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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe nach dem Oberbegriff
des Anspruchs 1.
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Flügelzellenpumpen,
die häufig
auch als Drehschieberpumpen bezeichnet werden, sind aus dem Stand
der Technik in unterschiedlichen Ausführungsformen bereits bekannt.
Flügelzellenpumpen der
eingangs genannten Art sind zum Beispiel in der
DE 100 24 669 A1 sowie
in der
DE 199 36 644
B4 offenbart.
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Bei
den aus dem Stand der Technik bekannten Flügelzellenpumpen besteht häufig das
Problem, dass es zu Schieberbrüchen
und damit auch zu Beschädigungen
des Rotors kommen kann, wenn sich einer der Schieber an einer der
Begrenzungskanten einer Fluideintrittsöffnung der Pumpenkammer verhakt,
da sowohl der Rotor als auch die darin in entsprechenden Führungsschlitzen
verschiebbar angeordneten Schieber aus einem vergleichsweise spröden Material
bestehen.
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Hier
setzt die vorliegende Erfindung an.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Flügelzellenpumpe
zur Verfügung
zu stellen, die so ausgebildet ist, dass Schieber- und damit auch
Rotorbrüche
auf einfache Weise verhindert werden können.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Flügelzellenpumpe
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen
vorteilhafte Weiterbildungen der vorliegenden Erfindung.
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Gemäß Anspruch
1 zeichnet sich eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe dadurch aus,
dass die Pumpenkammer so ausgebildet ist, dass während des Betriebs der Flügelzellenpumpe
ein Verhaken eines der Schieber an einer der Begrenzungskanten der
mindestens einen Fluideintrittsöffnung
der Grundplatte verhindert werden kann. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung
der Pumpenkammer kann die Gefahr von Schieber- und Rotorbrüchen im Vergleich
zu den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen in besonders vorteilhafter
Weise erheblich verringert werden, so dass die Lebensdauer der Flügelzellenpumpe
erhöht
werden kann.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
wird vorgeschlagen, dass die Flügelzellenpumpe
Führungsmittel
für die
Schieber des Rotors aufweist, die dazu geeignet sind, ein Verhaken
eines der Schieber an einer der Begrenzungskanten der mindestens
einen Fluideintrittsöffnung
der Grundplatte zu verhindern. Derartige Führungsmittel können auf
einfache Weise und mit einem relativ geringen Aufwand in die Pumpenkammer
der Flügelzellenpumpe
integriert werden. Die Führungsmittel
können
dabei integral mit mindestens einer der Komponenten der Pumpenkammer
ausgebildet sein. Grundsätzlich
besteht aber auch die Möglichkeit,
dass die Führungsmittel separate
Bauteile sind, die bei der Montage in die Pumpenkammer eingesetzt
werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
besteht die Möglichkeit,
dass zwischen einer Innenwand des Pumpenrings und der mindestens
einen Fluideintrittsöffnung
der Grundplatte ein Führungsrand
ausgebildet ist, geeignet, ein Verhaken eines der Schieber an einer
der Begrenzungskanten der mindestens einen Fluideintrittsöffnung der Grundplatte
zu verhindern. Der Führungsrand
ist mit anderen Worten derart ausgebildet, dass die Schieber beim Überqueren
der Einlassöffnung
während der
Drehung des Rotors nicht ihre Führung
verlieren.
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Es
besteht in einer vorteilhaften Ausführungsform die Möglichkeit,
dass der Führungsrand
in Drehrichtung des Rotors betrachtet an einem vorderen Ende und
an einem hinteren Ende der mindestens einen Fluideintrittsöffnung eine
im Wesentlichen identische radiale Ausdehnung aufweist.
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In
einer alternativen, besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen,
dass der Führungsrand
in Drehrichtung des Rotors betrachtet an einem vorderen Ende der
mindestens einen Fluideintrittsöffnung
eine andere radiale Ausdehnung als an deren hinterem Ende aufweist.
Durch diese Maßnahme
kann die Führung
der Schieber in vorteilhafter Weise weiter verbessert werden, so
dass die Gefahr des Verhakens der Schieber während der Drehung des Rotors
weiter verringert werden kann.
