DE3813132A1

DE3813132A1 - Fluegelzellenpumpe

Info

Publication number: DE3813132A1
Application number: DE19883813132
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl Ing Otto
Original assignee: Barmag AG; Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1987-05-19
Filing date: 1988-04-20
Publication date: 1988-12-15

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, deren Rotor zur Flügelführung lediglich einen Führungsschlitz mit einem im wesentlich starren Flügel besitzt.

Derartige Flügel zellenpumpen sind durch die DE-OS 25 21 190, 22 35 045, 24 07 293 bekannt.

Die Flügelzellenpumpe nach der DE-OS 24 07 293 hat einen im wesentlichen starren Flügel, der an seinen Endkanten radial bewegliche Dichtkanten aufweist, die mit der Gehäuseumfangs wand kämmen. Der Gehäusequerschnitt wird durch einen Kreis umschrieben. Daher müssen die Dichtleisten bei einer Rotorum drehung einen verhältnismäßig großen Weg zurücklegen, um die Exzentrizität des Rotors gegenüber dem Gehäuse auszugleichen. Der Nachteil liegt im Verschleiß der Dichtleisten und Flügel. Außerdem sind die verhältnismäßig dünnen Dichtleisten gerade im Druckbereich sehr weit aus dem Flügel ausgefahren, so daß die Gefahr besteht, daß die Dichtleisten oder Führungsflanken des Flügels brechen.

Die Flügelzellenpumpe ist insbesondere nicht als Vakuumpumpe für Bremskraftverstärker in Kraftfahrzeugen geeignet. Die DE-OS 22 35 045 zeigt eine Flügelzellenvakuumpumpe, deren Gehäusequerschnitt aus zwei Halbkreisen zusammengesetzt ist, die durch eine Tangente jeweils oben und unten miteinander verbunden sind. Hierdurch soll gewährleistet sein, daß trotz exzentrischer Anordnung des Rotors keine Spalten zwischen dem Flügel und der Umfangswand des Gehäuses entstehen. Durch diese Gehäusegestaltung lassen sich Spalte jedoch nicht vermeiden. Daher ist diese Pumpe nicht geeignet zur Erzeugung eines Vakuums für Bremskraftverstärker in Kraftfahrzeugen.

Die DE-OS 25 23 190 zeigt eine Flügelzellenpumpe nach dem Oberbegriff.

Dabei liegt der Führungsschlitz in einer Axialebene des Rotors und in diesen Führungsschlitz ist ein einziger Flügel radial gleitend geführt. Das Gehäuse ist als Kardipide- Pascalsche Schnecke, Pascalsche Spirale ausgeführt. Der Flügel selbst besitzt an seinen Enden, die mit dem Gehäuse kämmen, eine spitze Kante. Durch Ausgestaltung des Gehäuse querschnitts als eine solche Pascalsche Spirale und durch die spitze Ausgestaltung der Flügelenden wird die Konstruktion einer Flügelzellenpumpe mit nur einem Flügel geometrisch möglich.

Der Nachteil dieser Flügelzellenpumpe ist darin zu sehen, daß sich Gehäuse und Rotor im Bereiche des unteren Totpunkts, in dem das eine Flügelende vollständig in den Rotor eingefahren ist, nur linienmäßig berühren. Bei einer solch kurzen Dicht strecke kommt es in diesem Bereich zu einer Undichtigkeit zwischen Druck- und Saugzone der Pumpe mit einer dement sprechenden Verschlechterung des volumetrischen Wirkungs grades. Weiterhin besteht der Nachteil, daß das Fördervolumen pro Umdrehung für eine solche Flügelzellenpumpe, bei der der Gehäusequerschnitt von einer Pascalschen Spirale umschrieben wird, beschränkt ist. Dabei muß das Verhältnis der Summe von Rotorradius und Exzentrizität zu der Exzentrizität zwischen 1, 5 und 3 liegen. Wird dieses Verhältnis kleiner als 1,5, so sind die am Flügel angreifenden Beschleunigungskräfte zu groß und es entsteht u.U. eine unstetige Flügelbewegung. Ist das Verhältnis größer als 3, so entsteht ein sehr großes Gehäuse, das hinsichtlich der für den Ausstoß wirksamen Pumpenkammer keine Vorteile bietet.

