WO2015144496A1 - Vakuumpumpe und verfahren zum betrieb der vakuumpumpe - Google Patents

Vakuumpumpe und verfahren zum betrieb der vakuumpumpe Download PDF

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WO2015144496A1
WO2015144496A1 PCT/EP2015/055554 EP2015055554W WO2015144496A1 WO 2015144496 A1 WO2015144496 A1 WO 2015144496A1 EP 2015055554 W EP2015055554 W EP 2015055554W WO 2015144496 A1 WO2015144496 A1 WO 2015144496A1
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vacuum pump
wing
rotor
race
pump
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PCT/EP2015/055554
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Benjamin Pyrdok
Freddy SCHÖNWALD
Carsten Sczesny
Daniel ZIEHR
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Magna Powertrain Hückeswagen GmbH
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    • 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
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    • F04C27/001—Radial sealings for working fluid
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C29/02—Lubrication; Lubricant separation

Definitions

  • Vacuum pump and method for operating the vacuum pump are Vacuum pump and method for operating the vacuum pump
  • the invention relates to a vacuum pump designed as a monoflip pump, comprising a stator ring with windings, a rotor and a wing, which divides a work space formed between a stator and the rotor in working cells with different volumes.
  • the invention relates to a method for operating the
  • Friction resistance of the internal combustion engine with respect to water and vacuum pumps can be reduced. So instead of using a co-rotating with the motor drive for pumps, you see electric pumps as a solution that are switched on only when needed and have no additional friction resistance in the idle state.
  • vane pumps which are integrated in an electric motor.
  • the rotor of the electric motor forms a unit with the rotor of the pump and is surrounded by the stator of the electric motor.
  • a pump is known from WO2012007125 A2.
  • a multi-bladed pump is operated dry.
  • dry-running pumps are limited in their lifetime and their pumping power decreases over the service life.
  • their use directly on the combustion engine is not optimal.
  • the embodiment as monoerielzellenpumpen for use as a vacuum pump is known from WO2010025799 A2.
  • Embodiment for an oil pump optimizes and does not solve the problem of leaks in a vacuum pump.
  • the object of the invention is to provide a vacuum pump which is integrated in a BLDC motor, which operates wet-running directly on the internal combustion engine in a small space.
  • a magnetic ring with race is rotatably mounted relative to the rotor, on which the wing is firmly connected on one side.
  • the electric vacuum pump is constructed with a single vane, which significantly increases the efficiency of the pump.
  • the rotor is doing through the wing
  • the blade tip of the blade within a formed in the race Schmiesgespalts between the boundaries of the Schmiegespalts in a wiper movement back and forth.
  • the structure of the race is in principle circular and following only in the region of the Schmiegespalts a defined contour.
  • the production of the race is easy.
  • the wing tip of the wing carries a sealing cap. The use of the sealing cap prevents leaks over the wing tip.
  • the cap is formed of plastic. It is here to use a cap made of wear-resistant material, which optionally also has a certain elasticity.
  • the cap can be fixed under spring tension on the wing tip.
  • the vacuum pump according to the invention always has a dead volume, it is advantageous that the raceway discharge pockets and the
  • Pump housing has relief grooves. This provides a relief path for the overpressure in the dead volume.
  • the vacuum pump in a BLDC motor in a BLDC motor
  • the method according to the invention for operating a vacuum pump has the advantage that the dead volume produced in the air / fluid mixture, which is under overpressure, is discharged via relief grooves and relief pockets via the stator chamber, thus significantly increasing the efficiency of the vacuum pump.
  • the relief paths are opened at least twice per revolution to reduce pressure.
  • FIGS. 1 a and 1 b show a plan view of a vacuum pump
  • FIG. 2 shows a raceway
  • Figure 3a and 3b a section through the vacuum pump.
  • the vane pump shown in Fig. 1 comprises a pin-shaped rotor
  • the rotor 2 with a circular in cross-section outer peripheral surface.
  • the rotor 2 is circumferentially surrounded by an annular race 3, which is drivable with respect to a rotational axis A to a rotational movement.
  • the axis of rotation A of the race 3 is offset with respect to a central axis B of the rotor 2, i. the race 3 is arranged eccentrically with respect to the rotor 2.
  • a guide slot 6 In the circular in cross-section inner peripheral surface of the raceway 3 is a guide slot 6.
