WO2007140759A1 - Flügelzellenpumpe - Google Patents

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WO2007140759A1
WO2007140759A1 PCT/DE2007/000997 DE2007000997W WO2007140759A1 WO 2007140759 A1 WO2007140759 A1 WO 2007140759A1 DE 2007000997 W DE2007000997 W DE 2007000997W WO 2007140759 A1 WO2007140759 A1 WO 2007140759A1
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wing
vane pump
cap
pump according
pressure relief
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PCT/DE2007/000997
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Inventor
Mirko Kupceric
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Ixetic Hückeswagen Gmbh
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
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    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F01C21/0881—Construction of vanes or vane holders the vanes consisting of two or more 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
    • F04C28/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, pumps or pumping installations specially adapted for elastic fluids
    • F04C28/28—Safety arrangements; Monitoring
    • 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
    • F04C18/3442—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 the surfaces of the inner and outer member, forming the inlet and outlet opening

Definitions

  • the invention relates to a vane pump, in particular a monoerielvakuumpumpe, with a rotor which is arranged rotatably about a rotation axis in a housing and having at least one wing, which divides a working space in the housing into a pressure chamber and a suction chamber.
  • the object of the invention is to provide a vane pump according to the preamble of claim 1, which has a longer life than conventional vane pumps.
  • the object is in a vane pump, in particular a Monoerielvakuumpumpe, with a rotor which is arranged rotatably about a rotation axis in a housing and having at least one wing, which divides a working space in the housing into a pressure chamber and a suction chamber, achieved in that Wing has at least one pressure relief connection, which, in particular perpendicular to the axis of rotation of the rotor, extends between two wing ends and connects the pressure chamber with the suction chamber.
  • the pressure relief connection pressure peaks, which can be caused for example by a reverse rotation of the rotor against the normal direction of rotation, effectively reduced.
  • a pressure relief connection which extends at each end of a wing between the wing side wall and the wing head or the head of the wing cap and connects the pressure chamber with the suction chamber.
  • a preferred embodiment of the vane pump is characterized in that the two wing ends communicate with each other through a pressure relief passage.
  • the pressure relief passage extends continuously from one wing tip to the opposite wing tip.
  • the pressure relief channel comprises at least one through hole.
  • the through hole creates a hydraulic connection between the wing tips.
  • the pressure relief channel comprises at least one groove. The groove is recessed in a side surface of the wing.
  • a further preferred embodiment of the vane pump is characterized in that at the wing ends in each case a cap is mounted so movable that the pressure relief connection is released depending on the position of the caps relative to the wing in particular during rotation of the rotor pressure dependent.
  • the movable caps represent a kind of pressure relief valve, which connects at very high pressures or pressure peaks, which could lead to damage of the vane pump, the pressure chamber via the pressure relief connection to the suction chamber, or a kind of switching valve, which in turn relieves the changing pressure side in the direction of rotation ,
  • the vane pump is characterized in that the cap has a base body with a contact surface, which rests against the housing and / or is guided.
  • Conventional caps are used, for example, to minimize the wear between the wing and the housing and / or to improve the seal between the pressure chamber and the suction chamber.
  • the caps also have the function of a switching or pressure relief valve.
  • FIG. 1 Another preferred exemplary embodiment of the vane pump is characterized in that at least one foot originates from the main body, with the aid of which the associated cap is pivotably mounted in a receptacle on the wing. The foot serves to hold the cap in operation at the associated wing end. Additionally or alternatively, one or more positioning lugs may originate from the base body.
  • Another preferred embodiment of the vane pump is characterized in that the cross section of the foot increases away from the base body. This allows a defined tilting of the foot in the receptacle and a targeted release of the pressure relief connection at high pressures or pressure peaks.
  • vane pump is characterized in that the receptacle for the wing foot widens outwards. This allows a defined tilting of the foot in the receptacle and a targeted release of the pressure relief connection at high pressures. Also, a vane pump is preferred in which the cap lifts radially by pressure from the wing and thus releases the pressure relief connection.
  • the vane pump is characterized in that the wing ends each have at least one guide body on which the associated cap is pivotally and / or rotatably mounted.
  • the guide body is partially rounded in cross section.
  • the pressure relief connection extends between two guide bodies, which are provided at the wing tips.
  • the pressure relief connection opens in each case in a guide body.
  • the mouth region is covered by this depending on the position of the associated cap.
  • the vane pump is characterized in that the cap partially surrounds the guide body.
  • the shape of the cap is adapted to the shape of the guide body.
  • Figure 1 shows a wing of a vane pump according to the invention in longitudinal section
  • Figure 2 is a sectional view taken along the line H-II in Figure 1;
  • Figure 2a shows a detail of Figure 2 according to another embodiment
  • FIG. 3 shows a wing according to another embodiment in cross section
  • Figure 4 shows the wing of Figure 3 in plan view
  • Figure 5 is a perspective view of a section of the wing of Figures 3 and 4 and Figure 6 is a schematic representation of a monoflip cell pump;
  • FIG. 7 shows a further wing cap according to the invention in three illustrations
  • Figure 8 shows a corresponding wing in 3 representations
  • Figure 10 is a plan view of the wing of Figure 9;
  • FIG. 11 is a plan view of a cap associated with the wing of FIGS. 9 and 10;
  • FIG. 12 shows the cap from FIG. 11 in a side view
  • FIG. 13 wing and cap from FIG. 9 to FIG. 12 in a three-dimensional partial view
  • Figure 14 is a functional view in a vacuum pump for wings and cap of Figure 9 to Figure 13;
  • FIG. 15 shows a capless wing according to the invention
  • Figure 16 is a perspective view of a capless wing.
