WO2006005384A1 - Einflügelvakuumpumpe - Google Patents

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Willi Schneider
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Joma-Hydromechanic Gmbh
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    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings

Definitions

  • the invention relates to a single-wing vacuum pump with a cup-shaped housing, a rotor rotatably mounted eccentrically in the housing, and a rotatably mounted in the rotor orthogonal to the axis of rotation wings, which rests with its wing tips on a working space defining peripheral surface.
  • Vacuum pumps of such a construction have a housing in which a rotor is mounted, wherein the rotor is located within a working space.
  • This working space is subdivided by a rotor displaceably mounted in the rotor in a suction chamber and a pressure chamber.
  • the rotor is arranged in the working space that it touches the inner circumferential surface of the working space with its circular cylindrical peripheral surface. In the immediate vicinity of this contact point are the inlet and the outlet of the pump.
  • the suction chamber is thus formed by the edge of a wing tip and this point of contact. This has the consequence that the suction chamber increases with a rotation of the rotor until the next wing tip sweeps over the inlet.
  • Great efforts are made to achieve an optimum seal both in the area of the edge of the wing tip and in the rotor resting against the inner circumferential surface.
  • the invention is therefore based on the object to provide a single-wing vacuum pump of the type mentioned above, which has a better seal of the suction chamber.
  • This object is achieved according to the invention with a single-wing vacuum pump of the type mentioned in the introduction, in that a part of the peripheral surface is formed by an insert and that the rotor touches the insert.
  • the critical point at which the rotor contacts the inner peripheral surface of the working space is formed by an insert specially adapted to the requirements for an optimum seal.
  • the insert also has the advantage that it can be replaced relatively easily, so that in the case of a decreasing Dichtwirküng, which is caused by a wear-related larger gap, not a rotor with a larger outer diameter must be used, but only the insert must be replaced ,
  • the insert has a part-circular recess on its side facing the working space.
  • the circumferential surface of the rotor engages, so that the rotor rests on a circumferential portion of the insert, said peripheral portion is the seal.
  • the use can lie flat against the rotor, but there is also the possibility that the recess is provided with a structure, so that the insert rests on the rotor via a plurality of sealing lips.
  • the recess has a radius which is less than or equal to the radius of the adjacent rotor. At the same radius a relatively wide sealing gap is created, which is sealed by oil. In the other case, the sealing gap changes the gap height over its width, wherein sealing edges are produced at the ends of the sealing gap.
  • the insert consists of a more elastic material than the housing of the vacuum pump and / or the rotor.
  • the insert is made of plastic. This creates the possibility that the rotor bears under pretension on the insert and thereby the sealing gap is completely closed.
  • an abrasion-resistant plastic is used, which may possibly be fiber-reinforced.
  • the force can be applied mechanically, hydraulically, pneumatically and / or electrically. In a simple case, this may be a build-up of material on the back of the insert, for example knobs or the like. These knobs are elastically yielding, so that the insert rests resiliently on the rotor. However, the force can also be applied for example by a spring, in particular a leaf spring, which bears against the rear side of the insert. It is also conceivable, however, the application of hydraulic oil or compressed air or by means of an electromechanically extendable plunger.
  • the working space delimiting peripheral surface has an insert receiving recess.
  • This recess is like that designed such that the insert is held in the recess so as to be secure against loss and displacement, but remains elastically in the direction of the rotor.
  • the insert or the rotor-facing surface of the insert thereby passes continuously into the inner circumferential surface of the working space.
  • the means for applying force to the insert may be arranged in the recess.
  • the means for applying force is arranged outside the housing and passes through the housing wall in the direction of the insert.
  • the means for applying force causes the insert to be urged toward the rotor. This ensures that the insert is permanently applied to the rotor and thus an optimal seal.
  • a spring is provided in a simple embodiment.
  • it can also be provided a pressure pad, which is filled with a fluid.
