EP2568180A1 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

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EP2568180A1
EP2568180A1 EP11180904A EP11180904A EP2568180A1 EP 2568180 A1 EP2568180 A1 EP 2568180A1 EP 11180904 A EP11180904 A EP 11180904A EP 11180904 A EP11180904 A EP 11180904A EP 2568180 A1 EP2568180 A1 EP 2568180A1
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vane pump
fluid
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EP11180904A
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Sebastian Cramer
Nabil Salim AL-HASAN
Daniel Müller
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Pierburg Pump Technology GmbH
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Pierburg Pump Technology GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/06—Silencing
    • 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
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    • 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
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    • F04C29/126—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet with inlet and outlet valves specially adapted for rotary or oscillating piston pumps of the non-return type
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    • F04C29/0092—Removing solid or liquid contaminants from the gas under pumping, e.g. by filtering or deposition; Purging; Scrubbing; Cleaning

Definitions

  • the invention relates to a vane pump for a compressible fluid, comprising a housing, which has a pump chamber, which rotatably has a rotor with at least one sliding element, wherein the housing has a bottom plate, a lifting ring, a thrust washer with at least one fluid inlet opening and at least one fluid outlet opening, a cover element and means for sound insulation, wherein at least one suction port, at least one fluid channel and at least one pressure port are provided, such that fluid is to be guided via the suction port, the pump chamber, the at least one fluid channel to the pressure port.
  • Such a vane pump is out of the DE 10 2006 058 980 A1 known.
  • This document discloses a compact vane pump that can be used, for example, in braking systems of motor vehicles. Other applications include transmissions, steering systems and active suspension systems of motor vehicles.
  • a cap-shaped silencer is provided which terminates the vane pump end.
  • this known vane pump has a compact design, it is necessary because of the increasingly complex engine concepts, additional units, such as a vane pump to run even smaller and more efficient.
  • the object of the invention is therefore to provide a vane pump, which has a high performance and a high connection variability with the smallest design.
  • the cover element has the at least one suction connection, the at least one fluid channel, the at least one pressure connection and the means for sound damping.
  • the cover element is disc-shaped, whereby a small vane pump length is ensured.
  • the check valve is designed as a spring-plate valve and arranged in the cover element.
  • the lid member is easy to mount as a unit.
  • a valve seat is formed in the area of the fluid outlet opening by the thrust washer. In this way, the dead space between the outlet opening and pump unit is reduced to a minimum, which has a positive effect on the power consumption of the pump.
  • the check valve is designed as an umbrella valve, which is fixed in the thrust washer. In this case, the lid may include a valve limit for the umbrella valve.
  • a further alternative embodiment is given by the fact that the check valve is designed as a membrane member that is arranged on the cover element.
  • the membrane organ can hereby be designed as a rubber membrane or spring steel, wherein the valve seat is again formed by the thrust washer.
  • the means for soundproofing advantageously have a porous molded part which is space-favorable upstream of the pressure connection as a silencer.
  • the means for sound insulation consist of a labyrinth-shaped configuration of the fluid channel, wherein the at least one fluid channel is formed such that the sound is refracted when flowing through the fluid channel by the fluid at the fluid channel.
  • the fluid channel can be designed siphon-like in order to retain contaminants or liquid components. In this case, discharge openings can be provided in the fluid channel in order to prevent the fluid channel from running to fullness.
  • the lid member made of plastic or aluminum.
  • FIG. 1 shows an exploded view of a vane pump 2 according to the invention in the present embodiment, the vane pump according to the invention is fixedly connected to an electric motor 4 forming the drive unit.
  • the vane pump 2 for a compressible fluid, such as air has a housing 6 defining a pump chamber 8.
  • a rotor 10 is arranged in the present case, five slide elements 12 rotatably.
  • the rotor 10 is arranged in known manner on a drive shaft 14 of the electric motor 10.
  • the pump chamber 8 is closed by a bottom plate 16.
  • the slide elements 12 are guided in a known manner along a cam ring 18 and generate in this way the desired negative pressure.
  • a thrust washer 20 At the electric motor 4 opposite end of the pump chamber 8 is closed by a thrust washer 20.
