DE3819623A1

DE3819623A1 - Vane-cell pump

Info

Publication number: DE3819623A1
Application number: DE19883819623
Authority: DE
Inventors: Richard Jurr
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1988-01-14
Filing date: 1988-06-09
Publication date: 1989-07-27

Abstract

In the case of a vane-cell pump, an outlet (10) is connected to the pump chamber (9b, 9c) via a plurality of connecting channels (11, 12, 13). These connecting channels (11, 12, 13) open into the pump chamber (9b, 9c) one after the other in the direction of rotation of the rotor (2) of the vane-cell pump and each have a non-return valve (14, 15, 16). Consequently, pressure medium which has already been slightly compressed can, with a slight back-pressure, leave the pump chamber (9b) via the first connecting channel (11) seen in the direction of rotation of the rotor (2) and an influx of air from the pump outlet (10) in the pump chamber (9c) is excluded. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flügelzellenpumpe zum Fördern eines kompressiblen Mediums, welche eine einen Einlaß und einen Auslaß aufweisende Pumpenkammer mit einem Rotor hat und bei der im Auslaß ein zur Pumpen kammer hin sperrendes Rückschlagventil vorgesehen ist. Solche Flügelzellenpumpen sind allgemein bekannt und gebräuchlich.The invention relates to a vane pump to convey a compressible medium, which a pump chamber having an inlet and an outlet with a rotor and one in the outlet for pumping Chamber check valve is provided. Such vane pumps are generally known and in use.

In Flügelzellenpumpen wird das angesaugte Medium so lange verdichtet, bis die zwischen zwei Flügeln gebil dete Druckkammer mit dem Auslaß Verbindung erhält. Da durch entsteht beim Aufbau eines Verbraucherdruckes in der Pumpenkammer ein Druck, der unnötig höher liegt als der des Verbrauchers und sich bei Verbindung der Pumpen kammer mit dem Verbraucher teilweise wieder abbaut. Das führt zu einem Leistungsverlust. Ist der Druck im Ver braucher auf einen hohen Wert angestiegen, so erhält die Pumpenkammer mit dem Auslaß Verbindung, bevor der Druck in ihr durch Verdichten auf einen höheren Wert als der Verbraucherdruck angestiegen ist. Das Druckmedium vermag deshalb vom Verbraucher in die Pumpenkammer zu strömen und muß anschließend zusammen mit dem ursprünglich in der Pumpenkammer vorhandenen Volumen in der Flügelzel lenpumpe verdichtet werden. Auch dieser bei höheren Drücken auftretende Rückschlageffekt führt zu Leistungs verlusten.This is how the medium is drawn in vane pumps long compacted until the between two wings Dete pressure chamber with the outlet connection. There by arises when building up a consumer pressure in the pump chamber a pressure that is unnecessarily higher than that of the consumer and himself when the pumps are connected Chamber partially dismantles with the consumer. The leads to a loss of performance. Is the pressure in the ver user has risen to a high value, so the Pump chamber with the outlet connection before the pressure in it by condensing to a higher value than that Consumer pressure has risen. The print medium can therefore flow into the pump chamber from the consumer and then together with the original in the volume in the wing chamber of the pump chamber oil pump can be compressed. This one at higher ones too Pressing kickback effect leads to performance loss.

Aus den gleichen Gründen kommt es zu Leistungsverlusten, wenn eine Flügelzellenpumpe zum Evakuieren eines Ver brauchers eingesetzt wird. Erhält der eine zwischen zwei Flügeln gebildete Pumpenkammerbereich Verbindung mit der Atmosphäre, dann ist der Druck in diesem Pumpenkammerbe reich zunächst noch geringer als der Atmosphärendruck. Luft strömt deshalb zunächst in diesen Pumpenkammerbe reich hinein und muß von der Flügelzellenpumpe mit ver dichtet werden.For the same reasons, there is a loss of performance, if a vane pump to evacuate a ver user is used. The one gets between two Wing formed pump chamber area connection with the Atmosphere, then the pressure in that pump chamber range is initially lower than atmospheric pressure. Air therefore initially flows into this pump chamber rich in and must from the vane pump with ver be sealed.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flügel zellenpumpe der eingangs genannten Art derart zu gestal ten, daß sie mit möglichst geringem Energiebedarf zu arbeiten vermag.The invention has for its object a wing to design such a cell pump of the type mentioned that they use as little energy as possible can work.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Auslaß mehrere, auf einen Teilbereich des Umfangs der Flügelzellenpumpe in Drehrichtung des Rotors hinter einander angeordnete, in die Pumpenkammer führende Ver bindungskanäle aufweist, welche jeweils mit einem Rück schlagventil versehen sind.This object is achieved in that the outlet several, on a portion of the circumference the vane pump in the direction of rotation of the rotor behind mutually arranged, leading into the pump chamber Ver has binding channels, each with a back check valve are provided.

