DE10118103A1 - Flügelzellenpumpe - Google Patents
FlügelzellenpumpeInfo
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Abstract
Es wird eine Flügelzellenpumpe vorgeschlagen mit einem Rotor, der in Schlitzen geführte, radial bewegliche Flügel aufweist, die an der Innenkontur eines in einem Pumpengehäuse angeordneten Konturrings entlang bewegbar sind, wobei der Konturring eine Hubkontur für die Flügel aufweist und mit den Flügeln Pumpenräume ausbildet, die mindestens einen Saug- und mindestens einen Druckraum darstellen, wobei die Flügelköpfe auf einer Bahn an der Innenseite des Konturrings entlanggleiten.
Description
Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe mit einem Rotor, der radial
bewegliche Flügel aufweist, die in Schlitzen geführt sind, wobei die Flügel an der
Innenkontur eines in einem Pumpengehäuse angeordneten Konturrings entlang
bewegbar sind, wobei der Konturring eine Hubkontur für die Flügel aufweist und
mit den Flügeln bei Drehung des Rotors mindestens einen Saug- und Druckraum
ausbildet.
Flügelzellenpumpen der eingangs genannten Art sind bekannt. Bei Rotation des
Rotors werden die Flügel durch die auftretende Fliehkraft und zusätzlich durch
einen unter die Flügel geleiteten, von dem geförderten Medium ausgehenden
Druck an der Ringkontur entlang geführt. Hierbei kommt es zu der allgemein
bekannten Funktion des Ansaugens und Ausstoßens eines beliebigen Mediums.
Bei den bekannten Flügelzellenpumpen weist die Innenkontur des Konturrings für
die Pumpenräume mindestens einen Saugbereich und mindestens einen
Druckbereich auf, die jeweils durch mindestens einen Trennbereich voneinander
getrennt sind. Die Flügelköpfe weisen eine gekrümmte Oberfläche in Drehrichtung
auf, wobei diese Oberfläche auf der Innenkontur des Konturrings, die somit die
Gleitfläche für die Flügelköpfe bildet, entlanglaufen. Durch das Vorbeigleiten der
Flügelköpfe an der Konturlaufbahn sind sowohl die Flügelköpfe als auch die
Konturlaufbahn hohen Reibungsbelastungen ausgesetzt. Zusätzlich sorgen die
auf die Flügel wirkenden Fliehkräfte und vor allem die unter die Flügel geleiteten
Druckkräfte für hohe Anpreßkräfte des Flügelkopfes an die Ringkontur, so daß
auch die Kraftbelastung auf die Gleitpaarung Flügelkopf/Kontur mit zunehmender
Drehzahl und mit zunehmendem Druck ansteigt. Versuche mit den bekannten
Flügelzellenpumpen haben gezeigt, daß bei einer Erhöhung des Pumpendruckes
von etwa 150 bar auf 180 bar und mehr die Ringe und die Flügel einen
erheblichen Verschleiß aufweisen. Das heißt, mit den bekannten Oberflächen und
den dazu verwendeten Fertigungs- und Schleifverfahren für Flügel, Flügelköpfe
und Laufbahnen des Konturringes kommt man nicht über eine bestimmte
Druckbelastungsgrenze hinaus.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Oberflächen der Flügelköpfe und/oder der
Innenkontur des Konturringes so weiter zu verbessern, daß auch bei Anhebung
des Druckes der Verschleiß unkritisch bleibt bzw. wesentlich reduziert wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Flügelzellenpumpe vorgeschlagen, deren
Gleitoberflächen der Flügel und/oder des Konturrings so bearbeitet werden, daß
eine Verbesserung des bekannten Traganteils um mehr als das dreifache erreicht
wird. Dabei werden die Laufflächen der Flügelköpfe und/oder die Laufflächen der
Konturringe zuerst mit einer feingeschliffenen Oberfläche mit einer Rauhtiefe ≦ 3 µm
versehen und anschließend z. B. mit einem Strömungspolierverfahren oder
Gleitpolierverfahren auf einen definierten Materialanteil fertig geschliffen. Dadurch
wird eine Erhöhung des prozentualen "tragenden" Materialanteils der Oberflächen
und eine allseitige Glättung und Entgratung der Profilspitzen erreicht.
Vorzugsweise werden CBN-(kristallines Bornitrid)-geschliffene Flügel für den
Einsatz in die Strömungspoliervorrichtung oder Gleitpoliervorrichtung verwendet.