Aufgabe der Erfindung ist, das Gehäuse einer Flügelzellen pumpe, die nur einen Flügel besitzt, so auszugestalten, daß sie insbesondere als Vakuumpumpe eine lange Lebensdauer hat, bei stark schwankenden Drehzahlen verwendbar ist, daß auch bei niedrigen Drehzahlen eine gute Saugwirkung besteht, daß die Pumpe ein hohes Fördervolumen hat, so daß auch bei niedrigen Drehzahlen bereits nach wenigen Sekunden ein ausreichend hohes Vakuum hergestellt ist, daß die Pumpe einen niedrigen Energiebedarf bei geringem Verschleiß hat.

Diese Aufgabe wird nach dem Kennzeichen von Anspruch 1 zum einen durch die Erkenntnis gelöst, daß Gehäusequerschnitts formen, die von einer Pascalschen Spirale oder von zwei Halbkreisen umschrieben werden, lediglich geometrisch bedingte Formen darstellen, die jedoch für die Funktion als Pumpe sehr ungünstig sind und in geometrischer Hinsicht ersetzt werden können durch eine beliebig große Schar von Kurven, die der Forderung genügen, daß die Sekantenlänge der die Rotorachse senkrecht schneidenden Sekanten im wesent lichen gleich der Flügellänge ist. Ausgehend von dieser Erkenntnis wird die Aufgabe zum anderen dadurch gelöst, daß aus der Schar von geometrisch geeigneten Kurven eine Kurve ausgesucht wird, die gewährleistet, daß die Belastungen des Flügels bei der radialen Flügelbewegung insbesondere Be schleunigungs-, Ruck- und Stoßbelastungen sowie die auf die Flügelenden wirkenden Verschleißkräfte minimiert werden.

Zusätzlich oder alternativ kann es erforderlich oder zweck mäßig sein, für eine gute Dichtung zwischen der Druck- und Saugzone der Pumpe im Bereich des unteren Totpunktes Sorge zu tragen und die auf die Flügel senkrecht zur Flügelebene wirkenden Druckkräfte zu minimieren. Dies wird erfindungs gemäß dadurch erreicht, daß zusätzlich (Anspruch 2 bis 4 oder alternativ Anspruch 5) zu den bereits erwähnten Optimie rungen die Kurve so ausgewählt wird, daß sie sich im Bereich des unteren Totpunktes dem Rotor anschmiegt. Dieser Bereich wird als Dichtbereich bezeichnet. Vorzugsweise wird eine Kurve ausgewählt, die im Dichtbereich einen Krümmungsradius hat, der kleiner als die halbe Flügellänge ist. Im Dichtbe reich ist der kleinste mögliche Krümmungsradius der Kurve im wesentlichen gleich dem Rotorradius. In diesem Fall ist der Krümmungsmittelpunkt im wesentlichen auch der Rotormittel punkt.

Dadurch, daß sich das Gehäuse im Bereich des unteren Tot punktes an den Rotormantel anschmiegt, entsteht ein Dicht spalt, der sich über eine gewisse Länge erstreckt. Je länger dieser Spalt ist und je enger dieser Spalt ist, desto besser ist die Dichtwirkung.

Die Länge des Dichtbereiches ist nach der Erfindung vorzugs weise größer als die Breite des Führungsschlitzes. Dadurch wird gewährleistet, daß die Abdichtung von Druckzone gegen über Saugzone auch dann durch den Rotormantel erfolgt, wenn der Führungsschlitz im Bereich des unteren Totpunktes sich befindet, und wenn der Flügel im Bereich des unteren Tot punktes infolge der auf ihn wirkenden maximalen Zentrifugal kräfte von der Gehäusewandung abhebt und einen Spalt mit der Gehäusewandung bildet.

