DE102009056010A1 - Flügelzellenpumpe - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe (1), umfassend eine elektrische Pumpeinheit, die eine Pumpenkammer (2), in die ein Fluid ein- und ausströmen kann, sowie einen Rotor (7) mit einer Anzahl von Schiebern (8), die verschiebbar in dem Rotor (7) angeordnet sind und mittels derer das Fluid vor dem Herausströmen aus der Pumpenkammer (2) verdichtet werden kann, aufweist und ein Schalldämpfermittel (10), in das das Fluid nach dem Hindurchtritt durch die Pumpenkammer (2) hineinströmen kann und das eine Schalldämpferkappe (14) umfasst, die an einem Teil der Pumpenkammer (2) angebracht ist und ein Schalldämpfervolumen definiert, wobei innerhalb des Schalldämpfervolumens ein Vorschalldämpfermittel (16) mit mindestens einem Vorschalldämpferauslass (18), aus dem das Fluid ausströmen kann, angeordnet ist, wobei der Vorschalldämpferauslass (18) einen sich in Ausströmrichtung des Fluids verjüngenden Querschnittsverlauf aufweist.
Description
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, umfassend eine elektrische Pumpeinheit, die eine Pumpenkammer, in die ein Fluid ein- und ausströmen kann, sowie einen Rotor mit einer Anzahl von Schiebern, die verschiebbar in dem Rotor angeordnet sind und mittels derer das Fluid vor dem Herausströmen aus der Pumpenkammer verdichtet werden kann, aufweist und ein Schalldämpfermittel, in das das Fluid nach dem Hindurchtritt durch die Pumpenkammer hineinströmen kann und das eine Schalldämpferkappe umfasst, die an einem Teil der Pumpenkammer angebracht ist und ein Schalldämpfervolumen definiert, wobei innerhalb des Schalldämpfervolumens ein Vorschalldämpfermittel mit mindestens einem Vorschalldämpferauslass, aus dem das Fluid ausströmen kann, angeordnet ist.
- Flügelzellenpumpen der eingangs genannten Art, die häufig auch als Drehschieberpumpen bezeichnet werden, sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bereits bekannt. Beispiele für Flügelzellenpumpe liefern die
DE 100 24 699 A1 , dieDE 199 36 644 B4 , dieDE 10 2006 058 977 A1 , dieDE 10 2006 058 978 A1 , dieDE 1 0 2006 058 979 A1 sowie dieDE 10 2006 058 980 A1 . - Um die Geräusche, die während des Betriebs der Flügelzellenpumpe auftreten, dämpfen zu können, wird bei den aus dem Stand der Technik bekannten Flügelzellenpumpen ein Schalldämpfermittel eingesetzt, das insbesondere durch eine Schalldämpferkappe gebildet sein kann, die an einem Teil der Flügelzellenpumpe (insbesondere an einer Montageplatte) befestigt ist und zusammen mit einem Teil des Pumpenrings ein Schalldämpfervolumen definiert. Das Fluid strömt nach dem Hindurchtritt durch den Pumpenring, innerhalb dessen es verdichtet wird, zunächst in das Schalldämpfervolumen ein und verlässt die Flügelzellenpumpe nach dem Durchströmen des Schalldämpfervolumens durch (mindestens) eine Fluidaustrittsöffnung, die strömungstechnisch mit dem Schalldämpfervolumen in Verbindung steht.
- Um das Geräuschniveau während des Betriebs der Flügelzellenpumpe weiter abzusenken, ist es aus dem Stand der Technik ferner bekannt, ein zusätzliches Vorschalldämpfermittel zu verwenden, das insbesondere innerhalb des Schalldämpfervolumens angeordnet sein kann und einen Vorschalldämpferauslass aufweist, aus dem das Fluid herausströmen kann. Das innerhalb der Pumpenkammer verdichtete Fluid strömt zunächst aus der Pumpenkammer in das Vorschalldämpfermittel ein, durchströmt dieses und tritt durch den Vorschalldämpferauslass heraus und strömt in das verbleibende Schalldämpfervolumen ein. Anschließend verlässt das Fluid die Flügelzellenpumpe durch (mindestens) eine Fluidauslass-öffnung, die strömungstechnisch mit dem Schalldämpfervolumen in Verbindung steht.
