EP2342424B1 - Fluegel fuer eine einfluegelvakuumpumpe - Google Patents
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- F04C2230/91—Coating
Definitions
- the invention relates to a wing for a pump or a compressor, in particular for a single-wing vacuum pump which has a cup-shaped housing and is provided with a rotor mounted eccentrically and rotatably in the housing, wherein the wing is rotatably mounted in the rotor orthogonal to the axis of rotation and with its free ends rests against the inner peripheral surface of the housing, wherein the wing at least in the rotor-projecting portions towards the inner peripheral surface has a closed surface and the surface is formed by an outer wall, which is provided with a coating.
- Single-wing vacuum pumps are well known, for example from the DE 100 46 697 A1 , A wing for such a pump is also from the WO 2004/074687 A2 known.
- An embodiment of the wing shown there consists of a high-strength thermoset material, which is encapsulated with a wear-resistant thermoset material. As a result, the properties of the two thermosetting materials are combined, and it is produced a high-strength wing, which has a wear-resistant surface.
- Such a wing is held in a slot located in the rotor and oscillates upon rotation of the rotor within the slot at a relatively high speed. Since the wing must be kept both fluid-tight in the slot, but the game should still be so large that friction forces are acceptably small, a compromise between leakage between pressure chamber and suction chamber and wear on the wing and rotor must be found.
- the WO 99/11907 discloses a vane vacuum pump with the features of the preamble of claim 1.
- the invention has for its object to provide a wing for a vane pump, which has even less wear and can be performed as close as possible in the rotor.
- This object is achieved with a wing of the beginning mentioned type solved in that the coating has a net structure in the region of the openings.
- openings are provided in the area in which it is held and guided inside the rotor, that is to say in the slot of the rotor. These openings serve to provide pockets for the storage of lubricant or lubricant, so that the wing does not run dry in the slot.
- the lubricant serves to seal the blade against the rotor, thereby further improving the efficiency of the pump.
- the property of mating the high-strength wing with a wear-resistant coating is complemented by the fact that the wear-resistant coating additionally has openings or pockets in which lubricant can accumulate, so that this lubricant is relatively uniform over the guide and sealing area of the wing can be distributed.
- the coating has a network structure in the region of the openings.
- This network structure can be strip-shaped, honeycomb-shaped, knurled or have another suitable structure.
- This structure has the advantage that the lubricant in the pockets formed can easily accumulate and is permanently available for lubrication of the desired contact surfaces.
- the coating is flush with the surface of the base body. This means that the surface of the coating and the surface of the body lie in one plane. As a result, the two material properties, namely the high strength and low wear virtually combined in one plane.
- the coating is raised relative to the surface of the base body.
- the areas between the coating that is to say the areas of the surface of the base body which are not covered, form depressions in which lubricant can accumulate.
- the openings form pockets that serve as storage chambers for lubricant or for the lubricant. From these pockets, the lubricant reaches the surface to be lubricated and sealed, in particular to the surface of the coating on the rotor.
- the wing is at least partially hydrophilic.
- the surface in the openings be hydrophilic, so that in these openings
- the lubricant accumulates and the wetted surface of the coating from these openings provided with lubricant or can be fed.
- An alternative embodiment provides that the surface in the openings is hydrophobic. These hydrophobic areas have the advantage that the lubricant can easily be released from these areas and directed into the areas of the coating to be lubricated. Capillary effects are thereby avoided.
- the coating is sprayed onto the outer wall.
- other joining or coating methods can also be used, for example gluing, baking or a two-component injection method, in which the two materials are processed simultaneously.
- a further embodiment provides that the outer wall has the coating wholly or partially receiving depressions.
- the recesses in the outer wall have the advantage that the coating is anchored optimally in the outer wall or on the outer wall of the wing and thus materials can be combined with each other, which are difficult to connect.
- the openings are formed as strips. These strips are transverse to the direction of movement of the wing, that is parallel to the axis of rotation of the rotor.
