Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe zur Förderung eines Fördermediums. Die Rotationspumpe umfasst einen Stator und einen, innerhalb des Stators um eine Drehachse drehbaren, Rotor. Der Rotor weist mehrere über den Umfang des Rotors verteilte Förderelemente auf. Die Förderelemente sind in Bezug auf die Drehachse radial beweglich am Rotor angeordnet. Zwei benachbarte Förderelemente begrenzen zusammen mit der Außenmantelfläche des Rotors, der Innenmantelfläche des Stators und Axialwänden (Boden und Deckel) jeweils eine Förderzelle, sodass die Rotationspumpe mehrere Förderzellen aufweist. Dabei bilden mindestens zwei Förderzellen, welche ein erstes maximales Zellenvolumen aufweisen, eine erste Förderzellengruppe. Mindestens zwei weitere Förderzellen, welche ein zweites maximales Zellenvolumen aufweisen, bilden eine zweite Förderzellengruppe.

Aus der DE 2 415 620 A1 ist eine Vorrichtung an hydraulischen Pumpen und Motoren des Verdrängertyps bekannt, bei welcher der Pumpenrotor mit ungleichmäßiger Teilung zwischen den einzelnen Pumpenkörpern, wie Kolben oder Flügeln, ausgebildet ist. Die variierenden geometrischen Abstände zwischen allen Pumpenkörpern bewirken, dass die Impulse des durch die Pumpe geförderten Fördermediums so weitgehend wie möglich in unregelmäßiger Reihenfolge aufeinanderfolgen und dementsprechend das totale Geräuschniveau ohne jede Form von Isolation oder Schirmung auf ein Minimum gesenkt wird.

DE 706 484 A1 offenbart eine Drehkolbenkraft- oder -arbeitsmaschine mit sichelförmigem Arbeitsraum. Die Maschine umfasst ein Gehäuse, in dem ein exzentrischer Läufer gelagert ist, der Schlitze für Schieber aufweist. Zur Vermeidung der Läufererregung sind die im Bogenmaß gemessenen Entfernungen der Schlitzmündungen am Läuferumfang verschieden groß. Ferner ist der Winkel zwischen dem Halbmesser und der Schiebermittellinie bei verschiedenen Schiebern unterschiedlich.

Auch FR 773 258 A1 offenbart eine Rotationskolbenmaschine deren Schaufeln innerhalb einer sichelförmigen Arbeitskammer beweglich an einer Kolbentrommel befestigt sind. Die Abstände, die die Schaufeln voneinander trennen, sind dabei unterschiedlich groß.

Die Dokumente EP 1 316 729 B1, US 6 497 557 B2 und DE 10 2011 078038 A1 offenbaren jeweils Flügelzellenpumpen mit Flügeln in unterschiedlichen Abständen, jedoch nicht in der Art, dass sie Gruppen bilden, in denen die benachbarten Flügelzellen jeweils gleichen Winkel haben.

WO 2017/186272 A1 und US 2018/106252 A1 offenbaren Flügelzellenpumpen mit Gruppen von Flügelzellen, die innerhalb der Gruppen jeweils auch gleiche Abstände zwischen benachbarten Flügeln haben, wobei diese Abstände bei den verschiedenen Gruppen ungleich sind. Jedoch weisen diese Flügelzellenpumpen ausdrücklich auch einzelne Zellen mit einem weiteren Abstand zwischen den Flügeln auf, der unterschiedlich von den anderen Abständen ist.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es eine Rotationspumpe bereitzustellen, welche im Betrieb weniger Geräusche emittiert.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung und den Figuren.

