WO2007042135A1 - Rotorpumpe - Google Patents

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WO2007042135A1 PCT/EP2006/009213 EP2006009213W WO2007042135A1 WO 2007042135 A1 WO2007042135 A1 WO 2007042135A1 EP 2006009213 W EP2006009213 W EP 2006009213W WO 2007042135 A1 WO2007042135 A1 WO 2007042135A1
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Willi Schneider
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Joma-Hydromechanic Gmbh
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    • F04C27/003—Radial sealings for working fluid of resilient material
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    • F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
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    • F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber

Definitions

  • the invention relates to a rotor pump with a pump housing and a rotatably mounted therein rotor, wherein a single wing is slidably mounted with its wing body in the rotor and rests with its wing tips on an inner peripheral surface of the pump housing and defines a suction chamber and a pressure chamber, and the wing a has constant length.
  • a rotor pump with a rotatably mounted therein rotor wherein in the rotor a single wing is slidably mounted.
  • This wing has wing tips which are made of a hard material which is harder than the inner peripheral surface of the pump housing of the rotor pump.
  • These inserts are glued, injected or cast. Due to the hard material of the inserts, the wear occurs mainly on the inner peripheral surface of the pump housing, so that it must be replaced when the wear limit is reached. Usually, the pump is replaced and not repaired, as a repair would be too expensive.
  • the invention has for its object to provide a rotor pump, which is cheaper in case of repair.
  • the wing body made of aluminum or an aluminum alloy and which are provided at its free, the inner circumferential surface facing ends provided wing tips made of plastic.
  • the wing consists of relatively lightweight base materials, namely aluminum or an aluminum alloy for the wing body and plastic for the wing tips. This has the significant advantage that the wing itself has a very low mass inertia and therefore act on the wing tips lower forces. The wing is therefore easier to move back and forth in the rotor and the closure is reduced.
  • the two wing tips have the same cross-sectional shape.
  • This embodiment of the wing tips has the significant advantage that only one form must be stored at wing tips, whereby the storage costs are reduced.
  • the production of such a wing tip is cheaper, since it can be produced in larger quantities.
  • a preferred embodiment provides that the wing tip is positively secured to the wing body.
  • This form-fitting has the significant advantage that no additional tools, such as glue or the like, are needed to secure the wing tip to the wing body.
  • the wing tip can be releasably attached to the wing body or permanently attached thereto.
  • a detachable attachment offers the advantage that an exchange can be carried out without problems. In the case of permanent attachment, the entire wing usually needs to be replaced.
  • a preferred variant of the invention provides that the wing body at its free, the inner peripheral surface facing ends each have at least one, in particular undercut groove and the wing tip is provided with a groove engaging in the spring.
  • Such tongue and groove connections have proven themselves many times and are quick and inexpensive to produce and can be added manually.
  • tongue and groove connections can be made so that they have an interference fit, so that the wing tip is securely attached to the wing body.
  • the tongue and groove connection has a small clearance, so that the wing has a small play compensation in its longitudinal direction.
  • the wing tip on a particular undercut groove and the wing body is provided at its free, the inner peripheral surface facing ends in each case with a groove engaging in the groove. Also, such tongue and groove connection has the above advantages and properties.
  • An optimum sealing of the connection of wing tip and wing body is effected in that the axial direction of the groove and the spring is parallel to the direction of the axis of rotation of the wing.
  • the gap between the groove and the spring is open only in the direction of the floor or the ceiling of the suction chamber or pressure chamber, so that the possibility exists, by suitable sealing measures, such as lubricating oil, sealing washers or sealing lips, which are provided directly on the wing and, where appropriate revolve with the wing, the wing close in the To guide the pump housing.
  • suitable sealing measures such as lubricating oil, sealing washers or sealing lips, which are provided directly on the wing and, where appropriate revolve with the wing, the wing close in the To guide the pump housing.
  • the tongue and groove connection forms a seal.
  • the spring is parallel to the direction of the axis of rotation of the wing in the groove, in particular manually inserted. Even with a press fit in this case there is the possibility to replace the wing tip, since the spring, for example with a suitable tool, can be pressed out of the groove.
  • the wing tip is molded onto the wing base body.
  • This embodiment has the advantage that it is tight and therefore can be dispensed with special seals.
  • dimensional variations of the base body in particular length tolerances, can be easily compensated for by spraying the wing tips to the base body, without the wing tip having to be reworked after the injection process. A particularly precise production of the free ends of the wing body is therefore not required.
  • the wing body is inserted into the injection mold and provided with the wing tips.
  • the wing body may be an extruded profile, so that this only has to be cut to the desired wing width. But there is also the possibility that the wing body is a die-cast part, to which the wing tip is formed.
  • the wing tip may also be a section of an extruded plastic profile which is adapted to the width of the wing.
  • Figure 1 is a perspective view of the rotor pump with inserted rotor and vanes
  • Figure 2 is a perspective view of a wing with attached wing tips
  • Figure 3 is a perspective view of a free end of the wing body with spaced apart wing tip.
  • reference numeral 10 denotes a rotor pump, wherein the pump housing 12 is shown without housing cover.
  • the pump housing 12 has a suction port 14, which opens into an interior 16.
  • this interior 16 is a generally designated 18 rotor, in which a wing 20 is mounted orthogonal to the axis of rotation 21 slidably.
  • the wing 20 divides the working space 22 formed by the inner space 18 into a suction space 24 and a pressure space 26. In this case, the wing 20 rests with its two wing tips 28 against an inner peripheral surface 30 surrounding the working space 22.
  • the wing 20 is formed by a wing base body 32 and the two wing tips 28.
  • the wing body 32 is made of aluminum and is a diecast part or consists of one
  • the wing tip 28 is made of plastic and is injection molded or part of an extruded plastic profile.
  • the free end 34 of the wing base body 32 has a groove 36 running parallel to the axis of rotation 21 and provided with two undercuts 38. Accordingly, the wing tip 28 has a spring 40 which widens in the direction of its free end and thus fits positively into the groove 36. The blade tip 28 is inserted either parallel to the rotation axis 21 in the groove 36 or the blade tip 28 is molded onto the free end 34 of the wing base body 32.
  • the rotor pump 10 according to the invention has the significant advantage that when the wear limit is reached, only the wing 20 as such or else only the wing tips 28 have to be exchanged. This can be done manually or by machine and is feasible in a short time and inexpensively.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rotorpumpe mit einem Pumpengehäuse und einem darin drehbar gelagerten Rotor (20), wobei ein Flügel mit seinem Flügelgrundkörper (32) verschieblich im Rotor gelagert ist und mit seinen Flügelspitzen (28) an einer Innenumf angsf lache des Pumpengehäuses anliegt und dabei einen Saugraum und einen Druckraum definiert, und der Flügel eine konstante Länge aufweist, wobei der Flügelgrundkörper aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und die an seinen freien, der Innenumf angsf lache zugewandten Enden. Vorgesehenen Flügelspitzen (28) aus Kunststoff bestehen.