  • the pressure pad can be integrated into the insert, in particular, the insert has a cavity which is filled with a fluid. If the cavity is open, the pressure of the fluid can be set to desired values.
  • the spring can be integrated into the insert.
  • Figure 1 is an exploded view of the vacuum pump
  • Figure 2 is a perspective view of the housing of the pump
  • Figure 3 is an enlarged view of an insert
  • Figure 4 is a perspective view of the housing according to Figure 2 with inserted rotor and wings.
  • a vacuum pump in which the housing 12 is shown without housing cover.
  • the housing 12 has a suction port 14, which opens into an interior 16.
  • a generally designated 18 rotor in which a wing 20 is mounted orthogonal to the axis of rotation 21 slidably.
  • the rotor 18 is constructed in two parts and has a rotor axis 22 and a rotor housing 24.
  • the rotor axis 22 passes through the housing 12, in particular a bottom 26 of the interior 18 via a drive opening 28 ( Figure 2) and protrudes with a rectangular portion 30 on the back of the housing 12 out, via which he (by means of a drive, not shown) in Rotation is offset.
  • the drive opening 28 is provided with suitable sealing means, so that neither lubricant leak nor air and / or dirt in the interior 16 can occur.
  • FIG. 1 shows that the interior 16 is delimited by an inner circumferential surface 32 against which the tips 34 of the wing 20 abut (FIG. 4).
  • the inner peripheral surface 32 has a recess 36, in which an insert 38 can be inserted ( Figures 2 and 3).
  • This insert 38 and thus also the recess 36 in the inner peripheral wall 32 are located in the region of a suction opening or inlet opening 40 and a pressure opening or outlet opening 42.
  • the shape of the insert 38 is chosen so that the circular cylindrical outer peripheral surface 44 of the rotor housing 24 over its entire Height at the insert 38 is applied.
  • the insert 38 has on its side facing the rotor 18 side 46 a cylinder-segment-shaped recess 48 whose radius is equal to or smaller than the radius of the cylindrical rotor housing 24. This ensures that the insert 38 over the entire width of the recess 48 on the rotor housing 24th is applied. Another advantage is that a seal is also made when the wing 20 receiving groove 50 of the rotor housing 24 passes over the insert 38.
  • two openings 52 can be seen in the recess 36, which are directed to the back of the insert 38.
  • the insert 38 can be pressurized, for example with oil or with a plunger, so that it is moved in the direction of the rotor housing 24.
  • the pressing force of the insert on the outer peripheral surface 44 of the rotor housing 24 is influenced.
  • a spring element is arranged, which urges the insert 38 in the direction of the rotor housing 24.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einflügelvakuumpumpe mit einem topfförmigen' Gehäuse (12), einem exzentrisch im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor (18), und einem im Rotor orthogonal zur Drehachse (21) verschieblich gelagerten Flügel (20), der mit seinen Flügelspitzen (34) an einer einen Arbeitsraum begrenzenden Umfangsfläche (32) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Umfangsfläche (32) von einem Einsatz gebildet wird und dass der Rotor (18) den Einsatz berührt.

Description

Titel: Einflügelvakuumpumpe
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Einflügelvakuumpumpe mit einem topfförmigen Gehäuse, einem exzentrisch im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor, und einem im Rotor orthogonal zur Drehachse verschieblich gelagerten Flügel, der mit seinen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum begrenzenden Umfangsflache anliegt.