Erfindungsgemäß weist eine Flügelzellenpumpe mit einem Rotor, der in Schlitzen
geführte, radial bewegliche Flügel aufweist, die an der Innenkontur eines in einem
Pumpengehäuse angeordneten Konturrings entlang bewegbar sind, wobei der
Konturring eine Hubkontur für die Flügel aufweist und mit den Flügeln
Pumpenräume ausbildet, die mindestens einen Saug- und mindestens einen
Druckraum darstellen, wobei die Flügelköpfe auf einer Bahn an der Innenseite des
Konturrings entlanggleiten, zumindest einen Bereich der Flügelköpfe und/oder des
Konturrings auf, der in Gleitkontakt mit dem jeweils anderen Gleitpartner steht
beziehungsweise der jeweils die Lauffläche für das Entlanggleiten bei Rotation
des Rotors mit den Flügeln bildet und eine feinbearbeitete Oberfläche aufweist,
wobei diese Oberfläche Rauhtiefen, gegebenenfalls im wesentlichen in einer
Richtung, von Ray ≦ 0,07 µm und Materialanteile Rky ≦ 0,12 µm; Rpky ≦ 0,1 µm
und Rvky ≦ 0,15 µm bei Eingriffsgrenzen Mr1 ≦ 10% und Mr2 ≧ 90% aufweist.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung der Flügelzellenpumpe weist
zumindest der Bereich der Flügelköpfe und/oder des Konturrings, der in
Gleitkontakt mit dem jeweils anderen Gleitpartner steht beziehungsweise der
jeweils die Lauffläche beim Entlanggleiten bei Rotation des Rotors mit den Flügeln
bildet, eine feinbearbeitete Oberfläche auf, wobei diese Oberfläche Rauhtiefen im
wesentlichen quer zur vorgenannten Oberflächenqualität von Raz ≦ 0,15 µm und
Materialanteile RkZ ≦ 0,25 µm, Rpkz ≦ 0,15 µm und Rvkz ≦ 0,25 µm bei
Eingriffsgrenzen Mr1 ≦ 15% und Mr2 ≧ 85% aufweist.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform wird die Oberfläche durch
Strömungsschleifen oder Strömungspolieren oder Gleitschleifen oder
Gleitpolieren erzielt.
Erfindungsgemäß kann die Oberfläche durch Honen oder Finishen, wie Bürsten
oder Filzen, erzielt werden.
Bevorzugt wird auch eine Ausführungsform, bei der die Oberfläche durch
Kaltumformverfahren, wie Ziehen oder Rollieren, oder andere Verfahren erzielt
wird.
Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe wird die Oberfläche
zuerst auf eine Rauhigkeit Rz ≦ 3,0 µm vorbearbeitet, wie geschliffen, und
darauffolgend auf eine Rauhigkeit, gegebenenfalls im wesentlichen in einer
Richtung, wie vorher beschrieben, und/oder quer zur dieser Richtung, wie vorher
beschrieben, bearbeitet.
In einer bevorzugten Ausführungsform wird zur Herstellung der Oberfläche das
Verfahren einer feingeschliffenen Oberfläche (Rz ≦ 3,0 µm) mit den vorher
beschriebenen, abschließenden Bearbeitungsverfahren kombiniert.
Erfindungsgemäß werden für die erwähnten abschließenden Verfahren CBN-
(kristallines Bornitrid)-geschliffene Flügel verwendet.
Bevorzugt werden für die erwähnten abschließenden Verfahren Flügel mit
formgeschliffenen Laufflächen verwendet.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die zu bearbeitenden
Flügel und/oder Konturringe in einer Strömungsschleifvorrichtung paketiert
angeordnet.
Bevorzugt wird beim Strömungsschleifen oder -polieren eine Kunststoffmasse mit
abrasiver Schleifmittelzugabe in der Vorrichtung über die zu bearbeitenden
Oberflächen hin- und hergedrückt.
Erfindungsgemäß erzeugt beim Strömungsschleifen oder -polieren der Druck und
die Fließbewegung der Kunststoffmasse die Oberflächenglättung der zu
bearbeitenden Oberfläche.
Weiterhin wird eine Flügelzellenpumpe bevorzugt, bei der die zu bearbeitenden
Flügel und/oder Konturringe in einer Gleitschleifvorrichtung (Trowalanlage) auf die
vorgenannten Oberflächenqualitäten fertiggeschliffen werden, wobei zusätzlich zu
den Gleitkörpern (Trowalisierkörper, Trowalisiersteine) eine Schleifpaste
eingesetzt wird.