Description

Titel : Rotorpumpe
Besehreibung
Die Erfindung betrifft eine Rotorpumpe mit einem Pumpengehäuse und einem darin drehbar gelagerten Rotor, wobei ein einziger Flügel mit seinem Flügelgrundkörper verschieblich im Rotor gelagert ist und mit seinen Flügelspitzen an einer Innenumfangsflache des Pumpengehäuses anliegt und dabei einen Saugraum und einen Druckraum definiert, und der Flügel eine konstante Länge aufweist.
Aus der DE-A-10 2004 053 521 ist eine Rotorpumpe mit einem darin drehbar gelagerten Rotor bekannt, wobei im Rotor ein einziger Flügel verschieblich gelagert ist. Dieser Flügel weist Flügelspitzen auf, die aus einem harten Material bestehen, welches härter ist, als die Innenumfangsflache des Pumpengehäuses der Rotorpumpe. Diese Einsätze ist eingeklebt, eingespritzt oder eingegossen. Aufgrund des harten Materials der Einsätze tritt der Verschleiß hauptsächlich an der Innenumfangsflache des Pumpengehäuses auf, so dass dieses ausgetauscht werden muss, wenn die Verschleißgrenze erreicht ist. In der Regel wird die Pumpe ersetzt und nicht repariert, da eine Reparatur zu teuer wäre.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotorpumpe bereitzustellen, die im Reparaturfalle preiswerter ist.
Diese Aufgabe wird mit einer Rotorpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Flügelgrundkörper aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und die an seinen freien, der Innenumfangsflache zugewandten Enden vorgesehenen Flügelspitzen aus Kunststoff bestehen . Bei der erfindungsgemäßen Rotorpumpe besteht der Flügel aus relativ leichten Grundmaterialien, nämlich aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung für den Flügelgrundkörper und aus Kunststoff für die Flügelspitzen. Dies hat den wesentlichen Vorteil, dass der Flügel selbst eine sehr geringe Massenträgheit besitzt und daher an den Flügelspitzen geringere Kräfte einwirken. Der Flügel lässt sich also im Rotor leichter hin und her bewegen und der Verschließ ist vermindert. Außerdem muss bei Erreichen der Verschleißgrenze lediglich der Flügel ausgetauscht werden, da sich hauptsächlich die Flügelspitzen abnutzen und die Innenumfangsflache des Pumpengehäuses nahezu verschleißfrei bleibt. Da der Flügel lediglich in einen Schlitz des Rotors eingeschoben ist, kann der Austausch des Flügels schnell und preiswert vorgenommen werden. Ein kompletter Austausch des Pumpengehäuses ist nicht mehr erforderlich.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weisen die beiden Flügelspitzen die gleiche Querschnittsform auf. Diese Ausgestaltung der Flügelspitzen hat den wesentlichen Vorteil, dass lediglich eine Form an Flügelspitzen bevorratet werden muss, wodurch die Lagerhaltungskosten gesenkt werden. Außerdem ist die Herstellung einer derartigen Flügelspitze preiswerter, da sie in größerer Stückzahl hergestellt werden kann .
Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass die Flügelspitze formschlüssig am Flügelgrundkörper befestigt ist. Dieser Formschluss hat den wesentlichen Vorteil, dass keine zusätzlichen Hilfsmittel, wie Klebstoff oder dergleichen, benötigt werden, um die Flügelspitze am Flügelgrundkörper zu befestigen. Somit besteht auch keine Gefahr, dass Fremdstoffe in den Schmierölkreislauf gelangen. Dabei kann die Flügelspitze lösbar am Flügelgrundkörper oder unlösbar an diesem befestigt sein. Eine lösbare Befestigung bietet den Vorteil, dass ein Austausch problemlos durchgeführt werden kann. Bei einer unlösbaren Befestigung muss in der Regel der gesamte Flügel gewechselt werden.
Eine bevorzugte Variante der Erfindung sieht vor, dass der Flügelgrundkörper an seinen freien, der Innenumfangsflache zugewandten Enden jeweils wenigstens eine, insbesondere hinterschnittene Nut aufweist und die Flügelspitze mit einer in die Nut eingreifenden Feder versehen ist. Derartige Nut- Feder-Verbindungen haben sich vielfach bewährt und sind schnell und preiswert herstellbar und können manuell gefügt werden. Außerdem können derartige Nut-Feder-Verbindungen so hergestellt werden, dass sie eine Presspassung aufweisen, so dass die Flügelspitze sicher am Flügelgrundkörper befestigt ist. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Nut- Feder-Verbindung ein geringes Spiel besitzt, so dass der Flügel in seiner Längsrichtung einen geringen Spielausgleich aufweist .
Bei einer anderen Variante weist die Flügelspitze eine insbesondere hinterschnittene Nut auf und ist der Flügelgrundkörper an seinen freien, der Innenumfangsflache zugewandten Enden jeweils mit einer in die Nut eingreifenden Feder versehen. Auch eine derartige Nut-Feder-Verbindung besitzt die oben genannten Vorteile und Eigenschaften.
