EP1952027B1

EP1952027B1 - Rotorpumpe

Info

Publication number: EP1952027B1
Application number: EP06829152A
Authority: EP
Inventors: Willi Schneider
Original assignee: Joma Polytec GmbH
Current assignee: Joma Polytec GmbH
Priority date: 2006-03-31
Filing date: 2006-11-28
Publication date: 2011-03-09
Anticipated expiration: 2026-11-28
Also published as: DE502006009072D1; EP1952027A1; WO2007118501A1; DE102006016244A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorpumpe mit einem Pumpengehäuse (12) mit einem Pumpenraum, einem im Pumpenraum drehbar gelagerten Rotor (18) mit einem quer zur Drehachse verlaufenden Schlitz (44), einem im Schlitz des Rotors verschieblich gelagerten Flügel (20), der den Pumpenraum in zwei Kammern unterteilt und an der Innenumfangswand des Pumpenraums anliegt, sodass der Flügel bezüglich des Rotors und der Rotor bezüglich der Innenumfangswand eine Relativbewegung ausführt, wobei der Schlitz des Rotors an beiden dem Flügel zugewandten Seiten mit jeweils einer Einlage (46) versehen ist, wobei die Einlage ein Blechteil ist und mit seinen den Schlitzöffnungen zugewandten Enden die Schlitzränder umgreift.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotorpumpe mit einem Pumpengehäuse mit einem Pumpenraum, einem im Pumpenraum drehbar gelagerten Rotor mit einem quer zur Drehachse verlaufenden Schlitz, einem im Schlitz des Rotors verschieblich gelagerten Flügel, der den Pumpenraum in zwei Kammern unterteilt und an der Innenumfangswand des Pumpenraums anliegt, sodass der Flügel bezüglich des Rotors und der Rotor bezüglich der Innenumfangsand eine Relativbewegung ausführt, wobei der Schlitz des Rotors an beiden dem Flügel zugewandten Seiten mit jeweils einer Einlage versehen ist.
Die US 2903971 offenbart eine Rotorpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs. Aus der EP 1 471 255 B1 ist auch eine solche Rotorpumpe bekannt. Diese Rotorpumpe hat den Vorteil, dass sie ein geringes Gewicht aufweist, da sie im Wesentlichen aus Kunststoff hergestellt ist, und an den verschleißträchtigen Stellen verschleißmindernde Einlagen besitzt. So weist der Flügel an seinen Flachseiten Einlagen aus Keramik, einem Sinterwerkstoff oder einem harten Kunststoff auf. Außerdem kann der Flügel an seinen Flügelspitzen mit einer Metalleinlage versehen sein. Diese Einlagen werden zum Beispiel eingegossen oder umspritzt.
Dieses Herstellungsverfahren ist aufwändig, da die Einsätze in die Spritzgussform oder in die Druckgussform eingelegt werden müssen. Außerdem können derartige Rotoren nicht repariert werden, falls die Einsätze beschädigt werden oder verschlissen sind. Außerdem besteht die Gefahr, dass beim Eingießen oder Umspritzen der Einsätze diese ihre vorgegebene Lage verändern, was zu Abweichungen in der Maßhaltigkeit des Rotors im Bereich der Aufnahme für den Flügel führt, so dass dort entweder ein zu großes oder ein kleines Spiel herrscht. Die führt entweder zu einem übermäßigen Verschleiß oder zu einem schlechten Wirkungsgrad der Rotorpumpe.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Rotorpumpe bereitzustellen, bei welcher der Rotor preiswert und einfach herstellbar ist und bei welcher der Rotor im Verschleißfalle repariert werden kann. Außerdem soll der Rotor sortenrein entsorgt werden können.
Diese Aufgabe wird mit einer Rotorpumpe der eingangs genannten erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Einlage ein Blechteil ist, das mit seinen den Schlitzöffnungen zugewandten Enden die Schlitzränder des Rotors umgreift.
Die erfindungsgemäße Rotorpumpe weist demnach einen Rotor auf, in welchen das Blechteil nach der Herstellung des Rotors eingesetzt ist und insbesondere dadurch befestigt wird, dass die nach außen weisenden Kanten des Blechteils um die Ränder der Schlitzöffnungen gebogen sind. Zum einen kann der Rotor ohne Einlegeteil relativ schnell hergestellt werden und es ist nicht zu befürchten, dass Abschnitte des Rotors ungleichmäßig abkühlen, da sie mit Bauteilen in Verbindung stehen, deren Temperaturkoeffizient und Wärmespeicherkapazität anders ist, als beim Material des Rotors. Außerdem kann der Rotor mit gleichbleibenden Wanddicken hergestellt werden, wodurch eine gleichmäßige Abkühlung unterstützt wird und Verformungen bei der Abkühlung weitestgehend vermieden werden. Ein weiterer Vorteil beseht darin, dass ein derartiger Rotor im Verschleißfalle repariert werden kann, indem lediglich das Blechteil ausgetauscht wird. Eine andere Art der Fixierung des Blechteils am Rotor kann über Sicken im Blechteil geschaffen werden, die in entsprechende Aufnahmen am Rotor eingreifen und ein Verschieben des Blechteils verhindern.