  • In the guide slot 6 is an in
  • wing 5 firmly stored.
  • the wing 5 projects through the axis of rotation B of the rotor 2 on both sides radially outward on the raceway
  • the race 3 is movably mounted in a guide 40 along its longitudinal axis.
  • the wing tip 7 of the wing i. the free end of the wing 5, carries a cap 8, which rests against the outer peripheral surface of the raceway 3.
  • the race 3 has an inner periphery 30 that is substantially circular and has a recess that forms a spline 16.
  • the Schmiegespalt 16 has a right boundary 15 and a left boundary 15 '.
  • the raceway 3 can therefore be circular in its predominant part and only in the area in which the wing 5 moves, the contour of a conchoid is configured following.
  • the cap 8 is made Plastic material, possibly an elastic plastic material, and is arranged radially movable in a recess of the wing tip 7.
  • Figure 3 is clear in cross-section that the cap 8 via tooth-like
  • Recesses in the wing 5 is held. It can also be seen that the cap 8 is offset radially outward in operation and thus forms a gap. In the rotary movement, the cap 8 is pressed outwards and lies
  • the cap 8 may also be biased by a spring. Due to the sealing contact of the cap 8 with the interior of the race, the actual work cell is formed. In order to further minimize the leakage current, the wing tip 7 is moved only between the right and left boundaries 15, 15 'of the nip 16. Between the rotor 2 and the
  • Race 3 is a working space 19 of the pump formed, which is divided into chambers or cells. This is separated by the wing 5 in an outlet chamber 23 and a suction chamber 22 from the maximum working space 24 ( Figure la). During the rotational movement of the race 4 along a
  • Rotation direction C changes due to the eccentric arrangement of the race 4 and the rotor 2 relative to each other, the radial extent of the respective working space 19, so that during the rotational movement of the
  • Running ring the volume of the working space 24 varies.
  • an air / fluid mixture generally an air / oil mixture, sucked through a Einläse 13, subsequently compressed and finally discharged through an outlet 14 from the outlet space 23 of the pump again.
  • the cap 8 with the wing 5 performs a wiper movement in the region of the Schmiegespaltes 16, while the raceway 3 rotates. It remains in this embodiment, the problem that in addition to the working volume, a dead volume is moved, which can not be completely emptied.
  • the dead volume 20 is traneportiert from Ausläse to Einläse. If the pressure inside the dead volume is 20 lesser than the outside pressure at
  • Pumpenauelaee or Auelaeeventil iet is dae air / Fluidgemiech to Transported suction side, where it expands and affects the suction process in its performance.
  • Rotational movement takes place in the embodiment shown here by means of a stator ring with windings 18, which serves as a brushless
  • the rotor of the electric motor is in this case formed by the rotor plus race 3 of the pump.
  • the raceway 3 comprises an arrangement of a plurality of permanent magnets with alternating polarity.
  • the magnetic ring 4 is pressed with the raceway 3, whereby a one-piece design is possible.
  • Stator ring with windings 18 surrounds the magnet ring 4 / race 3 of the electric motor radially outside and is controlled by a control device not shown in a suitable manner to drive the magnetic ring 4 / race 3 to a rotational movement with a preferably constant rotational speed.
  • Electric motor stator driven in the manner of a brushless DC motor, i. they are energized one after the other in the circumferential direction.
  • the electric motor thus has an advantageously compact construction and can be arranged within a pump housing 17.
  • This special outlet path consists of two radial
  • the special exhaust path is open only twice per revolution of the race when the dead volume is closed and the vane 5 is above the inner relief groove 10.
  • the situation in which the relief groove 10 is open, is shown in Figure la and lb.
  • the outlet chamber 23 is closed and can be emptied through the relief groove 10.
  • a wing 5 can be seen.
  • the wing 5 has tooth-shaped recess in which the cap 8 engages.
  • the cap 8 is located on the raceway 3 a.
  • the magnetic ring 4 Directly mounted on the raceway 3 is the magnetic ring 4.
  • the rotor 2 is mounted in the pump housing 17.
  • Pump housing has relief grooves 10 and 10 '.
  • the unloading path is closed.
  • the discharge path is open, as the arrow 28 indicates.
  • the excess pressure in the air / fluid mixture is reduced via the inner relief groove 10, the outer relief groove 10 'and the discharge pockets 26, 26' of the raceway 3 in the stator chamber 25 to the outside.
