DE2822209C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenvakuumpumpe, die durch eine Verbrennungskraftmaschine angetrieben wird, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 bzw. 4.

Bei einer derartigen Flügelzellenvakuumpumpe, die Gegenstand der DE-OS 27 37 659 ist, wird ein Teilstrom des Schmieröls, das der Schmierung des Motors dient, durch die Pumpe und deren Vakuumraum geleitet.

Es ist durch die US-PSen 14 84 607 und 37 71 656 auch bekannt, daß das Schmieröl einer Verbrennungskraftmaschine dadurch gereinigt wird, daß das Schmieröl des Ölkreislaufs in einem Vakuumraum behandelt und die darin enthaltenen, leichter siedenden, flüchtigen Verunreinigungen verdampft werden.

Die Beseitigung von flüssigen Verunreinigungen, zu denen neben Wasser, Benzin bzw. Dieselöl auch Abspaltprodukte des Schmieröls gehören, ist deswegen günstig, weil die flüssigen Verunreinigungen die Schmierfähigkeit sehr stark herabsetzten und den Aufbau eines wirksamen Schmierfilms verhindern. Außerdem führen flüssige Verunreinigungen, wie z. B. Wasser allein oder im Zusammenwirken mit anderen Bestandteilen des Öls zu Korrosionserscheinungen an den Schmierstellen. Eine Beseitigung der flüssigen Verunreinigungen des Schmier­ ölkreislaufs erhöht deshalb die Schmier- und Dichtungswirkung des Öls und damit dessen Standzeit bzw. die Laufzeit des Verbrennungsmotors bis zu einem erforderlichen Ölwechsel.

Ausgehend davon, daß für den Zweck, in an sich bekannter Weise Schmieröl durch Ausdampfen zu reinigen, eine Flügel­ zellenvakuumpumpe verwendet werden soll, ist es die Aufgabe der Erfindung, die Flügelzellenvakuumpumpe so auszubilden, daß der Ausdampfvorgang in günstiger Weise vonstatten gehen kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen im Kennzeichenteil des Patentanspruchs 1 bzw. 4.

Durch die Maßnahmen nach Anspruch 1 gelingt es, das Öl infolge der Zentrifugalkraft und des Druckgefälles von den Hohlräumen durch den porösen Pumpenrotor in feinster Verteilung in die Vakuumkammer zu führen und hierdurch eine sehr wirksame Ausdampfung der flüssigen Verunreinigungen zu bewirken.

Vorteilhaft wirkt sich dabei aus, daß eine Erwärmung des Öls, die zur Verkrackung führt, nicht nur vermieden, sondern darüber hinaus auch eine Kühlung des Öls bewirkt wird.

Durch die Erfindung gelingt es, ohne zusätzlichen Energieauf­ wand die Standzeit der gesamten eingefüllten Schmierölmenge zu erhöhen und den Verschleiß des Verbrennungsmotors zu vermindern, obwohl nur ein Teilstrom von weniger als 10% des Gesamtschmierölstromes in die Flügelzellenvakuumpumpe geführt wird. Der Energieaufwand fällt auch deshalb nicht ins Gewicht, weil der der Vakuumbehandlung unterworfene Teilöl­ strom zur Schmierung und Dichtung der Flügelzellenvakuumpumpe benutzt wird, die für den Betrieb eines Bremskraftverstärkers in einem Kraftfahrzeug ohnehin benötigt wird.

Durch die Erfindung nach Anspruch 4 wird vermieden, daß das in den Vakuumraum der Flügelzellenvakuumpumpe gelangte Öl sofort auf der Druckseite wieder aus der Pumpe hinausbe­ fördert wird. Infolge des erhöhten Drucks auf der Austritts­ seite und des Druckgefälles zur Vakuumseite strömt das infolge Zentrifugalkraft und Flügelbewegung auf der zylin­ drischen Gehäusewand angesammelte Öl durch die Ausnehmungen, Nuten, Rillen oder dergleichen zurück und die zur Ölreinigung erforderliche Verweilzeit des Öls in der Vakuumkammer wird erheblich vergrößert.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Flügel­ zellenvakuumpumpe nach Anspruch 1 erhält man durch die in den Ansprüchen 2 und 3 angegebenen Maßnahmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 das Schemabild einer Verbrennungskraftmaschine (4-Takt-Otto- oder Dieselmotor) mit Druckum­ laufschmierung und Vakuumbehandlung eines Teilstroms, bei der die Vakuumpumpe gleich­ zeitig zum Betrieb eines Bremskraftverstärkers benutzt wird;

Fig. 2 das Schnittbild durch eine Flügelzellenvakuum­ pumpe, in der das Schmieröl gleichzeitig einer Vakuumbehandlung ausgesetzt wird;

Fig. 3 das Radialschnittbild der Pumpe nach Fig. 2.

