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Patent Searching and Data


Title:
AXIAL HOUSING IMPINGEMENT SURFACE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2014/094731
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to an axial housing impingement surface for a gas displacement machine, having a main part. The invention is characterized in that an insert having a friction surface is arranged in the main part, said friction surface having significantly better tribological properties than the main part.

Inventors:
PYRDOK, Benjamin (Delbrücker Straße 104, Bergisch-Gladbach, 51469, DE)
SCZESNY, Carsten (Oberstraße 200, Bochum, 44892, DE)
SCHÖNWALD, Freddy (Hucklinger Straße 38, Hückeswagen, 42499, DE)
ZIEHR, Daniel (Jung-Stilling-Weg 7, Radevormwald, 42477, DE)
MÖSER, Dietmar (Alte Heidestr. 8, Marienheide, 51709, DE)
GERSCHWINAT, Rolf (Op Schultenkamp 2, Iserlohn, 58644, DE)
Application Number:
DE2013/100407
Publication Date:
June 26, 2014
Filing Date:
December 05, 2013
Export Citation:
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Assignee:
IXETIC BAD HOMBURG GMBH (Georg-Schaeffler-Str. 3, Bad Homburg v. d. H., 61352, DE)
International Classes:
F04C2/107
Domestic Patent References:
WO2004074687A22004-09-02
WO2011134448A22011-11-03
Foreign References:
EP2436877A22012-04-04
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Claims:
Patentansprüche

1 . Axiale Gehäuseanlauffläche für eine Gasverdrängermaschine, mit einem

Grundkörper (5), dadurch gekennzeichnet, dass in dem Grundkörper (5) ein Einlegeteil (15) mit einer Reibfläche (25) angeordnet ist, die deutlich bessere tribologische Eigenschaften als der Grundkörper (5) aufweist.

2. Axiale Gehäuseanlauffläche nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) kraft- und formschlüssig mit dem Grundkörper (5) verbunden ist.

3. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe aufweist.

4. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) eine Hinterschneidung mit dem Grundkörper (5) aufweist.

5. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) im Schnitt die Gestalt eines gleichschenkligen Trapezes (18) aufweist, das eine entsprechende Ausnehmung (20) in dem Grundkörper (5) vollständig ausfüllt.

6. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) mit einem Grundkörpermaterial umgössen ist.

7. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (5) aus einem Aluminiummaterial gebildet ist.

8. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) aus einem Aluminiummaterial gebildet ist.

9. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) und der Grundkörper (5) aus unterschiedlichen Aluminiummaterialien gebildet sind.

10. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) aus einem unbeschichteten Aluminiummaterial gebildet ist.

1 1 . Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) aus einem Aluminiummaterial gebildet ist, das einen Siliziumanteil von mehr als fünfzehn Prozent aufweist und Hartstoffpartikel enthält.

12. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) sprühkompaktiert ist.

13. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) als Sinterteil ausgeführt ist.

14. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil (15) aus einem Edelstahlmaterial gebildet ist.

15. Axiale Gehäuseanlauffläche nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche (25) des Einlegeteils (15) nachbearbeitet ist.

16. Gasverdrängermaschine mit einer axialen Gehäuseanlauffläche (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.

17. Gasverdrängermaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasverdrängermaschine als Flügelzellenmaschine ausgeführt ist.

18. Gasverdrängermaschine nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasverdrängermaschine als elektromotorisch angetriebene und trocken laufende Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ausgeführt ist.

19. Einlegeteil für eine Gasverdrängermaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 18.

20. Grundkörper für eine Gasverdrängermaschine nach einem der Ansprüche 16 bis 18.

Description:
Axiale Gehäuseanlauffläche

Die Erfindung betrifft eine axiale Gehäuseanlauffläche für eine Gasverdränger- maschine, mit einem Grundkörper. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Gasver- drängermaschine mit einer derartigen axialen Gehäuseanlauffläche.

