DE10046697A1 - Flügel aus Kunststoff für eine Flügelzellen-Vakuumpumpe - Google Patents
Flügel aus Kunststoff für eine Flügelzellen-VakuumpumpeInfo
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Abstract
Eine Flügelzellen-Vakuumpumpe (10) weist einen Rotor (13) auf, in dem ein Flügel aus Kunststoff längsgeführt ist, welcher mit wenigstens einem endseitigen Teil (22, 23) an der mantelseitigen Innenwand (16) eines Pumpengehäuses (11) angreift. Der Körper (21) des Flügels (15) besteht aus einem Duroplast und ist mit dem endseitigen Teil (22, 23) aus thermoplastischem Kunststoff durch einen Spritzgießvorgang vereinigt. Mit dem Werkstoff des Körpers (21) wird eine hohe mechanische Festigkeit, mit dem Werkstoff des endseitigen Teils (22, 23) werden eine hohe Verschleißfestigkeit und ein niedriger Reibungskoeffizient erzielt. DOLLAR A Die Flügelzellen-Vakuumpumpe kann in einem Kraftfahrzeug in Verbindung mit einem Unterdruck-Bremskraftverstärker verwendet werden.
Description
Die Erfindung geht aus von einem Flügel aus Kunststoff für
eine Flügelzellen-Vakuumpumpe, nach der Gattung des
Patentanspruchs 1.
Aus DE-GM 75 03 397 ist ein Zellenverdichter bekannt,
welcher mit aus Kunststoff bestehenden Lamellen oder Flügeln
ausgestattet ist. Während derjenige Teil der Lamellen,
welcher dem Rotor des Zellenverdichters zugeordnet ist, aus
einem Werkstoff minderer Qualität besteht, soll dagegen der
endseitige, einer Mantelwand des Verdichtergehäuses
zugeordnete Teil der Lamellen aus einem hochverschleißfesten
Werkstoff bestehen. Die Teile der Lamellen werden getrennt
voneinander hergestellt und durch Verfahren wie Verkleben,
Vernieten und Verschweißen miteinander verbunden. Ferner
können die beiden Lamellenteile auch bereits beim
Herstellungsprozess miteinander verpresst werden. Ein
mehrteiliger Lamellenaufbau hat den Nachteil, daß sich die
Einzeltoleranzen der Lamellenteile summieren. Dies ist
besonders schädlich, wenn Lamellen mit beidendig
angeordneten Teilen aus hochverschleißfestem Werkstoff auf
diese Weise hergestellt werden. Derartig ausgebildete
Lamellen oder Flügel durchgreifen den Rotor und sollen
beidendig dichtend am Gehäuse angreifen, wie dies
beispielsweise aus US 3 877 851 bekannt ist.
Der erfindungsgemäße Flügel mit dem Merkmalen des
Patentanspruchs 1 ist insofern vorteilhaft, weil zum einen
ein Montieren getrennt hergestellter Einzelteile entfällt,
zum anderen das Spritzgießwerkzeug die Endform des Flügels
mit relativ engen Toleranzen reproduzierbar bestimmt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind
vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im
Patentanspruch 1 beschriebenen Flügels gegeben.
Mit der im Anspruch 2 offenbarten Ausgestaltung wird ein
Aufbau des Flügels angegeben, bei dem zunächst der Körper
des Flügels durch Spritzgießen, Spritzpressen oder
Formpressen erzeugt und nachfolgend in demselben oder einem
separaten Spritzgießwerkzeug der endseitige Teil des Flügels
gefertigt wird.
Die Weiterbildung der Erfindung nach Anspruch 3 ist insofern
vorteilhaft, als einerseits die Formgenauigkeit des Flügels
durch einen verringerten Einfluss der Werkstoffschwindung am
endseitigen Teil verbessert wird, andererseits die Kosten
des Flügels niedrig gehalten werden können, wenn der
Werkstoff des endseitigen Teils teuer ist.
Die im Anspruch 4 gekennzeichnete Maßnahme stellt eine im
Zuge der Herstellung des Flügels auf einfache Weise
erzeugbare Verbindung der Teile des Flügels dar,
insbesondere wenn mit den verwendeten Werkstoffen für den
Körper und den endseitigen Teil des Flügels kein
Stoffschluss erzielbar ist.
Mit der im Anspruch 5 angegebenen Wärmebehandlung des
Körpers des Flügels werden eine Steigerung der Festigkeit
des Flügels durch den maximal erreichbaren, räumlichen
Vernetzungsgrad der Molekülstrukturen und eine Konstanz der
Flügelgeometrie durch Spannungsabbau im Werkstoffgefüge
sowie ein Vermeiden des Nachschwindens erzielt.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung
vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 eine
raumbildliche Darstellung einer Flügelzellen-Vakuumpumpe mit
einem einzigen Flügel, Fig. 2 als Raumbild den Körper des
Flügels und Fig. 3 ebenfalls als Raumbild den mit zwei
endseitigen Teilen vervollständigten Flügel.
Eine in Fig. 1 dargestellte Flügelzellen-Vakuumpumpe 10 hat
ein ohne Deckel wiedergegebenes Pumpengehäuse 11 mit einem
Innenraum 12, in dem ein antreibbarer Rotor 13 exzentrisch
angeordnet ist. Der Rotor 13 ist mit einem quer verlaufenden
Schlitz 14 zur längsbeweglichen Führung eines aus Kunststoff
bestehenden Flügels 15 versehen. Der Flügel 15 greift
gleitbeweglich sowie abdichtend an einer mantelseitigen
Innenwand 16, an einer Stirnwand 17 sowie am nicht
gezeichneten Deckel des Pumpengehäuses 11 an. Das
Pumpengehäuse 11 weist ferner einen Ansaugstutzen 18 mit
einer mantelseitig in den Innenraum 12 mündenden
Einlassöffnung 19 sowie stirnseitig eine Auslassöffnung 20
auf. Der Ansaugstutzen 18 ist mit einem nicht dargestellten
Unterdruck-Bremskraftverstärker einer Fahrzeug-Bremsanlage
verbunden. Die Funktionsweise der Flügelzellen-Vakuumpumpe
10 ist bekannt, so dass es hierzu keiner weiteren
Erläuterung bedarf.