Die erfindungsgemäße Rotationspumpe, welche vorzugsweise als Flügelzellenpumpe oder Pendelschieberpumpe ausgebildet ist, umfasst einen Stator und einen Rotor. Der Rotor ist innerhalb des Stators um eine Drehachse drehbar angeordnet. Ferner weist der Rotor mehrere, in Bezug auf die Drehachse radial bewegliche, Förderelemente auf. Jeweils zwei benachbarte Förderelemente begrenzen zusammen mit der Außenmantelfläche des Rotors und der Innenmantelfläche des Stators eine Förderzelle, so dass die Rotationspumpe eine Vielzahl von Förderzellen aufweist. Mindestens zwei Förderzellen, welche ein erstes maximales Zellenvolumen aufweisen, bilden eine erste Förderzellengruppe. Es handelt sich bei den Förderzellen der ersten erste Förderzellengruppe um benachbarte Förderzellen. Mindestens eine zweite Förderzellengruppe wird durch mindestens zwei weitere Förderzellen gebildet, welche ein zweites maximales Zellenvolumen aufweisen. Die Förderzellen der zweiten Förderzellengruppe sind ebenfalls benachbarte Förderzellen. Die Rotationspumpe weist lediglich gruppierte Förderzellen auf. Der Rotationspumpe fehlen Förderzellen, die nicht einer der Förderzellengruppen zugeordnet sind. Mit anderen Worten umfasst die Rotationspumpe lediglich Förderzellen, die einer Förderzellengruppe zugeordnet sind. Die Rotationspumpe kann Förderzellen aufweisen, die in genau zwei Förderzellengruppen oder genau drei Förderzellengruppen gruppiert sind.

Erfindungsgemäß unterscheidet sich das erste maximale Zellenvolumen der Förderzellen der ersten Förderzellengruppe von dem zweiten maximalen Zellenvolumen der Förderzellen der zweiten Förderzellengruppe dadurch, dass es größer ist, vorteilhaft um mindestens 10%, besonders vorteilhaft um mindestens 15% und besonders vorteilhaft um mindestens 20% größer ist. Eine solche Gruppierung der Förderzellen in Förderzellengruppen führt vorteilhafterweise dazu, dass die akustischen Emissionen der Rotationspumpe in Betrieb erheblich reduziert werden kann.

Insbesondere wird aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung der Förderzellen und deren Gruppierung zu Förderzellengruppen die Druckpulsation eines Fördermediums, welches durch die Rotationspumpe gefördert wird, derart beeinflusst, dass die aus der Druckpulsation entstehenden Erregerschwingungen reduziert werden. Dies wiederum hat eine Minimierung der durch die Rotationspumpe emittierten Geräusche zur Folge.

Der Begriff "benachbart" ist derart zu verstehen, dass damit die in Umfangsrichtung des Rotors unmittelbar nebeneinander gelegenen, gleichgearteten Elemente der Rotationspumpe bezeichnet werden. Beispielsweise bezeichnet der Begriff "benachbarte Förderzellen" die in Umfangsrichtung des Rotors unmittelbar nebeneinander gelegenen Förderzellen. Der Begriff "benachbarte Förderelemente" bezeichnet die in Umfangsrichtung des Rotors unmittelbar nebeneinander gelegenen Förderelemente.

Bevorzugt weist der Stator einen zylindrischen Hohlraum auf, in welchem der drehbare Rotor angeordnet ist. Der maximale Außendurchmesser des Rotors ist vorteilhafterweise kleiner, als der minimale Innendurchmesser des zylindrischen Hohlraums des Stators. Der zylindrische Hohlraum des Stators kann einen kreisförmigen Querschnitt oder einen elliptischen Querschnitt oder einen anders gearteten Querschnitt aufweisen.

Die radiale Bewegung der Förderelemente bezieht sich in technisch sinnvoller Weise auf die Drehachse des Rotors. Vorzugsweise wird die radiale Bewegung der Förderelemente in Richtung zur Drehachse durch die Struktur des Rotors und/oder einem Abstützmittel, beispielsweise einem Stützring, begrenzt. Die radiale Bewegung der Förderelemente von der Drehachse weg, kann durch die Innenmantelfläche des Stators und/oder durch ein Abstützmittel des Stators begrenzt werden. Beispielsweise können die Förderelemente bei einem drehenden Rotor aufgrund der auf die Förderelemente wirkende Zentrifugalkraft radial nach außen bewegt werden, wobei diese Bewegung durch die Innenmantelfläche des Stators begrenzt wird.