Auch wird eine Flügelzellenpumpe bevorzugt, bei welcher die Gleitkörper die
Form von schräg abgeschnittenen Zylinderkörpern besitzen.
Ebenso wird eine Flügelzellenpumpe bevorzugt, bei der die Gleitkörper im
wesentlichen als Abstandshalter zwischen den zu schleifenden Teilen dienen und
der Schleifprozeß selbst im wesentlichen durch die Schleifpaste realisiert wird.
Ebenso betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung und/oder
Verbesserung der Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder
Konturringen von Flügelzellenpumpen, wobei zumindest der Bereich der
Flügelköpfe und/oder des Konturrings, der in Gleitkontakt mit dem jeweils anderen
Gleitpartner steht beziehungsweise der jeweils die Lauffläche beim Entlanggleiten
bei Rotation des Rotors mit den Flügeln bildet, eine feinbearbeitete Oberfläche
aufweist, wobei diese Oberfläche Rauhtiefen, gegebenenfalls im wesentlichen in
einer Richtung, von Ray ≦ 0,07 µm und Materialanteile Rky ≦ 0,12 µm, Rpky ≦ 0,1 µm
und Rvky ≦ 0,15 µm bei Eingriffsgrenzen MV1 ≦ 10% und Mr2 ≧ 90%
aufweist.
Bevorzugt wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung
der Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von
Flügelzellenpumpen, bei welchen zumindest der Bereich der Flügelköpfe und/oder
des Konturrings, der in Gleitkontakt mit dem jeweils anderen Gleitpartner steht
beziehungsweise der jeweils die Lauffläche beim Entllanggleiten bei Rotation des
Rotors mit den Flügeln bildet, eine feinbearbeitete Oberfläche aufweist, wobei
diese Oberfläche Rauhtiefen im wesentlichen quer zur vorgenannten
Oberflächenqualität von Raz ≦ 0,15 µm und Materialanteile RkZ ≦ 0,25 µm, Rpkz ≦
0,15 µm und Rvkz ≦ 0,25 µm bei Eingriffsgrenzen Mr1 ≦ 15% und Mr2 ≧ 85%
aufweist.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der
Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von
Flügelzellenpumpen erzielt die Oberfläche durch Strömungsschleifen oder
Strömungspolieren oder Gleitschleifen oder Gleitpolieren.
Bevorzugt wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung
der Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von
Flügelzellenpumpen, bei welchem die Oberfläche durch Honen oder Finishen, wie
Bürsten oder Filzen, erzielt wird.
Ein weiteres erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung und/oder
Verbesserung der Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder
Konturringen von Flügelzellenpumpen erzielt die Oberfläche durch
Kaltumformverfahren, wie Ziehen oder Rollieren, oder andere Verfahren.
Bevorzugt wird ein Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der
Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von
Flügelzellenpumpen, bei dem die Oberfläche zuerst auf eine Rauhigkeit Rz ≦ 3,0 µm
vorbearbeitet, wie geschliffen, wird und darauffolgend auf eine Rauhigkeit
längs und/oder quer zur Bearbeitungsrichtung nach den vorhergehend
beschriebenen Verfahren bearbeitet wird.
Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung und/oder
Verbesserung der Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder
Konturringen von Flügelzellenpumpen, bei welchem zur Herstellung der
Oberfläche das Verfahren einer feingeschliffenen Oberfläche (Rz ≦ 3,0 µm) mit
den vorher erwähnten, abschließenden Verfahren kombiniert wird.
Bevorzugt wird auch ein Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der
Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von
Flügelzellenpumpen, bei welchem für die vorher erwähnten, abschließenden
Verfahren CBN-(kristallines Bornitrid)-geschliffene Flügel verwendet werden.
Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der
Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von
Flügelzellenpumpen verwendet für die vorher Erwähnten, abschließenden
Verfahren Flügel mit formgeschliffenen Laufflächen.
Bevorzugt wird ein Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der
Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von
Flügelzellenpumpen, bei dem die zu bearbeitenden Flügel und/oder Konturringe in
einer Strömungsschleifvorrichtung paketiert angeordnet werden.
Erfindungsgemäß wird bei einem Verfahren zur Herstellung und/oder
Verbesserung der Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder
Konturringen von Flügelzellenpumpen beim Strömungsschleifen oder -polieren
eine Kunststoffmasse mit abrasiver Schleifmittelzugabe in der Vorrichtung über die
zu bearbeitenden Oberflächen hin- und hergedrückt.
Bevorzugt wird weiterhin ein Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung
der Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von
Flügelzellenpumpen, welches beim Strömungsschleifen oder -polieren durch den
Druck und die Fließbewegung der Kunststoffmasse die Oberflächenglättung der
zu bearbeitenden Oberfläche erzeugt.