- the coating forms one or more strips which are offset from one another, so that the strip-shaped openings arise between these strips. Since the strips extend over the entire width of the wing, it is ensured that the surface of the wing is supplied over the entire width with lubricant.
- the strips of the coating and the strip-shaped. Breakthroughs are the same or different widths.
- the width of the coating is chosen so that on the one hand the required support surface is ensured, on the other hand, the width and depth of the apertures is adapted to the required amount of lubricant to be stored.
- FIG. 1 a cross section along the longitudinal axis of a first embodiment of a wing
- FIG. 2 an enlarged view of the section II according to FIG. 1 ;
- FIG. 3 a cross section along the longitudinal axis of a second embodiment of the wing
- FIG. 4 an enlarged view of the section IV according to FIG. 3 ;
- FIG. 5 a cross section along the longitudinal axis of a third embodiment of the wing.
- FIG. 6 an enlarged view of the section VI according to FIG. 5 .
- the FIG. 1 shows a generally designated 10 wing, which consists of a base body 12 and a coating 14.
- the base body 12 is formed, for example, from a high-strength thermoset material, wherein the coating is a wear-resistant thermoset material.
- the longitudinal axis 16 extends, which extends transversely to the axis of rotation 18 of a rotor 19 only schematically illustrated.
- the wing 18 oscillates within a slot 21 of this rotor 19 in the direction of this longitudinal axis 16, that is, in the direction of the double arrow 20.
- the wing 10 and in particular the base body 12 cavities 22nd on, which pass through the wing 10 parallel to the axis of rotation 18 and reduce its weight.
- the coating 14 is, as from FIG. 2 recognizable, applied to the surface 24 of the base body 12, in particular sprayed.
- the coating 14 is therefore raised with respect to the surface 24 of the base body 12. It is also apparent that the coating 14 extends over the two ends 26 of the body 12 and is formed between these two ends 26 in the form of strips 28. These strips 28 extend parallel to the axis of rotation 18. Apertures 30 are provided between these two strips 28, wherein these openings 30 are also formed as strips 32. In these openings 30, the surface 24 of the body 12 is freely accessible, this surface 24 may be hydrophobic or hydrophilic.
- FIGS. 3 and 4 show a second embodiment of the wing 10, wherein the surface 24 of the base body 12 is provided with recesses 34, in which the coating 14 is partially injected.
- the depth of these recesses 34 is selected so that the coating 14 still projects beyond the surface 24 of the main body 12, wherein the apertures 30 now have a smaller depth than in the embodiment of the Figures 1 and 2 ,
- FIGS. 5 and 6 show a third embodiment of the wing 10, in which case the recesses 34 are selected so that they completely absorb the coating 14.
- the outer surface of the coating 14 which forms a sliding surface 36 lies in the same plane as the surface 24 of the base body 12.
- the strips 28 are forming regions of the surface 24 that run between the strips 32 of the coating 14. made hydrophobic, so that the lubricant preferably accumulates on the sliding surface 36 of the coating 14.
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
- Die Erfindung betrifft einen Flügel für eine Pumpe oder einen Verdichter, insbesondere für eine Einflügelvakuumpumpe die ein topfförmiges Gehäuse aufweist und mit einem exzentrisch und drehbar im Gehäuse gelagerten Rotor versehen ist, wobei der Flügel im Rotor orthogonal zur Drehachse verschieblich gelagert ist und mit seinen freien Enden an der Innenumfangsfläche des Gehäuses anliegt, wobei der Flügel zumindest in den, den Rotor überragenden Abschnitten in Richtung auf die Innenumfangsfläche eine geschlossene Oberfläche aufweist und die Oberfläche von einer Außenwand gebildet wird, die mit einem Überzug versehen ist.