Jede Förderzelle weist ein Zellenvolumen auf, welches im Betrieb der Rotationspumpe, insbesondere bei Drehung des Rotors um die Drehachse, von dem zu fördernden Fördermedium gefüllt werden kann. Vorteilhafterweise ändert sich das Zellenvolumen jeder Förderzelle bei Rotation des Rotors um seine Drehachse. Beispielsweise kann sich das Zellenvolumen bei einer mehrflutig ausgebildeten Rotationspumpe, bei einer Drehung des Rotors um 360°, mehrfach von einem maximalen Zellenvolumen über ein minimales Zellenvolumen zu einem maximalen Zellenvolumen ändern, insbesondere periodisch ändern. Bei einer einflutigen Rotationspumpe wird sich das Zellenvolumen der Förderzellen, bei einer Drehung des Rotors um 360°, beispielsweise nur einmal von einem maximalen Zellenvolumen über ein minimales Zellenvolumen zu einem maximalen Zellenvolumen verändern.

Wie bereits erwähnt, gibt es zumindest eine Drehwinkelposition des Rotors, bei der die Förderzellen ein maximales Zellenvolumen aufweisen. Alternativ oder zusätzlich können die Förderzellen das maximale Zellenvolumen auch über einen Drehwinkelbereich des Rotors aufweisen. Vorteilhafterweise handelt es sich dabei um die Drehwinkelposition und/oder den Drehwinkelbereich des Rotors, bei welcher die Förderzellen eine Umfangsposition durchlaufen, bei welcher der Abstand zwischen der Außenmantelfläche des Rotors und der Innenmantelfläche des Stators maximal ist.

Zur Förderung von Fluid vergrößern sich die Förderzellen bei drehendem Rotor bis zum maximalen Zellenvolumen und verkleinern sich anschließend wieder. Die Förderzellen weisen pro vollständiger Umdrehung des Rotors ein für die jeweilige Förderzelle maximales Zellenvolumen, also ein zellenspezifisch maximales Zellenvolumen, auf. Im Verlaufe einer Rotorumdrehung von 360° erreicht die jeweilige Förderzelle ihr maximales Zellenvolumen, überschreitet es aber nicht. Es existiert keine Drehwinkelposition des Rotors, in der die jeweilige Förderzelle ein Zellenvolumen aufweist, welches größer als ihr maximales Zellenvolumen ist.

Die Rotationspumpe kann in ersten Ausführungen so ausgeführt sein, dass die Förderzellen bei einer vollständigen Umdrehung des Rotors jeweils ihr zellenspezifisch maximales Zellenvolumen nur einmal erreichen, insbesondere in Ausführungen, in denen die Rotationspumpe nur eine Arbeitsflut aufweist, also einflutig ist. Ist die Pumpe mehrflutig, kann sie in zweiten Ausführungen so ausgeführt sein, dass die Förderzellen bei einer vollständigen Umdrehung des Rotors jeweils ihr zellenspezifisch maximales Zellenvolumen mehrmals erreichen, beispielsweise wenn die Arbeitsfluten der Pumpe im Hub gleich sind. Ist die Pumpe mehrflutig, kann sie stattdessen in dritten Ausführungen aber auch so ausgeführt sein, dass die Förderzellen bei einer vollständigen Umdrehung des Rotors jeweils ihr zellenspezifisch maximales Zellenvolumen nur einmal erreichen, beispielsweise wenn sich die Arbeitsfluten der Pumpe im Hub voneinander unterscheiden.