Vakuumpumpen mit einem derartigen Aufbau sind bekannt. Sie weisen ein Gehäuse auf, in welchem ein Rotor gelagert ist, wobei der Rotor sich innerhalb eines Arbeitsraumes befindet. Dieser Arbeitsraum wird von einem im Rotor verschieblich gelagerten Flügel in einen Saugraum und einen Druckraum unterteilt. Außerdem ist der Rotor derart im Arbeitsraum angeordnet, dass er mit seiner kreiszylindrischen Umfangsflache die Innenumfangsflache des Arbeitsraumes berührt. In unmittelbarer Nachbarschaft dieser Berührungsstelle befinden sich der Einlass und der Auslass der Pumpe. Der Saugraum wird also von der Kante einer Flügelspitze sowie dieser Berührungsstelle gebildet. Dies hat zur Folge, dass sich der Saugraum bei einer Drehung des Rotors so lange vergrößert, bis die nächste Flügelspitze den Einlass überstreicht. Es werden große Anstrengungen unternommen, um sowohl im Bereich der Kante der Flügelspitze als auch beim an der Innenumfangsflache anliegenden Rotor eine optimale Abdichtung zu erzielen.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einflügelvakuumpumpe der eingangs genannten Art bereit zu stellen, die eine bessere Abdichtung des Saugraumes besitzt. Diese Aufgabe wird mit einer Einflügelvakuumpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass ein Teil der Umfangsflache von einem Einsatz gebildet wird und dass der Rotor den Einsatz berührt.
Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Pumpe wird die kritische Stelle, an welcher der Rotor die Innenumfangsflache des Arbeitsraumes berührt, von einem speziell an die Anforderungen für eine optimale Dichtung angepassten Einsatz gebildet. Der Einsatz hat zudem den Vorteil, dass er relativ einfach ausgewechselt werden kann, sodass im Falle einer nachlassenden Dichtwirküng, welche durch einen verschleißbedingten größeren Spalt hervorgerufen wird, nicht mehr ein Rotor mit einem größeren Außendurchmesser eingesetzt werden muss, sondern lediglich der Einsatz ausgewechselt werden muss .
Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Einsatz an seiner den Arbeitsraum zugewandten Seite eine teilkreisförmige Ausnehmung aufweist. In diese Ausnehmung greift die Umfangsflache des Rotors ein, sodass der Rotor über einen Umfangsabschnitt am Einsatz anliegt, wobei dieser Umfangsabschnitt die Dichtung darstellt. Dabei kann der Einsatz flächig am Rotor anliegen, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Ausnehmung mit einer Struktur versehen ist, sodass der Einsatz über mehrere Dichtlippen am Rotor anliegt.
Mit Vorzug besitzt die Ausnehmung einen Radius, der kleiner oder gleich dem Radius des anliegenden Rotors ist. Bei gleichem Radius wird ein relativ breiter Dichtspalt geschaffen, der durch Öl abgedichtet wird. Im anderen Falle ändert der Dichtspalt die Spalthöhe über seine Breite, wobei an den Enden des Dichtspaltes Dichtkanten erzeugt werden. Dies hat den Vorteil, dass das den Dichtspalt abdichtende Öl im Dichtspalt verbleibt und konkrete Dichtkanten existieren. Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Einsatz aus einem elastischeren Material besteht, als das Gehäuse der Vakuumpumpe und/oder des Rotors. Insbesondere besteht der Einsatz aus Kunststoff. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, dass der Rotor unter Vorspannung am Einsatz anliegt und dadurch der Dichtspalt vollständig geschlossen wird. Für den Einsatz wird vorzugsweise ein abriebfester Kunststoff verwendet, der ggf. noch faserverstärkt sein kann.
Eine weitere Optimierung der Abdichtung wird dadurch erreicht, dass der Einsatz in Richtung auf den Rotor kraftbeaufschlagt ist. Hierdurch wird ein eventueller Verschleiß ausgeglichen und dadurch gewährleistet, dass auch über einen längeren Zeitraum der Rotor am Einsatz anliegt und dadurch der Dichtspalt geschlossen bleibt.