  • the mixture runs along the discharge pocket in the direction of the pump housing 17 and can be discharged there via the relief groove 10 '.
  • Relief path consisting of relief groove 10, 10 'and
  • Discharge pockets 26, 26 'degraded.
  • two relief grooves 10, 10 'and two relief pockets 26, 26' are provided, which are arranged offset by 180 ° to each other.
  • the method according to the invention for operating the vacuum pump provides that the motor rotates the race 3. Since the wing 5 is guided in a groove of the race 3, in the race 3, the wing 5 with. Inevitably, the rotor 2, wherein the wing of the guide 40 of the rotor slides back and forth along the longitudinal axis of the wing. The wing moves by eccentricity of the axis of rotation A to axis of rotation B in the nip 16 with a

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Abstract

Es wird eine Vakuumpumpe als Monoflügelzellenpumpe vorgeschlagen, umfassend einen Statorring mit Wicklungen, einen Rotor und einen Flügel, der einen zwischen dem Stator und einem Rotor gebildeten Arbeitsraum in Arbeitszellen mit unterschiedlichen Volumina unterteilt, wobei innerhalb des Statorrings ein Magnetring mit Laufring, an dem der Flügel einseitig fest verbunden ist, und der Rotor rotierend gelagert ist.

Description

Vakuumpumpe und Verfahren zum Betrieb der Vakuumpumpe
Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe als Monoflügelzellenpumpe ausgebildet, umfassend einen Statorring mit Wicklungen, einen Rotor und einen Flügel, der einen zwischen einem Stator und dem Rotor gebildeten Arbeitsraum in Arbeitszellen mit unterschiedlichen Volumina unterteilt.
Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Betrieb der
Vakuumpumpe .
Stand der Technik
Um den erhöhten Anforderungen des Klimaschutzes gerecht zu werden, sehen sich die Automobilhersteller gezwungen, die CO2 Emissionen ihrer Fahrzeugflotten zu reduzieren und so den aufkommenden Normen zu entsprechen. Begleitend zu verschiedenen Maßnahmen sollen die
Reibungswiderstände der Verbrennungskraftmaschine bezüglich Wasser- und Vakuumpumpen reduziert werden. Anstatt also einen mit dem Motor mitdrehenden Antrieb für Pumpen zu verwenden, sieht man elektrische Pumpen als Lösung an, die nur bei Bedarf zugeschaltet werden und im Ruhezustand keinerlei zusätzlichen Reib widerstand aufweisen.
Eine weitere Herausforderung stellt der Bauraum für eine solche elektrische Pumpe dar, da er den Bauraum für eine mechanische Pumpe nicht übersteigen sollte. Eine Lösung bieten hier Flügelzellenpumpen, die in einem Elektromotor integriert sind. Der Rotor des Elektromotors bildet mit dem Rotor der Pumpe eine Baueinheit und ist vom Stator des Elektromotors umgeben. Eine solche Pumpe ist aus der WO2012007125 A2 bekannt. In diesem Stand der Technik wird eine mehrflügelige Pumpe trocken betrieben. Allerdings sind trocken betriebene Pumpen in ihrer Lebensdauer limitiert und ihre Pumpleistung sinkt über die Einsatzzeit ab. Zudem ist ihr Einsatz direkt am Verbrennungsmotor nicht optimal. Auch die Ausführungsform als Monoflügelzellenpumpen für den Einsatz als Vakuumpumpen ist aus der WO2010025799 A2 bekannt.
Monoflügelzellenpumpen sind durch ihre hohe Pumpeffizienz aktuell als Pumpentyp im Fahrzeug immer stärker im Einsatz.
Aus der WO2013130497 AI ist eine Monoflügelpumpe als Ölpumpe in einem BLDC Motor integriert bekannt. Allerdings ist die dort gezeigte
Ausführungsform für eine Ölpumpe optimiert und löst das Problem von Leckagen in einer Vakuumpumpe nicht.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vakuumpumpe zu schaffen, die in einem BLDC Motor integriert ist, der nasslaufend direkt am Verbrennungsmotor in einem kleinen Bauraum arbeitet.