  • the invention relates to a vane pump (see FIG. 6) having a housing 80 which has a suction connection 82 and a pressure connection 84.
  • a working space 86 is provided, in which a rotor 88 is rotatably arranged.
  • a wing 90 is slidably guided. By the wing 90, the working space 86 is divided in the housing into a suction chamber 92 and a pressure chamber 94.
  • the pressure chamber 94 communicates with the pressure port 84 and the suction chamber 92 with the suction port 82 in connection.
  • the rotor 88 is driven in an operating direction of rotation 96.
  • a medium in particular air or an air-oil mixture
  • a medium in particular air or an air-oil mixture
  • the monoflip pump is used to apply a vacuum, that is, a vacuum, to a brake booster of a motor vehicle. Therefore, the monoflake pump is also referred to as a mono vacuum or as a single-wing vacuum pump. The structure and function of such monofuel cell pumps are assumed to be known.
  • a wing 1 of a vane pump according to the invention is shown in various sections.
  • the wing 1 is rotatable in the installed state about a rotation axis 2, the position of which changes relative to the (not shown) axis of rotation of the rotor of the vane pump.
  • the axis of rotation 2 extends perpendicular to the plane.
  • arrows 3 a rotation of the wing 1 is indicated against the operating direction of rotation.
  • the wing 1 comprises a cuboid base body 4 with two long sides or side surfaces 6, 7 and two short sides or side surfaces 8, 9.
  • the short sides 8, 9 are also referred to as ends of the wing 1 or wing ends.
  • the planar surfaces of the wing 1 are denoted by 11 and 12.
  • the two wing ends 8, 9 are connected by two continuous pressure relief channels 14, 15 with each other.
  • the pressure relief channel 14 has two sections 16, 17 which are interconnected by a constriction 18.
  • In the wing end 8 is a receptacle
  • receptacle 21 movably mounted.
  • Another cap 22 is movably mounted in a receptacle 23 at the other wing end 9.
  • the receptacles 20, 23 are connected via the pressure relief channel 14 with each other.
  • the caps 21, 22 have the same structure and, as explained for the example of the cap 21, a base body 28 which is equipped with a contact surface 29.
  • the contact surface 29 is in the installed state of the wing 1 inside of the housing of the vane pump.
  • a foot 30, with respect to the axis of rotation 2 extends radially inwards. The foot 30 is received with clearance in the receptacle 20 so that the associated cap 21 in the receptacle 20 can tilt.
  • FIG. 1 it can be seen that two positioning lugs 31, 32 originate from the main body 28 or the foot 30 and are received with play in corresponding recesses 33, 34 in the main body 4 of the wing 1.
  • FIG. 2 it is indicated by an angle 35 that the cap 22 tilts under pressure in the recess 23 when the wing 1 rotates in the direction of the arrows 3.
  • the tilted position results between a foot 36 of the cap 22 and the base 4 of the wing 1 in the region of the receptacle 23 an entrance slit 37 for pressurized oil of an air-oil mixture, which is present in the working space of the vane pump.
  • the foot 36 of the cap 22 moves in the receptacle 23, so that a connection between the two receptacles 23 and 20 via the pressure relief channel 14 is released. Additionally or alternatively, the entrance gap 37 communicates via the clearance between positioning lugs 38, 39 of the wing 22 and associated recesses in the base body 4 of the wing 1 with the pressure relief channels 14, 15, as shown in FIG.
  • the cross section of the feet 30, 36 of the caps 21, 22 increases away from the main body 28, as shown in Figure 2a at 30a.
  • the caps 21 are tiltable.
  • the two blade ends 8, 9 are interconnected by the pressure relief connection to direct the oil, which is responsible for pushing out for the high pressure peaks, through the wing 1 to the suction side or low pressure side of the vane pump. If the oil passage is otherwise realized, the pressure relief connection alone may be sufficient.
  • the tilting caps release the pressure relief connection at high pressures, so that the oil responsible for the high pressures is removed by this additional pressure relief connection. If necessary, even the channel volume in the wing is sufficient to reduce critical pressure peaks.
  • a wing 41 is shown according to another embodiment in different views.
  • the wing 41 is rotatable about a rotation axis 42 in the installed state.
  • By arrows 43 the rotation of the wing 41 is indicated in Figure 3 in operation.
  • the wing 41 comprises a cuboid base body 44 with two long sides 46, 47, two short sides 48, 49 and two surfaces 51, 52,
  • the pressure relief connection according to the invention is provided in the embodiment shown in Figures 3 to 5 by two grooves 54, 55, which are excluded on the long sides 47, 46 in the base body 44.
  • the grooves 54, 55 extend between two surelysungskörpem 58, 59, which are integrally connected to the short sides 48, 49 of the body 44 with the main body 44.
  • two caps 61, 62 are movably guided. In the region of the cap 61 opens a radial end portion 64 which is formed in extension of the groove 54.
  • two transverse grooves 66, 67 From the groove 54, two transverse grooves 66, 67 from.
  • the cap 61 has a semicircular cylinder jacket-like basic body 72, which has at least one rectangular recess 74 in the region of the guide body, as can be seen in FIG.