In Fig. 1 wird durch Block 1 eine übliche Verbrennungskraft­ maschine repräsentiert. Es handelt sich dabei um eine 4-Takt-Maschine, welche nach dem Diesel- oder Otto-Prinzip mit Kraftstoffeinspritzung arbeitet. Derartige Maschinen sind vorzugsweise als Kolbenmaschinen im Einsatz.

Diese Maschinen besitzen üblicherweise einen Ölbehälter 2, in welchen Öl bis zum Ölspiegel 11 gefüllt wird. In den Ölsumpf taucht ein Ölfilter 4 ein, über welchen durch Ölumlaufpumpe 3 Ölströme über Ölleitungen 5 zu verschiedenen Schmierstellen geführt werden. Die Rückleitungen von den Schmierstellen münden wiederum in den Ölbehälter 2, sind hier jedoch nicht darge­ stellt.

Von der Ölumlaufpumpe 3, üblicherweise einer Zahnradpumpe, zweigt eine Leitung 15 ab zu der Flügelzellenvakuumpumpe 16, welche im Detail in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist.

Die Vakuumpumpe wird durch eine im einzelnen nicht darge­ stellte Antriebsverbindung 9 von der Verbrennungskraftmaschine 1 angetrieben. Die Vakuumpumpe 16 ist einlaßseitig über Leitung 17 mit einem Bremskraftverstärker 18 verbunden. Der Bremskraftverstärker besteht aus einem Kolben- bzw. Membransystem, mit welchem die vom Fahrer des Kraftfahrzeuges aufgebrachte Bremskraft verstärkt wird. Der durch die Leitung 15 herangeführte Teilölstrom wird durch den Vakuumraum der Vakuumpumpe 16 geführt und gemeinsam mit der abgesaugten Luft durch Leitung 19 wieder in die Ölwanne 2 geführt, wobei überschüssige Luft durch Auslaß 12 und Filter 13 entweichen kann. Dieser Teilölstrom dient dabei auch zur Schmierung und Dichtung der Vakuumpumpe 16.

Die Flügelzellenvakuumpumpe ist in Fig. 2 in einem Axial­ schnitt und in Fig. 3 in einem Radialschnitt dargestellt. Sie besteht aus einem Rotor 20 mit Flügeln 21, welche in Flügel­ schlitzen 22 in radialer Richtung beweglich sind. Das Gehäuse 23 der Vakuumpumpe 16 weist stirnseitig den Einlaß 24 auf, welcher im Gehäuseinneren in der Einlaßniere 25 ausläuft, welche sich über einen Teil des Umfangs des Gehäuses 23 auf der Eintrittsseite erstreckt. Über Einlaß 24 ist die Vakuum­ pumpe durch Leitung 17 mit dem Bremskraftverstärker 18 (siehe hierzu Fig. 1) verbunden. Weiterhin weist das Gehäuse stirnseitig die Auslaßleitung 26 mit Auslaßniere 27 auf, wobei sich die Auslaßniere ebenfalls über einen Teilbereich des Gehäuseumfangs an der Druckseite der Vakuumpumpe er­ streckt. Im Bereich der Auslaßniere 27 ist die Öleinlaßöff­ nung 28 vorgesehen, welche mit der Ölzuleitung 15 verbunden ist. Die Öleinlaßöffnung liegt mit Löchern 29, welche achsparallel in dem Rotor 20 angebracht sind, auf einem gemeinsamen Radius, so daß die Öffnung 28 bei Drehung des Rotors 20 zeitweilig mit den einzelnen Löchern 29 fluchtet.

Dabei wird das Öl in das Innere der Löcher 29 gespritzt. Möglich und vorteilhaft ist es, daß die Öleinlaßöffnung 28 dabei auch zeitweise mit den Fußräumen der Flügelschlitze 22 fluchtet, so daß auch in diese Fußräume Öl gelangt.

Da der Rotor aus Sintermetall, insbesondere Sintereisen, hergestellt und infolgedessen porös ist, gelangt das Öl aus den Bohrungen 29 infolge Zentrifugalkraft und Druckge­ fälle in die Pumpenhälfte, in der ein Vakuum hergestellt wird, und zwar in sehr feiner Verteilung. Dadurch wird die Ausdampfung der niedrig siedenden Verunreinigungen aus dem Öl (insbesondere Wasser, Kraftstoff und Zerfallprodukte) und der Stofftransport in die Luft sehr wesentlich gefördert.

Im Saugraum der Vakuumpumpe 16 wird ein Vakuum hergestellt, das vorzugsweise unter 0,5 bar liegt. Durch die verbesserte Schmier- und Dichtwirkung des gereinigten Öls wird ein guter Wirkungsgrad bis zu einem Druck von weniger als 0,3 bar erreicht.