- Einflügelvakuumpumpen sind hinreichend bekannt, zum Beispiel aus der
DE 100 46 697 A1 . Ein Flügel für eine derartige Pumpe ist auch aus derWO 2004/074687 A2 bekannt. Eine dort gezeigte Ausführungsform des Flügels besteht aus einem hochfesten Duroplastwerkstoff, der mit einem verschleißfesten Duroplastwerkstoff umspritzt ist. Hierdurch werden die Eigenschaften der beiden Duroplastwerkstoffe miteinander vereint, und es wird ein hochfester Flügel erzeugt, welcher eine verschleißfeste Oberfläche besitzt. - Ein derartiger Flügel wird in einem im Rotor sich befindenden Schlitz gehalten und oszilliert bei Drehung des Rotors innerhalb des Schlitzes mit relativ hoher Geschwindigkeit. Da der Flügel sowohl fluiddicht im Schlitz gehalten werden muss, das Spiel aber noch so groß sein soll, dass Reibungskräfte hinnehmbar klein sind, muss ein Kompromiss zwischen Leckverlusten zwischen Druckraum und Saugraum und Verschleiß am Flügel und Rotor gefunden werden.
- Die
WO 99/11907 - Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Flügel der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Überzug im Bereich der Durchbrechungen eine Netstruktur aufweist.
- Beim erfindungsgemäßen Flügel sind in dem Bereich, in dem dieser innerhalb des Rotors, das heißt im Schlitz des Rotors gehalten und geführt wird, Durchbrechungen vorgesehen. Diese Durchbrechungen dienen dazu, Taschen für die Bevorratung von Schmiermittel oder Schmierstoffen zu bilden, so dass der Flügel im Schlitz nicht trocken läuft. Außerdem dient das Schmiermittel zur Abdichtung des Flügels gegenüber dem Rotor, wodurch der Wirkungsgrad der Pumpe weiter verbessert wird.
- Erfindungsgemäß wird die Eigenschaft, den hochfesten Flügel mit einem verschleißfesten Überzug zu paaren, dadurch ergänzt, dass der verschleißfeste Überzug zusätzlich noch Durchbrechungen oder Taschen aufweist, in welchen sich Schmiermittel ansammeln kann, so dass dieses Schmiermittel relativ gleichmäßig über den Führungs- und Dichtungsbereich des Flügels verteilt werden kann.
- Erfindungsgemäß weist der Überzug im Bereich der Durchbrechungen eine Netzstruktur auf. Diese Netzstruktur kann streifenförmig, wabenförmig, rändelförmig sein oder eine andere geeignete Struktur aufweisen. Diese Struktur besitzt den Vorteil, dass sich das Schmiermittel in den gebildeten Taschen leicht ansammeln kann und permanent zur Schmierung der gewünschten Anlageflächen bereitsteht.
- Bei einer Weiterbildung der Erfindung fluchtet der Überzug mit der Oberfläche des Grundkörpers. Dies bedeutet, dass die Oberfläche des Überzugs und die Oberfläche des Grundkörpers in einer Ebene liegen. Hierdurch werden die beiden Materialeigenschaften, nämlich die hohe Festigkeit und der geringe Verschleiß quasi in einer Ebene vereint.
- Bei einer alternativen Ausführungsform ist der Überzug gegenüber der Oberfläche des Grundkörpers erhaben. Dabei bilden die Bereiche zwischen dem Überzug, das heißt die Bereiche der Oberfläche des Grundkörpers die nicht überzogen sind, Vertiefungen, in welchen sich Schmiermittel ansammeln kann. Insbesondere bilden die Durchbrechungen Taschen, die als Vorratskammern für Schmiermittel beziehungsweise für den Schmierstoff dienen. Aus diesen Taschen heraus gelangt der Schmierstoff an die zu schmierende und dichtende Oberfläche, insbesondere an die am Rotor anliegende Oberfläche des Überzugs.
- Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Flügel zumindest abschnittsweise hydrophil ist. Dabei kann bevorzugt die Oberfläche in den Durchbrechungen hydrophil sein, so dass sich in diesen Durchbrechungen bevorzugt das Schmiermittel ansammelt und die zu benetzende Oberfläche des Überzugs aus diesen Durchbrechungen mit Schmiermittel versehen beziehungsweise gespeist werden kann.