  • Figure 7 and Figure 8 show another cap according to the invention and a corresponding wing according to the invention, which differ from the embodiment in Figure 1 and 2 characterized in that here the cap is not pivotally mounted, but under pressure over the wing slightly lifts and thereby a corresponding oil passage releases.
  • the cap 100 shown in a lateral section in Figure 7 b has a semi-cylindrical cap head 104 and two positioning lugs 102, which can be seen in plan view in Figure 7 c.
  • FIG. 7 a shows how the two positioning lugs 102 each have four relief grooves 106 which cooperate with corresponding grooves in the associated wing 110 (FIG. 8).
  • the cap 100 has a rounded bearing bar 108 (shown laterally in FIG. 7 b) which fills the spaces between the locating tabs 102 (see FIGS. 7 a and 7 b) and in corresponding rounded grooves 112 (see FIG. 8 a) Wing 110 is supported.
  • the wing 110 also has inside in cross-section semi-circular grooves 114 which overlap with the rempligelkappennuten 106 of Figure 7 and thus ensure an oil passage from the wing to the cap when the cap 100 under pressure over something takes off from the wing.
  • the wing 110 has in its interior three longitudinal ribs 116, 118 and 120 ( Figure 8 c), which are interconnected by two transverse ribs 122 and 124.
  • the transverse rib 122 has a passage opening 126 and the transverse rib 124 has a through opening 128, so that via the grooves 106 in the wing caps, the grooves 114 on the inner wall of the wing and on the passage openings. gene 128 and 126, a pressure relief from one side of the wing to the other is possible as soon as the wing cap 100 lifted by overpressure of the wing 110 something.
  • FIGS. 9 to 13 show another embodiment according to the invention of a wing and a cap with a pressure relief device, the function of which can be seen in FIG.
  • the pressure relief is guided longitudinally through the wing from one wing end to the other, but laterally towards the wing head from one diegelend- and wing cap side to the other.
  • a wing 130 with two end caps 132 is mounted in a rotor 134 and slides with its two caps 132 along the housing wall 136 of a vacuum pump.
  • the wing includes a lateral opening 138, which corresponds to an opening 140 in the wing cap. If the rotor 134 of the vacuum pump rotates in the direction of rotation of the arrow 142, pressure-generating oil, indicated here by an arrow 144, can be relieved through the two openings in the direction of the arrow 146.
  • pressure-generating oil represented here by an arrow 152, can be reduced via the blade opening 148 and the cap opening 150 in the direction of the arrow 154.
  • FIG. 13 the wing cap 132 with the wing 130 is shown in a perspective view.
  • the lateral wing openings 138 from FIG. 14 and the wing cap openings 140 corresponding thereto can be seen.
  • openings 150 and, not visible in this illustration, corresponding wing openings 148 are arranged in the wing cap.
  • the cap 132 is shown in plan view and side view.
  • the wing cap 132 has, as can be seen in Figure 12, also two positioning lugs 160, which in corresponding recesses of the wing 130, for example in FIG. 11 and FIG. 12, for example, the cap 132 is shown in plan view and side view.
  • the wing cap 132 has, as can be seen in Figure 12, also two positioning lugs 160, which in corresponding recesses of the wing 130, for example in FIG. 11 and FIG. 12, for example, the cap 132 is shown in plan view and side view.
  • the wing cap 132 has, as can be seen in Figure 12, also two positioning lugs 160, which in corresponding recesses of the wing 130, for example in FIG. 11 and FIG. 12, for example, the cap 132 is shown in plan view and side view.
  • the wing cap 132 has, as can be seen in Figure 12, also two positioning lugs 160, which in corresponding recesses of the wing 130, for example in FIG
  • FIG. 11 in the cap 132 connects to the side openings 138 of the wing 130 in FIG.
  • the openings 150 of the cap 132 in FIG. 11 establish a connection to the openings 148 of the wing 130 in FIG.
  • the wing 130 is shown again in a side view, with the corresponding openings 148 can be seen directly, while lying on the opposite side openings 138 are indicated by dashed lines.
  • the two recesses 162 are indicated by dashed lines for the two positioning lugs 160 of Figure 12.
  • a one-piece wing 170 is shown in side view and partially cut, which has no caps.
  • the wing 170 shows in section relief channels 172 and for the opposite direction of rotation relief channels 174 which extend from the wing side to the wing head and which are dimensioned like all pressure relief devices described above so that they are sufficiently large for pressure relief, but no annoying short circuit between the Represent the pressure and the suction side of the wing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, insbesondere eine Monoflügelvakuumpumpe, mit einem Rotor, der um eine Drehachse drehbar in einem Gehäuse angeordnet ist und mindestens einen Flügel aufweist, der einen Arbeitsraum in dem Gehäuse in einen Druckraum und einen Saugraum unterteilt. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass der Flügel mindestens eine Druckentlastungsverbindung aufweist, die, insbesondere senkrecht zur Drehachse des Rotors, zwischen zwei Flügelenden verläuft und den Druckraum mit dem Saugraum verbindet.

Description

Flüαelzellenpumpe
Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, insbesondere eine Monoflügelvakuumpumpe, mit einem Rotor, der um eine Drehachse drehbar in einem Gehäuse angeordnet ist und mindestens einen Flügel aufweist, der einen Arbeitsraum in dem Gehäuse in einen Druckraum und einen Saugraum unterteilt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Flügelzellenpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, die eine höhere Lebensdauer aufweist als herkömmliche Flügelzellenpumpen.