Die Erfindung gewährleistet im Bereich des unteren Totpunktes eine Abdichtung zwischen Druck- und Saugzone, die bei anderen Ausgestaltungen von Flügelzellenpumpen, auch bei mehr flügeligen Flügelzellenpumpen nicht gegeben ist. Daher kann die erfindungsgemäße Pumpe auch mit sehr geringen Schmieröl mengen oder sogar als Trockenläufer betrieben werden. Dieser Vorteil wird noch dadurch gefördert, daß der eine Flügel in dem Rotorschlitz keine Pumpwirkung hat, wie dies bei Flügel zellenpumpen mit mehreren Flügeln der Fall ist.

Durch die erfindungsgemäße Gestaltung der Gehäusewand können ferner die Druckkräfte, die senkrecht zur Flügelebene auf den Flügel wirken, gering gehalten werden. Das beruht darauf, daß namentlich im Druckbereich die frei aus dem Rotor hinaus ragende Flügellänge kleiner ist, als bei den bekannten Flügelzellenpumpen, gleich ob sie nur einen oder mehrere Flügel haben. Geometrisch beruht das darauf, daß die Kurve, die den Gehäusequerschnitt umschreibt, sich im Bereich des unteren Totpunktes eng an den Rotor anschmiegt und infolge dessen auch in dem vor dem unteren Totpunkt liegenden Druckbereich einen geringeren sekantialen Abstand vom Rotormittelpunkt hat als die bekannten Flügelzellenpumpen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbei spieles beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch das Gehäuse,

Fig. 2 einen Normalschnitt durch das Gehäuse,

Fig. 3 die schematische Darstellung des Normal schnittes nach Fig. 2 mit einer Dar stellung des Gehäusequerschnitts.

Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Flügelzellenpumpe 1 ist an das Gehäuse 2 eines Kraftfahrzeugs durch Flansch 13 angeflanscht und mit Dichtung 14 abgedichtet. In dem Pumpen gehäuse 4 ist der kreiszylindrische Rotor 5 drehbar gelagert. Hierzu weist das Pumpengehäuse, dessen Querschnittsform später erläutert wird, einen exzentrischen Ansatz auf, der das Lagergehäuse 37 bildet. Das Lagergehäuse 37 ragt in das Motorgehäuse und ist darin zentriert. Der Rotor ist so gelagert, daß er an einer Stelle, dem sog. unteren Totpunkt, in Umfangskontakt mit dem Pumpengehäuse steht, d.h. einen engen Dichtspalt mit dem Pumpengehäuse bildet Es sei erwähnt, daß das Lagergehäuse 37 eine Gleitlagerung für das freie Ende des Rotors 5 bildet. Es ist daher eine Axialnut angedeutet, die zur Schmierung dieses Gleitlagers dient.

Der Rotor 5 ist ein Rohr, das zwischen seinen beiden Enden gleichen Außendurchmesser hat. Eine Innenbohrung 21 erstreckt sich über die gesamte Länge des Rohres. Im Bereich des Gehäuses besitzt das Rohr einen einzigen Führungsschlitz 6, der in einer Axialebene liegt, der die Innenbohrung durch dringt und dessen axiale Länge genau der axialen Länge des Pumpengehäuses 4 entspricht. In dem Führungsschlitz 6 ist ein einziger Flügel 7 gleitend geführt. Die Breite des Flügels entspricht der axialen Länge des Pumpengehäuses. Der Flügel 4 kann aus einem Stück gefertigt sein. Er kann aber auch an seinen Enden Dichtleisten aufweisen, die in Nuten 9 des Flügels 7 - in radialer Richtung - gleitend, jedoch dichtend geführt sind. Entlüftungsbohrungen 10, die den Grund der Nuten 9 mit der - in Drehrichtung gesehen - Vorderseite des Flügels verbinden, gewährleisten, daß in den Nuten 9 stets der höchste in der Pumpe herrschende Druck vorhanden ist, so daß die Dichtleisten 8 nach außen gedrückt werden. In jedem Fall, d. h. auch wenn der Flügel 9 - wie in Fig. 3 skizziert - nur aus einem Stück besteht, ist der Flügel ggf. ein schließlich der Dichtleiste so lang, daß er - dank der später noch zu beschreibenden Querschnittsform des Gehäuses - in jeder Drehstellung dichtend am Umfang des Gehäuses 4 anliegt. Vorzugsweise sind die Flügelenden in jedem Fall mit einem Radius r abgerundet. Dieser Radius wird möglichst groß gewählt und kann vorzugsweise größer als die halbe Dicke des Flügels 7 sein. Wenn der Flügel mit Dichtleisten versehen wird, so weisen diese außerhalb der Führungsnuten einen Kopf auf, der wesentlich breiter als die Führungsnuten 9, jedoch etwas schmaler als der Flügel 7 ist.