  • This thrust washer 20 has an inlet opening 22 through which the fluid enters the pump chamber 8 and, in the present embodiment, has two outlet openings 24, 26, through which the fluid leaves the pump chamber 8.
  • a cover member 28 having a suction port 30 and a pressure port 32.
  • the lid member 28 is made of aluminum.
  • two centering pins 34 are provided in the present embodiment, through which the individual parts of the housing 6 can be mounted in the correct fit. Screws 36 ensure secure attachment of the individual parts 16, 18, 20, 28 on the electric motor 4.
  • FIG. 2 now shows a perspective view of a first embodiment of the cover member 28, wherein substantially, the directed to the thrust washer side of the cover member 28 is shown.
  • the suction connection 30, which is adjoined by a channel 38, can be seen, such that fluid via the inlet opening 22 is known
  • the thrust washer 20 forms in the present embodiment, the valve seat for the spring-plate valves 40, 42 each consisting of a plate member 44 and a spring 46.
  • the plate members 44 are held by means of lugs 48 captive in the cover member 28 and pressed by the springs 46 under bias against the thrust washer 20.
  • About interruptions 50 which are provided between the lugs 48, the fluid under pressure, in the fluid passage 52 and from there to the pressure port 32.
  • the fluid passage 52 is formed in the present embodiment labyrinth, so that the sound waves of the outflowing fluid are broken and thereby the Noise emission is significantly reduced.
  • a recess 54 provides a siphon-like structure of the fluid channel 52, whereby impurities and / or liquid component are retained in each installation position.
  • FIG. 3 shows an alternative embodiment of the cover member 28. Again, the suction port 30 with subsequent channel 38 can be seen. Also, the check valves 40 and 42 correspond in structure and function to the above, with respect to FIG. 2
  • Each outlet opening 24, 26 of the thrust washer 20 is now assigned here a separate fluid channel 56, 58, each of which opens into a pressure port not shown.
  • the respective pressure connection is preceded in each case by a porous mold element 60, 62, which acts as a muffler.
  • the respective fluid channel 56, 58 could also be configured in a labyrinth shape.
  • FIG. 4 now shows the lid element FIG. 3 with an alternative check valve 64.
  • the check valve 64 is formed here as a diaphragm member made of spring steel, which is opened by the pressure applied to one or more outlet openings of the thrust washer 20 in a known manner.
  • a valve limiting element 70 is provided, which limits the degree of opening of the membrane member 64.

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Abstract

Flügelzellenpumpe für ein kompressibles Fluid, mit einem Gehäuse (6), das eine Pumpenkammer (8) aufweist, in der ein Rotor (10) mit mindestens einem Schieberelement (12) drehbar angeordnet ist, wobei das Gehäuse (6) eine Bodenplatte (16), einen Hubring (18), eine Anlaufscheibe (20) mit mindestens einer Fluideinlassöffnung (22) und mindestens einer Fluidauslassöffnung (24,26), ein Deckelelement (28) und Mittel zur Schalldämmung (52,60,62) aufweist, wobei mindestens ein Sauganschluss (30), mindestens ein Fluidkanal (52,56,58) und mindestens ein Druckanschluss (32,66,68) vorgesehen sind, derart, dass Fluid über den Sauganschluss (30), die Pumpenkammer (8), den mindestens einen Fluidkanal (52,56,58) zum Druckanschluss (32,66,68) zu führen ist, wobei das Deckelelement (28) den mindestens einen Sauganschluss (30), dem mindestens einen Fluidkanal (52,56,58), dem mindestens einen Druckanschluss (32,66,68) und die Mittel zur Schalldämmung (52,60,62) aufweist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe für ein kompressibles Fluid, mit einem Gehäuse, dass eine Pumpenkammer aufweist, der ein Rotor mit mindestens einem Schiebeelement drehbar angeordnet ist, wobei das Gehäuse eine Bodenplatte, einen Hubring, eine Anlaufscheibe mit mindestens einer Fluideinlassöffnung und mindestens einer Fluidauslassöffnung, ein Deckelelement und Mittel zur Schalldämmung aufweist, wobei mindestens ein Sauganschluss, mindestens ein Fluidkanal und mindestens ein Druckanschluss vorgesehen sind, derart, dass Fluid über den Sauganschluss, die Pumpenkammer, den mindestens einen Fluidkanal zum Druckanschluss zu führen ist.