Auch wird ein Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche
der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von
Flügelzellenpumpen bevorzugt, bei dem die zu bearbeitenden Flügel und/oder
Konturringe in einer Gleitschleifvorrichtung (Trowalanlage) auf die
vorgenannten Oberflächenqualitäten fertiggeschliffen werden, wobei zusätzlich
zu den Gleitkörpern (Trowalisierkörper, Trowalisiersteine) eine Schleifpaste
eingesetzt wird.
Ebenso wird ein Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der
Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von
Flügelzellenpumpen bevorzugt, bei welchem die Gleitkörper die Form von
schräg abgeschnittenen Zylinderkörpern besitzen.
Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der
Oberfläche der Gleitbahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von
Flügelzellenpumpen bevorzugt, bei dem die Gleitkörper im wesentlichen als
Abstandshalter zwischen den zu schleifenden Teilen dienen und der
Schleifprozeß selbst im wesentlichen durch die Schleifpaste realisiert wird.
Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbeispielen anhand der
zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht von Konturring, Rotor und Flügeln,
Fig. 2 einen Flügel in Seitenansicht,
Fig. 3 einen Flügel in Frontansicht,
Fig. 4 eine Strömungspoliervorrichtung,
Fig. 5 einen Gleitschleifkörper,
Fig. 6 eine graphische Darstellung der Materialanteile.
Fig. 1 zeigt die Innenteile einer Flügelzellenrotationsgruppe, bestehend aus dem
Konturring 1, den Flügeln 2 und dem Rotor 3. Die Flügel 2 sind im Rotor 3 in
entsprechenden Schlitzen 4 geführt und gleiten mit ihren Flügelköpfen 6 auf der
Innenkontur 7 des Konturrings 1 entlang. Bei Rotation des Rotors 3 werden die
Flügel 2 durch die auftretende Fliehkraft und zusätzlich durch einen unter die
Flügel 2 geleiteten, von dem geförderten Medium ausgehenden Druck angepreßt
und an der Ringkontur 7 entlang geführt. Die Flügelköpfe 6 weisen gekrümmte
Oberflächen in Drehrichtung auf, wobei diese Oberflächen auf der Innenkontur 7
des Konturrings 1, die somit die Gleitfläche für die Flügelköpfe 6 bildet, entlang
laufen. Die auf die Flügel 2 wirkenden Fliehkräfte und vor allem die unter die
Flügel 2 in die Unterflügelbereiche 5 geleiteten Druckkräfte sorgen für hohe
Anpreßkräfte des Flügelkopfes 6 auf die Ringkontur 7, so daß auch die
Kraftbelastung auf die Gleitbahn von Flügelkopf und Kontur mit zunehmender
Drehzahl und mit zunehmenden Druck ansteigt. Die in den Schlitzen 4 geführten,
radial beweglichen Flügel 2 bilden zusammen mit dem Konturring 1 und der
Hubkontur 7 beim Heraus- und Hereinfahren in die Schlitze 4 jeweils zwischen
zwei Flügeln Pumpenräume aus, die entsprechende Saug- und Druckräume als
auch Trennräume zwischen Saug- und Druckräumen darstellen. Der Rotor 3 wird
in seinem Zentrum 8 durch eine hier nicht dargestellte Welle mit entsprechender
Verzahnung in Rotation versetzt. Der Konturring 1 wird durch hier nicht
dargestellte Befestigungsstifte mittels der Bohrungen 10 gegenüber dem
Lagergehäuse der Flügelzellenpumpe zentriert und fixiert. Zusätzlich enthält der
Konturring 1 entsprechende Durchbrüche 9, die sowohl druckseitiges Fluid als
auch saugseitiges Fluid von der einen Ringseite auf die andere Ringseite
durchlassen können, so daß sowohl die Flügelzellenpumpe von beiden Seiten
gefüllt werden kann, als daß sie auch nach beiden Seiten das unter Druck
ausgestoßene Medium wegfördern kann.