Aus der europäischen Patentanmeldung EP 2 436 877 A2 ist ein Pumpengehäuse für eine Luft- oder Flügelzellenpumpe für einen Einsatz in einem Kraftfahrzeug bekannt, wobei das Pumpengehäuse einen Belüftungskanal aufweist, welcher eine Fluidkom- munikation zwischen einer Motorseite und einer davon abgewandten Seite des Pumpengehäuses herstellt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Gasverdrängermaschine mit einer axialen

Gehäuseanlauffläche und mit einem Grundkörper zu schaffen, die einfach aufgebaut ist, eine lange Lebensdauer aufweist und/oder kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe ist bei einer axialen Gehäuseanlauffläche für eine Gasverdrängermaschine, mit einem Grundkörper, dadurch gelöst, dass in dem Grundkörper ein Einlegeteil mit einer Reibfläche angeordnet ist, die deutlich bessere tribologische Eigenschaften als der Grundkörper aufweist. Gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung ist die Gehäuseanlauffläche aus unterschiedlichen Materialien gebildet. Der Grundkörper ist aus einem Material gebildet, das deutlich schlechtere tribologische Eigenschaften als das Material aufweist, aus welchem das Einlegeteil gebildet ist. Dadurch kann ein Teil der Gehäuseanlauffläche, der als Reibfläche bezeichnet wird, auf einfache Art und Weise höher verschleißfest ausgelegt werden als der Rest der Gehäuseanlauffläche. Das liefert unter anderem den Vorteil, dass aufwendige Kühlkanäle zum Abführen von Reibungswärme entfallen können. Darüber hinaus kann der Grundkörper aus einem relativ kostengünstigen Material hergestellt werden. Das Material, aus dem der Grundkörper gebildet ist, kann vorteilhaft besonders gute Wärmeleitungseigenschaften aufweisen. Das Einlegeteil mit der Reibfläche wirkt vorzugsweise mit einem Rotor der Gasverdrängermaschine zusammen. Dabei stellt die Reibflä- che einen ersten Reibpartner dar. Ein zweiter Reibpartner wird von dem Rotor dargestellt.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil kraft- und formschlüssig mit dem Grundkörper verbunden ist. Dadurch wird ein unerwünschtes Lösen des Einlegeteils von dem Grundkörper sicher verhindert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe aufweist. Der Durchmesser der Kreisscheibe ist vorteilhaft an einen Durchmesser des Rotors angepasst. Die Größe der Reibfläche kann auch an einen Flügelaußendurchmesser von Flügeln angepasst sein, die in dem Rotor geführt sind.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil eine Hinterschneidung mit dem Grundkörper aufweist. Durch die Hinterschneidung kann auf einfache Art und Weise ein Formschluss zwischen dem Einlegeteil und dem Grundkörper dargestellt werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil im Schnitt die Gestalt eines gleichschenkligen Trapezes aufweist, das eine entsprechende Ausnehmung in dem Grundkörper vollständig ausfüllt. Dabei stellt eine kürzere parallele Seite des Trapezes vorteilhaft die Reibfläche dar. Eine längere parallele Seite des Trapezes ist in der Ausnehmung in dem Grundkörper angeordnet. Die Reibfläche ist vorteilhaft in der gleichen Ebene wie die Gehäuseanlauffläche angeordnet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil mit einem Grundkörpermaterial umgössen ist. Durch das Umgießen kann das Einlegeteil auf einfache Art und Weise kraft- und formschlüssig mit dem Grundkörper verbunden werden. Dabei können vorteilhaft temperaturbedingte Volumenänderungen ausgenutzt werden, wenn das relativ kalte Einlegeteil mit heißem, geschmolzenem Grundkörpermaterial umgössen wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aus einem Aluminiummaterial gebildet ist. Bei dem Aluminiummaterial, aus dem der Grundkörper gebildet ist, handelt es sich vorzugsweise um ein herkömmliches Aluminiummaterial, wie es zum Beispiel im Aluminium-Druckguss Verwendung findet.