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Title:
VANE PUMP
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2011/064283
Kind Code:
A2
Abstract:
The invention relates to a vane pump (1), comprising an electrical drive unit having an electric motor and a motor shaft (6), a pump chamber (2) connecting to the electrical drive unit, and a pump ring (3), and a rotor (4) disposed concentrically to the motor shaft (6) within the pump chamber (2) and operationally connected to the motor shaft (6), wherein the rotor (4) comprises a number of guide slits (40) extending inward from the outer circumference of the rotor, in each of which a slider (5) having two opposite slider ends (50, 51) is displaceably disposed. The slider ends (50, 51) of each slider (6) are mirror symmetrical about the transverse center plane thereof.

Inventors:
HÜSER, Theodor (Westmauer 54, Geseke, 59590, DE)
RÜTHER, Alexander (Thomästraße 15, Soest, 59494, DE)
SCHUBERT, Udo (Am Franzosenbach 4, Paderborn, 33106, DE)
Application Number:
EP2010/068183
Publication Date:
June 03, 2011
Filing Date:
November 25, 2010
Export Citation:
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Assignee:
HELLA KGAA HUECK & CO. (Rixbecker Straße 75, Lippstadt, 59552, DE)
HÜSER, Theodor (Westmauer 54, Geseke, 59590, DE)
RÜTHER, Alexander (Thomästraße 15, Soest, 59494, DE)
SCHUBERT, Udo (Am Franzosenbach 4, Paderborn, 33106, DE)
International Classes:
F04C18/344
Attorney, Agent or Firm:
HELLA KGAA HUECK & CO. (Rixbecker Straße 75, Lippstadt, 59552, DE)
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Claims:
Flügelzellenpumpe

Patentansprüche

1. Flügelzellenpumpe (1 ), umfassend eine elektrische Antriebseinheit mit einem

Elektromotor und einer Motorwelle (6), eine Pumpenkammer (2), die sich an die elektrische Antriebseinheit anschließt und einen Pumpenring (3) aufweist, sowie einen Rotor (4), der konzentrisch zu der Motorwelle (6) innerhalb der Pumpenkammer (2) angeordnet ist und mit der Motorwelle (6) in Wirkverbindung steht, wobei der Rotor (4) eine Anzahl von Führungsschlitzen (40) aufweist, die sich von dessen Außenumfang rotoreinwärts erstrecken und in denen jeweils ein Schieber (5) mit zwei einander gegenüberliegenden Schieberenden (50, 51 ) verschiebbar angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieberenden (50, 51 ) jedes Schiebers (6) spiegelsymmetrisch zu dessen Quermittelebene ausgebildet sind.

2. Flügelzellenpumpe (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die

Schieberenden (50, 51 ) jedes Schiebers (5) spiegelsymmetrisch zu dessen Längsmittelebene ausgebildet sind.

3. Flügelzellenpumpe (1 ) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schieber (5) spiegelsymmetrisch zu dessen Quermittelebene ausgebildet ist.

4. Flügelzellenpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schieber (5) spiegelsymmetrisch zu dessen Längsmittelebene ausgebildet ist.

5. Flügelzellenpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieberenden (50, 51 ) der Schieber (5) gekrümmt ausgebildet sind.

6. Flügelzellenpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schieberenden (50, 51 ) der Schieber (5) konvex gekrümmt ausgebildet sind.

7. Flügelzellenpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Pumpenring (3) eine elliptische Innenkontur aufweist.

8. Flügelzellenpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungsschlitze (40) des Rotors (4) jeweils einen Basisabschnitt (41 ) aufweisen, dessen Breite größer ist als die Breite der Schieber (5).

9. Flügelzellenpumpe (1 ) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisabschnitte (41 ) der Führungsschlitze (40) abgerundet ausgeführt sind.

Description:
Flügelzellenpumpe

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Flügelzellenpumpe, umfassend eine elektrische Antriebseinheit mit einem Elektromotor und einer Motorwelle, eine Pumpenkammer, die sich an die elektrische Antriebseinheit anschließt und einen Pumpenring aufweist, sowie einen Rotor, der konzentrisch zu der Motorwelle innerhalb der Pumpenkammer angeordnet ist und mit der Motorwelle in Wirkverbindung steht, wobei der Rotor eine Anzahl von Führungsschlitzen aufweist, die sich von dessen Außenumfang rotorein- wärts erstrecken und in denen jeweils ein Schieber mit zwei einander gegenüberliegenden Schieberenden verschiebbar angeordnet ist.