Es sei erwähnt, daß die in Fig. 2 gezeigten radial beweg lichen Dichtleisten insbesondere zum Ausgleich von Wärme dehnungen und Verschleiß dienen.

Die Umfangswand des Pumpengehäuses 4 ist so bestimmt, daß sie eine in sich geschlossene Kurve ist, die der geometrischen Anforderung genügt, daß alle Sekanten durch den Rotormittel punkt O die gleiche Länge haben, wobei diese Länge im wesentlichen gleich der Flügellänge L ist. Diese Forderung gilt, wenn der Flügel - wie in Fig. 3 angedeutet - mit spitzen Enden ausgeführt ist, da in diesem Falle die Berühr kanten des Flügels am Gehäuse sich bei Drehung des Rotors nicht ändern und folglich die Flügellänge zwischen den Berührkanten konstant ist. Wenn die Flügelenden jedoch - wie in Fig. 2 gezeigt ist - einen großen Krümmungsradius be sitzen, so ändern sich die Berührkanten und die Flügellänge zwischen den Berührkanten mit der Drehlage des Rotors. Daher umschreibt die Umfangswand des Pumpengehäuses im Querschnitt eine Äquidistante zu einer in sich geschlossenen Kurve, die der geometrischen Forderung genügt, daß alle Sekanten durch den Rotormittelpunkt O die gleiche Länge haben und so lang sind wie die Flügellänge L-2 r. Die Äquidistante hat von 0- dieser Kurve einen Abstand, der im wesentlichen gleich dem Krümmungsradius r der Flügelköpfe ist.

Zur Konstruktion des Querschnitts der Flügelzellenpumpe mit spitzen Flügelköpfen (Fig. 3) wird also zunächst die Flügel länge L sowie der Außendurchmesser R des Rotors 5 festgelegt. Die Differenz zwischen der Flügellänge L und dem Außen durchmesser R bestimmt sehr wesentlich das Fördervolumen der Pumpe. Die Differenz ist begrenzt durch Festigkeits- und sonstige Überlegungen. Da der Rotor im Gehäuse so gelagert ist, daß er an einer Stelle, dem sog. unteren Totpunkt, in Umfangskontakt mit dem Gehäuse steht bzw. einen engen Dichtspalt mit dem Gehäuse bildet, taucht der Flügel 7 in dem unteren Totpunkt - wie in Fig. 2 dargestellt - vollständig in den Führungsschlitz 6 des Rotors 5 ein.

Es wird nunmehr eine geeignete Kurvenform für den Bereich des unteren Totpunktes festgelegt. Zwischen den Punkten C₁, und D₁, ist bei der Konstruktion nach Fig. 3 festgelegt, daß die Gehäuseumfangswand im Querschnitt einen Kreisbogen be schreibt, dessen Radius nur geringfügig größer als der Rotorradius R ist. Hierdurch ergibt sich im Bereich des unteren Totpunktes ein sehr enger Dichtspalt, der sekantial um ein Mehrfaches länger ist als die Breite des Führungs schlitzes, in dem der Flügel geführt ist. Die Kurve, die den Gehäusequerschnitt umschreibt, wird sodann so fortgesetzt, daß sich ihr Krümmungsradius zunächst vergrößert. Dabei soll die Vergrößerung des Krümmungsradius in Abhängigkeit von dem Drehwinkel des Rotors in einer stetigen Funktion geschehen, die nach Möglichkeit auch keinen Knick hat. Dadurch wird erreicht, daß der im Rotorschlitz geführte Flügel eine ruck- und stoßfreie Radialbewegung bei geringen Beschleunigungen bzw. Verzögerungen ausführt. Durch diese Maßnahme kann der Flügel mit relativ geringer Festigkeit, d. h. dünn und leicht, hergestellt werden. Es wird aber insbesondere der Verschleiß der mit der Gehäuseumfangswand kämmenden Flügel köpfe eingeschränkt.