Der lamellenförmig ausgebildete Flügel 15 besteht aus
Kunststoff. Sein in Fig. 2 der Zeichnung dargestellter
Körper 21 ist aus einem Duroplast gefertigt. Er ist aus
einer glasfaserverstärkten Phenol-Novolak-Formmasse oder
einem Werkstoff mit vergleichbaren Eigenschaften durch
Spritzgießen, Spritzpressen oder Formpressen hergestellt.
Dieser Werkstoff zeichnet sich durch hohe mechanische und
dynamische Belastbarkeit und Ölbeständigkeit aus. Seine
Materialeigenschaften sind im Temperaturbereich von -40°C
bis +150°C weitgehend konstant. Das Setzverhalten des
Werkstoffs ist über die Lebensdauer der Vakuumpumpe 10 sehr
gering. Die Materialeigenschaften des genannten Duroplastes
können durch mehrstündiges Tempern des Körpers 21 verbessert
werden.
Der Flügel 15 weist angeformte endseitige Teile 22 und 23
auf, welche aus einem hochtemperaturbeständigen Thermoplast
wie Polyaryletherketon (PEEK) oder einem Werkstoff mit
vergleichbaren Eigenschaften bestehen. Dieser gegebenenfalls
durch eine speziell zusammengestellte Füllstoffkombination
modifizierte Kunststoff weist eine hohe Verschleißfestigkeit
und einen niedrigen Reibungskoeffizienten auf. Die
endseitigen Teile 22 und 23 sind durch einen
Spritzgießvorgang mit dem Körper 21 des Flügels 15
vereinigt. Hierzu wird der Körper 21, der mit gegenüber
seinen Breitseiten 24, 25 und seinen Schmalseiten 26, 27
abgestuft zurückgesetzten Endabschnitten 28, 29 versehen ist
(siehe Fig. 2), in einer Werkzeugform aufgenommen und mit
dem erwähnten thermoplastischen Werkstoff zu der in Fig. 3
dargestellten Form ergänzt. Dabei bilden die beiden
endseitigen Teile 22 und 23 des Flügels 15
halbzylinderförmige Schalen mit geringer Schichtdicke,
welche die Endabschnitte 28 und 29 des Körpers 21 als
Gleitbelag umhüllen und flächenbündig zumindest mit den
Schmalseiten 26 und 27 des Körpers 21 abschließen.
Da die verwendeten Kunststoffe für den Körper 21 und die
endseitigen Teile 22, 23 des Flügels 15 keinen oder einen
unzureichenden Stoffschluss eingehen, sind bei der
vorbeschriebenen Ausführungsform des Flügels 15 Maßnahmen
zum Erzielen eines Formschlusses zwischen den erwähnten
Teilen und dem Körper des Flügels 15 vorgesehen. Hierzu
weisen die Endabschnitte 28 und 29 des Körpers 21 drei
längslaufende, gerade Nuten 30 halb- bis
dreiviertelkreisförmigen Querschnitts auf, welche von dem
Werkstoff der endseitigen Teile 22 und 23 beim
Spritzgießvorgang ausgefüllt werden. Auf diese Weise wird
ein Abheben oder Lösen der endseitigen Teile 22, 23 vom
Körper 21 des Flügels 15 verhindert.
In Abweichung vom vorbeschriebenen Herstellungsprozess des
Flügels 15 kann das Tempern des Körpers 21 auch ohne Schaden
für die endseitigen Teile 22, 23 nach deren Vereinigung mit
dem Körper erfolgen.
Der Herstellungsprozess kann auch bei Flügelzellen-
Vakuumpumpen Anwendung finden, bei denen Flügel mit nur
einem einzigen endseitigen Gleitbelag verwendet werden.
Claims (5)
1. Flügel (15) aus Kunststoff für eine Flügelzellen-
Vakuumpumpe (10), der in einem Rotor (13) längs geführt ist
und mit wenigstens einem endseitigen Teil (22, 23)
gleitbeweglich an der mantelseitigen Innenwand (16) eines
Pumpengehäuses (11) angreift, wobei der Körper (21) des
Flügels (15) und sein endseitiger Teil (22, 23) aus
unterschiedlichen Werkstoffen bestehen, von denen der
Werkstoff des endseitigen Teils (22, 23) einen hohen
Verschleißwiderstand hat, dadurch gekennzeichnet, dass der
Körper (21) des Flügels (15) aus einem Duroplast und sein
endseitiger Teil (22, 23) aus einem Thermoplast bestehen,
welche durch einen Spritzgießvorgang miteinander vereinigt
sind.
2. Flügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass nach
dem Formen des Körpers (21) des Flügels (15) der endseitige
Teil (22, 23) in einem Spritzgießvorgang hergestellt ist.
3. Flügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der endseitige Teil (22, 23) des Flügels (15) als
Schicht geringer Dicke ausgebildet ist.
4. Flügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper (21) des Flügels (15) und der endseitige
Teil (22, 23) durch Formschluss miteinander verbunden sind.
5. Flügel nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
dass der Körper (21) des Flügels (15) vor oder nach dem
Spritzgießen des endseitigen Teils (22, 23) einer Temperung
unterzogen ist.
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