channels are provided, in which circulates coolant. As a result, at least the running surface of the rotor pump is cooled.
  • a total of a rotor pump in which the housing 12 is constructed of a housing plate 14 and a patch cup-shaped housing cover 16.
  • the housing 12 has a suction port 18, which opens into an interior, which is a working space.
  • a rotor designated as a whole by 24 in which a vane 26 orthogonal to the axis of rotation 28 (FIG. FIG. 2 ) is slidably mounted.
  • the rotor 24 has a transverse groove in which the wing 26 is guided.
  • FIG. 2 does not touch the wing 26 an inner peripheral surface 32 of the housing cover 16 by the working space with its opposing wing tips 34 divided into a suction chamber 36 and a pressure chamber 38.
  • an outlet 40 is shown in which the pumped fluid is ejected.
  • the pot-shaped housing plate 14 has a raised in the direction of the axis of rotation 28 and in the direction of the housing cover 16 edge 48, on the inside of a metal strip 44 is present.
  • the housing cover 16 is disc-shaped.
  • the metal strip 44 is thus inserted into the housing plate 14, in particular cast.
  • the metal band 44 is formed as an open ring and the free ends 50 abut against the peripheral surface of the rotor 24. Therefore, the free ends 50 are made in the form of sealing elements or wear (sealing strips, not shown), so that they seal the suction port 18 from the outlet 40.
  • the free ends 50 may be provided with other sealing elements.
  • the housing 12 still from the conventional Material, for example, an aluminum alloy can be produced, but the stator is designed as a metal strip 44, for example as a steel strip, and is located in the housing 12 and the inner peripheral surface 32, on which the wing tips 34 slide along forms. The housing 12 is therefore not worn by the wing tips 34.
  • FIG. 1 is still hinted a cooling channel 52 shown, which lies in the edge 48 and the radially outwardly facing side of the metal strip 44 cools.
  • Such a trained rotor pump 10 is resistant to shearing even at high ambient temperatures, since the inner peripheral surface 32 is formed by a metal strip 44 which consists of a temperature-resistant material.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Rotary Pumps (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rotorpumpe mit einem einen Stator bildenden Pumpengehäuse, einem im Pumpengehäuse drehbar gelagerten Rotor, und einem im Rotor im Wesentlichen radial verschieblich gelagerten Flügel, der mit wenigstens einer Flügelspitze an einer Innenumfangsfläche des Stators anliegt und dadurch einen Saugraum und einen Druckraum definiert wobei der Stator von einem Metallband gebildet wird, welches ein Teil des Pumpengehäuses bildet und den Rotor zumindest teilweise umgibt, und das Metallband die Umfangswand eines Gehäusedeckels ist, der auf eine die Achse des Rotors aufnehmenden Gehäuseplatte aufgesetzt ist.
  • Derartige Pumpen sind zum Beispiel aus der DE 10 2004 034 919 B3 bekannt. Sie werden unter anderem auch in Kraftfahrzeuge eingesetzt und unterliegen mitunter extremen Temperaturschwankungen. Werden derartige Pumpen insbesondere im Bereich der Abgasanlage, zum Beispiel neben dem Auspuffkrümmer montiert, dann werden diese Pumpen zusätzlich von außen erwärmt, so dass das Material der Pumpe nicht nur mechanischen, sondern auch extremen thermischen Belastungen ausgesetzt ist. Dies muss bei der Auswahl des Materials für die Pumpe berücksichtigt werden. Obwohl Aluminium oder eine Aluminiumlegierung aufgrund der leichten Verarbeitbarkeit und des geringen Gewichts optimal für die Herstellung des Gehäuses der Pumpe wäre, kann dieses Material für derartig temperaturbelastete Pumpen nicht verwendet werden, da es diesen hohen Temperaturen von über 150°C bis 200°C nicht standhält. Am höchsten belastet wäre die Gleitfläche, an welcher die Spitze des Flügels entlang gleitet. Hier käme es zu einem nicht tolerierbaren Materialabtrag.