Die Aufgabe ist bei einer Flügelzellenpumpe, insbesondere einer Monoflügelvakuumpumpe, mit einem Rotor, der um eine Drehachse drehbar in einem Gehäuse angeordnet ist und mindestens einen Flügel aufweist, der einen Arbeitsraum in dem Gehäuse in einen Druckraum und einen Saugraum unterteilt, dadurch gelöst, dass der Flügel mindestens eine Druckentlastungsverbindung aufweist, die, insbesondere senkrecht zur Drehachse des Rotors, zwischen zwei Flügelenden verläuft und den Druckraum mit dem Saugraum verbindet. Durch die Druckentlastungsverbindung werden Druckspitzen, die zum Beispiel durch ein Rückdrehen des Rotors entgegen der normalen Drehrichtung verursacht werden können, wirksam abgebaut.
Die Aufgabe wird weiterhin gelöst durch eine Druckentlastungsverbindung, welche an je einem Flügelende zwischen der Flügelseitenwand und dem Flügelkopf bzw. dem Kopf der Flügelkappe verläuft und den Druckraum mit dem Saugraum verbindet.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Flügelenden durch einen Druckentlastungskanal miteinander in Verbindung stehen. Der Druckentlastungskanal erstreckt sich durchgehend von einem Flügelende zu dem entgegengesetzten Flügelende.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckentlastungskanal mindestens ein Durchgangsloch umfasst. Das Durchgangsloch schafft eine hydraulische Verbindung zwischen den Flügelenden. Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Druckentlastungskanal mindestens eine Nut umfasst. Die Nut ist in einer Seitenfläche des Flügels ausgenommen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass an den Flügelenden jeweils eine Kappe so bewegbar angebracht ist, dass die Druckentlastungsverbindung in Abhängigkeit von der Stellung der Kappen relativ zum Flügel insbesondere beim Verdrehen des Rotors druckabhängig freigegeben wird. Die bewegbaren Kappen stellen eine Art Überdruckventil dar, das bei sehr hohen Drücken beziehungsweise Druckspitzen, die zu einer Beschädigung der Flügelzellenpumpe führen könnten, den Druckraum über die Druckentlastungsverbindung mit dem Saugraum verbindet, beziehungsweise eine Art Umschaltventil, das bei Drehrichtungsänderung die dadurch wechselnde Druckseite wiederum entlastet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe einen Grundkörper mit einer Anlagefläche aufweist, die an dem Gehäuse anliegt und/oder geführt ist. Herkömmliche Kappen dienen zum Beispiel dazu, den Verschleiß zwischen Flügel und Gehäuse zu minimieren und/oder die Abdichtung zwischen Druckraum und Saugraum zu verbessern. Gemäß der Erfindung haben die Kappen zusätzlich die Funktion eines Umschalt- oder Überdruckventils.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass von dem Grundkörper mindestens ein Fuß ausgeht, mit Hilfe dessen die zugehörige Kappe schwenkbar in einer Aufnahme an dem Flügel angebracht ist. Der Fuß dient dazu, die Kappe im Betrieb an dem zugehörigen Flügelende zu halten. Zusätzlich oder alternativ können von dem Grundkörper ein oder mehrere Positioniernasen ausgehen.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Fußes von dem Grundkörper weg zunimmt. Dadurch werden ein definiertes Verkippen des Fußes in der Aufnahme und eine gezielte Freigabe der Druckentlastungsverbindung bei hohen Drücken beziehungsweise Druckspitzen ermöglicht.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufnahme für den Flügelfuß nach außen erweitert. Dadurch wird ein definiertes Verkippen des Fußes in der Aufnahme und eine gezielte Freigabe der Druckentlastungsverbindung bei hohen Drücken ermöglicht. Auch wird eine Flügelzellenpumpe bevorzugt, bei welcher die Kappe durch Druck radial vom Flügel abhebt und somit die Druckentlastungsverbindung freigibt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelenden jeweils mindestens einen Führungskörper aufweisen, an dem die zugehörige Kappe schwenkbar und/oder drehbar angebracht ist. Vorzugsweise ist der Führungskörper im Querschnitt teilweise gerundet ausgebildet.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass sich die Druckentlastungsverbindung zwischen zwei Führungskörpern erstreckt, die an den Flügelenden vorgesehen sind. Die Druckentlastungsverbindung mündet jeweils in einem Führungskörper. Vorzugsweise ist der Mündungsbereich in Abhängigkeit von der Stellung der zugehörigen Kappe von dieser überdeckt.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe den Führungskörper teilweise umgreift. Vorzugsweise ist die Gestalt der Kappe an die Gestalt des Führungskörpers angepasst.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Es zeigen:
Figur 1 einen Flügel einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe im Längsschnitt;
Figur 2 die Ansicht eines Schnitts entlang der Linie H-Il in Figur 1 ;
Figur 2a einen Ausschnitt aus Figur 2 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
Figur 3 einen Flügel gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel im Querschnitt;
Figur 4 den Flügel aus Figur 3 in der Draufsicht;
Figur 5 eine perspektivische Darstellung eines Ausschnitts des Flügels aus den Figuren 3 und 4 und Figur 6 eine schematische Darstellung einer Monoflügelzellenpumpe;
Figur 7 eine weitere erfindungsgemäße Flügelkappe in 3 Darstellungen;
Figur 8 einen dazugehörigen Flügel in 3 Darstellungen;
Figur 9 einen weiteren erfindungsgemäßen Flügel in Teilansicht;
Figur 10 eine Aufsicht auf den Flügel aus Figur 9;
Figur 11 eine Aufsicht auf eine zum Flügel aus Figur 9 und 10 zugehörige Kappe;
Figur 12 die Kappe aus Figur 11 in einer Seitenansicht;
Figur 13 Flügel und Kappe aus Figur 9 bis Figur 12 in einer dreidimensionalen Teilansicht;
Figur 14 eine Funktionsdarstellung in einer Vakuumpumpe für Flügel und Kappe aus Figur 9 bis Figur 13;
Figur 15 einen kappenlosen erfindungsgemäßen Flügel;
Figur 16 eine perspektivische Darstellung eines kappenlosen Flügels.
Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe (siehe Figur 6) mit einem Gehäuse 80, das einen Sauganschluss 82 und einen Druckanschluss 84 aufweist. In dem Gehäuse 80 ist ein Arbeitsraum 86 vorgesehen, in dem ein Rotor 88 drehbar angeordnet ist. In oder an dem Rotor ist ein Flügel 90 verschiebbar geführt. Durch den Flügel 90 wird der Arbeitsraum 86 in dem Gehäuse in einen Saugraum 92 und einen Druckraum 94 unterteilt. Der Druckraum 94 steht mit dem Druckanschluss 84 und der Saugraum 92 mit dem Sauganschluss 82 in Verbindung. Der Rotor 88 ist in einer Betriebsdrehrichtung 96 angetrieben.
Wenn sich der Rotor 88 mit dem Flügel 90 in Betriebsdrehrichtung 96 dreht, dann wird ein Medium, insbesondere Luft beziehungsweise ein Luft-Öl-Gemisch, in den Saugraum 92 angesaugt und aus dem Druckraum 94 heraus gefördert. Eine derartige Flügelzellenpumpe mit einem Flügel wird auch als Monoflügelzellenpumpe bezeichnet. In einer bevorzugten Anwen- dung wird die Monoflügelzellenpumpe dazu verwendet, einen Unterdruck, das heißt ein Vakuum, an einen Bremskraftverstärker eines Kraftfahrzeugs anzulegen. Daher wird die Monoflügelzellenpumpe auch als Monovakuum- oder als Einflügelvakuumpumpe bezeichnet. Der Aufbau und die Funktion derartiger Monoflügelzellenpumpen werden als bekannt vorausgesetzt.
In den Figuren 1 und 2 ist ein Flügel 1 einer erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe in verschiedenen Schnitten dargestellt. Der Flügel 1 ist im eingebauten Zustand um eine Drehachse 2 drehbar, deren Position sich relativ zu der (nicht dargestellten) Drehachse des Rotors der Flügelzellenpumpe verändert. In Figur 2 erstreckt sich die Drehachse 2 senkrecht zur Zeichenebene. Durch Pfeile 3 ist eine Drehung des Flügels 1 entgegen der Betriebsdrehrichtung angedeutet.
Der Flügel 1 umfasst einen quaderförmigen Grundkörper 4 mit zwei langen Seiten oder Seitenflächen 6, 7 und zwei kurzen Seiten oder Seitenflächen 8, 9. Die kurzen Seiten 8, 9 werden auch als Enden des Flügels 1 oder Flügelenden bezeichnet. Die ebenen Oberflächen des Flügels 1 sind mit 11 und 12 bezeichnet.
Die beiden Flügelenden 8, 9 sind durch zwei durchgehende Druckentlastungskanäle 14, 15 miteinander verbunden. Der Druckentlastungskanal 14 weist zwei Abschnitte 16, 17 auf, die durch eine Engstelle 18 miteinander verbunden sind. In dem Flügelende 8 ist eine Aufnahme
20 ausgespart, in die der Druckentlastungskanal 14 mündet. In der Aufnahme ist eine Kappe
21 bewegbar angebracht. Eine weitere Kappe 22 ist in einer Aufnahme 23 an dem anderen Flügelende 9 bewegbar angebracht. Die Aufnahmen 20, 23 stehen über den Druckentlastungskanal 14 miteinander in Verbindung.
Die Kappen 21 , 22 sind gleich aufgebaut und weisen, wie am Beispiel der Kappe 21 erläutert wird, einen Grundkörper 28 auf, der mit einer Anlagefläche 29 ausgestattet ist. Die Anlagefläche 29 liegt im eingebauten Zustand des Flügels 1 innen an dem Gehäuse der Flügelzellenpumpe an. Von dem Grundkörper 28 erstreckt sich ein Fuß 30, bezogen auf die Drehachse 2, radial nach innen. Der Fuß 30 ist mit Spiel in der Aufnahme 20 aufgenommen, so dass die zugehörige Kappe 21 in der Aufnahme 20 verkippen kann.