Die Aufgabe wird gelöst mit einer Vakuumpumpe als
Monoflügelvakuumpumpe ausgelegt, umfassend einen Statorring mit
Wicklungen, einen Rotor und einen Flügel, der einen zwischen dem Stator und einem Rotor gebildeten Arbeitsraum in Arbeitszellen mit
unterschiedlichen Volumina unterteilt, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Statorrings ein Magnetring mit Laufring gegenüber dem Rotor rotierend gelagert ist, an dem der Flügel einseitig fest verbunden ist.
Vorteilhafterweise ist die elektrische Vakuumpumpe mit einem einzelnen Flügel aufgebaut, was die Effizienz der Pumpe deutlich erhöht. Durch die Verwendung eines Laufrings, in dem der Flügel einseitig fest verbunden ist, ist dieser der drehende Teil, der Rotor wird dabei durch den Flügel
mitgedreht.
Vorteilhafterweise bewegt sich die Flügelspitze des Flügels innerhalb eines im Laufring ausgebildeten Schmiegespalts zwischen den Begrenzungen des Schmiegespalts in einer Wischerbewegung hin und her. Durch eine solche Ausgestaltung ist der Aufbau des Laufrings im Prinzip kreisförmig und nur im Bereich des Schmiegespalts einer definierten Kontur folgend. Dadurch ist die Herstellung des Laufrings einfach. Vorteilhafterweise trägt die Flügelspitze des Flügels eine dichtende Kappe. Durch den Einsatz der dichtenden Kappe werden Lecks über die Flügelspitze hinweg vermieden.
Vorteilhafterweise ist die Kappe aus Kunststoff gebildet. Es gilt hier eine Kappe aus verschleißfreiem Material zu verwenden, das gegebenenfalls auch eine gewisse Elastizität aufweist.
Dabei kann die Kappe unter Federspannung an der Flügelspitze befestigt sein.
Da die erfindungsgemäße Vakuumpumpe immer ein Totvolumen besitzt, ist es von Vorteil, dass der Laufring Entlastungstaschen und das
Pumpengehäuse Entlastungsnuten besitzt. Damit wird ein Entlastungsweg für den Überdruck im Totvolumen zur Verfügung gestellt.
Vorteilhafterweise kann die Vakuumpumpe in einem BLDC Motor
angeordnet sein und mit einer Flüssigschmierung und Dichtung direkt über den Ölkreislauf des Verbrennungsmotors versorgt werden. Dadurch hat den Vorteil, dass die Vakuumpumpe baulich an verschiedenen Stellen,
unabhängig von der Position der Nockenwelle wie z. B. im Stand der Technik am Verbrennungsmotor angebracht sein kann, gegebenenfalls in der
Ölwanne des Verbrennungsmotors. Die Verwendung eines BLDC Motors stellt einerseits eine Notwendigkeit dar, da nur ein solcher Motor in dem Luft/Öl Gemisch funktioniert, allerdings mit dem Vorteil, dass ein BLDC Motor dezidiert anzusteuern ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betreiben einer Vakuumpumpe hat den Vorteil, dass das im Luft/Fluidgemisch entstehende, unter Überdruck stehende Totvolumen über Entlastungsnuten und Entlastungstaschen über die Statorkammer abgeführt wird, und so die Effizienz der Vakuumpumpe deutlich erhöht wird.
Vorteilhafterweise werden dabei die Entlastungswege mindestens zweimal pro Umdrehung zum Druckabbau geöffnet. 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:
Figuren 1 a und lb eine Aufsicht auf eine Vakuumpumpe, Figur 2 einen Laufring,
Figur 3a und 3b einen Schnitt durch die Vakuumpumpe.