Eine optimale Abdichtung der Verbindung von Flügelspitze und Flügelgrundkörper erfolgt dadurch, dass die Achsrichtung der Nut und der Feder parallel zur Richtung der Drehachse des Flügels verläuft. Somit ist der Spalt zwischen der Nut und der Feder nur in Richtung auf den Boden beziehungsweise die Decke des Saugraums beziehungsweise Druckraums offen, so dass die Möglichkeit besteht, durch geeignete Abdichtungsmaßnahmen, wie Schmieröl, Dichtscheiben oder Dichtlippen, die direkt am Flügel vorgesehen sind und gegebenenfalls mit dem Flügel umlaufen, den Flügel dicht im Pumpengehäuse zu führen. In Richtung des Druck- oder Saugraumes bildet die Nut-Feder-Verbindung eine Abdichtung.
Ein relativ einfaches und preiswertes Auswechseln der Flügelspitzen kann dadurch erfolgen, dass gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel die Feder parallel zur Richtung der Drehachse des Flügels in die Nut, insbesondere manuell, einschiebbar ist. Auch bei einer Presspassung besteht in diesem Fall die Möglichkeit, die Flügelspitze auszuwechseln, da die Feder, zum Beispiel mit einem geeigneten Werkzeug, aus der Nut ausgepresst werden kann.
Bei einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Flügelspitze an den Flügelgrundkörper angespritzt ist. Diese Ausführungsform bietet den Vorteil, dass sie dicht ist und daher auf spezielle Abdichtungen verzichtet werden kann. Außerdem können beim Anspritzen der Flügelspitzen an den Grundkörper Maßabweichungen des Grundkörpers, insbesondere Längentoleranzen, problemlos ausgeglichen werden, ohne dass die Flügelspitze nach dem Spritzvorgang nachbearbeitet werden muss. Eine besonders präzise Herstellung der freien Enden des Flügelgrundkörpers ist daher nicht erforderlich. Der Flügelgrundkörper wird in die Spritzgussform eingelegt und mit den Flügelspitzen versehen.
Dabei kann bei einer Ausführungsform der Erfindung der Flügelgrundkörper ein Strangpressprofil sein, so dass dieses lediglich noch auf die gewünschte Flügelbreite abgelängt werden muss. Es besteht aber auch die Möglichkeit, dass der Flügelgrundkörper ein Druckgussteil ist, an welches die Flügelspitze angeformt wird.
Bei einer Bevorzugten Variante der Erfindung kann die Flügelspitze zum Beispiel auch ein Abschnitt eines extrudierten Kunststoffprofils sein, welcher an die Breite des Flügels angepasst ist. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus 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 und in den Ansprüchen sowie in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
Figur 1 eine perspektivische Darstellung der Rotorpumpe mit eingesetztem Rotor und Flügel;
Figur 2 eine perspektivische Ansicht eines Flügels mit angefügten Flügelspitzen; und
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines freien Endes des Flügelgrundkörpers mit davon beabstandeter Flügelspitze .
In der Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Rotorpumpe bezeichnet, bei welcher das Pumpengehäuse 12 ohne Gehäusedeckel dargestellt ist. Das Pumpengehäuse 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 Flügel 20 unterteilt den vom Innenraum 18 gebildeten Arbeitsraum 22 in einen Saugraum 24 und einen Druckraum 26. Dabei liegt der Flügel 20 mit seinen beiden Flügelspitzen 28 an einer den Arbeitsraum 22 umgebenden Innenumfangsflache 30 an.
Der Flügel 20 wird, wie aus Figur 2 ersichtlich, von einem Flügelgrundkörper 32 und den beiden Flügelspitzen 28 gebildet. Der Flügelgrundkörper 32 besteht aus Aluminium und ist ein Druckgussteil oder besteht aus einem
Strangpressprofil. Die Flügelspitze 28 besteht aus Kunststoff und ist spritzgegossen oder ein Teil eines extrudierten Kunststoffprofils .
Wie besonders aus Figur 3 ersichtlich, besitzt das freie Ende 34 des Flügelgrundkörpers 32 eine parallel zur Drehachse 21 verlaufende Nut 36, die mit zwei Hinterschneidungen 38 versehen ist. Entsprechend besitzt die Flügelspitze 28 eine Feder 40, die sich in Richtung ihres freien Endes verbreitert und somit formschlüssig in die Nut 36 passt. Die Flügelspitze 28 wird entweder parallel zur Drehachse 21 in die Nut 36 eingeschoben oder die Flügelspitze 28 ist an das freie Ende 34 des Flügelgrundkörpers 32 angespritzt.
Die erfindungsgemäße Rotorpumpe 10 besitzt den wesentlichen Vorteil, dass bei Erreichen der Verschleißgrenze lediglich der Flügel 20 als solches oder aber auch nur die Flügelspitzen 28 ausgetauscht werden müssen. Dies kann manuell oder maschinell erfolgen und ist in kurzer Zeit und preiswert durchführbar.