In Figur 1 sieht man, dass von dem Grundkörper 28 beziehungsweise dem Fuß 30 zwei Positioniernasen 31, 32 ausgehen, die mit Spiel in entsprechenden Ausnehmungen 33, 34 in dem Grundkörper 4 des Flügels 1 aufgenommen sind. In Figur 2 ist durch einen Winkel 35 angedeutet, dass die Kappe 22 unter Druck in der Aufnehmung 23 verkippt, wenn sich der Flügel 1 in Richtung der Pfeile 3 dreht. In der verkippten Stellung ergibt sich zwischen einem Fuß 36 der Kappe 22 und dem Grundkörper 4 des Flügels 1 im Bereich der Aufnahme 23 ein Eintrittsspalt 37 für mit Überdruck beaufschlagtes Öl eines Luft-Öl-Gemischs, das in dem Arbeitsraum der Flügelpumpe vorhanden ist. In Abhängigkeit vom Druck in dem Druckraum der Flügelzellenpumpe bewegt sich der Fuß 36 der Kappe 22 in der Aufnahme 23, so dass eine Verbindung zwischen den beiden Aufnahmen 23 und 20 über den Druckentlastungskanal 14 freigegeben wird. Zusätzlich oder alternativ steht der Eintrittsspalt 37 über das Spiel zwischen Positioniernasen 38, 39 des Flügels 22 und zugehörigen Ausnehmungen in dem Grundkörper 4 des Flügels 1 mit den Druckentlastungskanälen 14, 15 in Verbindung, wie in Figur 1 gezeigt ist.
Besonders bevorzugt nimmt der Querschnitt der Füße 30, 36 der Kappen 21, 22 von dem Grundkörper 28 weg zu, wie in Figur 2a bei 30a gezeigt ist. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung sind die Kappen 21 kippbar. Zusätzlich sind die beiden Flügelenden 8, 9 durch die Druckentlastungsverbindung miteinander verbunden, um das Öl, das bei einem Ausschieben für die hohen Druckspitzen verantwortlich ist, durch den Flügel 1 hindurch auf die Saugseite oder Niederdruckseite der Flügelzellenpumpe zu leiten. Sofern der Öldurchtritt anderweitig realisiert wird, reicht gegebenenfalls auch die Druckentlastungsverbindung allein aus. Die kippbaren Kappen geben bei hohen Drücken die Druckentlastungsverbindung frei, so dass das für die hohen Drücke ursächliche Öl durch diese zusätzliche Druckentlastungsverbindung abgeführt wird. Gegebenenfalls reicht auch schon das Kanalvolumen im Flügel aus, um kritische Druckspitzen abzubauen.
In den Figuren 3 bis 5 ist ein Flügel 41 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel in verschiedenen Ansichten dargestellt. Der Flügel 41 ist im eingebauten Zustand um eine Drehachse 42 drehbar. Durch Pfeile 43 ist in Figur 3 die Drehung des Flügels 41 im Betrieb angedeutet. Der Flügel 41 umfasst einen quaderförmigen Grundkörper 44 mit zwei langen Seiten 46, 47, zwei kurzen Seiten 48, 49 und zwei Oberflächen 51 , 52,
Die erfindungsgemäße Druckentlastungsverbindung wird bei dem in den Figuren 3 bis 5 dargestellten Ausführungsbeispiel durch zwei Nuten 54, 55 geschaffen, die an den langen Seiten 47, 46 in dem Grundkörper 44 ausgenommen sind. Die Nuten 54, 55 erstrecken sich zwischen zwei Führungskörpem 58, 59, die an den kurzen Seiten 48, 49 des Grundkörpers 44 einstückig mit dem Grundkörper 44 verbunden sind. An den Führungskörpern 58, 59 sind zwei Kappen 61 , 62 bewegbar geführt. Im Bereich der Kappe 61 mündet ein radialer Endabschnitt 64, der in Verlängerung der Nut 54 ausgebildet ist. In dem Verbindungsbereich zwischen dem Führungskörper 58 und dem Grundkörper 44 des Flügels 41 gehen von der Nut 54 zwei Quernuten 66, 67 aus. Durch Doppelpfeile 69, 70 ist in Figur 3 angedeutet, wie die Kappen 61 , 62 relativ zu den Führungskörpern 58, 59 bewegbar sind. Die Kappe 61 weist einen halbkreiszylindermantelartigen Grundkörper 72 auf, der im Bereich des Führungskörpers mindestens eine rechteckige Ausnehmung 74 aufweist, wie man in Figur 5 sieht.
In der in Figur 3 dargestellten Stellung der Kappen 61 , 62 sieht man, dass eine Druckentlastungsverbindung über die Quernut 66, die Nut 54 und eine weitere Quernut 76 freigegeben ist. Somit kann ein unerwünscht hoher Druck über die Druckentlastungsverbindung 66, 54, 76 abgebaut werden.
Figur 7 und Figur 8 zeigen eine weitere erfindungsgemäße Kappe und einen dazugehörigen erfindungsgemäßen Flügel, welche sich von der Ausführungsform in Figur 1 und 2 dadurch unterscheiden, dass hier die Kappe nicht schwenkbar gelagert ist, sondern unter Überdruck etwas vom Flügel abhebt und dadurch einen entsprechenden Ölkanal freigibt. Die in einem seitlichen Schnitt in Figur 7 b dargestellte Kappe 100 besitzt einen halbzylindrischen Kappenkopf 104 und zwei Positioniernasen 102, welche in Aufsicht in Figur 7 c zu sehen sind. In Figur 7 a ist zu sehen, wie die beiden Positioniernasen 102 jeweils vier Entlastungsnuten 106 aufweisen, welche mit entsprechenden Nuten im zugehörigen Flügel 110 (Figur 8) zusammen arbeiten. Zusätzlich weist die Kappe 100 eine abgerundete Lagerleiste 108 auf (in Figur 7 b seitlich dargestellt), welche die Räume zwischen den Positioniernasen 102 ausfüllt (siehe Figur 7 a und 7 b) und sich in entsprechenden abgerundeten Nuten 112 (siehe Figur 8 a) des Flügels 110 abstützt.