Wenn die Kurve, die die Gehäuseumfangswand im Querschnitt beschreibt, für einen Drehwinkel des Rotors von 180° festge legt ist, kann die Kurve für den restlichen Drehwinkel konstruiert werden. Es sei angenommen, daß die Kurve zwischen den Punkten E 1 und E 2 in der zuvor geschilderten Weise optimal festgelegt worden ist. Dabei liegen die Punkte E 1 und E 2 auf einer Sekante, die durch den Rotormittelpunkt O geht. Die Sekante hat die Flügellänge L. Nun kann z. B. von dem Punkt C 1 aus der Punkt C 2 festgelegt werden, indem von C 1 aus eine Sekante mit der Flügellänge L durch den Rotor mittelpunkt O gelegt wird. Gleiches gilt für die anderen Punkte A 2 usw.

Es ist ersichtlich, daß bei dieser Kurvenkonstruktion der untere Totpunkt nicht mehr als ein Punkt gegeben ist. Der Totpunkt ist definiert als die Stelle, in der der Flügel mit einer seiner Enden vollständig in den Rotor eingefahren ist, in der sich also Gehäuse und Rotorumfang fast berühren. Dies findet bei der angegebenen Konstruktion an jeden Punkt der Strecke zwischen den Punkten B und C statt, so daß man also von einem Totpunkt-Bereich sprechen kann. Im Sinne dieser Erfindung wird dieser Bereich als Dichtbereich bezeichnet.

Wie gesagt: Es ist günstig, wenn die Flügelköpfe nicht spitzkantig, sondern mit einem ausreichend großen Abrundungs radius versehen werden. Dieser Abrundungsradius sollte etwa gleich der halben Flügeldicke sein. Wenn die Flügel mit abgerundeten Enden ausgebildet werden, erhält man nach dieser Erfindung eine idealspaltfreie Dichtung zwischen den Flügel köpfen und der Gehäuseumfangswand, wenn die Gehäuseum fangswand nach der folgenden Konstruktion ausgebildet wird:

Es wird zunächst die in Fig. 2 dargestellte in sich ge schlossene Kurve K nach den anhand von Fig. 3 beschriebenen Grundsätzen konstruiert. Dabei wird allerdings die Größe R (Rotorradius) als theoretischer Rotorradius Rth gleich praktischer Rotorradius Rp minus Abrundungsradius r der Flügelenden. Es gilt also für die Konstruktion der Kurve K nach Fig. 2: R = Rth = Rp - r. Die Kurve K wird sodann so festgelegt, daß sie sich in der gewünschten Dichtzone dem theoretischen Rotorumfang Uth anschmiegt. Die Sekantenlänge der Kurve K ist sodann wiederum gleich der Größe L, wobei L definiert ist als die gewählte größte praktische Flügellänge Lp - minus dem doppelten Abrundungsradius r der Flügelköpfe. Als Größe L (Flügellänge) L für die Sekantenlänge der Kurve K wird sodann vorgegeben eine theoretische Flügellänge Lth. Dabei ist diese theoretische Flügellänge Lth gleich der ge wählten praktischen Flügellänge Lp abzüglich dem doppelten Abrundungsradius r der Flügelköpfe. Es gilt also: L = Lth = Lp - 2r.

Die Gehäuseumfangswand G wird sodann festgelegt als Äquidi stante zu der Kurve K mit dem Abstand des Krümmungsradius r der Flügelköpfe.