Fig. 2 zeigt in einer Seitenansicht einen Flügel 2, der im Querschnitt als dünnes,
im wesentlichen rechteckiges Blättchen mit einem abgerundeten Flügelkopf 6
dargestellt ist. Die rechte Seitenfläche 11, ebenso wie die linke Seitenfläche 12,
die im Rotorschlitz gleiten, werden in einem Schleifverfahren geschliffen, um eine
entsprechende Gleitoberfläche für das Gleiten im Rotorschlitz zu erhalten. Die
untere Fläche 13 ist keiner Gleitbewegung gegen ein weiteres Bauteil ausgesetzt
und erfordert deshalb keine besondere Oberflächenbehandlung; auf die Fläche 13
wirkt nur der unter den Flügel eingespeiste Druck, der den Flügel mit seinem
Flügelkopf 6 gegen die in Fig. 1 dargestellte Hubkontur drückt. Da der Flügelkopf
6 mit hoher Kraft gegen diese Hubkontur gedrückt wird, ist die Reibungsbelastung
und damit die Verschleißbelastung dieser Fläche am Flügel am größten.
Man erkennt am oberen Flügelteil, wie der Flügel 2 mit dem abgerundeten
Flügelkopf 6 über einen gewissen Winkelbereich 14 mit einem Radius 15
versehen ist, um sich beim Gleiten auf der in etwa ellipsenförmigen Konturbahn
immer mit einer abgerundeten Kante an der Hubkontur des Konturringes
anzulegen.
In Fig. 3 ist der Flügel in einer Frontansicht dargestellt, der Flügel 2 wiederum mit
der Flügelunterseite 13, auf die der Unterflügeldruck wirkt, und mit der
Flügeloberseite 6 mit dem abgerundeten Flügelkopf, der hier über die ganze
Breite auch eine gerade Laufkante bewahren und auf dieser Breite mit seiner
Laufkante einen guten "tragenden" Oberflächen-Materialanteil besitzen muß, um
im Zusammenwirken mit der Hubkontur einen nur geringen Verschleiß bei den
entsprechend hohen Anpreßkräften zu ermöglichen. Die Seitenwände 16 und 17
des Flügels müssen bei Funktion der Pumpe gegen entsprechende, hier nicht
dargestellte Seitenplatten des Pumpenteils abdichten.
Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau einer Strömungspoliervorrichtung 20 für die
Flügel. Die Flügel sind in der Einzelheit X nochmals vergrößert dargestellt. Man
sieht, daß die Flügel in mehreren Paketen, wie Paket 21 oder Paket 22,
hintereinander in die hier kastenförmig dargestellte Vorrichtung 20 eingelegt sind.
Dabei kommen die Flügelköpfe 23 dieser Pakete ungefähr in der Mitte eines
rechteckigen Hohlraums 24 der Vorrichtung zu liegen. Die Vorrichtung kann auch
andere Formen haben, wichtig ist nur, daß die Schleifmasse in Längsrichtung der
Flügelköpfe bewegt werden kann. Wenn jetzt in Richtung des Pfeiles 25 durch
den die Flügelköpfe enthaltenden Hohlraum eine spezielle Kunststoffmasse hin-
und hergedrückt wird, die mit entsprechenden Schleifmitteln versehen ist, so wird
durch die Kombination des Druckes dieser Kunststoffmasse und der
Fließbewegung dieser Kunststoffmasse an den Flügelköpfen 23 eine
Oberflächenglättung erzeugt. Dabei ist der Vorteil dieses Strömungspolierens
mittels dieser Kunststoffmasse auch darin zu sehen, daß die von den
Flügelköpfen abgetragenen Materialteilchen von der Kunststoffmasse
aufgenommen und somit von den Flügeln entfernt werden, so daß sie nicht mehr
wie ein zusätzliches schleifmittelartiges Material die bereits erfolgte Feinglättung
der Oberfläche negativ beeinflussen können. Das bedeutet, daß durch dieses
Kunststoffschleifverfahren, auch als Strömungspolieren bezeichnet, eine
besonders feine und glatte Oberfläche erzielt wird, die einen mehr als dreimal so
großen "tragenden" Materialanteil wie bekannte geschliffene
Flügelkopfoberflächen ermöglicht. Mit diesem Schleifverfahren ist es erstmals
gelungen, die Pumpen mit diesen Flügelköpfen und/oder mit nach dem gleichen
Verfahren geschliffenen Konturlaufflächen der Konturringe auf eine Druckfestigkeit
von 180 bar zu entwickeln.
In einer Weiterentwicklung der Verfahren zur Erreichung der erfindungsgemäßen
Oberflächen ist es dann gelungen, auch mit einem Gleitschleifverfahren ("Trowal"-
Verfahren) diese Oberflächen zu erzielen. Dabei wurde gegenüber den bekannten
Gleitschleifverfahren herausgefunden, daß zusätzlich zu den Gleitschleifkörpern
eine Schleifpaste eingesetzt werden muß, so daß die bisher als Schleifkörper
wirkenden "Trowalisiersteine" bei dem neuen erfindungsgemäßen Verfahren eher
als "Abstandshalter" zwischen den zu bearbeitenden Teilen, wie den Flügeln,
dienen und die sogenannte "Feinstschleifarbeit" durch die zusätzliche Schleifpaste
realisiert wird.