  • Aus der DE 41 09 873 A1 ist eine Flügelzellenpumpe bekannt, bei welcher das Pumpengehäuse aus einer Stirnplatte und einem topfförmigen Gehäuse zusammengesetzt ist, wobei das topfförmige Gehäuse durch ein Tiefziehverfahren hergestellt ist.
  • Die JP 59-180087 sowie die DE 197 10 976 A1 offenbaren eine Flügelzellenpumpe, deren Stator von einem Stahlband gebildet wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rotorpumpe bereitzustellen, welche auch erhöhten Temperaturen ausgesetzt werden kann und dennoch einfach und preiswert herstellbar ist.
  • Diese Aufgabe wird bei einer Rotorpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Metallband freie Enden aufweist, die am Rotor anliegen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Rotorpumpe besteht der Rotor, welcher die Lauffläche aufweist, an welcher die Flügelspitze entlang gleitet, aus einem Metallband, welches die geforderten Eigenschaften, zum Beispiel die geeignete Temperaturfestigkeit und/oder die erforderliche Abriebfestigkeit, aufweist. Es muss also nicht das gesamte Pumpengehäuse aus diesem Material hergestellt werden, sondern lediglich das Metallband. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass der Preis dieses Materials nur eine geringe Rolle spielt, da das eigentliche Gehäuse der Rotorpumpe aus dem herkömmlichen Material, zum Beispiel Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, weiterhin auf einfache Weise hergestellt werden kann. So wird das Gehäuse oder zumindest ein Teil des Gehäuses weiterhin als Druckgussteil hergestellt. Liegen die Temperaturen noch in einem für Kunststoff vertretbaren Bereich, so kann das Gehäuse durchaus auch ein Spritzgussteil sein.
  • Das Metallband besitzt einen Dichtungsabschnitt zum Rotor, wodurch der Saugraum vom Druckraum getrennt und abgedichtet wird. Dabei können die freien Enden direkt oder über Dichtstücke am Rotor anliegen.
  • In bevorzugter Weise ist das Metallband ein Stahlband. Dieses Stahlband kann derart geformt werden, dass es die erforderliche Krümmung besitzt, wobei der in das Pumpengehäuse einzusetzende Abschnitt von einem Endlosstahlband abgeschnitten werden kann.
  • Wie bereits erwähnt, besitzt das Metallband die gewünschte Krümmung, wobei es wenigstens abschnittsweise teilkreisförmig gebogen ist. Eine derartige Krümmung kann relativ einfach hergestellt werden, und genügt den Ansprüchen an eine einfache Rotorpumpe.
  • Eine Möglichkeit zum Schutz gegen Überhitzung besteht darin, dass zwischen dem Metallband und dem das Metallband umgebenden Gehäuseabschnitt Kühlkanäle vorgesehen sind, in welchem Kühlmittel umläuft. Dadurch wird zumindest die Lauffläche der Rotorpumpe gekühlt.
  • Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist.
  • In der Zeichnung zeigen:
    • Figur 1
    eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels einer Rotorpumpe, teilweise aufgeschnitten; und
    Figur 2
    eine Draufsicht auf die Rotorpumpe gemäß Figur 1 mit abgenommenen Gehäusedeckel.
  • In den Figuren 1 und 2 ist mit dem Bezugszeichen 10 insgesamt eine Rotorpumpe bezeichnet, bei welcher das Gehäuse 12 aus einer Gehäuseplatte 14 und einem aufgesetzten topfförmigen Gehäusedeckel 16 aufgebaut ist. Das Gehäuse 12 besitzt einen Sauganschluss 18, der in einen Innenraum ausmündet, welcher einen Arbeitsraum darstellt. Im Arbeitsraum befindet sich ein insgesamt mit 24 bezeichneter Rotor, in welchem ein Flügel 26 orthogonal zur Drehachse 28 (Figur 2) verschieblich gelagert ist. Hierfür weist der Rotor 24 eine Quernut auf, in welcher der Flügel 26 geführt ist.