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil aus einem Aluminiummaterial gebildet ist. Das Aluminiummaterial, aus dem das Einlegeteil gebildet ist, weist eine deutlich höhere Verschleißfestigkeit und deutlich bessere Reibeigenschaften als das Aluminiummaterial auf, aus dem der Grundkörper gebildet ist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil und der Grundkörper aus unterschiedlichen Aluminiummaterialien gebildet sind. Die Verwendung von unterschiedlichen Aluminiummaterialien zur Darstellung des Einlegeteils und des Grundkörpers hat sich, insbesondere aus Kostengründen und/oder unter Entsorgungsgesichtspunkten, aber auch im Hinblick auf Wärmeausdehnungseigenschaften und/oder Wärmeleitungseigenschaften, als vorteilhaft erwiesen.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil aus einem unbeschichteten Aluminiummaterial gebildet ist. Dadurch können die Herstellkosten weiter reduziert werden.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil aus einem Aluminiummaterial gebildet ist, das einen Siliziumanteil von mehr als fünfzehn Prozent aufweist und Hartstoffpartikel enthält. Das Aluminiummaterial liegt vorzugsweise in einer Legierung vor, die neben Silizium, das fachsprachlich auch als Silicium bezeichnet wird, noch andere Ele- mente, wie Eisen und/oder Nickel, enthalten. Die Hartstoffpartikel sind vorzugsweise aus Siliziumcarbid gebildet. Vorteilhaft sind die Hartstoffpartikel vorzugsweise kleiner als zehn Mikrometer. Die Hartstoffpartikel haben vorzugsweise eine Größe von circa fünf Mikrometer. Vorteilhaft sind die Hartstoffpartikel in einer Aluminiummatrix feinst verteilt. Durch die feinste Verteilung werden die Verschleißeigenschaften auch ohne Beschichtung erheblich verbessert.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil sprühkom paktiert ist. Beim Sprühkom- paktieren wird ein Aluminiumwerkstoff mit den Hartstoffpartikeln angereichert. Beim Umformen, insbesondere Fließumformen, wird ein sprühkom paktiertes Zwischenprodukt in eine gewünschte Gestalt gebracht. Das sprühkompaktierte Zwischenprodukt wird vorteilhaft vor dem Umformen spanend bearbeitet. Das sprühkompaktierte Einlegeteil weist eine spezielle Gefügestruktur auf, die durch das Sprühkompaktieren erzeugt wird.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil als Sinterteil ausgeführt ist. Beim Sintern kann ein Einlegeteil erzeugt werden, das ebenfalls gute tribologische Eigenschaften aufweist.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass das Einlegeteil aus einem Edelstahlmaterial gebildet ist. Das Einlegeteil aus Edelstahl hat ebenfalls gute tribologische Eigenschaften.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der axialen Gehäuseanlauffläche ist dadurch gekennzeichnet, dass die Reibfläche des Einlegeteils nachbearbeitet ist. Die Reibfläche des Einlegeteils ist vorzugsweise spanend und/oder durch Rollieren bearbeitet. Durch die spanende Bearbeitung können besonders hohe Genauigkeitsanforderungen erfüllt werden. Beim Rollieren werden Siliziumpartikel in die Matrix aus Aluminiummaterial gedrückt, wodurch die Oberflächenqualität verbessert wird. Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Gasverdrängermaschine mit einer vorab beschriebenen axialen Gehäuseanlauffläche. Der Begriff axial bezieht sich auf eine Drehachse eines Rotors der Gasverdrängermaschine. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse. Die axiale Gehäuseanlauffläche erstreckt sich senkrecht zur Drehachse. Die Gasverdrängermaschine wird auch als aerostatische Verdrängermaschine bezeichnet.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gasverdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gasverdrängermaschine als Flügelzellenmaschine ausgeführt ist. Die Flügelzellenmaschine umfasst einen Rotor und mindestens einen Flügel, vorzugsweise mehrere Flügel. Die Flügel liegen an einer Hubkontur an, welche ein Arbeitsvolumen der Gasverdrängermaschine in radialer Richtung begrenzt. In axialer Richtung wird das Arbeitsvolumen der Gasverdrängermaschine von mindestens einer vorab beschriebenen axialen Gehäuseanlauffläche begrenzt.

Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Gasverdrängermaschine ist dadurch gekennzeichnet, dass die Gasverdrängermaschine als elektromotorisch angetriebene und trocken laufende Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe ausgeführt ist. Die Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe dient in einem Kraftfahrzeug dazu, einen Unterdruck zu erzeugen.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Einlegeteil für eine vorab beschriebene

Gasverdrängermaschine. Das Einlegeteil ist separat handelbar.

Die Erfindung betrifft des Weiteren einen Grundkörper für eine vorab beschriebene Gasverdrängermaschine. Der Grundkörper ist separat handelbar.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind. ln der einzigen beiliegenden Figur ist eine erfindungsgemäße axiale Gehäuseanlauffläche stark vereinfacht dargestellt.

In der beiliegenden Figur ist ein Gehäuseteil 1 einer Gasverdrängermaschine stark vereinfacht dargestellt, die auch als aerostatische Verdrängermaschine bezeichnet wird. Die Gasverdrängermaschine ist als elektromotorisch angetriebene und trocken laufende Kraftfahrzeug-Vakuumpumpe mit einem Pumpengehäuse ausgeführt.

Das Pumpengehäuse umfasst zwei axiale Gehäuseanlaufflächen, zwischen denen ein Rotor mit Flügeln der als Flügelzellenpumpe ausgeführten Vakuumpumpe drehbar angeordnet ist. Der allgemeine Aufbau und die Funktion einer Flügelzellenpumpe sind zum Beispiel in den internationalen Veröffentlichungen WO 2004/074687 A2 und WO 201 1/134448 A2 beschrieben.

Das Gehäuseteil 1 umfasst einen Grundkörper 5, der im Wesentlichen die Gestalt einer Kreisscheibe aufweist. Der Grundkörper 5 weist an seiner in der Figur linken Stirnseite einen Flansch 6 auf, der sich von dem Grundkörper 5 radial nach außen erstreckt. An seiner in der Figur rechten Stirnseite weist der Grundkörper 5 eine axiale Anlauffläche 10 auf.

Die axiale Anlauffläche 10 des Gehäuseteils 1 wird gemäß einem wesentlichen Aspekt der Erfindung teilweise von einem Einlegeteil 15 dargestellt, das kraft- und formschlüssig mit dem Grundkörper 5 verbunden ist. Das Einlegeteil 15 hat, im dargestellten Schnitt betrachtet, die Gestalt eines gleichschenkligen Trapezes 18.

Das gleichschenklige Trapez 18 füllt eine entsprechende Ausnehmung 20 in dem Grundkörper 5 komplett aus. Dabei liegt eine lange parallele Seite des Trapezes 18 an einer Bodenfläche der Ausnehmung 20 an. Eine kurze parallele Seite des

Trapezes 18 stellt eine Reibfläche 25 dar, die deutlich bessere tribologische Eigenschaften als die von dem Grundkörper 5 dargestellte axiale Anlauffläche 10 hat. Die Reibfläche 25 hat die Gestalt eines Kreises innerhalb einer Kreisringfläche, die von dem Grundkörper 5 dargestellt wird. Das Einlegeteil 15 ist aus einem Aluminiummaterial gebildet, das gute tribologische Eigenschaften und einen niedrigen Gleitreibungskoeffizienten aufweist. Dabei ist das Aluminiummaterial über die Lebensdauer einer mit dem Gehäuseteil 1 ausgestatteten Vakuumpumpe verschleißfest.

Das Einlegeteil 15 ist vorteilhaft aus sprühkompaktiertem Aluminiummaterial gebildet. Über das Einlegeteil 15 und den Grundkörper 5 kann ausreichend Wärme nach außen transportiert werden. Dadurch kann die thermische Belastung für Kohlebürsten eines Elektromotors, der zum Antrieb der Vakuumpumpe dient, abgesenkt werden.

Das Einlegeteil 15 mit der Reibfläche 25 besteht aus einem sprühkompaktierten Werkstoff mit einem sehr hohen Siliziumanteil. Durch das Sprühen beim Sprühkom- paktieren wird ein sehr feines, homogenes Gefüge geschaffen, das sich sehr gut als Reibpartner im Trockenlauf eignet. Durch den hohen Siliziumanteil wird die Reibfläche 25 sehr hart und verschleißfest.

Bezugszeichenliste Gehäuseteil

Grundkörper

Flansch

axiale Anlauffläche

Einlegeteil

Trapez

Ausnehmung

Reibfläche