Wird eine solche Flügelzellenpumpe zum Aufbau eines Druckes in einem Verbraucher eingesetzt, dann kann durch diese Gestaltung beim Druckaufbau schon nur gering vor verdichtetes Druckmedium über den in Drehrichtung gese hen ersten Verbindungskanal zum Verbraucher hin abströ men. Das Druckmedium braucht deshalb in der Pumpenkammer nicht unnötig verdichtet zu werden. Mit zunehmendem Druck im Verbraucher ist auch eine höhere Verdichtung in der Flügelzellenpumpe erforderlich, um Druckmedium zum Verbraucher zu fordern, so daß zunächst das Rückschlag ventil des in Drehrichtung gesehen ersten Verbindungs kanals und dann nacheinander die weiteren Rückschlagven tile geschlossen bleiben. Bei höherem Verbraucherdruck ist ein Rückschlag zur Pumpenkammer hin ausgeschlossen, da die Rückschlagventile nur öffnen, wenn in der Pumpen kammer höherer Druck herrscht als beim Verbraucher.If such a vane pump to build a Pressure used in a consumer, then through this design only slightly before the pressure build-up compressed pressure medium in the direction of rotation hen the first connection channel flows out to the consumer men. The pressure medium therefore needs in the pump chamber not to be compressed unnecessarily. With increasing Consumer pressure is also a higher compression in the vane pump required to supply pressure medium to the Demanding consumers, so the setback first valve of the first connection seen in the direction of rotation channel and then successively the further setback veins tile stay closed. At higher consumer pressure a kickback to the pump chamber is impossible, since the check valves only open when in the pumps chamber pressure is higher than that of the consumer.

Wird die Flügelzellenpumpe zum Erzeugen von Unterdruck in einem Verbraucher eingesetzt, dann verhindern die Rückschlagventile, daß von der Atmosphäre her Luft in die Flügelzellenpumpe gelangen kann, die eine Gegenkraft erzeugt.The vane pump is used to generate negative pressure used in a consumer, then prevent the Check valves that air in from the atmosphere the vane pump can get a counterforce generated.

Eine für die Erzeugung von Druckluft vorteilhafte, sehr einfache Ausführungsform der Erfindung, die gegenüber bisherigen Flügelzellenpumpen zu einer erheblichen Ener gieeinsparung führt, zeichnet sich dadurch aus, daß ins gesamt drei über eine Bogenlänge von unter 90 Grad ange ordnete Verbindungskanäle vorgesehen sind.A very advantageous for the production of compressed air simple embodiment of the invention opposite vane pumps to a considerable energy Gie saving leads, is characterized in that ins a total of three over an arc length of less than 90 degrees orderly connection channels are provided.

Ein besonders hohes Luftvolumen kann bei niedrigen Drücken zum Verbraucher gefördert werden, wenn gemäß einer anderen Ausgestaltung der Erfindung die Hubkurve unmittelbar hinter dem Einlaß gegenüber einer Sichelform radial nach außen geführt ist. Hierdurch entsteht ein sehr hohes Pumpenkammervolumen, welches erst durch die erfindungsgemäße Anordnung von mehreren Verbindungs kanälen mit jeweils einem Rückschlagventil mit einem vertretbaren Energieaufwand zum Verbraucher hin geför dert werden kann.A particularly high volume of air can be at low Pressures to be promoted to the consumer when according to another embodiment of the invention, the stroke curve immediately behind the inlet opposite a sickle shape is guided radially outwards. This creates a very high pump chamber volume, which is only possible due to the arrangement of several connections according to the invention channels each with a check valve with a justifiable energy expenditure to the consumer can be changed.

