DE102004034922B4

DE102004034922B4 - Einflügelvakuumpumpe

Info

Publication number: DE102004034922B4
Application number: DE102004034922A
Authority: DE
Inventors: Willi Schneider
Original assignee: Joma Hydromechanic GmbH
Current assignee: Joma Polytec GmbH
Priority date: 2004-07-09
Filing date: 2004-07-09
Publication date: 2006-05-11
Anticipated expiration: 2024-07-10
Also published as: CA2575781A1; EP1766238A1; WO2006005384A1; KR101190436B1; CN101002021A; DE502005002583D1; DE102004034922A1; KR20070034089A; CN100491734C; EP1766238B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Einflügelvakuumpumpe mit einem topfförmigen Gehäuse, einem exzentrisch im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor und einem im Rotor orthogonal zur Drehachse verschieblich gelagerten Flügel, der mit seinen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum begrenzenden Umfangsfläche anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil der Umfangsfläche von einem Einsatz gebildet wird und dass der Rotor den Einsatz berührt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einflügelvakuumpumpe mit einem topfförmigen Gehäuse, einem exzentrisch im Gehäuse drehbar gelagerten Rotor, und einem im Rotor orthogonal zur Drehachse verschieblich gelagerten Flügel, der mit seinen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum begrenzenden Umfangsfläche anliegt, wobei ein Teil der Umfangsfläche von einem Einsatz gebildet wird und dass der Rotor den Einsatz berührt.

Vakuumpumpen mit einem derartigen Aufbau sind bekannt. Sie weisen ein Gehäuse auf, in welchem ein Rotor gelagert ist, wobei der Rotor sich innerhalb eines Arbeitsraumes befindet. Dieser Arbeitsraum wird von einem im Rotor verschieblich gelagerten Flügel in einen Saugraum und einen Druckraum unterteilt. Außerdem ist der Rotor derart im Arbeitsraum angeordnet, dass er mit seiner kreiszylindrischen Umfangsfläche die Innenumfangsfläche des Arbeitsraumes berührt. In unmittelbarer Nachbarschaft dieser Berührungsstelle befinden sich der Einlass und der Auslass der Pumpe. Der Saugraum wird also von der Kante einer Flügelspitze sowie dieser Berührungsstelle gebildet. Dies hat zur Folge, dass sich der Saugraum bei einer Drehung des Rotors so lange vergrößert, bis die nächste Flügelspitze den Einlass überstreicht. Es werden große Anstrengungen unternommen, um sowohl im Bereich der Kante der Flügelspitze als auch beim an der Innenumfangsfläche anliegenden Rotor eine optimale Abdichtung zu erzielen.

Die US 5,102,314 zeigt eine Flügelzellenpumpe mit im Gehäuse sich befindendem Einsatz, an dem aber der Rotor nicht anliegt, da der Einsatz und d r Rotor den Förderraum begrenzen. Aus der DE 32 19 757 A1 , der CH-PS 154 275 der FR 1 034 534 und der US 5,181,843 ist jeweils eine Dichtungsanordnung der eingangs genannten Art bekannt, bei der der Rotor an einem Einsatz anliegt. Bei gleichem Radius von Ausnehmung und Rotor wird ein relativ breiter Dichtspalt geschaffen, der durch Öl abgedichtet wird.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Einflügelvakuumpumpe der eingangs genannten Art bereit zu stellen, die eine bessere Abdichtung des Saugraumes besitzt.

Diese Aufgabe wird mit einer Einflügelvakuumpumpe der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch erzielt, dass der Einsatz an seiner den Arbeitsraum zugewandten Seite eine teilkreisförmige Ausnehmung aufweist und die Ausnehmung einen Radius besitzt, der kleiner als der Radius des anliegenden Rotors ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Pumpe wird die kritische Stelle, an welcher der Rotor die Innenumfangsfläche des Arbeitsraumes berührt, von einem speziell an die Anforderungen für eine optimale Dichtung angepassten Einsatz gebildet. Der Einsatz hat zudem den Vorteil, dass er relativ einfach ausgewechselt werden kann, sodass im Falle einer nachlassenden Dichtwirkung, welche durch einen verschleißbedingten größeren Spalt hervorgerufen wird, nicht mehr ein Rotor mit einem größeren Außendurchmesser eingesetzt werden muss, sondern lediglich der Einsatz ausgewechselt werden muss.

Dabei greift die Umfangsfläche in die Ausnehmung des Rotors ein, sodass der Rotor über einen Umfangsabschnitt am Einsatz anliegt, wobei dieser Umfangsabschnitt die Dichtung darstellt. Dabei kann der Einsatz flächig am Rotor anliegen, es besteht jedoch auch die Möglichkeit, dass die Ausnehmung mit einer Struktur versehen ist, sodass der Einsatz über mehrere Dichtlippen am Rotor anliegt.