Claims

Patentansprüche
1. Rotorpumpe (10) mit einem Pumpengehäuse (12) und einem darin drehbar gelagerten Rotor (18), wobei ein Flügel (20) mit seinem Flügelgrundkörper (32) verschieblich im Rotor (18) gelagert ist und mit seinen Flügelspitzen (28) an einer Innenumfangsflache (30) des Pumpengehäuses (12) anliegt und dabei einen Saugraum (24) und einen Druckraum (26) definiert, und der Flügel (20) eine konstante Länge aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügelgrundkörper (32) aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung besteht und die an seinen freien, der Innenumfangsflache zugewandten Enden (34) vorgesehenen Flügelspitzen (28) aus Kunststoff bestehen.
2. Rotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Flügelspitzen (28) die gleiche Querschnittsform aufweisen.
3. Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelspitze (28) formschlüssig am Flügelgrundkörper (32) befestigt ist.
4. Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügelgrundkörper (32) an seinen freien, der Innenumfangsflache (30) zugewandten Enden (34) jeweils wenigstens eine, insbesondere hinterschnittene, Nut (36) aufweist und die Flügelspitze (28) mit einer in die Nut (36) eingreifenden Feder (40) versehen ist.
5. Rotorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelspitze (28) eine insbesondere hinterschnittene Nut aufweist und der Flügelgrundkörper (32) an seinen freien, der Innenumfangsflache (30) zugewandten Enden (34) jeweils mit einer in die Nut eingreifenden Feder versehen ist.
6. Rotorpumpe nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsrichtung der Nut (36) und der Feder (40) parallel zur Richtung der Drehachse (21) des Flügels (29) verläuft.
7. Rotorpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder (40) parallel zur' Richtung der Drehachse (21) des Flügels (20) in die Nut (36) einschiebbar ist.
8. Rotorpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelspitze (28) an den Flügelgrundkörper (32) angespritzt ist.
9. Rotorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelspitze (28) ein Abschnitt eines extrudierten Kunststoffprofils ist.
10. Rotorpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügelgrundkörper (32) ein Abschnitt eines Strangpressprofils ist.
11. Rotorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügelgrundkörper (32) ein Druckgussteil ist.
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