Bevorzugt weisen die Förderzellen der ersten Förderzellengruppe ein zumindest im Wesentlichen gleiches, erstes maximales Zellenvolumen auf. Dabei kann die Form der Förderzellen der ersten Förderzellengruppe unterschiedlich und/oder identisch sein. Die Förderzellen der zweiten Förderzellengruppe weisen vorzugsweise unabhängig von der Ausbildung der Förderzellen der ersten Förderzellengruppe ein zumindest im Wesentlichen gleiches, zweites maximales Zellenvolumen auf. Dabei kann die Form der Förderzellen der zweiten Förderzellengruppe unterschiedlich und/oder identisch sein. Unter einem "zumindest im Wesentlichen gleichen maximalen Zellenvolumen" soll insbesondere verstanden werden, dass sich zwei Zellenvolumina maximal um 10 %, vorteilhaft maximal um 5 % und besonders vorteilhaft lediglich aufgrund von Herstelltoleranzen voneinander unterscheiden können.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung sind die Förderelemente, welche eine Förderzelle der ersten Förderzellengruppe begrenzen, jeweils in einem ersten Winkelabstand zueinander am Rotor angeordnet. Die Förderelemente, welche eine Förderzelle der zweiten Förderzellengruppe begrenzen, können jeweils in einem zweiten Winkelabstand zueinander am Rotor angeordnet sein. Die Winkelabstände sind dabei der Art definiert, dass sie den Winkel beschreiben, welcher durch zwei Geraden eingeschlossen wird. Dabei verbinden die Geraden jeweils einen Aufnahmepunkt zweier benachbarter Förderelemente am Rotor mit dem Scheitelpunkt des Winkels auf der Drehachse des Rotors.

Vorzugsweise ist der erste Winkelabstand zwischen zwei Förderelementen der ersten Förderzellengruppe jeweils zumindest im Wesentlichen gleich und der zweite Winkelabstand zwischen zwei Förderelementen der zweiten Förderzellengruppe jeweils zumindest im Wesentlichen gleich, wobei der erste Winkelabstand sich von dem zweiten Winkelabstand unterscheidet. Unter einem "zumindest im Wesentlichen gleichen Winkelabstand" soll insbesondere verstanden werden, dass sich zwei Winkelabstände sich maximal um 1°, vorteilhaft maximal um 0,5° und besonders vorteilhaft lediglich aufgrund von Herstelltoleranzen voneinander unterscheiden können. Vorteilhafterweise ist der erste Winkelabstand größer, vorteilhaft um mindestens 1°, besonders vorteilhaft um mindestens 3° und besonders vorteilhaft um mindestens 5° größer, als der zweite Winkelabstand. Beispielsweise kann der erste Winkelabstand zwischen 40°-45°, vorzugsweise 43°, betragen. Der zweite Winkelabstand kann beispielsweise 35-40°, vorzugsweise 38,5°, betragen.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Rotationspumpe ist die Anzahl der Förderzellen der ersten Förderzellengruppe ungleich der Anzahl der Förderzellen der zweiten Förderzellengruppe. Allgemein kann die Anzahl der Förderzellen jeder Förderzellengruppe beliebig variiert werden, solange jede Förderzellengruppe mindestens zwei Förderzellen aufweist. Bevorzugt ist die Anzahl der Förderzellen der ersten Förderzellengruppe größer als die Anzahl der Förderzellen der zweiten Förderzellengruppe. Beispielsweise kann die erste Förderzellengruppe drei Förderzellen aufweisen, während die zweiten Förderzellengruppe sechs Förderzellen aufweist. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel umfasst die Rotationspumpe insgesamt 9 Förderzellen.