- Eine alternative Ausführungsform sieht vor, dass die Oberfläche in den Durchbrechungen hydrophob ist. Diese hydrophoben Bereiche haben den Vorteil, dass das Schmiermittel problemlos aus diesen Bereichen wieder abgegeben und in die zu schmierenden Bereiche des Überzugs geleitet werden kann. Kapillarwirkungen werden hierdurch vermieden.
- Vorteilhaft ist der Überzug auf die Außenwand aufgespritzt. Es können jedoch auch andere Füge- oder Beschichtungsverfahren zum Einsatz kommen, zum Beispiel ein Aufkleben, Aufbacken oder ein Zweikomponentenspritzverfahren, bei dem die beiden Werkstoffe gleichzeitig verarbeitet werden.
- Eine Weiterbildung sieht vor, dass die Außenwand den Überzug ganz oder teilweise aufnehmende Vertiefungen aufweist. Die Vertiefungen in der Außenwand bieten den Vorteil, dass der Überzug optimal in der Außenwand beziehungsweise an der Außenwand des Flügels verankert ist und somit auch Materialien miteinander kombiniert werden können, die sich nur schwer miteinander verbinden.
- Vorzugsweise sind die Durchbrechungen als Streifen ausgebildet. Diese Streifen verlaufen quer zur Bewegungsrichtung des Flügels, das heißt parallel zur Drehachse des Rotors. Dabei bildet der Überzug einen oder mehrere voneinander abgesetzte Streifen, so dass zwischen diesen Streifen die streifenförmigen Durchbrechungen entstehen. Da sich die Streifen über die gesamte Breite des Flügels erstrecken, ist gewährleistet, dass die Oberfläche des Flügels über die gesamte Breite mit Schmiermittel versorgt wird.
- Dabei können die Streifen des Überzugs und die streifenförmigen. Durchbrechungen gleich oder unterschiedlich breit sein. Die Breite des Überzugs wird so gewählt, dass einerseits die erforderliche Tragfläche gewährleistet ist, andererseits die Breite und Tiefe der Durchbrüche an die erforderliche, zu bevorratende Menge an Schmiermittel angepasst ist.
- Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung drei besonders bevorzugte Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. Dabei können die in der Zeichnung dargestellten sowie in den Ansprüchen und in der Beschreibung erwähnten Merkmale jeweils einzeln für sich oder in beliebiger Kombination erfindungswesentlich sein.
- In der Zeichnung zeigen:
-
Figur 1 einen Querschnitt entlang der Längsachse eines ersten Ausführungsbeispiels eines Flügels; -
Figur 2 eine vergrößerte Wiedergabe des Ausschnitts II gemäßFigur 1 ; -
Figur 3 einen Querschnitt entlang der Längsachse eines zweiten Ausführungsbeispiels des Flügels; -
Figur 4 eine vergrößerte Wiedergabe des Ausschnitts IV gemäßFigur 3 ; -
Figur 5 einen Querschnitt entlang der Längsachse eines dritten Ausführungsbeispiels des Flügels; und -
Figur 6 eine vergrößerte Wiedergabe des Ausschnitts VI gemäßFigur 5 . - Die
Figur 1 zeigt einen insgesamt mit 10 bezeichneten Flügel, der aus einem Grundkörper 12 sowie einem Überzug 14 besteht. Der Grundkörper 12 wird zum Beispiel aus einem hochfesten Duroplastwerkstoff gebildet, wobei der Überzug ein verschleißfester Duroplastwerkstoff ist. Selbstverständlich sind auch andere Materialien und Materialkombinationen denkbar. In der Längserstreckung des Flügels 10 verläuft die Längsachse 16, die sich quer zur Drehachse 18 eines nur andeutungsweise dargestellten Rotors 19 erstreckt. Der Flügel 18 oszilliert innerhalb eines Schlitzes 21 dieses Rotors 19 in Richtung dieser Längsachse 16, das heißt in Richtung des Doppelpfeils 20. Außerdem weist der Flügel 10 und insbesondere der Grundkörper 12 Hohlräume 22 auf, welche den Flügel 10 parallel zur Drehachse 18 durchsetzen und dessen Gewicht reduzieren. - Der Überzug 14 ist, wie aus der