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Es
kann in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform vorgesehen sein,
dass der Führungsrand
in Drehrichtung des Rotors betrachtet am vorderen Ende der mindestens
einen Fluideintrittsöffnung
eine radiale Ausdehnung A aufweist, die kleiner als die radiale
Ausdehnung B am hinteren Ende der Fluideintrittsöffnung ist. Dadurch kann in
vorteilhafter Weise erreicht werden, dass der Abstand der äußeren seitlichen
Begrenzungskante der Fluideintrittsöffnung an deren vorderem Ende
geringer als an deren hinterem Ende ist. Es hat sich gezeigt, dass
durch diese Maßnahme
die Führung
der Schieber verbessert werden kann.
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In
einer alternativen vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit,
dass der Führungsrand
in Drehrichtung des Rotors betrachtet am vorderen Ende der mindestens
einen Fluideintrittsöffnung
eine radiale Ausdehnung A aufweist, die größer als die radiale Ausdehnung
B am hinteren Ende der Fluideintrittsöffnung ist.
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Es
kann in einer bevorzugten Ausführungsform
vorgesehen sein, dass die mindestens eine Fluideintrittsöffnung in
Drehrichtung des Rotors betrachtet zwischen dem vorderen Ende und
dem hinteren Ende eine sich ändernde,
insbesondere eine sich zunehmend vergrößernde radiale Breite aufweist.
Das bedeutet, dass die radiale Breite der Fluideintrittsöffnung an
deren vorderem Ende kleiner als an deren hinterem Ende ist. Vorzugsweise
verändert
sich die radiale Breite der Fluideintrittsöffnung der Grundplatte in Drehrichtung
des Rotors betrachtet gleichmäßig.
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Anhand
der beigefügten
Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
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1 eine
Explosionsansicht einer Flügelzellenpumpe
gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
perspektivische Darstellung der Flügelzellenpumpe gemäß 1 nach
der Montage;
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3 eine
Draufsicht auf eine Grundplatte der Flügelzellenpumpe gemäß 1;
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4 eine
Draufsicht auf die Grundplatte nach der Montage eines Pumpenrings
und eines Rotors der Flügelzellenpumpe.
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Zunächst wird
auf 1 und 2 Bezug genommen, in denen eine
Explosionsansicht und eine perspektivische Ansicht einer Flügelzellenpumpe 1 gemäß einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung gezeigt sind. Die Flügelzellenpumpe 1 kann
insbesondere als Unterdruckpumpe zur Erzeugung eines Vakuums ausgebildet sein,
die nach dem so genannten Verdrängerprinzip arbeitet.
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Die
Flügelzellenpumpe 1 weist
eine elektrische Antriebseinheit auf, die einen Elektromotor mit einer
Antriebswelle 13 umfasst. Die elektrische Antriebseinheit
ist im Inneren eines Gehäuses 12 der Flügelzellenpumpe 1 untergebracht.
Ferner umfasst die Flügelzellenpumpe 1 eine
Montageplatte 15, an der das Gehäuse 12 mit Hilfe geeigneter
Befestigungsmittel, die hier nicht explizit dargestellt sind, befestigt
ist. Die Montageplatte 15 weist eine zentrale Öffnung auf,
durch die sich die Antriebswelle 13 des Elektromotors nach
der Montage hindurch erstreckt.
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Man
erkennt ferner am Außenumfang
der Montageplatte 15 einen Ansaugstutzen 20, durch den
während
des Betriebs der Flügelzellenpumpe 1 zum
Beispiel Luft oder ein anderes Fluid angesaugt werden kann. Die
Montageplatte 15 weist ferner eine Fluidaustrittsöffnung 23 auf,
die mit dem Ansaugstutzen 20 in Fluidverbindung steht.
Durch die Fluidaustrittsöffnung 23 strömt das über den
Ansaugstutzen 20 angesaugte Fluid in eine Pumpenkammer
der Flügelzellenpumpe 1 ein.
Die Pumpenkammer umfasst eine Grundplatte 4, einen Pumpenring 7 sowie
eine Abdeckplatte 8. Der Pumpenring 7 weist in
diesem Ausführungsbeispiel
eine im Wesentlichen kreisförmige
Innenkontur auf. Es besteht in einer alternativen Ausführungsform
beispielsweise auch die Möglichkeit,
dass der Pumpenring 7 eine im Wesentlichen elliptische
Innenkontur aufweist.