Da das Blechteil naturgemäß aus einem Metall besteht, können der Rotor und/oder der Flügel aus Kunststoff bestehen, wobei auch Materialpaarungen gewählt werden können, die an sich nicht gepaart werden können. Zum Beispiel kann der Rotor aus PPS und der Flügel aus einem strahlenvernetzten PA bestehen. Auch andere Materialpaarungen sind nunmehr möglich, da die Druckflächen des Flügels nicht direkt mit den Abstützflächen des Rotors in Verbindung kommen.
Vorzugsweise ist das Blechteil ein Einlegeteil, welches, wie bereits erwähnt, nach der Herstellung des Rotors in den Schlitz eingesetzt wird. Dieses kann manuell oder mechanisch erfolgen. Dabei wird das Blechteil z.B. über eine der Schlitzöffnungen in den Schlitz eingeführt und insbesondere im Rotor verclipst. Hierfür weist das Blechteil Hinterschneidungen auf, in welche Abschnitte des Rotors, z.B. Vorsprünge oder Kanten, eingreifen.
Gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Blechteil einen gerade verlaufenden, mittleren Abschnitt und jeweils einen endständigen, um mehr als 90° abgewinkelten Abschnitt auf. Hierdurch wird auf einfache Weise der Hinterschnitt geschaffen, in welchen die Ränder des Schlitzendes eingreifen.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass der mittlere Abschnitt des Blechteils wenigsten eine in Richtung der Drehachse verlaufende Nut aufweist. Diese Nut verläuft vorteilhaft in der Mitte des Blechteils, also in einem Bereich, der den Flügel nur unmaßgeblich abstützt. Die Nut besitzt unter anderem die Aufgabe, die den Flügel abstützende Fläche zu unterbrechen, so dass sich der Flügel nicht an diese Fläche ansaugt, und die Nut kann zur Förderung von Schmiermittel verwendet werden, so dass die Gleitfläche zwischen Blechteil und Flügel permanent von Schmiermittel, welches auch eine kühlende Funktion besitzt, benetzt wird.
Um das Schmiermittel ohne Weiteres an den Flügel abgeben zu können, ist die Nut in Richtung auf den Flügel offen. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass der Rotor in einem Bereich hinter dem Blechteil mit einer Nut versehen ist und das Blechteil im Bereich dieser Nut Austrittsöffnungen für das Schmiermittel aufweist.
Zudem besitzt die Nut die Aufgabe, das Blechteil gegen radiale Verschiebung zu fixieren, ohne das Blechteil kraftschlüssig mit dem Rotor verbinden zu müssen. Vorzugsweise wird die Nut von einem gebogenen Teilabschnitt, insbesondere mit einem kreissegmentförmigen Querschnitt, gebildet. Dieser Abschnitt greift in eine Ausnehmung mit einer entsprechenden Form im Rotor ein, so dass das Blechteil nicht nur an seinen freien Kanten, sondern auch oder eventuell sogar nur in seinem mittleren Bereich formschlüssig gehalten wird.
Vorzugsweise besteht das Blechteil aus einem Federstahlblech, so dass es zum Beispiel durch Ein- oder Aufclipsen leicht am Rotor montierbar ist. Außerdem kann mittels eines aus Federstahl bestehenden Blechteils auch geringfügiges Spiel zwischen Rotor und Flügel ausgeglichen werden.
Eine einfache und preiswerte Herstellung des Blechteils wird durch ein Stanzbiegeteil ermöglicht. Dieses kann auch in unterschiedlichen Dicken hergestellt werden, so dass bereits bei der Montage des Rotors eventuelles Spiel ausgeschaltet wird, beziehungsweise so dass unterschiedlich dicke Flügel in den Rotor eingesetzt werden können.
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. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:

Figur 1: eine Explosionsdarstellung einer Rotorpumpe;
Figur 2: eine perspektivische Darstellung des Rotors mit einer Blickrichtung II gemäß Figur sowie angedeuteter Statorbahnkurve;
Figur 3: eine perspektivische Darstellung des Rotors gemäß Figur 2; und
Figur 4: der Rotor gemäß Figur 3 mit abgenommenem Blechteil.

