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EP1766242B1 - Flügel für eine einflügelvakuumpumpe - Google Patents

Flügel für eine einflügelvakuumpumpe Download PDF

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EP1766242B1
EP1766242B1 EP05772163A EP05772163A EP1766242B1 EP 1766242 B1 EP1766242 B1 EP 1766242B1 EP 05772163 A EP05772163 A EP 05772163A EP 05772163 A EP05772163 A EP 05772163A EP 1766242 B1 EP1766242 B1 EP 1766242B1
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EP
European Patent Office
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blade
wall
wing
blade according
diagonal walls
Prior art date
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EP05772163A
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English (en)
French (fr)
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EP1766242A1 (de
Inventor
Willi Schneider
Martin Thoma
Friedhelm Pfitzer
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Joma Polytec GmbH
Original Assignee
Joma Hydromechanic GmbH
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Publication date
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Application filed by Joma Hydromechanic GmbH filed Critical Joma Hydromechanic GmbH
Publication of EP1766242A1 publication Critical patent/EP1766242A1/de
Application granted granted Critical
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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
    • 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
    • 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
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    • 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
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/08—Rotary pistons
    • F01C21/0809—Construction of vanes or vane holders
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C2220/00—Application
    • F04C2220/10—Vacuum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/20—Manufacture essentially without removing material
    • F04C2230/22—Manufacture essentially without removing material by sintering
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/20—Rotors