Flügelzellenpumpen der eingangs genannten Art, die häufig auch als Drehschieberpumpen bezeichnet werden, sind aus dem Stand der Technik in verschiedenen Ausführungsformen bereits bekannt. Beispiele für Flügelzellenpumpen liefern die DE 100 24 699 A1 , die DE 199 36 644 B4, die DE 10 2006 058 977 A1 , die DE 10 2006 058 978 A1 , die DE 10 2006 058 979 A1 sowie die DE 10 2006 058 980 A1.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Flügelzellenpumpen weisen eine elektrische Antriebseinheit mit einem Elektromotor und einer Motorwelle, eine Pumpenkammer, die sich an die elektrische Antriebseinheit anschließt, sowie einen Rotor, der konzentrisch zu der Motorwelle innerhalb der Pumpenkammer angeordnet ist, auf. Der Rotor weist seinerseits eine Anzahl von Führungsschlitzen auf, die sich von dessen Außenumfang rotoreinwärts erstrecken und jeweils zur Aufnahme eines Schiebers geeignet sind. In jedem der Führungsschlitze ist jeweils einer der Schieber, der zwei einander gegenüberliegenden Schieberenden aufweist, verschiebbar angeordnet. Die Schieber bilden abhängig von ihrer Drehlage unterschiedlich große Arbeitszellen mit der Innenwand des Pumpenrings, der Außenwand des Rotors und gegebenenfalls benachbarten Schiebern aus.

In Fig. 1 ist ein Schieber 5' dargestellt, wie er bei zahlreichen aus dem Stand der Technik bekannten Flügelzellenpumpen eingesetzt wird. Der Schieber 5' weist ein erstes Schieberende 50' auf, welches während des Betriebs der Flügelzellenpumpe und der Drehung des Rotors die Innenwand des Pumpenrings der Pumpenkammer entlang läuft. Das erste Schieberende 50 ist angeschrägt ausgebildet sind und weist einen Konturverlauf auf, der aus einem ersten, im Wesentlichen orthogonal zur Schieberlängsache orientierten Konturabschnitt 501 und einem zweiten Konturabschnitt 502, der sich diagonal zur Schieberlängsache erstreckt und damit eine An- schrägung bildet, besteht. Der Konturverlauf des ersten Endes 50' ist an das Einlaufbild eines Schiebers 5' nach einigen Betriebsstunden angepasst ist. Dies erfolgt aus der Annahme heraus, dass„eingelaufene" Schieber 5' von Anfang an bessere pneumatische Leistungen liefern, als Schieber, die nicht von Anfang an dieses Verschleißbild angepasst sind, so dass die übliche Justage der Position des Pumpenrings relativ zum Rotor von Beginn an zu sehr verlässlichen Druckwerten der Flügelzellenpumpe führt. Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform weist der Schieber 1 an einem zweiten Schieberende 51 ', welches dem ersten Schieberende 50' gegenüberliegt, zwei abgerundete Randbereiche 510, 51 1 auf, damit der Schieber 5' während des Betriebs der Rotors möglichst tief in den entsprechenden Führungsschlitz des Rotors eintauchen kann. Die beiden abgerundeten Randbereiche 510, 51 1 sind an die dort geforderten Radien für einen optimalen Spannungsverlauf im Rotor unter Last angepasst.

Ein Problem bei dieser aus dem Stand der Technik bekannten Lösung besteht darin, dass die Schieber bei der Montage unter Umständen in einer falschen Orientierung - also mit dem ersten Schieberende nach innen und mit dem zweiten Schieberende nach außen - in die entsprechenden Führungsschlitze des Rotors eingesetzt werden können. Diese Fehlmontage kann bei einem Test der Flügelzellenpumpe unerkannt bleiben und bei einem längeren Betrieb unter Umständen zu unerwünschten Störge ¬ räuschen oder auch zu Schieberbrüchen führen.