Die Flügelköpfe müssen nicht mit kreisförmigem Querschnitt abgerundet sein. Für eine beliebige Abrundung gilt, daß die Gehäuseumfangswand zu der Kurve K durch die Abstände A festgelegt wird, welche die momentanen Berührkanten B des Flügels auf ihrer Normalen N zu der Mittelebene ME des Flügels haben und die Kurve K wird für den Schnittpunkt dieser Normalen mit der Mittelebene ermittelt. Die Mittel ebene liegt in einer Radialebene des Rotors mittig zwischen den Seitenflächen des Flügels.

Wie Fig. 2 schematisch darstellt, besitzt das Pumpengehäuse 4 den Saugeinlaß 11 mit einem darin angeordneten Rückschlag ventil 31 sowie einen Auslaß 12 mit einem darin angeordneten Rückschlagventil 24. Der Einlaß 11 ist etwa um 90° gegenüber der Totpunktlage versetzt und der Einlaß 12 liegt im Bereich vor dem unteren Totpunkt - in Drehrichtung 35 gesehen.

Wie Fig. 1 zeigt, ist das Einlaßventil 31 als Pilzventil aus gebildet. Es handelt sich um einen pilzförmigen Gummikörper, der mit seinem Stil in eine gelochte Ventilplatte eingesetzt ist und der mit den Rändern seines Kopfes dichtend auf der Ventilplatte aufliegt und dabei die Löcher der Ventilplatte umschließt. Bei eintretender Luft stülpt sich der Kopf derart in Saugrichtung um, daß die Saugöffnung freigegeben wird. In der Gegenrichtung sperrt der Kopf.

Wie Fig. 1 zeigt, weist der Auslaß zunächst eine Nut 36 in der Stirnseite des Pumpengehäuses auf, die sich über einen größeren Auslaßbereich erstreckt. Von dieser Nut aus durchdringt der Auslaßkanal 12 den Gehäusedeckel. Der Auslaßkanal 12 mündet in einer Auslaßkammer 25. Das Ventil 24 ist als Federblattventil ausgebildet, das einseitig einge spannt ist und die Auslaßöffnung in der Auslaßkammer 25 über deckt. Die Auslaßkammer ist so ausgebildet, daß sie das Ventil 24 einschließt und daß sie sich an das Lagergehäuse 37 des Pumpengehäuses anschließt. Die Auslaßkammer 25 wird durch einen Deckel 32 verschlossen. Das Lagergehäuse 37 besitzt eine radiale Stichbohrung 27, die von der Auslaßkammer 25 ausgeht und in eine Ringnut 26 mündet. Die Ringnut 26 liegt im Innenumfang des Lagergehäuses 37 und wird durch den Außen umfang des Rotors begrenzt. Die Ringnut 26 kann auch auf dem Außenumfang des Rotors gebildet und durch den Innenumfang des Lagergehäuses 37 begrenzt werden. Der Rotor besitzt eine Radialbohrung 28, die in derselben Normalebene wie die Ring nut 26 liegt und die daher die Innenbohrung 21 des Rotors mit der Ringnut verbindet. Die Radialbohrung 28 läuft um und ist in Fig. 1 nur zufällig in der Zeichnungsebene gelegen.

Der Rotor weist an seinem Lagerende, das in das Kurbelgehäuse 2 ragt, eine etwas vergrößerte Ausdrehung auf, in die eine Antriebswelle des Motors mit ihrer Kupplungsscheibe 15 hineinragt. Bei der Antriebswelle 3 kann es sich z.B. um die Antriebswelle für die Einspritzpumpe handeln. Die Kupplungs scheibe 15 wird mit Schraube 18 auf der Antriebswelle befe stigt. Die Kupplungsscheibe 15 besitzt an einer Stelle ihres Umfangs einen Kupplungslappen 16, der in einen Einschnitt 17 (vgl. Fig. 3) des Rotors 5 eingreift, ohne die axiale Beweg lichkeit des Rotors zu hindern. Die Antriebswelle 3 und die Schraube 18 besitzen eine zentrische Ölzufuhrbohrung 19. In der Schraube gabelt sich diese axiale Bohrung in zwei oder mehr Öleinspritzbohrungen 20, wobei die Öleinspritzbohrungen 20 in die Innenbohrung 21 des Rotors 5 derart gerichtet sind, daß sie den Flügel 7 nicht treffen.