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Innerhalb
der Pumpenkammer ist ein Rotor 5 exzentrisch angeordnet,
der zur Aufnahme einer Anzahl von Schiebern 6 geeignet
ist. In diesem Ausführungsbeispiel
weist der Rotor 5 insgesamt vier Schieber 6 auf,
die jeweils in entsprechenden Aufnahmeschlitzen 61 des
Rotors 5 verschiebbar angeordnet sind. Die exzentrische
Anordnung des Rotors 5 in der Pumpenkammer sowie die Aufnahmeschlitze 61,
in denen die Schieber 6 verschiebbar angeordnet sind und
geführt
werden, sind insbesondere in 4 zu erkennen.
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Der
Rotor 5 wird während
des Betriebs der Flügelzellenpumpe 1 von
der Antriebswelle 13 des Elektromotors angetrieben und
dadurch in Rotation versetzt. Zu diesem Zweck ist der Rotor 5 über einen entsprechend
geformten Mitnehmer 19, der in eine Aufnahmeöffnung 50 des
Rotors 5 eingreift, mit der Antriebswelle 13 verbunden.
Der Mitnehmer 19 ist seinerseits drehfest an der Antriebswelle 13 des Elektromotors
angebracht.
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Zwischen
der Grundplatte 4 und der Montageplatte 15 ist
ferner im Bereich der Auslassöffnung 23 eine
Dichtung 3 angeordnet. Man erkennt, dass die Form der Dichtung 3 im
Wesentlichen der äußeren Kontur
der Fluidaustrittsöffnung 23 der
Montageplatte 15 entspricht, damit diese nach der Montage wirksam
abgedichtet werden kann.
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Die
Pumpenkammer, welche die Grundplatte 4, den Pumpenring 7 und
die Abdeckplatte 8 umfasst, ist mit Hilfe mehrerer Befestigungsschrauben 9,
die bei der Montage in entsprechende Gewindebohrungen 18 der
Montageplatte 15 eingreifen können, an der Montageplatte 15 befestigt.
Bei der Montage wird die Dichtung 3 somit zwischen der
Grundplatte 4 und der Montageplatte 15 klemmend
festgelegt, um dadurch die Fluidaustrittsöffnung 23 wirksam
abzudichten.
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Darüber hinaus
umfasst die Flügelzellenpumpe 1 einen
Dichtring 2, der bei der Montage auf die Montageplatte 15 aufgesetzt
wird. Der Dichtring 2 ist zur Abdichtung ei nes im Wesentlichen
kappenartig ausgebildeten Schalldämpfers 10 geeignet,
welcher die Flügelzellenpumpe 1 endseitig
abschließt. Der
Schalldämpfer 10 ist
mit Hilfe geeigneter Befestigungsschrauben 11 an der Montageplatte 15 befestigt.
Zu diesem Zweck weist die Montageplatte 15 entsprechende
Gewindebohrungen 17 auf, die zur Aufnahme der Befestigungsschrauben 11 des
Schalldämpfers 10 geeignet
sind. Darüber
hinaus weist die Montageplatte 15 eine Ausnehmung 14 auf,
die mit einer hier nicht explizit gezeigten Fluidauslassöffnung der
Flügelzellenpumpe 1 in
Fluidverbindung steht.
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Während des
Betriebs der Flügelzellenpumpe 1 strömt das Fluid
durch den Ansaugstutzen 20 und von dort durch die Fluidaustrittsöffnung 23 der Montageplatte 15 und
anschließend
durch eine Fluideintrittsöffnung 24 der
Grundplatte 4 in die Pumpenkammer. Das Fluid strömt dann
durch mindestens eine Austrittsöffnung
der Abdeckplatte 8 in den im Wesentlichen kappenförmigen Schalldämpfer 10 und
anschließend
durch die Ausnehmung 14 zur Fluidauslassöffnung der
Flügelzellenpumpe 1.
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In 3 ist
eine Draufsicht auf die Grundplatte 4 der Flügelzellenpumpe 1 dargestellt.
Man erkennt in dieser Darstellung die Fluideintrittsöffnung 24 der
Grundplatte 4, die mit der Fluidaustrittsöffnung 23 der
Montageplatte 15 korrespondiert, so dass das angesaugte
Fluid während
des Betriebs der Flügelzellenpumpe 1 aus
der Fluidaustrittsöffnung 23 der Montageplatte 15 durch
die Fluideintrittsöffnung 24 der
Grundplatte 4 in die Pumpenkammer einströmen kann.