Definitions

  • the invention relates to a wing 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 mounted rotatably in the rotor orthogonal to the axis of rotation and rests with its free ends on the inner peripheral surface of the housing.
  • Vacuum pumps with such a construction are made, for example EP 1 424 495 known. They usually have an existing metal housing, in which a rotor is rotatably mounted and in which the work spaces are formed. The rotor is rotated, for example, by the engine of a motor vehicle. It is also known that these rotors are made of metal and in particular of sintered metal. Due to the high weight of the rotor this has a large moment of inertia, whereby the power consumption of the vacuum pump is undesirably high. In addition, the wing is made of solid material, whereby the moment of inertia is further increased.
  • the invention is therefore based on the object to provide a vacuum pump, in particular a single-wing vacuum pump, which has a lower power consumption.
  • the inventive design of the wing of the essential advantage is achieved that the weight of the wing is reduced, without the flexural rigidity is significantly affected.
  • the truss structure already in US 4,088,426 disclosed has the advantage of stiffening the wing in a simple manner, so that it can easily absorb and support the bending forces arising during the pumping process.
  • the truss structure extends into the wing tip.
  • the mass moment of inertia of the wing is particularly greatly reduced, so that lower forces are required for accelerating and decelerating.
  • the framework structure has diagonal walls which terminate in the outer wall.
  • the diagonal walls are at an angle to Outside wall, which is determined from the respective application for the maximum load case.
  • the diagonal walls are at an angle of 45 ° to the outer wall.
  • a simple construction of the wing results from the fact that a maximum of two diagonal walls meet in a truss node. In particular, in the case of injection-molded wings, this avoids an accumulation of material in the truss node.
  • the wing except for the diagonal walls, hollow. These cavities also serve to absorb lubricant in the form of oil, so that the oil is also permanently available for sealing purposes.
  • a partition wall is provided, which extends orthogonal to the outer wall. This partition increases the total weight of the wing only insignificantly, since it has relatively small dimensions. However, you increase the flexural rigidity of the wing.
  • openings In order to achieve a pressure equalization between the two sides of the partition, this is provided with openings.
  • the openings can be made relatively small and also have the advantage that lubricant can get from one side to the other side of the partition.
  • partition wall, the outer wall and the diagonal walls form blind holes with a substantially triangular cross-section.
  • Such structures are relatively stiff and yet easy to produce.
  • 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.
  • a generally designated 18 rotor in which a wing 20 is mounted orthogonal to the axis of rotation 21 slidably.
  • the rotor 18 is constructed in two parts and has a rotor axis 22 and a rotor housing 24.
  • the rotor axis 22 passes through the housing 12, in particular a bottom 26 of the interior 16 via a drive opening 28 and protrudes with a rectangular portion 30 on the rear side out of the housing 12, over which it is rotated (by means of a drive, not shown) in rotation.
  • the drive opening 28 is provided with suitable sealing means, so that neither lubricant leak nor air and / or dirt in the interior 16 can occur.
  • the wing 20 in detail in the Figures 2 and 3 is reproduced, has an outer wall 32, which faces the inner peripheral surface 34 of the inner space 16. In this case, the wing 20 bears with its free ends 36 against this inner circumferential surface 34.
  • the outer wall 32 is closed, that is executed without leading to the opposite side leading openings and surrounds a truss structure 38, which is the core of the wing 20 forms.
  • the truss structure 38 has a multiplicity of diagonal walls 40, two of which each meet in a truss node 42. In this case, the diagonal wall 40 and the outer wall 32 form an angle 44 of 45 °.
  • FIG. 2 is clearly seen that the diagonal walls 40 are arranged W-shaped.
  • the outer wall 32 and each two diagonal walls 40 enclose a substantially triangular opening 46.
  • This opening 46 may be either continuous or it may also be from a partition 48, as it turns out FIG. 3 results, be interrupted.
  • This partition 48 extends in the direction of the longitudinal axis 50 of the wing 20 and in turn has openings 52 which connect the two openings 46 together.
  • the openings 46 may also be slightly conical, so that the wing can be easily removed from an injection mold.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Applications Or Details Of Rotary Compressors (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Flügel 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.
  • Vakuumpumpen mit einem derartigen Aufbau sind z.B. aus EP 1 424 495 bekannt. Sie weisen in der Regel ein aus Metall bestehendes Gehäuse auf, in welchem ein Rotor drehbar gelagert ist und in welchem die Arbeitsräume gebildet werden. Der Rotor wird zum Beispiel vom Motor eines Kraftfahrzeugs in Drehung versetzt. Es ist auch bekannt, dass diese Rotoren aus Metall und insbesondere aus Sintermetall bestehen. Aufgrund des hohen Gewichts des Rotors besitzt dieser ein großes Massenträgheitsmoment, wodurch die Leistungsaufnahme der Vakuumpumpe unerwünscht hoch ist. Außerdem besteht der Flügel aus Vollmaterial, wodurch das Massenträgheitsmoment weiter erhöht wird.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Vakuumpumpe, insbesondere eine Einflügelvakuumpumpe bereit zu stellen, die eine geringere Leistungsaufnahme besitzt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Flügel einer Einflügelvakuumpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der Kern des Flügels eine Fachwerkstruktur aufweist, die von der Außenwand des Flügels umgeben ist und die Fachwerkstruktur bis in die freien Enden des Flügels erstreckt.
  • Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Flügels wird der wesentliche Vorteil erzielt, dass das Gewicht des Flügels reduziert wird, ohne dass die Biegesteifigkeit wesentlich beeinflusst wird. Die Fachwerkstruktur, die schon in US 4 088 426 offenbart ist, besitzt den Vorteil, den Flügel auf einfache Art und Weise auszusteifen, so dass er die beim Pumpvorgang entstehenden Biegekräfte problemlos aufnehmen und abstützen kann.
  • Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass sich die Fachwerkstruktur bis in die Flügelspitze erstreckt. Dadurch wird das Massenträgheitsmoment des Flügels besonders stark reduziert, so dass zum Beschleunigen und Verzögern geringere Kräfte erforderlich sind.
  • Bei einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Fachwerkstruktur Diagonalwände aufweist, die in der Außenwand enden. Dabei stehen die Diagonalwände unter einem Winkel zur Außenwand stehen, der aus dem jeweiligen Anwendungsfall für den maximalen Lastfall festgelegt wird. Vorteilhaft stehen die Diagonalwände unter einem Winkel von 45° zur Außenwand. Diese Ausgestaltung des Flügels bietet den wesentlichen Vorteil, dass optimal dem Großteil aller Biegekräfte entgegengewirkt werden kann. Dadurch, dass sich der Flügel nahezu nicht verformt, kann er mit geringem Spiel im Rotor geführt werden, wodurch der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht wird, da die Leckluft verringert wird. Unter Umständen kann sogar vollständig auf eine separate Abdichtung mittels Dichtelementen verzichtet werden.
  • Ein einfacher Aufbau des Flügels ergibt sich dadurch, dass sich maximal zwei Diagonalwände in einem Fachwerkknoten treffen. Insbesondere bei spritzgegossenen Flügeln wird hierdurch eine Materialanhäufung im Fachwerkknoten vermieden.
  • Mit Vorzug ist der Flügel, abgesehen von den Diagonalwänden, hohl ausgebildet. Diese Hohlräume dienen auch dazu, Schmiermittel in Form von Öl aufzunehmen, so dass das Öl auch zu Abdichtzwecken permanent zur Verfügung steht.
  • Bei einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass in der Längsachse des Flügels eine Trennwand vorgesehen ist, die sich orthogonal zur Außenwand erstreckt. Diese Trennwand erhöht das Gesamtgewicht des Flügels nur unbedeutend, da sie relativ kleine Abmessungen besitzt. Sie erhöhe jedoch die Biegesteifigkeit des Flügels.
  • Um einen Druckausgleich zwischen den beiden Seiten der Trennwand zu erreichen, ist diese mit Durchbrüchen versehen. Die Durchbrüche können relativ klein gestaltet sein und besitzen zudem den Vorteil, dass Schmiermittel von der einen Seite auf die andere Seite der Trennwand gelangen kann.
  • Von Vorteil ist außerdem, dass die Trennwand, die Außenwand und die Diagonalwände Sacklöcher mit einem im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt bilden. Derartige Strukturen sind relativ steif und dennoch einfach herstellbar.
  • Weitere 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 können 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 Darstellung des Flügels; und
    Figur 3
    eine perspektivische Darstellung des Flügels, teilweise aufgeschnitten.
  • 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. In diesem Innenraum 16 befindet sich ein insgesamt mit 18 bezeichneter Rotor, in welchem ein Flügel 20 orthogonal zur Drehachse 21 verschieblich gelagert ist. Der Rotor 18 ist zweiteilig aufgebaut und weist eine Rotorachse 22 und ein Rotorgehäuse 24 auf. Die Rotorachse 22 durchgreift das Gehäuse 12, insbesondere einen Boden 26 des Innenraums 16 über eine Antriebsöffnung 28 und ragt mit einem rechteckförmigen Abschnitt 30 auf der Rückseite aus dem Gehäuse 12 heraus, über welchen er (mittels eines nicht dargestellten Antriebs) in Drehung versetzt wird. Die Antriebsöffnung 28 ist mit geeigneten Dichtmitteln versehen, sodass weder Schmiermittel austreten noch Luft und/oder Schmutz in den Innenraum 16 eintreten kann.
  • Der Flügel 20, der im Detail in den Figuren 2 und 3 wiedergegeben ist, besitzt eine Außenwand 32, welche der Innenumfangsfläche 34 des Innenraums 16 zugewandt ist. Dabei liegt der Flügel 20 mit seinen freien Enden 36 an dieser Innenumfangsfläche 34 an. Die Außenwand 32 ist geschlossen, d.h. ohne auf die gegenüberliegende Seite führende Durchbrüche ausgeführt und umgibt eine Fachwerkstruktur 38, die den Kern des Flügels 20 bildet. Die Fachwerkstruktur 38 weist eine Vielzahl an Diagonalwänden 40 auf, von denen jeweils zwei sich in einem Fachwerkknoten 42 treffen. Dabei schließen die Diagonalwand 40 und die Außenwand 32 einen Winkel 44 von 45° ein.
  • Aus Figur 2 ist deutlich erkennbar, dass die Diagonalwände 40 W-förmig angeordnet sind. Die Außenwand 32 und jeweils zwei Diagonalwände 40 umschließen eine im Wesentlichen dreieckförmige Öffnung 46. Diese Öffnung 46 kann entweder durchgehend sein oder sie kann auch von einer Trennwand 48, wie sie sich aus Figur 3 ergibt, unterbrochen sein. Diese Trennwand 48 erstreckt sich in Richtung der Längsachse 50 des Flügels 20 und weist ihrerseits Durchbrüche 52 auf, die die beiden Öffnungen 46 miteinander verbinden. Die Öffnungen 46 können auch leicht konisch sein, so dass der Flügel problemlos einer Spritzgussform entnommen werden kann.