  • Wie aus Figur 2 deutlich erkennbar ist, berührt nicht der Flügel 26 eine Innenumfangsfläche 32 des Gehäusedeckels 16, indem er mit seinen einander gegenüberliegenden Flügelspitzen 34 den Arbeitsraum in einen Saugraum 36 und einen Druckraum 38 unterteilt. In der Figur 2 ist außerdem ein Auslass 40 dargestellt, in welchen das geförderte Fluid ausgestoßen wird.
  • Die topfförmige Gehäuseplatte 14 besitzt einen in Richtung der Drehachse 28 und in Richtung auf den Gehäusedeckel 16 hochgezogenen Rand 48, an dessen Innenseite ein Metallband 44 anliegt. Der Gehäusedeckel 16 ist scheibenförmig ausgebildet. Das Metallband 44 ist also in die Gehäuseplatte 14 eingesetzt, insbesondere eingegossen. Dabei ist das Metallband 44 als offener Ring ausgebildet und die freien Enden 50 liegen an der Umfangsfläche des Rotors 24 an. Daher sind die freien Enden 50 in Form von Dichtelementen ausgeführt oder tragen (nicht dargestellte Dichtleisten), so dass sie den Sauganschluss 18 vom Auslass 40 abdichten. Selbstverständlich können die freien Enden 50 auch mit anderen Dichtelementen versehen sein. Der Vorteil besteht darin, dass das Gehäuse 12 nach wie vor aus dem herkömmlichen Material, zum Beispiel einer Aluminiumlegierung hergestellt werden kann, wobei aber der Stator als Metallband 44, zum Beispiel als Stahlband, ausgeführt ist und im Gehäuse 12 liegt und die Innenumfangsfläche 32, an welcher die Flügelspitzen 34 entlang gleiten, bildet. Das Gehäuse 12 wird daher von den Flügelspitzen 34 nicht abgenutzt.
  • In Figur 1 ist noch andeutungsweise ein Kühlkanal 52 gezeigt, der im Rand 48 liegt und die radial nach außen weisende Seite des Metallbandes 44 kühlt.
  • Eine derart ausgebildete Rotorpumpe 10 ist auch bei hohen Umgebungstemperaturen verscheißfest, da die Innenumfangsfläche 32 von einem Metallband 44 gebildet wird, welches aus einem temperaturfesten Material besteht.

Claims (6)

  1. Rotorpumpe (10) mit einem einen Stator (46) bildenden Pumpengehäuse (12), einem im Pumpengehäuse (12) drehbar gelagerten Rotor (24), einem im Rotor (24) im Wesentlichen radial verschieblich gelagerten Flügel (26), der mit wenigstens einer Flügelspitze (34) an einer Innenumfangsfläche (32) des Stators (46) anliegt und dadurch einen Saugraum (36) und einen Druckraum (38) definiert, wobei der Stator (46) von einem Metallband (44) gebildet wird, welches ein Teil des Pumpengehäuses (12) bildet und den Rotor (24) zumindest teilweise umgibt, und das Metallband (44) die Umfangswand eines Gehäusedeckels (16) ist, der auf eine die Achse des Rotors (24) aufnehmenden Gehäuseplatte (14) aufgesetzt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (44) freie Enden (50) aufweist, die am Rotor anliegen.
  2. Rotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (44)ein Stahlband ist.
  3. Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (44) eine rechteckförmige Querschnittsfläche aufweist.
  4. Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (44) wenigstens abschnittsweise teilkreisförmig gebogen ist.
  5. Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (44) am Rotor (24) anliegt.
  6. Rotorpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Metallband (44) einen Dichtungsabschnitt zum Rotor (24) aufweist.
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