  • Eine derartige Flügelzellenpumpe ist aus der DE 10 2006 058 980 A1 bekannt. Diese Druckschrift offenbart eine kompakte Flügelzellenpumpe, die zum Beispiel in Bremssystemen von Kraftfahrzeugen zum Einsatz gelangen kann. Weitere Anwendungsgebiete sind Getriebe, Lenkungssysteme sowie aktive Fahrwerksysteme von Kraftfahrzeugen. Um niedrige Geräuschemissionen zu gewährleisten, ist ein kappenartig ausgebildeter Schalldämpfer vorgesehen, der die Flügelzellenpumpe endseitig abschließt. Obschon diese bekannte Flügelzellenpumpe eine kompakte Bauform aufweist, ist es aufgrund der immer aufwendigeren Motorenkonzepte notwendig, Zusatzaggregate, wie eine Flügelzellenpumpe, noch kleiner und leistungsfähiger auszuführen. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Flügelzellenpumpe bereit zu stellen, die bei kleinster Bauform ein hohes Leistungsvermögen und eine hohe Anschlussvariabilität aufweist.
  • Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Deckelelement den mindestens einen Sauganschluss, den mindestens einen Fluidkanal, den mindestens einen Druckanschluss und die Mittel zur Schalldämpfung aufweist. Auf diese Weise wird eine sehr einfach und kompakt aufgebaute Flügelzellenpumpe geschaffen, die lediglich durch Austausch des Deckelelementes unterschiedlichen Bauraumanforderungen angepasst werden kann. In vorteilhafter Weise ist das Deckelement hierbei scheibenförmig ausgebildet, wodurch eine geringe Flügelzellenpumpenlänge gewährleistet ist.
  • Dadurch dass in den Fluidkanal mindestens ein Rückschlagventil reicht, das mit der mindestens einen Fluidauslassöffnung in der Anlaufscheibe in Wirkverbindung steht, wird ein ungewolltes und leistungsreduzierendes Belüften der Flügelzellenpumpe verhindert. In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Rückschlagventil als Feder-Platte-Ventil ausgeführt und im Deckelelement angeordnet. Auf diese Weise ist das Deckelelement einfach als Einheit zu montieren. Ein Ventilsitz wird im Bereich der Fluidauslassöffnung durch die Anlaufscheibe gebildet. Auf diese Weise wird der Totraum zwischen Auslassöffnung und Pumpeneinheit auf ein Minimum reduziert, was sich positiv auf die Leistungsaufnahme der Pumpe auswirkt. Eine alternative Ausführungsform wird dadurch erreicht, dass das Rückschlagventil als Umbrella-Ventil ausgeführt ist, das in der Anlaufscheibe befestigt ist. In diesem Falle kann der Deckel eine Ventilbegrenzung für das Umbrella-Ventil beinhalten. Eine weitere alternative Ausführungsform ist dadurch gegeben, dass das Rückschlagventil als Membranorgan ausgeführt ist, dass am Deckelelement angeordnet ist. Das Membranorgan kann hierbei als Gummimembran oder als Federstahl ausgeführt sein, wobei der ventilsitz wiederum durch die Anlaufscheibe gebildet wird.
  • Die Mittel zur Schalldämmung weisen vorteilhafterweise ein poröses Formteil auf, das bauraumgünstig dem Druckanschluss als Schalldämpfer vorgelagert ist. Alternativ oder zusätzlich können die Mittel zur Schalldämmung aus einer labyrinthförmigen Ausgestaltung des Fluidkanals bestehen, wobei der mindestens eine Fluidkanal derart ausgebildet ist, dass der Schall beim Durchströmen des Fluidkanals durch das Fluid am Fluidkanal gebrochen wird. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann der Fluidkanal siphonartig ausgeführt sein, um Verunreinigungen oder Flüssigkeitsbestandteile zurückzuhalten, Hierbei können Ablassöffnungen im Fluidkanal vorgesehen sein um ein Volllaufen des Fluidkanals zu verhindern.