Vorteilhaft ist es auch, wenn in dem zu einem Bereich höchsten Druckes in der Pumpenkammer führenden Verbin dungskanal eine das Rückschlagventil dieses Verbindungs kanals umgehende Bypass-Verbindung mit einem vom Ver braucher in Richtung der Pumpenkammer öffnenden Rück schlagventil vorgesehen ist. Hierdurch läßt sich er reichen, daß es oberhalb eines festgelegten Druckes zu einem Rückschlag des Verbraucherdruckes in die Pumpen kammer kommt. Dadurch wird die Pumpe abgebremst, so daß der Aufbau eines unerwünscht hohen Druckes ausgeschlos sen ist. Eine solche Flügelzellenpumpe benötigt deshalb kein Abblasventil, so daß unerwünschte Zischgeräusche beim Abblasen von Überdruck vermieden werden. Denkbar ist es auch, daß statt der Anordnung eines Rückschlag ventils in einer Bypass-Verbindung das Rückschlagventil in dem Verbindungskanal so gestaltet wird, daß es ober halb eines bestimmten Druckes stets offen bleibt.It is also advantageous if in an area highest pressure in the pump chamber leading connection dungskanal an the check valve of this connection channel immediate bypass connection with a Ver need to open towards the pump chamber check valve is provided. This allows him to suffice that it is above a set pressure a setback of consumer pressure in the pumps chamber comes. As a result, the pump is braked so that the build-up of an undesirably high pressure is excluded is. Such a vane pump is therefore required no blow-off valve, so that unwanted hissing noises be avoided when blowing off excess pressure. Conceivable it is also that instead of ordering a setback the check valve in a bypass connection is designed in the connecting channel so that it is upper always remains open at a certain pressure.

Der Öffnungsdruck der Rückschlagventile in den Verbin dungskanälen kann durch die Federkraft ihrer Ventil federn verändert werden. Eine Anpassung an unterschied liche Gegebenheiten ist möglich, wenn gemäß einer ande ren Ausgestaltung der Erfindung die Rückschlagventile hinsichtlich ihres Öffnungsdruckes einstellbar sind.The opening pressure of the check valves in the connector can ducts through the spring force of their valve springs are changed. An adaptation to difference conditions is possible if according to another Ren embodiment of the invention, the check valves are adjustable in terms of their opening pressure.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips sind zwei davon schematisch in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. Diese zeigt inThe invention allows numerous embodiments. To further clarification of their basic principle are two of which are shown schematically in the drawing and are described below. This shows in

Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Flügelzellenpumpe, Fig. 1 shows a section through a vane pump,

Fig. 2 ein Ersatzschaltbild der erfindungsgemäßen Flügelzellenpumpe mit einem Verbraucher, FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the vane pump according to the invention with a consumer,

Fig. 3 die Stromkurven einer Flügelzellenpumpe nach dem Stand der Technik und der erfindungsge mäßen Flügelzellenpumpe, Fig. 3 shows the current waveforms of a vane pump of the prior art and the erfindungsge MAESSEN vane pump,

Fig. 4 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungs form einer erfindungsgemäßen Flügelzellen pumpe. Fig. 4 shows a section through a second embodiment form of a vane pump according to the invention.

Die in Fig. 1 gezeigte Flügelzellenpumpe hat einen um eine Achse 1 drehbaren Rotor 2 mit Flügeln 3, 4, 5, 6, die bei einer Drehbewegung des Rotors 2 entlang einer Hubkurve 7 gleiten. In Fig. 1 gesehen rechts unten hat die Flügelzellenpumpe einen Einlaß 8, über den in eine Pumpenkammer 9 Luft angesaugt werden kann, wenn sich der Rotor 2 entgegen dem Uhrzeigersinn dreht. Ein Auslaß 10 hat über insgesamt drei Verbindungskanäle 11, 12, 13 Verbindung mit der Pumpenkammer 9 b bzw. 9 c. Diese Ver bindungskanäle 11, 12, 13 münden in Drehrichtung des Rotors 2 gesehen nacheinander in die Pumpenkammer 9 b bzw. 9 c. In ihnen ist jeweils ein zum Auslaß 10 hin öffnendes Rückschlagventil 14, 15, 16 vorgesehen. Am Auslaß 10 ist ein mit Druckluft zu versorgender Ver braucher 17 angeschlossen.The vane pump shown in FIG. 1 has a rotor 2 rotatable about an axis 1 with vanes 3 , 4 , 5 , 6 which slide along a stroke curve 7 when the rotor 2 rotates. Seen in Fig. 1 bottom right, the vane pump has an inlet 8 through which air can be drawn into a pump chamber 9 when the rotor 2 rotates counterclockwise. An outlet 10 has a total of three connection channels 11 , 12 , 13 connection to the pump chamber 9 b and 9 c . This Ver connecting channels 11 , 12 , 13 open in the direction of rotation of the rotor 2 successively seen in the pump chamber 9 b and 9 c . In each of them a check valve 14 , 15 , 16 opening towards the outlet 10 is provided. At the outlet 10 a consumer 17 to be supplied with compressed air is connected.