- Die aus dem Stand der Technik bekannten Vorschalldämpfermittel weisen einen schlitzartigen Vorschalldämpferauslass auf, durch den das Fluid beim Verlassen des Vorschalldämpfermittels hindurchtreten muss. Strömungstechnisch liegt ein Querschnittssprung von einem großen Strömungsquerschnitt innerhalb des Vorschalldämpfermittels hin zu einem erheblich kleineren Strömungsquerschnitt beim Durchströmen des schlitzförmigen Vorschalldämpferauslasses vor. Es hat sich gezeigt, dass sich eine derartige Gestaltung des Vorschalldämpferauslasses negativ auf die Leistung der Flügelzellenpumpe auswirkt. Das Geräuschniveau der Flügelzellenpumpe ist zwar geringer als bei Flügelzellenpumpen, die kein zusätzliches Vorschalldämpfermittel aufweisen. Die Geometrie des Vorschalldämpferauslasses mit einem Querschnittssprung von einem großen Strömungsquerschnitt hin zu einem kleinen Strömungsquerschnitt, der durch die schlitzförmige Gestaltung des Vorschalldämpferauslasses bedingt ist, führt zu einer spürbaren Leistungsdrosselung der Flügelzellenpumpe.
- Hier setzt die vorliegende Erfindung an und macht es sich zur Aufgabe, eine Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die einen geräuscharmen Betrieb ohne eine damit verbundene Leistungsdrosselung ermöglicht.
- Diese Aufgabe wird durch eine Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.
- Eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass der Vorschalldämpferauslass einen sich in Ausströmrichtung des Fluids verjüngenden Querschnittsverlauf aufweist. Überraschend hat es sich gezeigt, dass bei einer derartigen Gestaltung des Vorschalldämpferauslasses während des Betriebs der Flügelzellenpumpe keine wahrnehmbaren Leistungsverluste auftreten.
- In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Vorschalldämpferauslass einen sich in Ausströmrichtung des Fluids kontinuierlich verjüngenden Querschnittsverlauf aufweist. Dadurch wird auf besonders vorteilhafte Weise erreicht, dass im Bereich des Vorschalldämpferauslasses keinerlei Querschnittssprünge beziehungsweise Stufen im Querschnittsverlauf vorhanden sind.
- In einer bevorzugten Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass der Vorschalldämpferauslass in Ausströmrichtung des Fluids zumindest abschnittsweise konisch geformt ist. In einer alternativen besonders bevorzugten Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Querschnittsverlauf des Vorschalldämpferauslasses in Ausströmrichtung des Fluids zumindest abschnittsweise eine sich verjüngende, ovale – insbesondere elliptische – Kontur aufweist. Es kann in einer alternativen bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sein, dass der Querschnittsverlauf des Vorschalldämpferauslasses in Ausströmrichtung des Fluids zumindest abschnittsweise eine pyramidenstumpfartige Kontur aufweist.
- Um die Vorschalldämpfung effizient zu gestalten, ist in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass das Vorschalldämpfermittel eine Vorschalldämpferhülse aufweist, an der der Vorschalldämpferauslass ausgebildet ist oder die mit dem Vorschalldämpferauslass strömungstechnisch verbunden ist. Vorzugsweise kann die Vorschalldämpferhülse schlauchartig ausgebildet sein.
- Um die Schalldämpfungswirkung weiter zu erhöhen, wird in einer besonders bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, dass die Vorschalldämpferhülse aus einem schalldämmenden Material, insbesondere aus Gummi, besteht. Vorzugsweise kann sich die Vorschalldämpferhülse innerhalb des Schalldämpfervolumens zwischen einer Abdeckplatte des Pumpenrings und der Schalldämpferkappe erstrecken.
- Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
-
1 einen Längsschnitt durch eine Flügelzellenpumpe gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; -
2 einen Schnitt durch die Flügelzellenpumpe entlang der Linie A-A gemäß1 ; -
3 einen Schnitt durch die Flügelzellenpumpe entlang der Linie B-B gemäß1 . - Der grundlegende konstruktive Aufbau sowie das grundlegende Funktionsprinzip einer Flügelzellenpumpe
1 , die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, sind aus dem Stand der Technik bekannt und sollen nachfolgend näher erläutert werden. Die Flügelzellenpumpe1 umfasst eine elektrische Antriebseinheit, die in einem Gehäuse der Flügelzellenpumpe1 untergebracht ist und einen Elektromotor mit einer Motorwelle6 aufweist. Die Flügelzellenpumpe1 (Drehschieberpumpe) kann insbesondere als Unterdruckpumpe zur Erzeugung eines Vakuums ausgebildet sein, die nach dem so genannten Verdrängerprinzip arbeitet. Über einen Fluideinlasskanal15 , der vorliegend als Fluideinlassstutzen ausgebildet ist, wird während des Betriebs der Flügelzellenpumpe1 Luft oder ein anderes Fluidmedium angesaugt und strömt in eine Pumpenkammer2 der Flügelzellenpumpe1 ein und wird dort verdichtet. - Die Pumpenkammer
2 umfasst eine Grundplatte4 , einen Pumpenring3 sowie eine Abdeckplatte5 , die miteinander verbunden sind. Der Pumpenring3 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine elliptische Innenkontur (insbesondere in3 zu erkennen) mit einer entsprechend geformten Innenwand30 auf. Es besteht in einer alternativen Ausführungsform auch die Möglichkeit, dass der Pumpenring3 kreisringförmig ausgebildet ist und eine kreisförmige Innenkontur aufweist. - Im Inneren der Pumpenkammer
2 ist ein zylindrischer Rotor7 angeordnet, der mit der Motorwelle6 der Antriebseinheit in Wirkverbindung steht. Der Rotor7 wird während des Betriebs der Flügelzellenpumpe1 von der Motorwelle6 des Elektromotors angetrieben und dadurch in Rotation versetzt. Zu diesem Zweck ist der Rotor7 über einen entsprechend geformten Mitnehmer9 drehfest mit der Motorwelle6 verbunden. Der Mitnehmer9 ist seinerseits drehfest an der Motorwelle6 des Elektromotors angebracht. - Der Rotor
7 weist eine Anzahl von Führungsschlitzen70 auf, die jeweils zur Aufnahme eines Schiebers8 geeignet sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Rotor7 in Umfangsrichtung verteilt insgesamt acht Führungsschlitze70 auf, die sich von dessen Außenumfang rotoreinwärts erstrecken. In jedem der Führungsschlitze70 ist jeweils einer der Schieber8 verschiebbar angeordnet. Der Rotor7 wird während des Betriebs der Flügelzellenpumpe1 von der Motorwelle6 des Elektromotors angetrieben und dadurch in Rotation versetzt. Wie in3 zu erkennen, bilden die Schieber8 abhängig von ihrer Drehlage unterschiedlich große Arbeitszellen mit der Innenwand30 des Pumpenrings3 , der Außenwand71 des Rotors7 und gegebenenfalls benachbarten Schiebern8 aus. - Ferner weist die Flügelzellenpumpe
1 eine Montageplatte11 auf, an der ein hier nicht explizit dargestelltes Gehäuse, in dem der Elektromotor untergebracht ist, befestigt ist. Die Montageplatte11 kann alternativ auch ein Teil des Gehäuses sein. Ferner ist ein Dichtring13 vorgesehen, der bei der Montage auf der Montageplatte11 angeordnet wird. Der Dichtring13 ist zur Abdichtung einer Schalldämpferkappe14 geeignet, welche die Flügelzellenpumpe1 endseitig abschließt und einen Teil eines Schalldämpfermittels10 der Flügelzellenpumpe1 bildet. Die Schalldämpferkappe14 ist mit Hilfe geeigneter Befestigungsschrauben12 mit der Montageplatte11 verschraubt. - Während des Betriebs der Flügelzellenpumpe