Bei einer Weiterentwicklung ist der Umfangsabstand entlang der Innenmantelfläche des Stators zwischen zwei benachbarten Förderelementen, welche eine Förderzelle der ersten Förderzellengruppe begrenzen, größer als der Umfangsabstand entlang der Innenmantelfläche des Stators zwischen zwei benachbarten Förderelemente, welche eine Förderzelle der zweiten Förderzellengruppe begrenzen. Beispielsweise können bei einer solchen Weiterentwicklung, alle Förderelemente in einem konstanten Winkelabstand zueinander am Rotor angeordnet sein, ohne radial senkrecht aus dem Rotor hinauszuragen. Vielmehr können die Förderelemente radial schräg am Rotor angeordnet sein.

Vorteilhafterweise ist der Umfangsabstand entlang der Außenmantelfläche des Rotors zwischen zwei benachbarten Förderelementen, welche eine Förderzelle der ersten Förderzellengruppe begrenzen, größer als der Umfangsabstand entlang der Außenmantelfläche des Rotors zwischen zwei benachbarter Förderelemente, welche eine Förderzelle der zweiten Förderzellengruppe begrenzen. Beispielsweise kann dadurch bei Rotationspumpen, bei denen der Umfangsabstand entlang der Innenmantelfläche des Stators zwischen allen Förderelementen konstant ist, das erste maximale Zellenvolumen der Förderzellen der ersten Förderzellengruppe größer ausgebildet sein als das zweite maximale Zellenvolumen der Förderzellen der zweiten Förderzellengruppe. Vorzugsweise sind die Förderelemente bei einer solchen Ausführungsform radial schräg am Rotor angeordnet.

Bei möglichen Weiterbildungen kann die Rotationspumpe drei Förderzellengruppen aufweisen. Dabei ist das maximale Zellenvolumen der Förderzellen jeder Förderzellengruppe ungleich den maximalen Zellenvolumina der Förderzellen der jeweils anderen Förderzellengruppe. Das heißt, dass die Förderzellen der ersten Förderzellengruppe ein erstes maximales Zellenvolumen aufweisen, die Förderzellen der zweiten Förderzellengruppe ein zweites maximales Zellenvolumen aufweisen und die Förderzellen der dritten Förderzellengruppe ein drittes maximales Zellenvolumen aufweisen. Das erste maximale Zellenvolumen ist vorteilhafterweise größer als das zweite maximale Zellenvolumen und das zweite maximale Zellenvolumen ist vorteilhafterweise größer als das dritte maximale Zellenvolumen.

Bei einem nicht in den Umfang der Ansprüche fallenden Beispiel, bei welcher die Rotationspumpe mehr als drei Förderzellengruppen aufweist, können die maximalen Zellenvolumen der Förderzellen von nicht benachbarten Förderzellengruppen gleich groß sein. So kann eine nicht in den Umfang der Ansprüche fallende Ausführungsform der Rotationspumpe mit sechs Förderzellengruppen derart ausgebildet sein, dass zwei nicht benachbarte Förderzellengruppen Förderzellen umfassen, welche ein gleiches maximales Zellenvolumen aufweisen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Rotationspumpe, ist der Rotor in Bezug zum Stator exzentrisch angeordnet. Mit anderen Worten kann der Stator, insbesondere der zylindrische Hohlraum in welchem der Rotor angeordnet ist, eine Mittelachse aufweisen. Die Mittelachse des Stators ist bei einer exzentrischen Anordnung von der Drehachse des Rotors beabstandet. Dies bewirkt, dass der Abstand zwischen der Außenmantelfläche des Rotors und der Innenmantelfläche des Stators über den Umfang des Rotors variiert und/oder nicht konstant ist. Eine solche Exzentrizität ist beispielsweise bei einflutigen Rotationspumpen von Vorteil.