Ist im Verbraucher 17 noch kein Druck aufgebaut, so wird beim Arbeiten der Flügelzellenpumpe die erst gering ver dichtete Luft in der Pumpenkammer 9 b über den Auslaß 11 und das Rückschlagventil 14 zum Verbraucher 17 geför dert. Auch die übrigen Rückschlagventile 15 und 16 sind zunächst beide geöffnet und ermöglichen beide eine Druck mittelförderung zum Verbraucher 17 hin. Ist in ihm der Druck bis auf den maximal in der Pumpenkammer 9 b erzeug baren Druck gestiegen, so schließt das Rückschlagventil 14. Das in der Flügelzellenpumpe eingeschlossene Druck medium wird weiter verdichtet und vermag die Flügelzel lenpumpe zunächst über die Verbindungskanäle 12 und 13 und oberhalb eines bestimmten Druckes nur noch über den Verbindungskanal 13 zu verlassen. Is constructed, no pressure in the consumer 17, as in operation of the vane pump is the only low ver composed of air in the pump chamber 9b via the outlet 11 and the check valve 14 changed to the consumer geför 17th The other check valves 15 and 16 are both both initially open and both allow pressure medium delivery to the consumer 17 . If the pressure in it has risen to the maximum pressure that can be generated in the pump chamber 9 b , the check valve 14 closes. The pressure medium enclosed in the vane pump is further compressed and is able to leave the vane pump initially via the connecting channels 12 and 13 and above a certain pressure only via the connecting channel 13 .

Die Fig. 2 verdeutlicht die Funktionsweise der Flügel zellenpumpe zusätzlich. Zu Beginn eines Druckaufbaus im Verbraucher 17 sind alle drei Rückschlagventile 14, 15, 16 geöffnet. Bei beispielsweise 300 mbar Druck schließt das erste Rückschlagventil 14 und ab beispielsweise 600 mbar Druck auch das zweite Rückschlagventil 15. Das dritte Rückschlagventil 16 ist durch eine Bypass-Ver bindung 18 überbrückt, in der ein vom Verbraucher 17 zur Flügelzellenpumpe hin öffnendes Rückschlagventil 19 vorgesehen ist. Hierdurch gelangt bei hohem Druck der Druck vom Verbraucher 17 in die Pumpenkammer und führt dort durch Rückschlageffekte zu einem Abbremsen des Rotors, wodurch ein unerwünscht hoher Druckaufbau aus geschlossen wird. Fig. 2 illustrates the operation of the vane cell pump in addition. At the beginning of a pressure build-up in the consumer 17 , all three check valves 14 , 15 , 16 are open. The first check valve 14 closes at a pressure of, for example, 300 mbar and the second check valve 15 also closes at a pressure of, for example, 600 mbar. The third check valve 16 is bridged by a bypass connection 18 , in which a check valve 19 is provided which opens from the consumer 17 to the vane pump. As a result, the pressure from the consumer 17 reaches the pump chamber at high pressure and there leads to braking of the rotor due to kickback effects, thereby eliminating an undesirably high pressure build-up.