Der Rotor besitzt in seiner Innenbohrung 21 einen umlaufenden Bund 22, der zwischen dem Radialkanal 28 und dem Rotorende angebracht ist. Es sei bemerkt, daß der Rotor an seinem freien Ende offen ist; das heißt: Der Innenumfang des Bundes 22 bildet mit dem Kopf der Schraube 18 und die Kupplungs scheibe 15 bildet mit der Ausdrehung 23 einen Ringspalt, der die Innenbohrung 21 des Rotors mit dem Kupplungsgehäuse verbindet.

Der Rotor 5 wird durch Antriebswelle 3 mit Drehrichtung 35 angetrieben. Dabei führt der Flügel 7 in dem Führungsschlitz 6 eine Relativbewegung aus und liegt mit seinen beiden Enden dichtend und gleitend am Gehäuseumfang des Pumpengehäuses 4 an.

Der große Krümmungsradius der Flügelenden hat den Vorteil, daß die Flächenpressung des Flügels am Gehäuseumfang gering ist, daß andererseits aber zwischen jedem Flügelkopf und dem Gehäuseumfang ein verhältnismäßig breiter Spalt entsteht. In diesem Spalt kann sich ein Ölpolster ausbilden, das einer seits dynamisch tragfähig ist und andererseits eine gute Dichtwirkung hat. Infolge des großen Krümmungsradius wechselt die Anlagelinie des Flügelkopfes am Gehäuseumfang ständig. Dies hat einerseits eine gute Kühlung zur Folge, so daß es nicht zu örtlichen Überhitzungen des Flügels infolge der Reibung kommt. Zum anderen wird hierdurch auch der Verschleiß gemindert und im übrigen eine gleichmäßige Verteilung des Verschleißes bewirkt, so daß mit einer langen Standzeit des Flügels zu rechnen ist.

Die Erfindung gestattet die Verwendung eines Flügels mit großen Kopfradien und gewährleistet trotzdem eine satte Anlage der Flügelköpfe am Gehäuseumfang in jeder Drehlage, und zwar dadurch, daß das Pumpengehäuse im Querschnitt als Äquidistante ausgebildet wird zu der Kurve K, die für den Mittelpunkt des Krümmungskreises der Flügelköpfe konstruiert ist.

Dabei ist die Verwendung eines Flügels mit Dichtleisten 8 an den Flügelköpfen nicht unbedingt erforderlich. Die Dicht leisten können jedoch zum Ausgleich von Toleranzen und zum Ausgleich eines Verschleißes des Pumpengehäuses und der Flügel dienen. Bei Verwendung der Dichtleisten ist von beson derer Wichtigkeit, daß die Dichtleisten außerhalb der Führungsnut 9 wesentlich, und zwar bis auf annähernd die Flügelbreite verbreitert sind. Hierdurch wird ermöglicht, daß auch die Dichtleisten mit einem großen Krümmungsradius herge stellt werden können, so daß sich die Anlagelinien der Köpfe der Dichtleisten 8 bei einer Rotorumdrehung in einem weiten Bereich ändert. Wenn die Kopfenden der Dichtleisten annähernd so dick wie der Flügel ausgebildet sind, so hat dies den Vorteil, daß in der unteren Totlage - wie Fig. 2 zeigt - nur eine geringe Ölmenge in dem Führungsschlitz 6 des Rotors ein geschlossen ist und mitgeschleppt wird. Andererseits wird dadurch, daß das Kopfende der Dichtleiste etwas schmaler als der Flügel ist, verhindert, daß die Dichtleisten beim Einfah ren des Flügels mit der Dichtleiste in den Rotorschlitz an den Längskanten des Rotorschlitzes hängenbleiben.

