EP1766244B1 - Einflügelvakuumpumpe - Google Patents

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EP1766244B1
EP1766244B1 EP05740242A EP05740242A EP1766244B1 EP 1766244 B1 EP1766244 B1 EP 1766244B1 EP 05740242 A EP05740242 A EP 05740242A EP 05740242 A EP05740242 A EP 05740242A EP 1766244 B1 EP1766244 B1 EP 1766244B1
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wing
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EP05740242A
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Bernd Hess
Thoma Martin
Willi Schneider
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Joma Hydromechanic GmbH
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Joma Hydromechanic GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C29/00—Component parts, details or accessories of pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C18/00 - F04C28/00
    • F04C29/02—Lubrication; Lubricant separation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C18/00—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids
    • F04C18/30—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members
    • F04C18/34—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members
    • F04C18/344—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member
    • F04C18/3441—Rotary-piston pumps specially adapted for elastic fluids having the characteristics covered by two or more of groups F04C18/02, F04C18/08, F04C18/22, F04C18/24, F04C18/48, or having the characteristics covered by one of these groups together with some other type of movement between co-operating members having the movement defined in group F04C18/08 or F04C18/22 and relative reciprocation between the co-operating members with vanes reciprocating with respect to the inner member the inner and outer member being in contact along one line or continuous surface substantially parallel to the axis of rotation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2220/00—Application
    • F04C2220/10—Vacuum

Definitions

  • the invention relates to a single-wing vacuum pump having the features of the preamble of claim 1.
  • Such trained as vane pumps vacuum supplier have a housing in which a working space is provided, in which a rotor is rotatably mounted, wherein the rotor carries a wing which divides the working space into a suction chamber and into a pressure chamber.
  • the suction chamber is connected to a suction connection and the pressure chamber is connected to a pressure connection.
  • the invention has for its object to provide a single-wing vacuum pump whose power consumption is lower with otherwise the same performance.
  • the recess on the wing to be accelerated or braked volume and thus weights of the wing is easily reduced.
  • the recess or the Recesses are provided so that the statics of the wing is not adversely affected. Due to the lower weight of the wing, the power consumption for accelerating the pump is reduced and there is less wear on the guide in the rotor.
  • the rotor can be made smaller, since lesser moments act on it. But this also means that with a smaller rotor, the suction chamber is increased, whereby the performance of the pump is increased.
  • the recess is provided on the viewed in the direction of rotation back of the wing when it is outside the rotor.
  • This refinement has the advantage that is essential to the invention that the recess does not fill with lubricating oil, as a result of which the weight-saving effect would be lost.
  • the recess extends over 5% to 95%, in particular over 20% to 90% and preferably over 80% of the thickness of the wing. This ensures that the wing still has the required stiffness, but is significantly reduced in weight.
  • the recess has a rectangular cross-section.
  • Such recesses can be made relatively easily in injection-molded wings, but they can also be introduced into a wing by means of a milling process.
  • such recesses allow substantially constant wall thicknesses in the wing. In three transverse to the longitudinal axis of the wing juxtaposed recesses these form between them webs, which serve to stiffen the wing. In addition, these webs can still be used to support the wing in the rotor.
  • a particularly preferred embodiment provides that the wing is designed with respect to its center point-symmetrical. This means that the wing, which permanently changes its position in the rotor by the rotation of the rotor in the longitudinal direction, always has its recesses on the suction side facing side surface of the wing.
  • the wing has an opening to a lubricant channel on its side facing the rotor axis.
  • This lubricant channel opens into one of the recesses or one of the wing tips. In this way, the working space can be supplied via the wing with lubricant by the lubricant is fed centrally into the wing and fed in the wing via the lubricant channel either the recess or the wing tip.
  • the lubricant channel opens on the pressure side of the wing tip, so that the lubricant is distributed immediately after exiting from the wing tip.
  • the lubricant passage communicates with a lubricant supply passage in the rotor.
  • This lubricant supply channel is located in the axis of the rotor and is connected to an oil pressure line.
  • FIG. 1 a total of a vacuum pump, in which the housing 12 is shown without housing cover.
  • the housing 12 has a suction port 14, which opens into an interior 16, which constitutes a working space 18.
  • this working space 18 is a generally designated 20 rotor, in which a wing 22 is mounted orthogonally to the axis of rotation 24 slidably.