Dabei kann die Kraft mechanisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch aufgebracht werden. Dies kann in einem einfachen Fall eine auf der Rückseite des Einsatzes vorgesehene Materialanhäufung sein, zum Beispiel Noppen oder dergleichen. Diese Noppen sind elastisch nachgiebig ausgebildet, sodass der Einsatz federnd nachgiebig am Rotor anliegt. Die Kraft kann aber auch zum Beispiel von einer Feder, insbesondere einer Blattfeder aufgebracht werden, die an der Rückseite des Einsatzes anliegt. Denkbar ist aber auch die Beaufschlagung des Einsatzes mit Hydrauliköl oder Druckluft oder mittels eines elektromechanisch ausfahrbaren Stößels.
Um zu gewährleisten, dass die über die Umfangsflache des Arbeitsraums streifende Flügelkante problemlos den Einsatz überfahren kann' ist vorgesehen, dass das Gehäuse in ihrer, den Arbeitsraum begrenzenden Umfangsflache eine den Einsatz aufnehmende Ausnehmung aufweist. Diese Ausnehmung ist so gestaltet, dass der Einsatz verlier- und verschiebesicher in der Ausnehmung gehalten wird, jedoch elastisch in Richtung auf den Rotor verbleibt. Der Einsatz bzw. die dem Rotor zugewandte Fläche des Einsatzes geht dabei stufenlos in die Innenumfangsflache des Arbeitsraumes über.
Dabei kann bei einem ersten Ausführungsbeispiel das Mittel zur Kraftbeaufschlagung des Einsatzes in der Ausnehmung angeordnet sein. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Mittel zur Kraftbeaufschlagung außerhalb des Gehäuses angeordnet und durchgreift die Gehäusewand in Richtung auf den Einsatz. Auf jeden Fall bewirkt das Mittel zur Kraftbeaufschlagung, dass der Einsatz in Richtung auf den Rotor gedrängt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass der Einsatz permanent am Rotor anliegt und dadurch eine optimale Abdichtung erfolgt.
Wie bereits erwähnt, ist in einer einfachen Ausführungsform eine Feder vorgesehen. Es kann jedoch auch ein Druckkissen vorgesehen sein, welches mit einem Fluid angefüllt ist. Dabei kann das Druckkissen in den Einsatz integriert sein, insbesondere besitzt der Einsatz einen Hohlraum, der mit einem Fluid angefüllt wird. Ist der Hohlraum offen, so kann der Druck des Fluides auf gewünschte Werte eingestellt werden. Selbstverständlich kann auch die Feder in den Einsatz integriert sein.
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 der Vakuumpumpe;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der Pumpe;
Figur 3 eine vergrößerte Wiedergabe eines Einsatzes; und
Figur 4 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses gemäß Figur 2 mit eingesetztem Rotor und Flügel.
In der Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Vakuumpumpe bezeichnet, bei welcher das Gehäuse 12 ohne Gehäusedeckel dargestellt ist. Das Gehäuse 12 besitzt einen Sauganschluss 14, der in einen Innenraum 16 ausmündet. In diesem Innenraum 16 befindet sich ein insgesamt mit 18 bezeichneter Rotor, in welchem ein Flügel 20 orthogonal zur Drehachse 21 verschieblich gelagert ist. Der Rotor 18 ist zweiteilig aufgebaut und weist eine Rotorachse 22 und ein Rotorgehäuse 24 auf. Die Rotorachse 22 durchgreift das Gehäuse 12, insbesondere einen Boden 26 des Innenraums 18 über eine Antriebsöffnung 28 (Figur 2) und ragt mit einem rechteckförmigen Abschnitt 30 auf der Rückseite aus dem Gehäuse 12 heraus, über welchen er (mittels eines nicht dargestellten Antriebs) in Drehung versetzt wird. Die Antriebsöffnung 28 ist mit geeigneten Dichtmitteln versehen, sodass weder Schmiermittel austreten noch Luft und/oder Schmutz in den Innenraum 16 eintreten kann.