Zur Verdeutlichung der geometrischen Verhältnisse sind ferner eine Außenkontur 30 sowie
eine Innenkontur 31 des Rotors 5 mit den in den
Aufnahmeschlitzen 61 untergebrachten Schiebern 6 dargestellt.
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Unter
weiterer Bezugnahme auf 4, in der die Grundplatte 4 zusammen
mit dem darauf aufgesetzten Pumpenring 7, dem Rotor 5 sowie
den in den Aufnahmeschlitzen 61 angeordneten Schiebern 6 dargestellt
ist, wird deutlich, dass der Rotor 5 exzentrisch in der
Pumpenkammer angeordnet ist. Dadurch bilden die Schieber 6 zusammen
mit einer Innenwand 70 des Pumpenrings 7 unterschiedlich
große
Kammern aus.
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Um
zu erreichen, dass während
des Betriebs der Flügelzellenpumpe 1 Brüche der
Schieber 6 und damit auch des Rotors 5, die durch
ein Verhaken der Schieber 6 an den Begrenzungskanten der
Fluideintrittsöffnung 24 der
Grundplatte 4 hervorgerufen werden können, wirksam verhindert werden
können,
ist in der Pumpenkammer ein Führungsrand 60 ausgebildet,
der für
eine Führung
der Schieber 6 während der
Drehung des Rotors 5 geeignet ist.
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Der
Führungsrand 60 ist
zwischen der Innenwand 70 des Pumpenrings 7 und
der Fluideintrittsöffnung 24 der
Grundplatte 4 ausgebildet. In 3 und 4 ist
zu erkennen, dass in Drehrichtung des Rotors 5 betrachtet,
welche in dieser Darstellungsebene gegen den Uhrzeigersinn verläuft, der
radiale Abstand A einer äußeren Begrenzungskante 240 der Fluideintrittsöffnung 24 zur
Innenwand 70 des Pumpenrings 7 an einem vorderen
Ende der Fluideintrittsöffnung 24 kleiner
als der entsprechende radiale Abstand B am hinteren Ende der Fluideintrittsöffnung 24 ist.
Der radiale Abstand B ist somit größer als der radiale Abstand
A, so dass in Drehrichtung des Rotors 5 betrachtet am vorderen
Ende der Fluideintrittsöffnung 24 ein
kleinerer Abstand als am hinteren Ende der Fluideintrittsöffnung 24 vorliegt.
Die Fluideintrittsöffnung 24 weist
ferner in Drehrichtung des Rotors 5 betrachtet an ihrem
vorderen Ende eine geringere radiale Breite auf als an ihrem hinteren
Ende, wobei sich die radiale Breite in diesem Ausführungsbeispiel gleichmäßig ändert.
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Da
sowohl die Schieber 6 als auch der der Rotor 5 aus
einem spröden
Material hergestellt sind, kann durch die besondere Gestaltung der
Geometrie der Fluideintrittsöffnung 24 der
Grundplatte 4 verhindert werden, dass sich einer der Schieber 6 während der
Drehung des Rotors 5 an einer der Begrenzungskanten der
Fluideintrittsöffnung 24 verhakt
und dadurch unter Umständen
brechen kann. Der durch die Abstände
A und B gebildete Führungsrand 60 kann so
eine sichere Führung
der Schieber 6 während
der Drehung des Rotors 5 realisieren.
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- 1
- Flügelzellenpumpe
- 2
- Dichtring
- 3
- Dichtung
- 4
- Grundplatte
- 5
- Rotor
- 6
- Schieber
- 7
- Pumpenring
- 8
- Abdeckplatte
- 9
- Befestigungsschraube
- 10
- Schalldämpfer
- 11
- Befestigungsschraube
- 12
- Gehäuse
- 13
- Antriebswelle
- 14
- Ausnehmung
- 15
- Montageplatte
- 17
- Gewindebohrung
- 18
- Gewindebohrung
- 19
- Mitnehmer
- 20
- Ansaugstutzen
- 23
- Fluidaustrittsöffnung
- 24
- Fluideintrittsöffnung
- 30
- Außenkontur
- 31
- Innenkontur
- 50
- Aufnahmeöffnung
- 60
- Führungsrand
- 61
- Aufnahmeschlitz
- 70
- Innenwand
- 240
- äußere Begrenzungskante