  • the rotor 20 has a transverse groove 26, in which the wing 22 is displaceably guided.
  • the rotor 20 has a drive stub 28, which passes through the housing 12 via a drive opening 30 and via which the rotor 20 is driven.
  • FIG. 2 It can be seen that not only the rotor 20 contacts an inner peripheral surface 32 of the working space 18 but also the vane 22, by dividing the working space 18 into a suction space 36 and a pressure space 38 with its opposite vane edges 34. Besides, it is off FIG. 2 recognizable that the wing 22 at its seen in the direction of rotation 40 back 42 has a total of three recesses 44 which are formed as blind holes. Another three recesses are located on the opposite side, which in the representation of the FIG. 2 is located within the rotor 20. If the rotor is rotated by 180 °, then these recesses are no longer within the rotor 20 but are at the location that the other recesses 44 had previously occupied. These recesses 44 are thus gradually inserted into the rotor 20 during further rotation of the rotor 20 in the direction of rotation 40.
  • FIG. 4 shows the wing 22 in a perspective view, wherein on the drive stub 28 of the rotor 20 side facing 46, a lubricant inlet opening 48, which is always mounted in the rotor 20 wings 22, ie in each shift position of the wing 22, within the rotor 20.
  • the transverse groove 26 is provided with a (not shown) lubricant passage through which the lubricant inlet opening 48 is permanently supplied with lubricating oil.
  • This lubricating oil is supplied via the drive stub 28, in particular a central, lying in the axis of rotation 24 bore.
  • the lubricant inlet port 48 continues within the vane 22 in a lubricant passage 50.
  • This lubricant channel 50 leads either into one of the recesses 44 or in the wing tip 52, wherein the outlet 58 is located in the pressure chamber 38, that is, in the FIG. 4 is located above the wing edge 34.
  • lubricating oil can be easily transported via the rotor 20 into the wing 22 and within the wing 22 into the recesses 44 opening into the suction chamber 36 and / or directly in front of the wing edge 34.
  • the lubricant channel 50 can thus be guided on both sides into the recess 44, in front of both blade edges 34 and in the recesses 44 both in front of the blade edges 34.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Einflügelvakuumpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruch 1.
  • Derartige, als Flügelzellenpumpen ausgebildete Unterdruckversorger sind bekannt. Sie besitzen ein Gehäuse, in welchem ein Arbeitsraum vorgesehen ist, in dem ein Rotor drehbar gelagert ist, wobei der Rotor einen Flügel trägt, der den Arbeitsraum in einen Saugraum und in einen Druckraum unterteilt. Dabei ist der Saugraum mit einem Sauganschluss und der Druckraum mit einem Druckanschluss verbunden. Um die Trägheit der Pumpe und somit die Drehmomentaufnahme zu verringern wurde versucht, das Gewicht des Rotors sowie das Gewicht des Flügels durch geeignete Werkstoffwahl zu verringern. Insbesondere durch die Verwendung von Kunststoff konnte das Gewicht und dadurch die Leistungsaufnahme der Pumpe vermindert werden.
  • Aus der GB-A-2 158 517 ist eine Pumpe mit zwei ineinander verschiebbare Flügel bekannt. Zwar weisen die Flügel Ausnehmungen auf, die das Gewicht reduzieren, jedoch füllen sich diese Ausnehmungen während des Betriebes mit Schmieröl.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einflügelvakuumpumpe bereit zu stellen, deren Leistungsaufnahme bei ansonsten gleiche Leistungsdaten geringer ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Einflügelvakuumpumpe gelöst, die die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
  • Durch die Ausnehmung am Flügel wird das zu beschleunigende bzw. abzubremsende Volumen und somit Gewichte des Flügels auf einfache Weise reduziert. Die Ausnehmung bzw. die Ausnehmungen sind dabei so vorgesehen, dass die Statik des Flügels nicht negativ beeinflusst wird. Durch das geringere Gewicht des Flügels wird die Leistungsaufnahme zum Beschleunigen der Pumpe verringert und es tritt weniger Verschleiß an der Führung im Rotor auf. Außerdem kann der Rotor kleiner ausgelegt werden, da geringere Momente auf ihn einwirken. Dies bedeutet aber auch, dass bei einem kleineren Rotor der Saugraum vergrößert wird, wodurch die Leistung der Pumpe erhöht wird.