Bei einer Weiterentwicklung ist die Exzentrizität zwischen dem Stator und dem Rotor veränderlich. Beispielsweise kann der Stator derart in seiner Relativposition zum Rotor veränderlich sein, dass der Abstand zwischen der Mittelachse des Stators und der Drehachse des Rotors variabel ist. Eine veränderliche Exzentrizität zwischen dem Stator und dem Rotor bewirkt vorteilhafterweise, dass die Pumpleistung der Rotationspumpe im Betrieb, insbesondere bei Rotation des Rotors, gesteuert werden kann. Beispielsweise kann die Rotationspumpe bei einer maximalen Exzentrizität, insbesondere bei einem maximalen Abstand der Mittelachse des Stators zur Drehachse des Rotors, eine maximale Pumpleistung aufweisen und bei einer minimalen Exzentrizität, insbesondere bei einem minimalen Abstand der Mittelachse des Stators zur Drehachse des Rotors, eine minimale Pumpleistung aufweisen.

Vorteilhafterweise bildet der Bereich, bei welchem der Abstand zwischen der Außenmantelfläche des Rotors und der Innenmantelfläche des Stators in Drehrichtung des Rotors zunimmt, einen Saugbereich der Rotationspumpe. Beispielsweise beginnt der Saubereich an der Umfangsposition des Stators, bei welcher der Abstand zwischen der Außenmantelfläche des Rotors und der Innenmantelfläche des Stators am geringsten ist. Vorteilhafterweise haben die Förderzellen, wenn sie durch Drehung des Rotors den Beginn des Saugbereichs erreichen, ein minimales Zellenvolumen. Der Saugbereich kann an der Umfangsposition des Stators enden, bei welcher der Abstand zwischen der Außenmantelfläche des Rotors und der Innenmantelfläche des Stators am größten ist. Vorteilhafterweise haben die Förderzellen, wenn sie durch Drehung des Rotors das Ende des Saugbereichs erreichen, ein maximales Zellenvolumen. Der Saugbereich der Rotationspumpe ist bevorzugt mit einem Sauganschluss verbunden, über welchen das Fördermedium bereitgestellt werden kann.

Der Bereich, bei welchem der Abstand zwischen der Außenmantelfläche des Rotors und der Innenmantelfläche des Stators in Drehrichtung des Rotors abnimmt, kann einen Druckbereich der Rotationspumpe bilden. Beispielsweise beginnt der Druckbereich an der Umfangsposition des Stators, bei welcher der Abstand zwischen der Außenmantelfläche des Rotors und der Innenmantelfläche des Stators am größten ist. Vorteilhafterweise haben die Förderzellen, wenn sie durch Drehung des Rotors den Beginn des Druckbereichs erreichen, ein maximales Zellenvolumen. Der Druckbereich kann an der Umfangsposition des Stators enden, bei welcher der Abstand zwischen der Außenmantelfläche des Rotors und der Innenmantelfläche des Stators am geringsten ist. Vorteilhafterweise haben die Förderzellen, wenn sie durch Drehung des Rotors das Ende des Druckbereichs erreichen, ein minimales Zellenvolumen.

Der Druckbereich der Rotationspumpe ist bevorzugt mit einem Druckanschluss verbunden, über welchen das Fördermedium abgeführt werden kann.

Bei einer weiterbildenden Ausführungsform kann die Rotationspumpe einen Stator umfassen, welcher einen zylindrischen Hohlraum mit elliptischem Querschnitt aufweist, so dass die Rotationspumpe das Fördermedium mehrflutig fördern kann. Der Begriff "mehrflutig" bedeutet, dass die Rotationspumpe mehrere Saug- und Druckbereiche aufweist.

Bei einer als Flügelzellenpumpe ausgebildeten Rotationspumpe sind die Förderelemente als Flügel ausgebildet. Bei einer als Pendelschieberpumpe ausgebildeten Rotationspumpe sind die Förderelemente als Pendel ausgebildet, die insbesondere in Umfangsrichtung, bezogen auf die Außenmantelfläche des Rotors, vorzugsweise verschwenkbar am Rotor angeordnet sind. Vorteilhafterweise ist der Stator bei dieser Ausführungsform als drehbarer Außenrotor ausgebildet, welcher derart mit den Pendeln verbunden ist, dass die Drehbewegung des Rotors über die Pendel auf den Außenrotor übertragen werden kann.