Die Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in welchem gestrichelt die Stromaufnahme I des Antriebsmotors in Abhängigkeit vom aufgebauten Druck P einer üblichen Flügelzellenpumpe und mit einer durchgezogenen Linie I über P für die er findungsgemäße Flügelzellenpumpe dargestellt ist. Zu sehen ist, daß die bei herkömmlichen Flügelzellenpumpen nach einer anfänglichen Stromspitze auftretende gleich mäßige Zunahme der Stromaufnahme bei der erfindungsge mäßen Flügelzellenpumpe sich zu einer Stromabnahme bei zunehmenden Drücken umkehrt. Fig. 3 shows a diagram in which the current consumption I of the drive motor is shown in dashed lines as a function of the built-up pressure P of a conventional vane pump and with a solid line I over P for the vane pump according to the invention. It can be seen that the steady increase in current consumption occurring in conventional vane pumps after an initial current peak in the vane pump according to the invention reverses to a decrease in current with increasing pressures.

Die Flügelzellenpumpe gemäß Fig. 4 ist so angeordnet, daß in einem Verbraucher 20, bei dem es sich beispiels weise um einen mit Unterdruck arbeitenden Bremskraft verstärker handeln kann, Unterdruck erzeugbar ist. Der Rotor 2 dreht sich bei diesem Ausführungsbeispiel im Uhrzeigersinn, also genau entgegengesetzt wie bei dem vorangegangenen Ausführungsbeispiel. Der Verbraucher 20 ist am Einlaß 8 angeschlossen. Die Hubkurve 7 der Flügel zellenpumpe ist zwischen dem Einlaß 8 und dem Auslaß 10 abgeflacht. Genau wie bei dem vorangegangenen Ausfüh rungsbeispiel hat die auslaßseitige Pumpenkammer 9 c über Verbindungskanäle 11, 12 Verbindung mit dem Auslaß 10, wobei hier allerdings statt drei nur zwei Verbindungs kanäle 11, 12 vorgesehen sind. In jedem Verbindungskanal 14, 15 ist wiederum ein zur Pumpenkammer 9 c hin sperren des Rückschlagventil 14, 15 vorgesehen. Diese Rückschlag ventile 14, 15 verhindern, daß Luft in die Pumpenkammer 9 c strömen kann.The vane pump according to FIG. 4 is arranged so that vacuum can be generated in a consumer 20 , which may be a brake force booster working with vacuum, for example. The rotor 2 rotates clockwise in this exemplary embodiment, that is to say in exactly the opposite direction as in the previous exemplary embodiment. The consumer 20 is connected to the inlet 8 . The stroke curve 7 of the vane cell pump is flattened between the inlet 8 and the outlet 10 . Exactly as in the previous embodiment, the outlet-side pump chamber 9 c has connection channels 11 , 12 with the outlet 10 , but here, instead of three, only two connection channels 11 , 12 are provided. In each connecting channel 14 , 15 , a check valve 14 , 15 is again provided to block the pump chamber 9 c . This check valves 14 , 15 prevent air from flowing into the pump chamber 9 c .

Claims

1. Vane pump for conveying a compressible medium, which has an inlet and an outlet having a pump chamber with a rotor and in which a non-return valve blocking the pump chamber is provided in the outlet, characterized in that the outlet ( 10 ) several, one Part of the circumference of the vane pump in the direction of rotation of the rotor ( 2 ) arranged one behind the other and leading into the pump chamber ( 9 b , 9 c ) has connecting channels ( 11 , 12 , 13 ) which are each provided with a check valve ( 14 , 15 , 16 ) .

2. Vane pump according to claim 1, characterized in that a total of three over an arc length of less than 90 degrees connecting channels ( 11 , 12 , 13 ) are provided.

3. Vane pump according to claims 1 or 2, characterized in that the stroke curve ( 7 ) is guided radially outward directly behind the inlet ( 8 ) with respect to a sickle shape.

4. Vane pump according to one or more of the preceding claims, characterized in that in a region to the highest pressure in the pump chamber ( 9 c ) leading connecting channel ( 13 ) a check valve ( 16 ) of this connecting channel ( 13 ) bypass bypass Connection ( 18 ) with a consumer ( 17 ) in the direction of the pump chamber ( 9 c ) opening check valve ( 19 ) is provided.

5. Vane pump according to one or more of the preceding claims, characterized in that the return check valves ( 14 , 15 , 16 ) are adjustable in terms of their opening pressure.