  • Vorteilhafter Weise ist das Deckelelement aus Kunststoff oder Aluminium hergestellt.
  • Die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigt:
    • Figur 1 eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe,
    • Figur 2 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform eines Deckelelementes,
    • Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform eines Deckelelementes, und
    • Figur 4 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform eines Deckefelementes.
  • Figur 1 zeigt eine Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe 2 im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe fest mit einem die Antriebseinheit bildenden Elektromotor 4 verbunden. Die Flügelzellenpumpe 2 für ein krompressibles Fluid wie beispielsweise Luft, weist ein Gehäuse 6 auf, das eine Pumpenkammer 8 definiert. In der Pumpenkammer 8 ist ein Rotor 10 mit im vorliegenden Fall, fünf Schieberelementen 12 drehbar angeordnet. Der Rotor 10 ist auf bekannte Weise auf einer Antriebswelle 14 des Elektromotors 10 angeordnet. Zum Elektromotor 10 hin gerichtet ist die Pumpenkammer 8 durch eine Bodenplatte 16 abgeschlossen. Die Schieberelemente 12 werden auf bekannte Weise entlang einem Hubring 18 geführt und erzeugen auf diese Weise den gewünschten Unterdruck. An dem Elektromotor 4 entgegengesetzten Ende ist die Pumpenkammer 8 durch eine Anlaufscheibe 20 abgeschlossen. Diese Anlaufscheibe 20 weist eine Einlassöffnung 22 auf, durch die das Fluid in die Pumpenkammer 8 eintritt und weist im vorliegenden Ausführungsbeispiel 2 Auslassöffnungen 24, 26 auf, durch die das Fluid die Pumpenkammer 8 verlässt. Abgeschlossen ist das Gehäuse durch ein Deckelelement 28, das einen Sauganschluss 30 und einen Druckanschluss 32 besitzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Deckelelement 28 aus Aluminium hergestellt. Desweiteren sind im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei Zentrierstifte 34 vorgesehen, durch die die Einzelteile des Gehäuses 6 in der richtigen Passform montierbar sind. Schrauben 36 gewährleisten eine sichere Befestigung der Einzelteile 16, 18, 20, 28 am Elektromotor 4.
  • Figur 2 zeigt nun eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des Deckelelementes 28, wobei im Wesentlichen, die zur Anlaufscheibe gerichtete Seite des Deckelelementes 28 dargestellt ist. Zu erkennen ist zunächst der Sauganschluss 30 dem sich ein Kanal 38 anschließt, derart, dass Fluid über die Einlassöffnung 22 auf bekannte
  • Weise in die Pumpenkammer 8 gelangt, Dort wird durch Drehen des Rotors 10 ein Unterdruck aufgebaut und das verdichtete Fluid über die Auslassöffnung 24 und 26 ausgestoßen. Die Anlaufscheibe 20 bildet im vorliegenden Ausführungsbeispiel den Ventilsitz für die Feder-Platten-Ventile 40, 42 die jeweils aus einem Plattenteil 44 und einer Feder 46 bestehen. Die Plattenteile 44 werden mittels Ansatzstücken 48 verliersicher im Deckelelement 28 gehalten und durch die Federn 46 unter Vorspannung gegen die Anlaufscheibe 20 gedrückt. Über Unterbrechungen 50 die zwischen den Ansatzstücken 48 vorgesehen sind, gelangt das unter Druck stehende Fluid, in den Fluidkanal 52 und von dort zum Druckanschluss 32. Der Fluidkanal 52 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel labyrinthförmig ausgebildet, sodass die Schallwellen des ausströmenden Fluids gebrochen werden und dadurch die Geräuschemission wesentlich verringert wird. Desweiteren sorgt eine Vertiefung 54 für einen siphonartigen Aufbau des Fluidkanals 52, wodurch Verunreinigungen und/oder Flüssigkeitsbestandteil in jeder Einbaulage zurückgehalten werden.