Es ist möglich, zwischen Ölbehälter 2 und Vakuumpumpe 16 in Leitung 15 einen zusätzlichen Vakuumbehälter einzuschalten, in den durch die Ölumlaufpumpe 3 ein Teilölstrom gefördert wird. Es muß nur verhindert werden, daß durch das Vakuum im Vakuumbehälter Öl aus den Schmierstellen abgezogen wird. Diesem Zweck dient eine separate Öldosierpumpe mit geringerer Förderleistung oder ein Drosselventil in der Zufuhrleitung.

Das nach Fig. 2 und Fig. 3 durch die Einlaßöffnung 28 in die Fußräume der Flügelschlitze 22 geförderte Öl gelangt über Spalte ebenfalls in sehr feiner Verteilung in den Vakuumraum. Die entwichenen Dämpfe werden über Auslaßniere 27 und Auslaßöffnung 26 sowie Leitung 19 zurück in die Ölwanne 2 gegeben.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, weist die Flügelzellen­ vakuumpumpe auf der Druckseite eine sich über einen Teilum­ fang erstreckende Ausnehmung 30 auf.

Diese Ausnehmung 30 ist schmaler als die übrige zylindrische Gehäuseinnenwand, so daß sie nicht von den Flügeln 21 ausgefüllt wird. Die Flügel 21 schieben bei ihrer Rotation eine gewisse Ölmenge vor sich her, die infolge der Zentri­ fugalkraft - und unter Umständen auch Schwerkraft - auf die Gehäuseinnenwand gedrückt wird. Die Ausnehmung 30 hat nun den Zweck, zu verhindern, daß diese Ölmenge sofort in die Auslaßniere 27 bzw. Auslaßleitung 26 gefördert wird. Vielmehr wird die Ölmenge infolge des Druckgefälles wieder zurück­ strömen. Hierdurch läßt sich die Verweilzeit des Teilöl­ stroms, welcher der Vakuumbehandlung ausgesetzt wird, wesentlich erhöhen.

• Bezugszeichenaufstellung  1  Verbrennungskraftmaschine
   2 Ölbehälter
   3 Ölumlaufpumpe
   4 Ölfilter
   5 Ölbohrungen zu den verschiedenen Schmierstellen, Ölleitung
   9 Antriebsverbindung
  11 Ölspiegel
  12 Luftauslaß
  13 Filter
  15 Leitung
  16 Vakuumpumpe, Flügelzellenvakuumpumpe
  17 Vakuumleitung
  18 Bremskraftverstärker
  19 Leitung
  20 Rotor
  21 Flügel
  22 Flügelschlitz
  23 Gehäuse
  24 Einlaß
  25 Einlaßniere
  26 Auslaßleitung
  27 Auslaßniere
  28 Einlaßöffnung für Öl
  29 Loch, Bohrung
  30 Ausnehmung

Claims (4)

1. Flügelzellenvakuumpumpe, die durch eine Verbrennungs­ kraftmaschine angetrieben wird, bei der der Rotor aus Sintermetall hergestellt ist, und von einer Stirnseite zugängige Hohlräume besitzt, in die zwecks Schmierung und Dichtung der Pumpe ein Teilstrom des Schmierölkreis­ laufs der Verbrennungskraftmaschine einbringbar ist, dadurch gekennzeichnet,
daß in den porösen Rotor (20) eine Mehrzahl von parallel zur Rotorachse und zu den Flügelfußräumen sowie über die ganze Breite des Rotors (20) verlaufenden, bezüglich der Rotorachse auf demselben Radius liegenden Löchern (29) eingebracht ist, und
daß die Löcher (29) bei Drehung des Rotors (20) mit einer im Pumpengehäuse (23) stirnseitig vorgesehenen Öleinlaßöffnung (28) fluchten, durch welche der Teilöl­ strom in die Löcher (29) einbringbar ist.

2. Flügelzellenvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öleinlaßöffnung (28) eine auf dem Radius der Löcher (29) liegende, achsparallele Düsenöffnung ist.

3. Flügelzellenvakuumpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öleinlaßöffnung (28) im Bereich einer in der Druckzone der Pumpe (16) vorgesehenen, stirnseitig im Pumpengehäuse (23) ausgebildeten Auslaßniere (27) der Pumpe (16) liegt.

4. Flügelzellenvakuumpumpe, die durch eine Verbrennungs­ kraftmaschine angetrieben wird und in deren Vakuumraum ein Teilstrom des Schmierölkreislaufs der Verbren­ nungskraftmaschine einbringbar ist, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmige Gehäuseinnenmantel im Bereich der Druckzone der Pumpe (16) Ausnehmungen (30), wie Nuten, Rillen oder dergleichen, aufweist, welche sich über einen Teilbereich des Umfangs des Gehäuseinnenmantels erstrecken und in axialer Richtung schmaler als die Flügelbreite sind.