Hier setzt die vorliegende Erfindung an.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, bei der die Schieber so ausgeführt sind, dass sie verwechselungsssicher in den Führungsschlitzen montiert werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Flügelzellenpumpe der eingangs genannten Art mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 gelöst. Die Unteransprüche betreffen vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Schieberenden jedes Schiebers spiegelsymmetrisch zu dessen Quermittelebene ausgebildet sind. Unter der Quermittelebene wird diejenige Ebene verstanden, die sich orthogonal zur Längsachse des Schiebers durch dessen Mittelpunkt erstreckt. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass eine Verwechselung der Schieberorientierung bei der Montage in den Führungsschlitzen vermieden werden kann. Die Schieber können also mit anderen Worten entweder mit dem ersten Schieberende oder mit dem zweiten Schieberende voraus in die entsprechenden Führungsschlitze eingesetzt werden. Es kann also nicht mehr zu einer Fehlmontage der Schieber kommen, die bei einem längeren Betrieb der Flügelzellenpumpe unter Umständen zu unerwünschten Störgeräuschen oder auch zu Schieberbrüchen führen kann. In einer vorteilhaften Ausführungsform besteht die Möglichkeit, dass die Schieberenden jedes Schiebers darüber hinaus auch spiegelsymmetrisch zu dessen Längsmittelebene ausgebildet sind.

Um die Montage weiter zu vereinfachen, besteht in einer besonders vorteilhaften Ausführungsform die Möglichkeit, dass jeder Schieber spiegelsymmetrisch zu dessen Quermittelebene ausgebildet ist. Des Weiteren kann in einer bevorzugten Ausführungsform jeder Schieber spiegelsymmetrisch zu dessen Längsmittelebene ausgebildet sein.

In einer vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Schieberenden der Schieber gekrümmt ausgebildet sind. Dadurch können Beschädigungen der Schieber während des Betriebs der Flügelzellenpumpe besonders wirksam verhindert werden. Vorzugsweise können die Schieberenden der Schieber konvex gekrümmt ausgebildet sein.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass der Pumpenring eine elliptische Innenkontur aufweist. Eine derartige elliptische Innenkontur des Pumpenrings mit einer entsprechend geformten Innenwand hat den Vorteil, dass im Inneren der Pumpenkammer kleinere Arbeitszellen mit deutlich kürzeren Ausfahrwegen der Schieber pro halber Umdrehung im Vergleich zu einem Pumpenring mit Kreiskonturgestaltung pro voller Umdrehung erhalten werden. Es hat sich gezeigt, dass eine elliptische Innenkontur des Pumpenrings bei einer symmetrischen Gestaltung der Schieberenden besonders vorteilhaft ist.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass die Führungsschlitze des Rotors jeweils einen Basisabschnitt aufweisen, dessen Breite größer ist als die Breite der Schieber. Vorzugsweise sind die Basisabschnitte der Führungsschlitze abgerundet ausgebildet und dabei insbesondere an die Konturen der beiden Schieberenden angepasst.

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:

Fig. 1 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht eines aus dem Stand der

Technik bekannten Schiebers für eine Flügelzellenpumpe;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine Flügelzellenpumpe gemäß einem bevorzugten

Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3 eine schematisch vereinfachte Seitenansicht eines Schiebers, der bei der

Flügelzellenpumpe gemäß Fig. 2 verwendet wird.

Der grundlegende konstruktive Aufbau sowie das grundlegende Funktionsprinzip einer Flügelzellenpumpe 1 , die gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufgebaut ist, sind aus dem Stand der Technik bekannt und sollen nachfolgend unter Bezugnahme auf Fig. 2 näher erläutert werden. Die Flügelzellenpumpe 1 (Drehschieberpumpe) kann insbesondere als Unterdruckpumpe zur Erzeu ¬ gung eines Vakuums ausgebildet sein, die nach dem so genannten Verdrängerprinzip arbeitet. Die Flügelzellenpumpe 1 umfasst eine elektrische Antriebseinheit, die in einem Gehäuse der Flügelzellenpumpe 1 untergebracht ist und einen Elektromotor mit einer Motorwelle 6 aufweist. Über einen Fluideinlasskanal wird während des Betriebs Luft oder ein anderes Fluidmedium angesaugt und strömt in eine Pumpenkammer 2 der Flügelzellenpumpe 1 ein. Nach dem Durchtritt durch die Pumpenkammer 2 strömt die Luft durch einen Fluidauslasskanal der Flügelzellenpumpe 1 aus. Die Pumpenkammer 2 umfasst eine Grundplatte, einen Pumpenring 3 sowie eine Abdeckplatte. Der Pumpenring 3 weist in diesem Ausführungsbeispiel eine elliptische Innenkontur mit einer entsprechend geformten Innenwand 31 auf. Es besteht in einer alternativen Ausführungsform auch die Möglichkeit, dass der Pumpenring 3 eine kreisförmige Innenkontur aufweist. Im Inneren der Pumpenkammer 2 ist ein zylindrischer Rotor 4 angeordnet, der mit der Motorwelle 6 der Antriebseinheit in Wirkverbindung steht. Der Rotor 4 weist eine Anzahl von Führungsschlitzen 40 auf, die jeweils zur Aufnahme eines Schiebers 5 geeignet sind. In diesem Ausführungsbeispiel weist der Rotor 4 in Umfangsrichtung verteilt insgesamt acht Führungsschlitze 40 auf, die sich von dessen Außenumfang roto- reinwärts erstrecken. In jedem der Führungsschlitze 40 ist jeweils einer der Schieber 5 verschiebbar angeordnet. Der Rotor 4 wird während des Betriebs der Flügelzellenpumpe 1 von der Motorwelle 6 des Elektromotors angetrieben und dadurch in Rotation versetzt. Wie in Fig. 2 zu erkennen, bilden die Schieber 5 abhängig von ihrer Drehlage unterschiedlich große Arbeitszellen mit der Innenwand 30 des Pumpenrings 3, der Außenwand 42 des Rotors 4 und gegebenenfalls benachbarten Schiebern 5 aus.