1 strömt das Fluid durch den Fluideinlasskanal15 und von dort durch entsprechende Fluidaustrittsöffnungen der Montageplatte11 und anschließend durch zwei um 180° zueinander versetzt (und damit einander gegenüberliegend) angeordnete Fluideintrittsöffnungen40 , die in der Grundplatte4 ausgebildet sind, in die Pumpenkammer2 ein. Die Schieber8 des sich drehenden Rotors7 komprimieren das Fluid und treiben es zu zwei Fluidaustrittsöffnungen50 , die um 180° zueinander versetzt in der Abdeckplatte5 der Pumpenkammer2 vorgesehen sind und die gegenüber den Fluideintrittsöffnungen40 der Grundplatte4 um etwa 90° versetzt angeordnet und als länglich geformte Öffnungen ausgebildet sind - Das Dämpfungsvolumen des Schalldämpfermittels
10 wird vorliegend im Wesentlichen durch die Oberfläche der Abdeckplatte5 und die Schalldämpferkappe14 räumlich definiert, die das Dämpfungsvolumen einschließen. Im Inneren des Schalldämpfervolumens ist ein Vorschalldämpfermittel16 vorgesehen, das in diesem Ausführungsbeispiel durch eine Vorschalldämpferhülse17 , die sich zwischen der Abdeckplatte5 und der Schalldämpferkappe14 erstreckt, und einen Vorschalldämpferauslass18 gebildet ist. Der Vorschalldämpferauslass18 kann an der Vorschalldämpferhülse17 ausgebildet sein oder mit der Vorschalldämpferhülse17 strömungstechnisch verbunden sein. Die Vorschalldämpferhülse17 ist vorzugsweise schlauchartig geformt und besteht aus einem schalldämmenden Material, insbesondere aus Gummi. - Der Teil des Schalldämpfervolumens, der durch denjenigen Teil der Schalldämpferkappe
14 , der an einen ersten äußeren Randabschnitt der Vorschalldämpferhülse17 angrenzt, und denjenigen Teil der Montageplatte5 , der an einen zweiten äußeren Randabschnitt der Vorschalldämpferhülse17 angrenzt, sowie den Vorschalldämpferauslass18 begrenzt ist, bilden das Vorschalldämpfermittel16 der Flügelzellenpumpe1 aus und legen somit auch das Vorschalldämpfervolumen fest. Das Fluid strömt nach dem Hindurchtritt durch die Pumpenkammer2 durch die beiden Fluidaustrittsöffnungen50 der Abdeckplatte5 zunächst in das Vorschalldämpfervolumen des Vorschalldämpfermittels16 ein und anschließend durch den Vorschalldämpferauslass18 in das übrige Schalldämpfervolumen des Schalldämpfermittels10 . Danach strömt das Fluid zu einem Fluidauslassbereich19 (siehe3 ) und strömt durch diesen aus der Flügelzellenpumpe1 heraus. - Der Vorschalldämpferauslass
18 weist vorliegend einen sich in Ausströmrichtung des Fluids verjüngenden Querschnitt auf. Damit unterscheidet sich die Form des Vorschalldämpferauslasses18 ganz erheblich von den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen, bei denen der Vorschalldämpferauslass einen Querschnittssprung definiert und insbesondere schlitzartig ausgebildet sein kann. Die besondere Gestaltung des Vorschalldämpferauslasses18 mit einer Querschnittsverjüngung in Ausströmrichtung des Fluids hat den Vorteil, dass in diesem Bereich keine Leistungsverluste der Flügelzellenpumpe1 auftreten, wie dies bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen häufig zu beobachten ist. Die Gestaltung der Auslassgeometrie des Vorschalldämpferauslasses18 mit der Querschnittsverjüngung ist derart, dass eine effektive Geräuschdämpfung ohne die übliche Drosselung der Leistung der Flügelzellenpumpe1 erzielt werden kann. Vorzugsweise weist der Vorschalldämpferauslass18 einen sich in Strömungsrichtung des Fluids kontinuierlich verjüngenden Querschnittsverlauf auf. Dadurch wird erreicht, dass im Bereich des Vorschalldämpferauslasses18 keinerlei Querschnittssprünge beziehungsweise Stufen im Querschnittsverlauf vorhanden sind. Der Querschnittsverlauf des Vorschalldämpferauslasses18 weist vorliegend zumindest abschnittsweise eine sich verjüngende, ovale – insbesondere elliptisch geformte – Kontur auf. Alternativ kann der Vorschalldämpferauslass18 zumindest abschnittsweise eine konische oder pyramidenstumpfartige Kontur aufweisen. - Bezugszeichenliste