Die in Fig. 1 gezeigte Flügelzellenpumpe umfasst einen zapfenförmigen Rotor
2 mit einer im Querschnitt kreisrunden äußeren Umfangsfläche. Der Rotor 2 ist umfänglich von einem ringförmigen Laufring 3 umgeben, der bezüglich einer Drehachse A zu einer Drehbewegung antreibbar ist. Die Drehachse A des Laufrings 3 ist bezüglich einer Zentralachse B des Rotors 2 versetzt, d.h. der Laufring 3 ist bezüglich des Rotors 2 exzentrisch angeordnet. An der im Querschnitt kreisrunden inneren Umfangsfläche des Laufrings 3 befindet sich ein Führungsschlitz 6. In dem Führungsschlitz 6 ist ein im
Wesentlichen plattenförmiger Flügel 5 fest gelagert. Der Flügel 5 ragt durch die Drehachse B des Rotors 2 beidseitig radial nach außen auf den Laufring
3 zu und ist in einer Führung 40 entlang seiner Längsachse beweglich gelagert. Die Flügelspitze 7 des Flügels, d.h. das freie Ende des Flügels 5, trägt eine Kappe 8, die an der äußeren Umfangsfläche des Laufrings 3 anliegt. Der Laufring 3 hat einen inneren Umfang 30, der im Wesentlichen kreisförmig ist und eine Ausnehmung aufweist, die einen Schmiegespalt 16 bildet. Der Schmiegespalt 16 weist eine rechte Begrenzung 15 und eine linke Begrenzung 15' auf. Der Laufring 3 kann also in seinem überwiegenden Teil kreisförmig sein und nur im Bereich, in dem der Flügel 5 sich bewegt, ist die Kontur einer Konchoide folgend ausgestaltet.
Da die Flügelspitze 7 nicht fest mit dem Laufring 3 verbunden ist, käme es im Betrieb zu einem Leckstrom über die Flügelspitze 7. Daher ist die Kappe 8 auf der Flügelspitze 7 aufbracht. Die Kappe 8 besteht aus Kunststoffmaterial, eventuell einem elastischen Kunststoffmaterial, und ist in einer Aussparung der Flügelspitze 7 radial beweglich angeordnet. In Figur 3 wird im Querschnitt deutlich, dass die Kappe 8 über zahnartige
Aussparungen im Flügel 5 gehalten ist. Man erkennt auch, dass die Kappe 8 im Betrieb radial nach außen versetzt ist und sich so ein Spalt bildet. In der Drehbewegung wird die Kappe 8 nach außen gedrückt und liegt
vorzugsweise satt an der Innenwand des Laufrings 3 an. Gegebenenfalls kann die Kappe 8 auch noch mit einer Feder vorgespannt sein. Durch den dichtenden Kontakt der Kappe 8 mit dem Innern des Laufrings wird die eigentliche Arbeitszelle gebildet. Um den Leckstrom weiter zu minimieren wird die Flügelspitze 7 nur zwischen den rechten und linken Begrenzungen 15, 15' des Schmiegespalts 16 bewegt. Zwischen dem Rotor 2 und dem
Laufring 3 ist ein Arbeitsraum 19 der Pumpe gebildet, der in Kammern oder Zellen unterteilt ist. Dieser ist durch den Flügel 5 in einen Auslasssraum 23 und einen Ansaugraum 22 vom maximalem Arbeitsraum 24 abgeteilt (Figur la). Während der Drehbewegung des Laufrings 4 entlang einer
Drehrichtung C ändert sich aufgrund der exzentrischen Anordnung des Laufrings 4 und des Rotors 2 relativ zueinander die radiale Ausdehnung des jeweiligen Arbeitsraums 19, so dass während der Drehbewegung des
Laufrings das Volumen des Arbeitsraums 24 variiert. Hierdurch wird ein Luft/Fluidgemisch, im allgemeinen eine Luft/ Öl-Mischung, durch einen Einläse 13 angesaugt, nachfolgend komprimiert und schließlich durch einen Ausläse 14 aus dem Auslassraum 23 der Pumpe wieder ausgestoßen. Eine erste und eine zweite Entlastungstasche 26, 26' sind bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel an der Bodenfläche des Laufrings 3 ausgebildet. Die Kappe 8 mit dem Flügel 5 führt eine Wischerbewegung im Bereich des Schmiegespaltes 16 aus, während sich der Laufring 3 dreht. Es bleibt bei dieser Ausgestaltung das Problem, dass zusätzlich zum Arbeitsvolumen ein Totvolumen bewegt wird, das nicht gänzlich entleert werden kann. Das Totvolumen 20 wird vom Ausläse zum Einläse traneportiert. Wenn der Druck innerhalb dee Totvolumene 20 kleiner ale der Außendruck am
Pumpenauelaee bzw. Auelaeeventil iet, wird dae Luft/Fluidgemiech zur Ansaugseite transportiert, wo es expandiert und den Saugprozess in seiner Leistung beeinträchtigt.