Wie sich insbesondere aus Fig. 1 ergibt, ist der Rotor ein Rohr, das über seine gesamte Länge gleichen Außendurchmesser hat. Gegenüber der üblichen Ausführung, bei der die Rotor welle einen kleineren Durchmesser als der Rotor hat, gewinnt der Rotor an Stabilität. Wegen dieser verbesserten Stabilität ist es möglich, den Rotor dünnwandig und damit massearm auszuführen. Die Wandstärke ist bei dieser Ausgestaltung des Rotors dadurch begrenzt, daß die Rotorwandung im Führungs schlitz 6 eine gute, d.h. gut dichtende und geringe Flächen pressung verursachende Führung für den Flügel darstellen muß.

Bei dieser Ausgestaltung des Rotors wird ferner ein verhält nismäßig kleiner Außendurchmesser des Rotors ermöglicht, wobei man wissen muß, daß die Differenz zwischen Flügellängen und Außendurchmesser des Rotors - abgesehen von der Flügel dicke - im wesentlichen das Fördervolumen der Pumpe bestimmt.

Bezugszeichenaufstellung 1 Flügelzellenpumpe
2 Motorgehäuse, Kurbelgehäuse
3 Antriebswelle, Motorwelle, Nockenwelle
4 Pumpengehäuse
5 Pumpenrotor
6 Rotorschlitz, Führungsschlitz
7 Flügel
8 Dichtleiste
9 Nut
10 Entlüftungsbohrung
11 Einlaß, Sauganschluß
12 Auslaß
13 Flansch
14 Dichtung
15 Kupplungsscheibe
16 Kupplungslappen
17 Einschnitt
18 Schraube
19 Ölzufuhrbohrung
20 Öleinspritzbohrung
21 Innenbohrung des Rotors
22 Bund
23 Ringspalt, Ausdrehung
24 Rückschlagventil, Auslaßventil
25 Auslaßkammer
26 Ringnut
27 Stichbohrung
28 Rotorbohrung, Radialbohrung
29 Äquidistante
30 Drehrichtung
31 Einlaßventil
32 Deckel
33 Ringspalt
34 Axialnut
35 Drehrichtung
36 Nut
37 Lagergehäuse

Claims

1. Flügelzellenpumpe, deren kreiszylindrischer Rotor zur Flügelführung lediglich einen in einer Axialebene des Rotors liegenden Führungsschlitz besitzt, wobei der Gehäusequerschnitt von einer in sich ge schlossenen Kurve umschrieben wird, deren die Rotorachse senkrecht schneidende Sekanten im wesentlichen gleich der Flügellänge zwischen den Berührkanten des Flügels sind, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Schar von beliebigen Kurven, deren die Rotorachse senkrecht schneidende Sekanten im wesent lichen gleich der Flügellänge sind, die Kurve derart ausgewählt wird, daß die in der Flügelebene wirkenden Belastungen des Flügels bei der radialen Flügelbewegung, insbesondere die Beschleunigungs-, Ruck- und Stoßbelas tungen, sowie die auf die Flügelenden wirkenden Ver schleißkräfte minimiert werden.

2. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve so ausgewählt wird, daß die auf die Flügel senkrecht zur Flügelebene wirkenden Druckkräfte mini miert werden.

3. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kurve im Druckbereich und/oder Saugbereich des unteren Totpunktes über eine sekantiale Strecke, die zumindest gleich der Breite des Führungsschlitzes ist, sich dem Rotorquerschnitt eng anschmiegt (Dichtbereich), wobei im Dichtbereich der Krümmungsradius der Kurve kleiner als die halbe Flügellänge ist.

4. Flügelzellenpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Kurve im Dichtbereich im wesentlichen gleich dem Rotorradius aber nicht kleiner als der Rotorradius ist.

5. Flügelzellenpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer Schar von beliebigen Kurven, deren die Rotorachse senkrecht schneidenden Sekanten im wesent lichen gleich der Flügellänge sind, eine Kurve ausge wählt wird, deren Krümmungsradius im Bereich des unteren Totpunktes gleich oder kleiner als die halbe Flügellänge ist.