  • Erfindungsgemäß ist die Ausnehmung an der in Drehrichtung gesehenen Rückseite des Flügels vorgesehen, wenn sie sich außerhalb des Rotors befindet. Diese Ausgestaltung hat den erfindungswesentlichen Vorteil, dass sich die Ausnehmung nicht mit Schmieröl anfüllt, wodurch der Effekt der Gewichtseinsparung verloren gehen würde.
  • Vorzugsweise erstreckt sich die Ausnehmung über 5% bis 95%, insbesondere über 20% bis 90% und bevorzugt über 80% der Dicke des Flügels. Dabei wird gewährleistet, dass der Flügel nach wie vor die erforderliche Steifigkeit besitzt, jedoch erheblich gewichtsreduziert ist.
  • Eine einfache Ausführungsform sieht vor, dass die Ausnehmung einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist. Derartige Ausnehmungen können in spritzgegossenen Flügeln relativ einfach hergestellt werden, wobei sie aber auch mittels eines Fräsvorganges in einen Flügel eingebracht werden können. Außerdem ermöglichen derartige Ausnehmungen im wesentlichen konstante Wandstärken im Flügel. Bei drei quer zur Längsachse des Flügels nebeneinander angeordneten Ausnehmungen bilden diese zwischen sich Stege, die zur Versteifung des Flügels dienen. Außerdem können diese Stege noch zur Abstützung des Flügels im Rotor verwendet werden.
  • Ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Flügel bezüglich seines Mittelpunktes.punktsymmetrisch ausgestaltet ist. Dies bedeutet, dass der Flügel, der in der Längsrichtung seine Position im Rotor durch die Drehung des Rotors permanent ändert, stets seine Ausnehmungen auf der der Saugseite zugewandten Seitenfläche des Flügels aufweist.
  • Ein Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Flügel an seiner der Rotorachse zugewandten Seite eine Öffnung zu einem Schmiermittelkanal besitzt. Dieser Schmiermittelkanal mündet in einer der Ausnehmungen oder einer der Flügelspitzen aus. Auf diese Weise kann der Arbeitsraum über den Flügel mit Schmiermittel versorgt werden, indem das Schmiermittel zentral in den Flügel eingespeist und im Flügel über den Schmiermittelkanal entweder der Ausnehmung oder der Flügelspitze zugeleitet wird.
  • Dabei mündet der Schmiermittelkanal auf der Druckseite der Flügelspitze aus, sodass der Schmiermittel unmittelbar nach dem Austritt von der Flügelspitze verteilt wird.
  • Der Schmiermittelkanal steht mit einem Schmiermittelversorgungskanal im Rotor in Verbindung. Dieser Schmiermittelversorgungskanal liegt in der Achse des Rotors und ist an eine Öldruckleitung angeschlossen.
  • Weiter 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 könne 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 :
    • Figur 1
    eine Explosionsdarstellung der Vakuumpumpe;
    Figur 2
    eine perspektivische Ansicht der Vakuumpumpe mit abgenommenem Gehäusedeckel;
    Figur 3
    eine perspektivische Darstellung eines Rotors mit eingesetztem Flügel; und
    Figur 4
    eine perspektivische Darstellung eines Flügels.
  • In der Figur 1 ist mit dem Bezugszeichen 10 insgesamt 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, welcher einen Arbeitsraum 18 darstellt. In diesem Arbeitsraum 18 befindet sich ein insgesamt mit 20 bezeichneter Rotor, in welchem ein Flügel 22 orthogonal zur Drehachse 24 verschieblich gelagert ist. Hierfür weist der Rotor 20 eine Quernut 26 auf, in welcher der Flügel 22 verschieblich geführt ist. Außerdem weist der Rotor 20 einen Antriebsstummel 28 auf, der das Gehäuse 12 über eine Antriebsöffnung 30 durchgreift und über welchen der Rotor 20 angetrieben wird.