Figur 2 erkennbar, auf die Oberfläche 24 des Grundkörpers 12 aufgetragen, insbesondere aufgespritzt. Der Überzug 14 ist daher erhaben gegenüber der Oberfläche 24 des Grundkörpers 12. Außerdem ist erkennbar, dass der Überzug 14 sich über die beiden Enden 26 des Grundkörpers 12 erstreckt sowie zwischen diesen beiden Enden 26 in Form von Streifen 28 ausgebildet ist. Diese Streifen 28 verlaufen parallel zur Drehachse 18. Zwischen diesen beiden Streifen 28 sind Durchbrechungen 30 vorgesehen, wobei diese Durchbrechungen 30 ebenfalls als Streifen 32 ausgebildet sind. In diesen Durchbrechungen 30 ist die Oberfläche 24 des Grundkörpers 12 frei zugänglich, wobei diese Oberfläche 24 hydrophob oder hydrophil ausgebildet sein kann. - Die
Figuren 3 und 4 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel des Flügels 10, wobei die Oberfläche 24 des Grundkörpers 12 mit Vertiefungen 34 versehen ist, in welchen der Überzug 14 teilweise eingespritzt ist. Die Tiefe dieser Vertiefungen 34 ist so gewählt, dass der Überzug 14 nach wie vor die Oberfläche 24 des Grundkörpers 12 überragt, wobei die Durchbrechungen 30 nunmehr eine geringere Tiefe aufweisen als beim Ausführungsbeispiel derFiguren 1 und 2 . - Die
Figuren 5 und 6 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel des Flügels 10, wobei hier die Vertiefungen 34 so gewählt sind, dass sie den Überzug 14 vollständig aufnehmen. Dies bedeutet, dass die eine Gleitfläche 36 bildende Außenseite des Überzugs 14 in der gleichen Ebene liegt, wie die Oberfläche 24 des Grundkörpers 12. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Streifen 28 bildenden Bereiche der Oberfläche 24, die zwischen den Streifen 32 des Überzugs 14 verlaufen, hydrophob gestaltet, so dass sich das Schmiermittel bevorzugt auf der Gleitfläche 36 des Überzugs 14 ansammelt.
Claims (11)
- Flügel (10) für eine Flügelzellenpumpe, insbesondere eine Einflügelvakuumpumpe, die ein topfförmiges Gehäuse aufweist und mit einem exzentrisch und drehbar im Gehäuse gelagerten Rotor (19) versehen ist, wobei der Flügel (10) im Rotor (19) orthogonal zur Drehachse (18) verschieblich gelagert ist und mit seinen freien Enden (26) an der Innenumfangsfläche des Gehäuses anliegt, wobei der Flügel (10) einen Grundkörper (12) mit einer zumindest in den, den Rotor (19) überragenden Abschnitten geschlossenen Oberfläche (24) aufweist und die Oberfläche (24) mit einem Überzug (14) versehen ist, der im innerhalb des Rotors (19) sich befindenden Bereich mit Durchbrechungen (30) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (14) im Bereich der Durchbrechungen (30) eine Netzstruktur aufweist.
- Flügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (14) mit der Oberfläche (24) des Grundkörpers (12) fluchtet oder erhaben ist.
- Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (30) Taschen bilden.
- Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (24) in den Durchbrechungen (30) hydrophob oder hydrophil ist.
- Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (14) auf die Oberfläche (24) aufgespritzt ist.
- Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (24) den Überzug (14) ganz oder teilweise aufnehmende Vertiefungen (34) aufweist.
- Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen (30) als Streifen (28) ausgebildet sind.
- Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Überzug (14) einen oder mehrere voneinander abgesetzte, beabstandete Streifen (32) aufweist.
- Flügel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (28, 32) sich parallel zur Drehachse (18) des Rotors (19) erstrecken.
- Flügel nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (28, 32) gleich breit sind.
- Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifen (28) der Durchbrechungen (30) eine größere Breite aufweisen als die Streifen (32) des Überzugs (14).
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