  • Figur 3 zeigt eine alternative Ausführungsform des Deckelelementes 28. Auch hier ist wieder der Sauganschluss 30 mit anschließendem Kanal 38 zu erkennen. Auch die Rückschlagventile 40 und 42 entsprechen in Aufbau und Funktion den oben, in Bezug auf Figur 2, beschriebenen Rückschlagventilen 40 und 42. Jede Auslassöffnung 24, 26 der Anlaufscheibe 20 ist hier nun ein eigener Fluidkanal 56, 58 zugeordnet, der jeweils in einen nicht weiter dargestellten Druckanschluss mündet. Dem jeweiligen Druckanschluss ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel jeweils ein poröses Formelement 60,62 vorgelagert, das als Schalldämpfer wirkt. Natürlich könnte auch hier der jeweilige Fluidkanal 56, 58 auch noch labyrinthförmig ausgestaltet sein.
  • Figur 4 zeigt nun das Deckelelement aus Figur 3 mit einem alternativen Rückschlagventil 64. Hier sind auch die porösen Formelemente 60,62 weggelassen, sodass Druckanschlüsse 66, 68 zu erkennen sind. Das Rückschlagventil 64 ist hier als Membranorgan aus Federstahl ausgebildet, das durch den Druck der an einer oder mehreren Auslassöffnungen der Anlaufscheibe 20 anliegt auf bekannte Weise geöffnet wird. Im Deckelelement 28 ist ein Ventilbegrenzungselement 70 vorgesehen, das den Öffnungsgrad des Membranorgans 64 beschränkt.

Claims (11)

  1. Flügelzellenpumpe für ein kompressibles Fluid, mit einem Gehäuse (6), das eine Pumpenkammer (8) aufweist, in der ein Rotor (10) mit mindestens einem Schieberelement (12) drehbar angeordnet ist, wobei das Gehäuse (6) eine Bodenplatte (16), einen Hubring (18), eine Anlaufscheibe (20) mit mindestens einer Fluideinlassöffnung (22) und mindestens einer Fluidauslassöffnung (24, 26), ein Deckelelement (28) und Mittel zur Schalldämmung (52, 60, 62) aufweist, wobei mindestens ein Sauganschluss (30), mindestens ein Fluidkanal (52, 56, 58) und mindestens ein Druckanschluss (32, 66, 68) vorgesehen sind, derart, dass Fluid über den Sauganschluss (30), die Pumpenkammer (8), den mindestens einen Fluidkanal (52, 56, 58) zum Druckanschluss (32, 66, 68) zu führen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (28) den mindestens einen Sauganschluss (30), dem mindestens einen Fluidkanal (52, 56, 58), dem mindestens einen Druckanschluss (32, 66, 68) und die Mittel zur Schalldämmung (52, 60, 62) aufweist.
  2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (28) scheibenförmig ausgebildet ist.
  3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass in den Fluidkanal (52, 56, 58) mindestens ein Rückschlagventil (40, 42, 64) reicht, das mit der mindestens einen Fluidauslassöffnung (24, 26) in der Anlaufscheibe (20) in Wirkverbindung steht.
  4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil (40, 42) als Feder-Platte-Ventil ausgeführt ist und im Deckelelement (28) angeordnet ist.
  5. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil als Umbrella-ventil ausgeführt ist, das in der Anlaufscheibe (20) befestigt ist,
  6. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Rückschlagventil als Membranorgan (64) ausgeführt ist, das am Deckelelement (28) angeordnet ist.
  7. Flügelzellenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Schalldämmung (60, 62) ein poröses Formteil aufweisen, dass dem Druckanschluss (66, 68) vorgelagert ist.
  8. Flügelzellenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittel zur Schalldämmung aus einer labyrinthförmigen Ausgestaltung des Fluidkanals (52) bestehen.
  9. Flügelzellenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidkanal (52, 56, 58) siphonartig ausgeführt ist, um Verunreinigungen und/oder Flüssigkeitsbestandteile zurück zu halten,
  10. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass Ablassöffnungen im Fluidkanal (52) vorgesehen sind.
  11. Flügelzellenpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Deckelelement (28) aus Kunststoff oder Aluminium hergestellt ist,
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