  • Wie aus Figur 2 ersichtlich, berührt nicht nur der Rotor 20 eine Innenumfangsfläche 32 des Arbeitsraums 18 sondern auch der Flügel 22, indem er mit seinen einander gegenüberliegenden Flügelkanten 34 den Arbeitsraum 18 in einen Saugraum 36 und in einen Druckraum 38 unterteilt. Außerdem ist aus Figur 2 erkennbar, dass der Flügel 22 an seiner in Drehrichtung 40 gesehenen Rückseite 42 insgesamt drei Ausnehmungen 44 aufweist, die als Sacklöcher ausgebildet sind. Weitere drei Ausnehmungen befinden sich auf der gegenüberliegenden Seite, die in der Darstellung der Figur 2 sich innerhalb des Rotors 20 befindet. Wird der Rotor um 180° gedreht, dann liegen diese Ausnehmungen nicht mehr innerhalb des Rotors 20 sondern befinden sich an dem Ort, den die anderen Ausnehmungen 44 zuvor eingenommen hatten. Diese Ausnehmungen 44 werden also beim Weiterdrehen des Rotors 20 in Drehrichtung 40 allmählich in den Rotor 20 eingeschoben.
  • Die Figur 4 zeigt den Flügel 22 in perspektivischer Darstellung, wobei an der dem Antriebsstummel 28 des Rotors 20 zugewandten Seite 46 eine Schmiermitteleinlassöffnung 48, die sich bei im Rotor 20 montiertem Flügel 22 stets, d.h. in jeder Verschiebeposition des Flügels 22, innerhalb des Rotors 20 befindet. Die Quernut 26 ist mit einem (nicht dargestellten) Schmiermittelkanal versehen, über welchen die Schmiermitteleinlassöffnung 48 permanent mit Schmieröl versorgt wird. Dieses Schmieröl wird über den Antriebsstummel 28, insbesondere eine zentrale, in der Drehachse 24 liegende Bohrung, zugeführt. Die Schmiermitteleinlassöffnung 48 setzt sich innerhalb des Flügels 22 in einem Schmiermittelkanal 50 fort. Dieser Schmiermittelkanal 50 führt entweder in eine der Ausnehmungen 44 oder in die Flügelspitze 52, wobei die Ausmündung 58 im Druckraum 38 liegt, d.h. sich in der Figur 4 oberhalb der Flügelkante 34 befindet. Hierdurch kann auf einfache Weise Schmieröl über den Rotor 20 in den Flügel 22 und innerhalb des Flügels 22 in die in den Saugraum 36 ausmündenden Ausnehmungen 44 und/oder unmittelbar vor die Flügelkante 34 transportiert werden. Je nach Anwendungsfall kann der Schmiermittelkanal 50 also auf beiden Seiten in die Ausnehmung 44, vor beide Flügelkanten 34 und in die Ausnehmungen 44 sowohl vor die Flügelkanten 34 geleitet werden.

Claims (9)

  1. Einflügelvakuumpumpe mit einem topfförmigen Gehäuse (12), einem exzentrisch im Gehäuse (12) drehbar gelagerten Rotor (20), und einem im Rotor (20) orthogonal zur Drehachse (24) verschieblich gelagerten Flügel (22), der einen Arbeitsraum (18) in einen Druckraum (38) und in einen Saugraum (36) unterteilt, wobwei der Flügel (22) wenigstens eine Ausnehmung (44) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (44) an der in Drehrichtung (40) gesehenen Rückseite (46) des Flügels (22) vorgesehen ist, wenn sie sich außerhalb des Rotors (20) befindet.
  2. Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (44) sich über 5% bis 95%, insbesondere 20% bis 90%, vorzugsweise über 80% der Dicke des Flügels (22) erstreckt.
  3. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (44) einen rechteckförmigen Querschnitt aufweist.
  4. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass quer zur Längsachse des Flügels (22) drei nebeneinander angeordnete Ausnehmungen (44) vorgesehen sind.
  5. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (22) bezüglich seines Mittelpunktes punktsymmetrisch ausgestaltet ist.
  6. Einflügelvakuumpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (22) an seiner dem Antriebsstummel (28) zugewandten Seite eine Schmiermitteleinlassöffnung (48) zu einem Schmiermittelkanal (50) aufweist.
  7. Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (50) in der Ausnehmung (44) und/oder zumindest einer der Flügelspitzen (52) ausmündet.
  8. Einflügelvakuumpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (50) auf der Druckseite der Flügelspitze (52) ausmündet.
  9. Einflügelvakuumpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Schmiermittelkanal (50) mit einem Versorgungskanal im Rotor (20) in Verbindung steht.
EP05740242A 2004-07-09 2005-04-20 Einflügelvakuumpumpe Active EP1766244B1 (de)

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