Die Figur 1 zeigt, dass der Innenraum 16 von einer Innenumfangsflache 32 begrenzt ist, an welcher die Spitzen 34 des Flügels 20 anliegen (Figur 4) . Außerdem weist die Innenumfangsflache 32 eine Ausnehmung 36 auf, in welche ein Einsatz 38 eingeschoben werden kann (Figuren 2 und 3) . Dieser Einsatz 38 und somit auch die Ausnehmung 36 in der Innenumfangswand 32 befinden sich im Bereich einer Saugöffnung oder Einlassöffnung 40 und einer Drucköffnung oder Auslassöffnung 42. Die Form des Einsatzes 38 ist dabei so gewählt, dass die kreiszylindrische Außenumfangsflache 44 des Rotorgehäuses 24 über seine gesamte Höhe am Einsatz 38 anliegt. Dabei besitzt der Einsatz 38 an seiner dem Rotor 18 zugewandten Seite 46 eine zylindersegmentförmige Ausnehmung 48, deren Radius gleich oder kleiner ist als der Radius des zylinderförmigen Rotorgehäuses 24. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Einsatz 38 über die gesamte Breite der Ausnehmung 48 am Rotorgehäuse 24 anliegt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Abdichtung auch dann erfolgt, wenn die den Flügel 20 aufnehmende Nut 50 des Rotorgehäuses 24 den Einsatz 38 überfährt.
In Figur 2 sind in der Ausnehmung 36 zwei Öffnungen 52 erkennbar, welche auf die Rückseite des Einsatzes 38 gerichtet sind. Über diese Öffnungen 52 kann der Einsatz 38 zum Beispiel mit Öl oder mit einem Stößel mit Druck beaufschlagt werden, sodass er in Richtung des Rotorgehäuses 24 bewegt wird. Hierdurch wird die Andruckkraft des Einsatzes an der Außenumfangsflache 44 des Rotorgehäuses 24 beeinflusst. Es ist aber auch denkbar, dass zwischen dem Grund der Ausnehmung 36 und dem Einsatz 38 ein Federelement angeordnet ist, welches den Einsatz 38 in Richtung des Rotorgehäuses 24 drängt.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass über den Einsatz 38 eine optimale Abdichtung eines Saugraumes 54 gegenüber einem Druckraum 56 erfolgt, da die Außenumfangsflache 44 des Rotorgehäuses 24 permanent am Einsatz 38 anliegt.

Claims

Patentansprüche
1. Einflügelvakuumpumpe mit einem topfförmigen Gehäuse (12), einem exzentrisch im Gehäuse (12) drehbar gelagerten Rotor (18) , und einem im Rotor (18) orthogonal zur Drehachse (21) verschieblich gelagerten Flügel (20), der mit seinen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum begrenzenden Umfangsflache (32) anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Umfangsflache (32) von einem Einsatz (38) gebildet wird und dass der Rotor (18) den Einsatz (38) berührt.
2. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (38) an seiner den Arbeitsraum zugewandten Seite eine teilzylinderfÖrmige Ausnehmung (48) aufweist.
3. Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (48) einen Radius besitzt, der kleiner oder gleich dem Radius des anliegenden Rotors (18) ist.
4. Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (48) konkav geformt ist.
5. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (38) aus einem elastischeren Material besteht, als das Gehäuse (12) der Vakuumpumpe (10) und/oder des Rotors (18) .
6. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (38) aus Kunststoff besteht.
7. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (38) in Richtung auf den Rotor (18) kraftbeaufschlagt ist.
8. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagung mechanisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch erfolgt.
9. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) in ihrer, den Arbeitsraum begrenzenden Umfangsflache (32) eine den Einsatz (38) aufnehmende Ausnehmung (3'6) aufweist.
10. Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Kraftbeaufschlagung des Einsatzes (38) in der Ausnehmung (36) angeordnet ist.
11. Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Kraftbeaufschlagung außerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist und die Gehäusewand in Richtung auf den Einsatz (38) durchgreift .
12. Einflügelvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Kraftbeaufschlagung eine Feder oder ein Druckkissen ist.
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