In der Figur 1 ist mit dem Bezugzeichen 10 insgesamt eine als Vakuumpumpe ausgebildete Rotorpumpe bezeichnet, bei welcher das Gehäuse 12 ohne Gehäusedeckel dargestellt ist. Das Gehäuse 12 besitzt einen Sauganschluss 14, der in einen Innenraum 16 mündet. In diesem Innenraum 16 befindet sich ein insgesamt mit 18 bezeichneter Rotor, in welchem ein Flügel 20 orthogonal zur Drehachse 22 des Rotors 18 verschieblich gelagert ist. Der Rotor 18 durchgreift mit seiner Drehachse 22 das Gehäuse 12, insbesondere einen Boden 26 des Innenraums 16 über eine Antriebsöffnung 28, so dass er von außen über einen rechteckförmigen Abschnitt 30 angetrieben werden kann.
Der Flügel 20 ist in einem Rotorgehäuse 24 gelagert, was nachfolgend noch näher beschrieben ist. Dieses Rotorgehäuse 24 wird von der Drehachse 22 gelagert und in Drehung versetzt. Dabei bestehen die Drehachse 22 und das Rotorgehäuse 24 aus PPS, wohingegen der Flügel 20 aus einem strahlenvernetzten PA besteht.
Die Figur 2 zeigt das Rotorgehäuse 24 mit Blickrichtung gemäß Pfeil II von Figur 1. Dabei ist deutlich erkennbar, dass das Rotorgehäuse 24 zwei Aufnahmeöffnungen 32 für kreissegmentförmige Zapfen 34 aufweist, die an der Drehachse 22 vorgesehen sind und axial abragen, und über welche das Rotorgehäuse 24 angetrieben wird. Im Rotorgehäuse 24 ist der Flügel 20 in Richtung des Doppelpfeils 36 verschieblich gelagert. Dabei berührt der Flügel 20 mit seinen Flügelspitzen 38 die Innenumfangsfläche 40 des Innenraums 16 einer nur schematisch dargestellten Statorbahnkurve 42, die als separates Bauteil ausgebildet sein kann oder einstückig im Gehäuse 12 ausgebildet ist. Ferner ist erkennbar, dass der Flügel 20 nicht direkt an den einen Schlitz 44 bildenden Schlitzflächen 45 anliegt, sondern an zwei Blechteilen 46, welche in den Schlitz 44 eingelegt sind.
Die Figur 3 zeigt das Rotorgehäuse 24 mit den in den Schlitz 44 eingelegten Blechteilen 46, wobei deutlich erkennbar ist, dass die Blechteile 46 einen mittleren Abschnitt 48 sowie zwei Abschnitte 50 aufweisen, die die gegenüberliegenden Enden der Blechteile 46 bilden und aus dem Schlitz 44 herausragen. Die Abschnitte 50 sind um mehr als 90° abgewinkelt, so dass sie mit dem mittleren Abschnitt 48 einen Winkel 52 von zum Beispiel 60° einschließen. Die Abschnitte 50 dienen zum einen zur Befestigung der Blechteile 46 am Rotorgehäuse 24, zum anderen zur Lagefixierung, so dass sie sich nicht mit dem Flügel 20 mitbewegen.
Die Fixierung wird dadurch noch unterstützt, dass die Schlitzflächen 45 des Rotorgehäuses 24 jeweils eine Sicke 54 für die Blechteile 46 aufweisen, in welche die Blechteile 46 formschlüssig eingreifen. Hierfür besitzt jedes Blechteil 46 eine in Achsrichtung der Drehachse 22 verlaufende und in Richtung des Flügels 20 konkave Nut 56 (siehe Figur 2). Hierdurch wird nicht nur ein optimaler Formschluss zwischen Rotorgehäuse 24 und Blechteil 46 geschaffen, sondern die Nut 56 wird auch als Schmiermittelkanal verwendet, so dass der Flügel 20 über seine gesamte Höhe mit Schmiermittel versorgt wird, welches durch die Hin- und Herbewegung des Flügels 20 in Richtung des Doppelpfeils 36 über die gesamte Stütz- und Anlagefläche verteilt wird. Von dieser Stützfläche gelangt das Schmieröl schließlich auch zu den Flügelspitzen 38 und somit zur Innenumfangsfläche 40 der Statorbahnkurve 42. Die Versorgung der Nuten 56 mit Schmieröl erfolgt zentral über die Drehachse 22.
Wie aus Figur 4 ersichtlich, kann das Rotorgehäuse 24 vollständig aus Kunststoff bestehen und ohne Blechteil 46 hergestellt werden, da dieses entweder durch Einclipsen am Rotorgehäuse 24 befestigt wird oder in Richtung des Pfeils 58 eingeschoben wird. Dabei greifen die Abschnitte 50 in entsprechende Einsenkungen oder Ausnehmungen 60, welche an der Außenseite des Randes 62 des Schlitzes 44 vorgesehen sind. Das Blechteil 46 besteht aus Federstahl und der Winkel 52 zwischen den Abschnitten 50 und 48 ist so gewählt, dass das Blechteil 46, insbesondere die Abschnitte 50, mit geringer Spannung an den Ausnehmungen 60 anliegen.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Rotorpumpe 10 und insbesondere des Rotorgehäuses 24 besitzt den wesentlichen Vorteil, dass das Rotorgehäuse 24 ohne Einlegeteil als Spritzgussteil hergestellt werden kann und nach dessen Fertigstellung und gegebenenfalls mechanischer Bearbeitung das Blechteil 46 eingesetzt wird. Dieses Blechteil 46 wird entweder eingeclipst oder eingeschoben und kann zum sortenreinen Entsorgen auch wieder problemlos entfernt werden. Ein wesentlicher Vorteil besteht auch darin, dass ein Rotorgehäuse 24 auch dann mit einem Flügel 20 gepaart werden kann, wenn die beiden Bauteile aus Materialien bestehen, die eigentlich aus tribologischer Sicht nicht gepaart werden dürfen. Dies sind zum Beispiel PPS und strahlenvernetztes PA. Ferner verhindert die Sicke 24 ein Festsaugen des Flügels 20 an der Gleitfläche des Blechteils 46, wobei selbstverständlich auch noch weitere parallel oder schräg verlaufenden Sicken vorgesehen sein können.