Gemäß der Erfindung ändert der Dichtspalt die Spalthöhe über seine Breite, wobei an den Enden des Dichtspaltes Dichtkanten erzeugt werden. Dies hat den Vorteil, dass das den Dichtspalt abdichtende Öl im Dichtspalt verbleibt und konkrete Dichtkanten existieren.

Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Einsatz aus einem elastischeren Material besteht, als das Gehäuse der Vakuumpumpe und/oder des Rotors. Insbesondere besteht der Einsatz aus Kunststoff. Hierdurch wird die Möglichkeit geschaffen, dass der Rotor unter Vorspannung am Einsatz anliegt und dadurch der Dichtspalt vollständig geschlossen wird. Für den Einsatz wird vorzugsweise ein abriebfester Kunststoff verwendet, der ggf. noch faserverstärkt sein kann.

Eine weitere Optimierung der Abdichtung wird dadurch erreicht, dass der Einsatz in Richtung auf den Rotor kraftbeaufschlagt ist. Hierdurch wird ein eventueller Verschleiß ausgeglichen und dadurch gewährleistet, dass auch über einen längeren Zeitraum der Rotor am Einsatz anliegt und dadurch der Dichtspalt geschlossen bleibt.

Dabei kann die Kraft mechanisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch aufgebracht werden. Dies kann in einem einfachen Fall eine auf der Rückseite des Einsatzes vorgesehene Materialanhäufung sein, zum Beispiel Noppen oder dergleichen. Diese Noppen sind elastisch nachgiebig ausgebildet, sodass der Einsatz federnd nachgiebig am Rotor anliegt. Die Kraft kann aber auch zum Beispiel von einer Feder, insbesondere einer Blattfeder aufgebracht werden, die an der Rückseite des Einsatzes anliegt. Denkbar ist aber auch die Beaufschlagung des Einsatzes mit Hydrauliköl oder Druckluft oder mittels eines elektromechanisch ausfahrbaren Stößels.

Um zu gewährleisten, dass die über die Umfangsfläche des Arbeitsraums streifende Flügelkante problemlos den Einsatz überfahren kann ist vorgesehen, dass das Gehäuse in ihrer, den Arbeitsraum begrenzenden Umfangsfläche eine den Einsatz aufnehmende Ausnehmung aufweist. Diese Ausnehmung ist so gestaltet, dass der Einsatz verlier- und verschiebesicher in der Ausnehmung gehalten wird, jedoch elastisch in Richtung auf den Rotor verbleibt. Der Einsatz bzw. die dem Rotor zugewandte Fläche des Einsatzes geht dabei stufenlos in die Innenumfangsfläche des Arbeitsraumes über.

Dabei kann bei einem ersten Ausführungsbeispiel das Mittel zur Kraftbeaufschlagung des Einsatzes in der Ausnehmung angeordnet sein. Bei einer anderen Ausführungsform ist das Mittel zur Kraftbeaufschlagung außerhalb des Gehäuses angeordnet und durchgreift die Gehäusewand in Richtung auf den Einsatz. Auf jeden Fall bewirkt das Mittel zur Kraftbeaufschlagung, dass der Einsatz in Richtung auf den Rotor gedrängt wird. Dadurch wird gewährleistet, dass der Einsatz permanent am Rotor anliegt und dadurch eine optimale Abdichtung erfolgt.