-
- 1
- Flügelzellenpumpe
- 2
- Pumpenkammer
- 3
- Pumpenring
- 4
- Grundplatte
- 5
- Abdeckplatte
- 6
- Motorwelle
- 7
- Rotor
- 8
- Schieber
- 9
- Mitnehmer
- 10
- Schalldämpfermittel
- 11
- Montageplatte
- 12
- Befestigungsschraube
- 13
- Dichtring
- 14
- Schalldämpferkappe
- 15
- Fluideinlasskanal
- 16
- Vorschalldämpfermittel
- 17
- Vorschalldämpferhülse
- 18
- Vorschalldämpferauslass
- 19
- Fluidauslassbereich
- 30
- Innenwand
- 70
- Führungsschlitz
- 71
- Außenwand
- ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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- Zitierte Patentliteratur
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- DE 10024699 A1 [0002]
- DE 19936644 B4 [0002]
- DE 102006058977 A1 [0002]
- DE 102006058978 A1 [0002]
- DE 102006058979 A1 [0002]
- DE 102006058980 A1 [0002]
Claims (10)
- Flügelzellenpumpe (
1 ), umfassend – eine elektrische Pumpeinheit, die eine Pumpenkammer (2 ), in die ein Fluid ein- und ausströmen kann, sowie einen Rotor (7 ) mit einer Anzahl von Schiebern (8 ), die verschiebbar in dem Rotor (7 ) angeordnet sind und mittels derer das Fluid vor dem Herausströmen aus der Pumpenkammer (2 ) verdichtet werden kann, aufweist und – ein Schalldämpfermittel (10 ), in das das Fluid nach dem Hindurchtritt durch die Pumpenkammer (2 ) hineinströmen kann und das eine Schalldämpferkappe (14 ) umfasst, die an einem Teil der Pumpenkammer (2 ) angebracht ist und ein Schalldämpfervolumen definiert, wobei innerhalb des Schalldämpfervolumens ein Vorschalldämpfermittel (16 ) mit mindestens einem Vorschalldämpferauslass (18 ), aus dem das Fluid ausströmen kann, angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschalldämpferauslass (18 ) einen sich in Ausströmrichtung des Fluids verjüngenden Querschnittsverlauf aufweist. - Flügelzellenpumpe (
1 ) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschalldämpferauslass (18 ) einen sich in Ausströmrichtung des Fluids kontinuierlich verjüngenden Querschnittsverlauf aufweist. - Flügelzellenpumpe (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorschalldämpferauslass zumindest abschnittsweise konisch geformt ist. - Flügelzellenpumpe (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnittsverlauf des Vorschalldämpferauslasses in Ausströmrichtung des Fluids zumindest abschnittsweise eine sich verjündende ovale Kontur aufweist. - Flügelzellenpumpe (
1 ) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnittsverlauf des Vorschalldämpferauslasses (18 ) in Ausströmrichtung des Fluids zumindest abschnittsweise eine sich verjüngende elliptische Kontur aufweist. - Flügelzellenpumpe (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnittsverlauf des Vorschalldämpferauslasses (18 ) zumindest abschnittsweise eine sich verjüngende pyramidenstumpfartige Kontur aufweist. - Flügelzellenpumpe (
1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorschalldämpfermittel (16 ) eine Vorschalldämpferhülse (17 ) aufweist, an der der Vorschalldämpferauslass (18 ) ausgebildet ist oder die mit dem Vorschalldämpferauslass (18 ) strömungstechnisch verbunden ist. - Flügelzellenpumpe (
1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschalldämpferhülse (17 ) schlauchartig ausgebildet ist. - Flügelzellenpumpe (
1 ) nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorschalldämpferhülse (17 ) aus einem schalldämmenden Material, insbesondere aus Gummi, besteht. - Flügelzellenpumpe (
1 ) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Vorschalldämpferhülse (17 ) innerhalb des Schalldämpfervolumens zwischen einer Abdeckplatte (5 ) des Pumpenrings (2 ) und der Schalldämpferkappe (14 ) erstreckt.
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