In Figur 8 b ist zu erkennen, dass der Flügel 110 im Inneren ebenfalls acht im Querschnitt halbkreisförmige Nuten 114 aufweist, welche sich mit den Flügelkappennuten 106 aus Figur 7 überschneiden und somit einen Öldurchgang vom Flügel zur Kappe gewährleisten, wenn die Kappe 100 unter Überdruck etwas vom Flügel abhebt. Der Flügel 110 weist in seinem Inneren drei Längsrippen 116, 118 und 120 auf (Figur 8 c), welche durch zwei Querrippen 122 und 124 miteinander verbunden sind. Die Querrippe 122 weist eine Durchgangsöffnung 126 und die Querrippe 124 weist eine Durchgangsöffnung 128 auf, so dass über die Nuten 106 in den Flügelkappen, die Nuten 114 an der Innenwand des Flügels und über die Durchgangsöffnun- gen 128 und 126 eine Druckentlastung von der einen Seite des Flügels zur anderen möglich ist, sobald die Flügelkappe 100 durch Überdruck etwas vom Flügel 110 abhebt.
In Figur 9 bis Figur 13 ist eine andere erfindungsgemäße Ausführungsform eines Flügels und einer Kappe mit einer Druckentlastungsvorrichtung dargestellt, deren Funktion in Figur 14 zu erkennen ist. Hierbei wird nicht die Druckentlastung längs durch den Flügel von einem Flügelende zum anderen geführt, sondern seitlich hin zum Flügelkopf von der einen Flügelend- und Flügelkappenseite auf die andere.
So ist in Figur 14 ein Flügel 130 mit zwei Endkappen 132 in einem Rotor 134 gelagert und gleitet mit seinen beiden Kappen 132 an der Gehäusewand 136 einer Vakuumpumpe entlang. Dabei enthält der Flügel eine seitliche Öffnung 138, welche mit einer Öffnung 140 in der Flügelkappe korrespondiert. Dreht der Rotor 134 der Vakuumpumpe in Drehrichtung des Pfeiles 142, so kann druckspitzenerzeugendes Öl, hier durch einen Pfeil 144 angedeutet, durch die beiden Öffnungen in Richtung des Pfeiles 146 entlastet werden. Dreht der Rotor 134 den Flügel 130 in die entgegen gesetzte Richtung, hier durch einen Pfeil 156 angedeutet, so kann druckspitzenerzeugendes Öl, hier durch einen Pfeil 152 dargestellt, über die Flügelöffnung 148 und die Kappenöffnung 150 in Richtung des Pfeiles 154 abgebaut werden.
In Figur 13 ist in einer perspektivischen Darstellung die Flügelkappe 132 mit dem Flügel 130 dargestellt. Man erkennt die seitlichen Flügelöffnungen 138 aus Figur 14 und die damit korrespondierenden Flügelkappenöffnungen 140. Für die entgegen gesetzte Drehrichtung versetzt sind in der Flügelkappe Öffnungen 150 und, in dieser Darstellung nicht sichtbar, entsprechende Flügelöffnungen 148 angeordnet.
In Figur 11 und Figur 12 ist beispielsweise die Kappe 132 in Aufsicht und Seitenansicht dargestellt. Die Flügelkappe 132 hat, wie in Figur 12 zu sehen ist, ebenfalls zwei Positioniernasen 160, welche in entsprechende Ausnehmungen des Flügels 130, beispielsweise in Figur
10 in die Ausnehmungen 162, eingreifen können. Dabei stellen die Öffnungen 140 aus Figur
11 in der Kappe 132 eine Verbindung zu den seitlichen Öffnungen 138 des Flügels 130 in Figur 10 her. Für die entgegen gesetzte Drehrichtung stellen die Öffnungen 150 der Kappe 132 in Figur 11 eine Verbindung zu den Öffnungen 148 des Flügels 130 in Figur 10 her. In Figur 9 ist der Flügel 130 noch mal in einer Seitenansicht dargestellt, wobei die entsprechenden Öffnungen 148 direkt zu sehen sind, während die auf der gegenüber liegenden Seite liegenden Öffnungen 138 gestrichelt angedeutet sind. Ebenso sind die beiden Ausnehmungen 162 für die beiden Positioniernasen 160 aus Figur 12 gestrichelt angedeutet. In Figur 15 ist ein einteiliger Flügel 170 in Seitenansicht und teilweise geschnitten dargestellt, welcher keine Kappen aufweist. Der Flügel 170 zeigt im Schnitt Entlastungskanäle 172 und für die entgegen gesetzte Drehrichtung Entlastungskanäle 174, welche von der Flügelseite zum Flügelkopf verlaufen und welche wie alle vorab beschriebenen Druckentlastungsvorrichtungen so dimensioniert sind, dass sie für eine Druckentlastung ausreichend groß sind, aber keinen störenden Kurzschluss zwischen der Druck- und der Saugseite des Flügels darstellen.