Claims (10)

  1. Flügel (20) für eine Einflügelvakuumpumpe (10), die ein topfförmiges Gehäuse (12) aufweist und mit einem exzentrisch und drehbar im Gehäuse (12) gelagerten Rotor (18) versehen ist, wobei der Flügel (20) im Rotor (18) orthogonal zur Drehachse (21) verschieblich gelagert ist und mit seinen freien Enden (36) an der Innenumfangsfläche (34) des Gehäuses (12) anliegt, wobei der Flügel (20) zumindest in den, den Rotor (18) überragenden Abschnitten in Richtung auf die Innenumfangsfläche (34) eine geschlossene Oberfläche aufweist und die Oberfläche von einer Außenwand (32) gebildet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Kern des Flügels (20) eine Fachwerkstruktur (38) aufweist, die von der Außenwand (32) umgeben ist und die Fachwerkstruktur (38) bis in die freien Enden (36) des Flügels (20) erstreckt.
  2. Flügel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fachwerkstruktur (38) Diagonalwände (40) aufweist, die in der Außenwand (32) enden.
  3. Flügel nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagonalwände (40) unter einem Winkel (44) von 35° bis 55°, insbesondere von 45° zur Außenwand (32) stehen.
  4. Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich maximal zwei Diagonalwände (40) in einem Fachwerkknoten (42) treffen.
  5. Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Diagonalwände (40) W-förmig angeordnet sind.
  6. Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügel (20) abgesehen von den Diagonalwänden (40) hohl ist.
  7. Flügel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Längsachse (50) des Flügels (20) eine Trennwand (48) vorgesehen ist, die sich orthogonal zur Außenwand (32) erstreckt.
  8. Flügel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (48) mit Durchbrüchen (52) versehen ist.
  9. Flügel nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennwand (48), die Außenwand (32) und die Diagonalwände (40) Sacklöcher mit einem im Wesentlichen dreieckförmigen Querschnitt bilden.
  10. Einflügelvakuumpumpe mit einem Flügel nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
EP05772163A 2004-07-09 2005-06-30 Flügel für eine einflügelvakuumpumpe Active EP1766242B1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

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DE102004034925A DE102004034925B3 (de) 2004-07-09 2004-07-09 Einflügelvakuumpumpe
PCT/EP2005/007028 WO2006005445A1 (de) 2004-07-09 2005-06-30 Flügel für eine einflügelvakuumpumpe

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EP1766242A1 EP1766242A1 (de) 2007-03-28
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Family Applications (2)

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KR (2) KR101131741B1 (de)
CN (2) CN100529405C (de)
CA (2) CA2575775A1 (de)
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