Der Antrieb des Rotors 2 und des Laufrings 3 zu der genannten
Drehbewegung erfolgt bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel mittels eines Statorrings mit Wicklungen 18, der als ein bürstenloser
Gleichstrommotor ausgebildet ist. Der Rotor des Elektromotors ist hierbei durch den Rotor plus Laufring 3 der Pumpe gebildet. Zu diesem Zweck umfasst der Laufring 3 eine Anordnung von mehreren Permanentmagneten mit alternierender Polrichtung. Der Magnetring 4 ist dabei mit dem Laufring 3 verpresst, wobei auch eine einteilige Ausgestaltung möglich ist. Ein
Statorring mit Wicklungen 18 umgibt den Magnetring 4/ Laufring 3 des Elektromotors radial außen und wird mittels einer nicht näher dargestellten Steuereinrichtung in geeigneter Weise angesteuert, um den Magnetring 4/ Laufring 3 zu einer Drehbewegung mit einer vorzugsweise konstanten Drehgeschwindigkeit anzutreiben. Dazu werden die Wicklungen des
Elektromotor- Stators nach Art eines bürstenlosen Gleichstrommotors angesteuert, d.h. sie werden in Umfangsrichtung nacheinander bestromt. Der Elektromotor besitzt somit einen vorteilhaft kompakten Aufbau und kann innerhalb eines Pumpengehäuses 17 angeordnet sein.
Um zu vermeiden, dass Luft/Fluidgemisch des Totvolumens unter Druck auf die Saugseite der Pumpe gerät, wird eine Entlastungsnut 10, 10' im
Gehäuse innen und außen vorgesehen, über die sich der Druck abbauen kann. Dieser spezielle Auslasspfad besteht aus zwei radialen
Entlastungsnuten , der inneren Entlastungsnut 10 sowie der äußeren
Entlastungsnut 10' im Pumpengehäuse und zwei um 180 Grad zu einander versetzten, axial verlaufenden Entlastungstaschen 26 und 26' im Laufring 3.
Der spezielle Auslasspfad ist nur zweimal pro Umdrehung des Laufrings offen, wenn das Totvolumen geschlossen ist und der Flügel 5 über der inneren Entlastungsnut 10 steht. Die Situation, in der die Entlastungsnut 10 offen ist, ist in Figur la und lb dargestellt. Die Auslasskammer 23 ist abgeschlossen und kann sich über die Entlastungsnut 10 entleeren.
In Figur 3a und b sind Schnitte durch die Pumpe zu sehen.
Um den Rotor 2 drehbar gelagert ist ein Flügel 5 zu erkennen. Der Flügel 5 weist zahnförmige Ausnehmung, in dem die Kappe 8 eingreift. Die Kappe 8 liegt am Laufring 3 ein. Direkt am Laufring 3 angebracht befindet sich der Magnetring 4. Der Rotor 2 ist im Pumpengehäuse 17 gelagert. Das
Pumpengehäuse weist Entlastungsnuten 10 und 10' auf. Auf der linken Seite der Figur 3a ist der Entlastungsweg geschlossen. Auf der rechten Seite der Figur 3b ist der Entlastungsweg geöffnet, wie der Pfeil 28 andeutet. Der Überdruck im Luft/Fluidgemisch wird über die innere Entlastungsnut 10, die äußere Entlastungsnut 10' und die Entlastungstaschen 26, 26' des Laufrings 3 in die Statorkammer 25 nach außen abgebaut. Das Gemisch läuft entlang der Entlastungstasche in Richtung Pumpengehäuse 17 und kann dort über die Entlastungsnut 10' abgeführt werden. Damit wird der Überdruck im Totvolumen zweimal pro Umdrehung über den
Entlastungsweg, bestehend aus Entlastungsnut 10, 10' und
Entlastungstaschen 26, 26' abgebaut.