In Figur 16 ist diese Entlastungskanalanordnung noch einmal in einer perspektivischen Darstellung gezeigt.
Bezugszeichenliste
1. Flügel 42. Drehachse
2. Drehachse 43. Pfeile
3. Pfeile 44. Grundkörper
4. Grundkörper 46. lange Seite
6. lange Seite 47. lange Seite
7. lange Seite 48. kurze Seite
8. kurze Seite 49. kurze Seite
9. kurze Seite 51. Oberfläche
11. Oberfläche 52. Oberfläche
12. Oberfläche 54. Nut
14. Druckentlastungskanal 55. Nut
15. Druckentlastungskanal 58. Führungskörper
16. Abschnitt 59. Führungskörper
17. Abschnitt 61. Kappe
18. Engstelle 62. Kappe
20. Aufnahme 64. Endabschnitt
21. Kappe 66. Quernut
22. Kappe 67. Quernut
23. Aufnahme 69. Doppelpfeil
28. Grundkörper 70. Doppelpfeil
29. Anlagefläche 72. Grundkörper
30. Fuß 74. Ausnehmung 30a. Fuß 76. Quernut
31. Positioniernase 80. Gehäuse
32. Positioniemase 82. Sauganschluss
33. Ausnehmung 84. Druckanschluss
34. Ausnehmung 86. Arbeitsraum
35. Winkel 88. Rotor
36. Fuß 90. Flügel
37. Eintrittspalt 92. Saugraum
38. Positioniernase 94. Druckraum
39. Positioniernase 96. Betriebsdrehrichtung 41. Flügel 100. Kappe 102. Positioniernase
104. Kappenkopf
106. Entlastungsnut
108. abgerundete Lagerleiste
110. Flügel
112. abgerundete Nut
114. Nut
116. Längsrippe
118. Längsrippe
120. Längsrippe
122. Querrippe
124. Querrippe
126. Durchgangsöffnung
128. Durchgangsöffnung
130. Flügel
132. Kappe
134. Rotor
136. Gehäusewand
138. seitliche Öffnung
140. Öffnung in Flügelkappe
142. Drehrichtungspfeil
144. Pfeil
146. Pfeil
148. Flügelöffnung
150. Kappenöffnung
152. Pfeil
154. Pfeil
156. Drehrichtungspfeil
160. Positioniernasen
162. Ausnehmungen
170. Flügel
172. Entlastungskanal
174. Entlastungskanal

Claims

Patentansprüche
1. Flügelzellenpumpe, insbesondere Monoflügelvakuumpumpe, mit einem Rotor (88, 134), der um eine Drehachse drehbar in einem Gehäuse (80, 136) angeordnet ist und mindestens einen Flügel (1, 41 , 90, 110, 130, 170) aufweist, der einen Arbeitsraum (86) in dem Gehäuse (80) in einen Druckraum (94) und einen Saugraum (92) unterteilt, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (1, 41 , 90, 110) mindestens eine Druckentlastungsverbindung aufweist, die, insbesondere senkrecht zur Drehachse des Rotors (88), zwischen zwei Flügelenden (8, 9; 48, 49) verläuft und den Druckraum (94) mit dem Saugraum (92) verbindet.
2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Flügelenden (8, 9; 48, 49) durch einen Druckentlastungskanal (14, 15; 54, 55) miteinander in Verbindung stehen.
3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckentlastungskanal mindestens ein Durchgangsloch (14, 15, 18, 124, 126) umfasst.
4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckentlastungskanal mindestens eine Nut (54, 55) umfasst.
5. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an den Flügelenden (8, 9, 48, 49) jeweils eine Kappe (21, 22, 61, 62, 100) so bewegbar angebracht ist, dass die Druckentlastungsverbindung in Abhängigkeit von der Stellung der Kappen relativ zum Flügel (1 , 41) insbesondere beim Verdrehen des Rotors drehrichtungs- abhängig und/oder druckabhängig freigegeben wird.
6. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (21 ) einen Grundkörper (28) mit einer Anlagefläche (29) aufweist, die an dem Gehäuse anliegt und/oder geführt ist.
7. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass von dem Grundkörper (28) mindestens ein Fuß (30) ausgeht, mit Hilfe dessen die zugehörige Kappe (21) schwenkbar in einer Aufnahme (20) an dem Flügel (1) angebracht ist.
8. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Fußes (30a) von dem Grundkörper (28) weg zunimmt.
9. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Aufnahme (20) für den Flügelfuß (30) nach außen erweitert.
10. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelenden (48, 49) jeweils mindestens einen Führungskörper (58, 59) aufweisen, an dem die zugehörige Kappe (61 , 62) schwenkbar und/oder drehbar angebracht ist.
11. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Druckentlastungsverbindung (54) zwischen zwei Führungskörpern (58, 59) erstreckt, die an den Flügelenden (48, 49) vorgesehen sind.
12. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (61 , 62) den Führungskörper (58, 59) teilweise umgreift.
13. Flügelzellenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (130, 170) mindestens eine Druckentlastungsverbindung (138, 148, 172, 174) aufweist, welche an je einem Flügelende zwischen der Flügelseitenwand und dem Flügelkopf bzw. dem Kopf der Flügelkappe (132) verläuft und den Druckraum mit dem Saugraum verbindet.
14. Flügelzellenpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (100) durch Druck radial vom Flügel (110) abhebt und somit eine Druckentlastungsverbindung freigibt.
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