Claims

Rotorpumpe (10) mit einem Pumpengehäuse (12) mit einem Innenraum (16), einem im Innenraum (16) drehbar gelagerten Rotor (18) mit einem quer zur Drehachse (22) verlaufenden Schlitz (44), einem im Schlitz (44) des Rotors (18) verschieblich gelagerten Flügel (20), der den Innenraum (16) in zwei Kammern unterteilt und an der Innenumfangsfläche (40) des Innenraums (16) anliegt, sodass der Flügel (20) bezüglich des Rotors (18) und der Rotor (18) bezüglich der Innenumfangsfläche (40) eine Relativbewegung ausführt, wobei der Schlitz (44) des Rotors (18) an beiden dem Flügel (20) zugewandten Seiten (45) mit jeweils einer Einlage versehen ist, wobei die Einlage ein Blechteil (46) ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (46) mit seinen den Schlitzöffnungen zugewandten Enden die Schlitzränder (62) umgreift.
Rotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (18) und/oder der Flügel (20) aus Kunststoff bestehen.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (46) ein Einlegeteil ist.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (46) einen gerade verlaufenden, mittleren Abschnitt (48) und jeweils einen endständigen, um mehr als 90° abgewinkelten Abschnitt (50) aufweist.
Rotorpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Abschnitt (48) wenigstens eine in Richtung der Drehachse (22) verlaufenden Nut (56) aufweist.
Rotorpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (56) in Richtung auf den Flügel (22) offen ist.
Rotorpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (56) von einem gebogenen Teilabschnitt gebildet wird.
Rotorpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut (56) einen kreissegmentförmigen Querschnitt aufweist.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (46) formschlüssig am Rotor (18) befestigt ist.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche
dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (46) über eine der Schlitzöffnungen in diesen eingesetzt ist.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (46) aus einem Federstahl besteht.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (46) in den Rotor (18) eingeclipst ist.
Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass das Blechteil (46) ein Stanzbiegeteil ist.