Wie bereits erwähnt, ist in einer einfachen Ausführungsform eine Feder vorgesehen. Es kann jedoch auch ein Druckkissen vorgesehen sein, welches mit einem Fluid angefüllt ist. Dabei kann das Druckkissen in den Einsatz integriert sein, insbesondere besitzt der Einsatz einen Hohlraum, der mit einem Fluid angefüllt wird. Ist der Hohlraum offen, so kann der Druck des Fluides auf gewünschte Werte eingestellt werden. Selbstverständlich kann auch die Feder in den Einsatz integriert sein.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel im Einzelnen beschrieben ist. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in der Beschreibung und in den Ansprüchen erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
In der Zeichnung zeigen:
1 eine Explosionsdarstellung der Vakuumpumpe;
2 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses der Pumpe;
3 eine vergrößerte Wiedergabe eines Einsatzes; und
4 eine perspektivische Ansicht des Gehäuses gemäß 2 mit eingesetztem Rotor und Flügel.
In der 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 eine Vakuumpumpe bezeichnet, bei welcher das Gehäuse 12 ohne Gehäusedeckel dargestellt ist. Das Gehäuse 12 besitzt einen Sauganschluss 14, der in einen Innenraum 16 ausmündet. In diesem Innenraum 16 befindet sich ein insgesamt mit 18 bezeichneter Rotor, in welchem ein Flügel 20 orthogonal zur Drehachse 21 verschieblich gelagert ist. Der Rotor 18 ist zweiteilig aufgebaut und weist eine Rotorachse 22 und ein Rotorgehäuse 24 auf. Die Rotorachse 22 durchgreift das Gehäuse 12, insbesondere einen Boden 26 des Innenraums 18 über eine Antriebsöffnung 28 (2) und ragt mit einem rechteckförmigen Abschnitt 30 auf der Rückseite aus dem Gehäuse 12 heraus, über welchen er (mittels eines nicht dargestellten Antriebs) in Drehung versetzt wird. Die Antriebsöffnung 28 ist mit geeigneten Dichtmitteln versehen, sodass weder Schmiermittel austreten noch Luft und/oder Schmutz in den Innenraum 16 eintreten kann.
Die 1 zeigt, dass der Innenraum 16 von einer Innenumfangsfläche 32 begrenzt ist, an welcher die Spitzen 34 des Flügels 20 anliegen (4). Außerdem weist die Innenumfangsfläche 32 eine Ausnehmung 36 auf, in welche ein Einsatz 38 eingeschoben werden kann (2 und 3).
Dieser Einsatz 38 und somit auch die Ausnehmung 36 in der Innenumfangswand 32 befinden sich im Bereich einer Saugöffnung oder Einlassöffnung 40 und einer Drucköffnung oder Auslassöffnung 42. Die Form des Einsatzes 38 ist dabei so gewählt, dass die kreiszylindrische Außenumfangsfläche 44 des Rotorgehäuses 24 über seine gesamte Höhe am Einsatz 38 anliegt. Dabei besitzt der Einsatz 38 an seiner dem Rotor 18 zugewandten Seite 46 eine zylindersegmentförmige Ausnehmung 48, deren Radius gleich oder kleiner ist als der Radius des zylinderförmigen Rotorgehäuses 24. Hierdurch wird gewährleistet, dass der Einsatz 38 über die gesamte Breite der Ausnehmung 48 am Rotorgehäuse 24 anliegt. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass eine Abdichtung auch dann erfolgt, wenn die den Flügel 20 aufnehmende Nut 50 des Rotorgehäuses 24 den Einsatz 38 überfährt.
In 2 sind in der Ausnehmung 36 zwei Öffnungen 52 erkennbar, welche auf die Rückseite des Einsatzes 38 gerichtet sind. Über diese Öffnungen 52 kann der Einsatz 38 zum Beispiel mit Öl oder mit einem Stößel mit Druck beaufschlagt werden, sodass er in Richtung des Rotorgehäuses 24 bewegt wird. Hierdurch wird die Andruckkraft des Einsatzes an der Außenumfangsfläche 44 des Rotorgehäuses 24 beeinflusst. Es ist aber auch denkbar, dass zwischen dem Grund der Ausnehmung 36 und dem Einsatz 38 ein Federelement angeordnet ist, welches den Einsatz 38 in Richtung des Rotorgehäuses 24 drängt.
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass über den Einsatz 38 eine optimale Abdichtung eines Saugraumes 54 gegenüber einem Druckraum 56 erfolgt, da die Außenumfangsfläche 44 des Rotorgehäuses 24 permanent am Einsatz 38 anliegt.

Claims

Einflügelvakuumpumpe mit einem topfförmigen Gehäuse (12), einem exzentrisch im Gehäuse (12) drehbar gelagerten Rotor (18), und einem im Rotor (18) orthogonal zur Drehachse (21) verschieblich gelagerten Flügel (20), der mit seinen Flügelspitzen an einer einen Arbeitsraum begrenzenden Umfangsfläche (32) anliegt, wobei ein Teil der Umfangsfläche (32) von einem Einsatz (38) gebildet wird und der Rotor (18) den Einsatz (38) berührt, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (38) an seiner den Arbeitsraum zugewandten Seite eine teilzylinderförmige Ausnehmung (48) aufweist, die einen Radius besitzt, der kleiner als der Radius des anliegenden Rotors (18) ist.
Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (48) konkav geformt ist.
Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (38) aus einem elastischeren Material besteht, als das Gehäuse (12) der Vakuumpumpe (10) und/oder des Rotors (18).
Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (38) aus Kunststoff besteht.
Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einsatz (38) in Richtung auf den Rotor (18) kraftbeaufschlagt ist.
Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kraftbeaufschlagung mechanisch, hydraulisch, pneumatisch und/oder elektrisch erfolgt.
Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) in ihrer, den Arbeitsraum begrenzenden Umfangsfläche (32) eine den Einsatz (38) aufnehmende Ausnehmung (36) aufweist.
Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Kraftbeaufschlagung des Einsatzes (38) in der Ausnehmung (36) angeordnet ist.
Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Kraftbeaufschlagung außerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist und die Gehäusewand in Richtung auf den Einsatz (38) durchgreift.
Einflügelvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Mittel zur Kraftbeaufschlagung eine Feder oder ein Druckkissen ist.