Ein für dieses Verfahren benutzter Gleitschleifkörper ist in Fig. 5 dargestellt. Der
zylinderförmige Körper 30 mit einer Mittelachse 33 ist an seinen beiden Enden
schräg abgeschnitten, so daß sich ellipsenförmige Endflächen 31 ergeben. Fig.
5.1 zeigt eine perspektivische Ansicht und Fig. 5.2 einen Querschnitt durch den
Gleitschleifkörper.
Fig. 6 zeigt eine grafische Darstellung von Materialanteilen entsprechend
bearbeiteter Oberflächen nach DIN-EN-ISO 13565-2 vom April 1998.
Dieser Teil von ISO 13565 definiert einen Satz von Kenngrößen, die auf der
linearen Darstellung der Materialanteilkurve basieren und die für die Auswertung
des in ISO 13565-1 definierten Rauheitsprofils mit Riefenunterdrückung gebraucht
werden. Sie basiert auf einem Oberflächenmodell in drei Höhenschichten, wobei
die Spitzen, der Kernbereich und die Täler getrennt ausgewertet werden.
Für die Darstellungen in Fig. 6 gelten folgende Definitionen:
Rauheitskernprofil: Rauheitsprofil ohne herausragende Spitzen und tiefe Täler,
Kernrauhtiefe Rk: Tiefe des Rauheitskernprofils,
Materialanteil Mr1: Materialanteil, in Prozent, bestimmt durch die Schnittlinie, die die herausragenden Spitzen von dem Rauheitskernprofil abtrennt,
Materialanteil Mr2: Materialanteil, in Prozent, bestimmt durch die Schnittlinie, die die tiefen Täler von dem Rauheitskernprofil abtrennt,
Reduzierte Spitzenhöhe Rpk: Mittlere Höhe der herausragenden Spitzen über dem Rauheitskernprofil,
Reduzierte Riefentiefe Rvk: Mittlere Tiefe der Profiltäler unterhalb des Rauheitskernprofils.
Rauheitskernprofil: Rauheitsprofil ohne herausragende Spitzen und tiefe Täler,
Kernrauhtiefe Rk: Tiefe des Rauheitskernprofils,
Materialanteil Mr1: Materialanteil, in Prozent, bestimmt durch die Schnittlinie, die die herausragenden Spitzen von dem Rauheitskernprofil abtrennt,
Materialanteil Mr2: Materialanteil, in Prozent, bestimmt durch die Schnittlinie, die die tiefen Täler von dem Rauheitskernprofil abtrennt,
Reduzierte Spitzenhöhe Rpk: Mittlere Höhe der herausragenden Spitzen über dem Rauheitskernprofil,
Reduzierte Riefentiefe Rvk: Mittlere Tiefe der Profiltäler unterhalb des Rauheitskernprofils.
Mit den in Fig. 6 dargestellten Kerngrößen können die erfindungsgemäßen
Oberflächen, die durch die erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt werden
können, definiert werden.
Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvor
schläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die
Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder
den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.
In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbil
dung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweili
gen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines
selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der
rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.
Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik
am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die
Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Tei
lungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindun
gen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprü
che unabhängige Gestaltung aufweisen.
Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu
verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche
Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten,
Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch
Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der
allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen
beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen
oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der
Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen
Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen
führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.
Claims (32)
1. Flügelzellenpumpe mit einem Rotor, der in Schlitzen geführte, radial beweg
liche Flügel aufweist, die an der Innenkontur eines in einem Pumpengehäu
se angeordneten Konturrings entlang bewegbar sind, wobei der Konturring
eine Hubkontur für die Flügel aufweist und mit den Flügeln Pumpenräume
ausbildet, die mindestens einen Saug- und mindestens einen Druckraum
darstellen, wobei die Flügelköpfe auf einer Bahn an der Innenseite des
Konturrings entlanggleiten, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Be
reich der Flügelköpfe und/oder des Konturrings, der in Gleitkontakt mit dem
jeweils anderen Gleitpartner steht beziehungsweise der jeweils die Laufflä
che für das Entlanggleiten bei Rotation des Rotors mit den Flügeln bildet, ei
ne feinbearbeitete Oberfläche aufweist, wobei diese Oberfläche Rauhtiefen,
gegebenenfalls im wesentlichen in einer Richtung, von Ray ≦ 0,07 µm und
Materialanteile Rky ≦ 0,12 µm, Rpky ≦ 0,1 µm und Rvky ≦ 0,15 µm bei Ein
griffsgrenzen Mr1 ≦ 10% und Mr2 ≧ 90% aufweist.
2. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß zumindest der Bereich der Flügelköpfe und/oder des Konturrings,
der in Gleitkontakt mit dem jeweils anderen Gleitpartner steht beziehungs
weise der jeweils die Lauffläche für das Entlanggleiten bei Rotation des Ro
tors mit den Flügeln bildet, eine feinbearbeitete Oberfläche aufweist, wobei
diese Oberfläche Rauhtiefen im wesentlichen euer zur Oberflächenqualität
nach Anspruch 1 Raz ≦ 0,15 µm und Materialanteile Rkz ≦ 0,25 µm, Rpkz ≦
0,15 µm und Rvkz ≦ 0,25 µm bei Eingriffsgrenzen Mr1 ≦ 15% und Mr2 ≧ 85%
aufweist.
3. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Oberfläche durch Strömungsschleifen oder Strö
mungspolieren oder Gleitschleifen oder Gleitpolieren erzielt wird.
4. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Oberfläche durch Honen oder Finishen, wie Bür
sten oder Filzen, erzielt wird.
5. Flügelzellenpumpe, insbesonders nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Oberfläche durch Kaltumformverfahren, wie Ziehen
oder Rollieren, oder andere Verfahren erzielt wird.
6. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche zuerst auf eine Rauhigkeit
Rz ≦ 3,0 µm vorbearbeitet, wie geschliffen, wird fand darauffolgend auf eine
Rauhigkeit nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2 bearbeitet wird.
7. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Oberfläche das Ver
fahren einer feingeschliffenen Oberfläche (Rz ≦ 3,0 µm) mit dem Verfahren
nach Anspruch 3, 4 oder 5 kombiniert wird.
8. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verfahren nach Anspruch 3, 4
oder 5 CBN-(kristallines Bornitrid)-geschliffene Flügel verwendet werden.
9. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß für das Verfahren nach Anspruch 3, 4
oder 5 Flügel mit formgeschliffenen Laufflächen verwendet werden.
10. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bearbeitenden Flügel und/oder
Konturringe in einer Strömungsschleifvorrichtung paketiert angeordnet wer
den.
11. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach einem dar vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß beim Strömungsschleifen oder
polieren eine Kunststoffmasse mit abrasiver Schleifmittelzugabe in der Vor
richtung über die zu bearbeitenden Oberflächen hin- und hergedrückt wird.
12. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß beim Strömungsschleifen oder
-polieren der Druck und die Fließbewegung der Kunststoffmasse die Oberflä
chenglättung der zu bearbeitenden Oberfläche erzeugt.
13. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü
che, dadurch gekennzeichnet, daß die zu bearbeitenden Flügel und/oder
Konturringe in einer Gleitschleifvorrichtung (Trowalanlage) auf die Oberflä
chenqualität nach Anspruch 1 und/oder 2 fertiggeschliffen werden, wobei zu
sätzlich zu den Gleitkörpern (Trowalisierkörper, Trowalisiersteine) eine
Schleifpaste eingesetzt wird.
14. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich
net, daß die Gleitkörper die Form von schräg abgeschnittenen Zylinderkör
pern besitzen.
15. Flügelzellenpumpe, insbesondere nach Anspruch 13 oder Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitkörper im wesentlichen als Abstands
halter zwischen den zu schleifenden Teilen dienen und der Schleifprozeß
selbst im wesentlichen durch die Schleifpaste realisiert wird.
16. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der Bereich der Flügelköpfe
und/oder des Konturrings, der in Gleitkontakt mit dem jeweils anderen Gleit
partner steht beziehungsweise der jeweils die Lauffläche für das Ent
langgleiten bei Rotation des Rotors mit den Flügeln bildet, eine feinbearbei
tete Oberfläche aufweist, wobei diese Oberfläche Rauhtiefen, gegebenen
falls im wesentlichen in einer Richtung, von Ray ≦ 0,07 µm und Materialan
teile Rky ≦ 0,12 µm, Rpky ≦ 0,1 µm und Rvky ≦ 0,15 µm bei Eingriffsgrenzen
MV1 ≦ 10% und Mr2 ≧ 90% aufweist.
17. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest
der Bereich der Flügelköpfe und/oder des Konturrings, der in Gleitkontakt
mit dem jeweils anderen Gleitpartner steht beziehungsweise der jeweils die
Lauffläche für das Entlanggleiten bei Rotation des Rotors mit den Flügeln
bildet, eine feinbearbeitete Oberfläche aufweist, wobei diese Oberfläche
Rauhtiefen im wesentlichen quer zur Oberflächenqualität nach Anspruch 16
von Raz ≦ 0,15 µm und Materialanteile Rkz ≦ 0,25 µm, Rpkz ≦ 0,15 µm und
Rvkz ≦ 0,25 µm bei Eingriffsgrenzen Mr1 ≦ 15% und Mr2 ≧ 85% aufweist.
18. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, daß die Oberfläche durch Strömungsschleifen oder Strömungspolieren
oder Gleitschleifen oder Gleitpolieren erzielt wird.
19. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, daß die Oberfläche durch Honen oder Finishen, wie Bürsten oder Fil
zen, erzielt wird.
20. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach Anspruch 16 oder Anspruch 17, dadurch gekennzeich
net, daß die Oberfläche durch Kaltumformverfahren, wie Ziehen oder Rollie
ren, oder andere Verfahren erzielt wird.
21. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Oberfläche zuerst auf eine Rauhigkeit Rz ≦ 3,0 µm
vorbearbeitet, wie geschliffen, wird und darauffolgend auf eine Rauhigkeit
nach Anspruch 16 und/oder 17 bearbeitet wird.
22. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß zur Herstellung der Oberfläche das Verfahren einer fein
geschliffenen Oberfläche (Rz ≦ 3,0 µm) mit dem Verfahren nach Anspruch
18, 19 oder 20 kombiniert wird.
23. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß für das Verfahren nach Anspruch 18, 19 oder 20 CBN-
(kristallines Bornitrid)-geschliffene Flügel verwendet werden.
24. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß für das Verfahren nach Anspruch 18, 19 oder 20 Flügel
mit formgeschliffenen Laufflächen verwendet werden.
25. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zu bearbeitenden Flügel und/oder Konturringe in ei
ner Strömungsschleifvorrichtung paketiert, wie zum Beispiel hintereinander
in einer Reihe, mit mehreren Reihen nebeneinander, oder vereinzelt ange
ordnet werden.
26. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Strömungsschleifen oder -polieren eine Kunststoff
masse mit abrasiver Schleifmittelzugabe in der Vorrichtung über die zu be
arbeitenden Oberflächen hin- und hergedrückt wird.
27. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß beim Strömungsschleifen oder -polieren der Druck und
die Fließbewegung der Kunststoffmasse die Oberflächenglättung der zu be
arbeitenden Oberfläche erzeugt.
28. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge
kennzeichnet, daß die zu bearbeitenden Flügel und/oder Konturringe in ei
ner Gleitschleifvorrichtung (Trowalanlage) auf die Oberflächenqualität nach
Anspruch 16 und/oder 17 fertiggeschliffen werden, wobei zusätzlich zu den
Gleitkörpern (Trowalisierkörper, Trowalisiersteine) eine Schleifpaste einge
setzt wird.
29. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleit
körper die Form von schräg abgeschnittenen Zylinderkörpern besitzen.
30. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach Anspruch 28 oder Anspruch 29, dadurch gekennzeich
net, daß die Gleitkörper im wesentlichen als Abstandshalter zwischen den zu
schleifenden Teilen dienen und der Schleifprozeß selbst im wesentlichen
durch die Schleifpaste realisiert wird.
31. Flügelzellenpumpe mit einem Rotor, der in Schlitzen geführte, radial beweg
liche Flügel aufweist, die an der Innenkontur eines in einem Pumpengehäu
se angeordneten Konturrings entlang bewegbar sind, wobei der Konturring
eine Hubkontur für die Flügel aufweist und mit den Flügeln Pumpenräume
ausbildet, die mindestens einen Saug- und mindestens einen Druckraum
darstellen, wobei die Flügelköpfe auf einer Bahn an der Innenseite des
Konturrings entlanggleiten, gekennzeichnet durch zumindest ein in den An
meldeunterlagen offenbartes erfinderisches Merkmal.
32. Verfahren zur Herstellung und/oder Verbesserung der Oberfläche der Gleit
bahnen von Flügelköpfen und/oder Konturringen von Flügelzellenpumpen,
insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet
durch zumindest ein in den Anmeldeunterlagen offenbartes erfinderisches
Merkmal.
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