Unter weiterer Bezugnahme auf Fig. 3 wird deutlich, dass die Schieber 5, die bei der hier vorgestellten Flügelzellenpumpe 1 zum Einsatz kommen und in die Führungsschlitze 40 eingesetzt sind, spiegelsymmetrisch in Bezug auf ihre Quermittelebene Q ausgebildet sind. Unter der Quermittelebene Q wird diejenige Ebene verstanden, die sich orthogonal zur Längsachse des Schiebers 5 durch dessen Mittelpunkt erstreckt. Die Schieber 5 weisen jeweils zwei freie Schieberenden 50, 51 auf, die identisch geformt sind und vorliegend eine konvexe, nach außen weisende Krümmung haben. Vorzugsweise sind die Schieber 5 darüber hinaus auch spiegelsymmetrisch in Bezug auf ihre jeweilige Längsmittelebene ausgebildet. Es besteht alternativ auch die Möglichkeit, dass lediglich die Schieberenden 50, 51 spiegelsymmetrisch in Bezug auf die Quermittelebene Q des Schiebers 5 sowie wahlweise auch spiegelsymmetrisch in Bezug auf die Längsmittelebene des Schiebers 5 ausgebildet sind. Die besondere symmetrische Gestaltung der Schieber 5 beziehungsweise Schieberenden 50, 51 hat den Vorteil, dass Verwechselungen bei der Montage der Schieber 5 in den Führungsschlitzen 40 des Rotors 4 ausgeschlossen werden können, da die Schieber auf Grund ihrer Symmetrie wahlweise entweder mit dem ersten Schieberende 50 oder mit dem zweiten Schieberende 51 voraus in die entsprechenden Führungsschlitze 40 des Rotors 4 eingesetzt werden können. Da eine Fehlmontage der Schieber 5 in den Führungsschlitzen 40 vermieden werden kann, besteht vorliegend auch nicht das Problem, dass die Schieber 5 während des Betriebs auf Grund eines Einbaus derselben in der„falschen" Orientierung unter Umständen Störgeräusche hervorrufen können und gegebenenfalls beschädigt werden können.

Die Führungsschlitze 40 des Rotors 4 sind ebenfalls an die Form der Schieber 5 an- gepasst. Jeder der Führungsschlitze 40 weist im Inneren des Rotors 4 jeweils einen Basisabschnitt 41 auf, dessen Breite etwas größer ist als die Breite der Schieber 5. Wie in Fig. 2 zu erkennen, sind die Basisabschnitte 41 der Führungsschlitze 40 abgerundet ausgebildet und dabei insbesondere an die Konturen der beiden gegenüberliegenden Schieberenden 50, 51 angepasst.

Bezugszeichenliste

1 Flügelzellenpumpe

2 Pumpenkammer

3 Pumpenring

4 Rotor

5, 5' Schieber

6 Motorwelle

40 Führungsschlitz

41 Basisabschnitt

42 Außenwand

50, 50' erstes Schieberende

51 , 51 ' zweites Schieberende

501 erster Konturabschnitt

502 zweiter Konturabschnitt

510 erster abgerundeter Randbereich

51 1 zweiter abgerundeter Randbereich




 
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