In der beispielhaften Ausführungsform sind zwei Entlastungsnuten 10, 10' und zwei Entlastungstaschen 26, 26' vorgesehen, die um 180° zueinander versetzt angeordnet sind. Zur Ausführung der Erfindung ist es allerdings möglich, dass auch eine andere höhere Anzahl an Entlastungsnuten und Entlastungstaschen verwendet werden und dass die Anordnung zueinander unteschiedlich ausgeführt ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb der Vakuumpumpe sieht vor, dass der ihm Motor die Laufring 3 dreht. Da der Flügel 5 in einer Nut des Laufrings 3 geführt ist, in der Laufring 3 den Flügel 5 mit. Zwangsläufig der Rotor 2, wobei der Flügel der Führung 40 des Rotors entlang der Längsachse des Flügels hin und her rutscht. Der Flügel bewegt sich durch Exzentrität der Drehachse A zu Drehachse B in Schmiegespalt 16 mit einer
überlagerten, so genannten Taumelbewegung. Die Bewegung zwischen den Begrenzungen 15 und 15' des Schmiegespalts 16 erfolgen von 15 nach 15' in Drehrichtung zusätzlich also etwas schneller als die Geschwindigkeit des Laufrings 3. Die Bewegung von 15' nach 15 also gegen Drehrichtung des Laufrings 3 erfolgt etwas langsamer als die Geschwindigkeit des Laufrings 3. Durch diese Bewegung des Flügels 5, diese überlagerte Taumelbewegung, wird auch der Rotor 2 zusätzlich zur Hauptdrehzahl der Pumpe
entsprechend bewegt.
Durch die Bewegung des Flügels über die Entlastungsnut hinweg wird das Totvolumen der Pumpe mindestens zwei Mal während einer Drehung entleert.
Bezugszeichen:
1 Vakuumpumpe 16 Schmiegespalt
2 Rotor 17 Pumpengehäuse
3 Laufring 18 Statorring mit Wicklung
4 Magnetring 19 Arbeitsraum
5 Flügel 20 Totvolumen
6 Führungsschlitz 22 Ansaugraum
7 Flügelspitze 23 Auslassraum
8 Kappe 24 max. Arbeitsraum
10 Entlastungsnut innen 25 Statorkammer
10' Entlastungsnut außen 26 erste Entlastungstasche
12 Bodenfläche Laufring 26' zweite Entlastungstasche
13 Einläse 28 Pfeil
14 Ausläse 30 Innerer Umfang
15 15' Begrenzungen 40 Führung
Schmiegespalt

Claims

Patentansprüche
1. Vakuumpumpe als Monoflügelzellenpumpe ausgebildet, umfassend einen Statorring mit Wicklungen (18), einen Rotor (2) und einen Flügel (5), der einen zwischen dem Stator und einem Rotor gebildeten
Arbeitsraum (19) in Arbeitszellen mit unterschiedlichen Volumina unterteilt, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Statorrings ein Magnetring (4) mit Laufring (3), an dem der Flügel (5) einseitig fest verbunden ist, und der Rotor (2) rotierend gelagert ist.
2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelspitze (7) des Flügels (5) sich innerhalb eines im Laufring (3) ausgebildeten Schmiegespalts (16) zwischen den Begrenzungen des Schmiegespalts(15, 15') in einer Wischerbewegung hin und her bewegt.
3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Flügelspitze (7) des Flügels (5) eine dichtende Kappe (8) trägt.
4. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (8) aus Kunststoff gebildet ist.
5. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Kappe (8) unter Federspannung an der Flügelspitze befestigt ist.
6. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Laufring (3) Entlastungstaschen (26, 26') besitzt.
7. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (17) Entlastungsnuten (10, 10') besitzt.
8. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Vakuumpumpe in einem BLDC Motor angeordnet ist und mit einer Flüssigschmierung und/ oder Flüssigdichtung läuft.
9. Verfahren zum Betreiben einer Vakuumpumpe (1) nach Anspruch 1 wobei die Drehung des Laufrings (3) den Flügel (5) mit dreht wobei der Flügel (5) den Rotor mitbewegt und eine Bewegung längs seiner Längsachse ausführt, und wobei der Flügel (5) eine Taumelbewegung im Bereich des Schmiegespaltes (16) durchführt.
10. Verfahren zum Betreiben einer Vakuumpumpe (1) nach Anspruch 9 wobei sich der Flügel (5) in Schmiegespalt in Drehrichtung (C ) schneller und gegen die Drehrichtung langsamer als der Laufring (3) dreht.
1 1. Verfahren zum Betreiben einer Vakuumpumpe ( 1 ) nach Anspruch 9 oder 10 wobei das im Luft/Fluidgemisch entstehende, unter
Überdruck stehende Totvolumen (20) über Entlastungsnuten (10, 10') und Entlastungstaschen (26, 26') über die Statorkammer (25) abgeführt wird.
12. Verfahren nach Anspruch 9 bisl 1 dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungswege zweimal pro Umdrehung zum Druckabbau geöffnet werden.
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