Die Rotationspumpe ist insbesondere für den Einsatz in einem Kraftfahrzeug vorgesehen. Dementsprechend kann die Rotationspumpe als eine Kraftfahrzeugpumpe ausgebildet sein. Die Rotationspumpe ist vorzugsweise zur Förderung einer Flüssigkeit, insbesondere eines Schmier-, Kühl- und/oder Betätigungsmittels, vorgesehen. Dementsprechend kann die Rotationspumpe als Flüssigkeitspumpe ausgebildet sein. Die Rotationspumpe ist vorzugsweise zur Versorgung, Schmierung und/oder Kühlung eines Kraftfahrzeugantriebsmotors oder eines Kraftfahrzeuggetriebes vorgesehen. Vorzugsweise ist die Flüssigkeit als ein Öl, insbesondere als ein Motorschmieröl oder Getriebeöl, ausgeführt. Die Rotationspumpe kann als eine Motorschmiermittelpumpe für ein Kraftfahrzeug oder als eine Getriebepumpe für ein Kraftfahrzeug ausgebildet sein.

Unterschiedliche, beispielhafte Merkmale der Erfindung können erfindungsgemäß miteinander kombiniert werden, soweit dies technisch sinnvoll und geeignet ist. Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Die Figuren zeigen:

Figur 1

Eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rotationspumpe;

Figur 2

Eine zweite schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rotationspumpe;

Figur 3

Eine dritte schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rotationspumpe;

Figur 4

Eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Rotationspumpe.

Figur 1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Rotationspumpe 1. Die Rotationspumpe 1 ist beim ersten Ausführungsbeispiel als Flügelzellenpumpe 1 ausgebildet, welche einen Stator 2 mit einem kreiszylindrischen Hohlraum aufweist.

Innerhalb des kreiszylindrischen Hohlraums des Stators 2 ist ein, um eine Drehachse D drehbarer, Rotor 3 angeordnet. Der Außendurchmesser des Rotors 3 ist kleiner als der Innendurchmesser des kreiszylindrischen Hohlraums des Stators 2, so dass die Außenmantelfläche des Rotors 3 von der Innenmantelfläche des Stators 2 beabstandet ist. Vorzugsweise bildet die Drehachse D auch die Mittelachse des Rotors 3. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Rotor 3 exzentrisch zum Stator 2 angeordnet.

Wie in Figur 1 gezeigt, weist der Rotor 3 mehrere, über den Umfang des Rotors 3 verteilte, Förderelemente 4 auf. Die Förderelemente 4 stehen, bezogen auf die Drehachse D, radial vom Rotor 3 ab und sind so am Rotor 3 befestigt oder angeordnet, dass sie in radiale Richtung bewegbar sind. Eine radiale, von der Drehachse D nach außen weg gerichtete Bewegung der Förderelemente 4 wird durch die Innenmantelfläche des Stators 2 begrenzt.

Zusammen mit der Innenmantelfläche des Stators 2 und der Außenmantelfläche des Rotors 3 begrenzen zwei benachbarte Förderelemente 4 jeweils eine Förderzelle 11-13, 21-24. Das in Figur 1 dargestellte Ausführungsbeispiel umfasst insgesamt sieben Förderzelle 11-13, 21-24. Aufgrund der Exzentrizität des Rotors 3 gegenüber dem Stator 2 weist jede Förderzelle 11-13, 21-24 ein maximales Zellenvolumen auf. Beispielsweise erreicht bei der in Figur 1 abgebildeten Flügelzellenpumpe 1 jede Förderzelle 11-13, 21-24 ihr maximales Zellenvolumen, wenn sie sich aufgrund der Drehbewegung des Rotors 3 in der "12 Uhr" Position befindet. Folglich hat die Förderzelle 12 bei dem in Figur 1 abgebildeten Zustand der Flügelzellenpumpe 1 ihr maximales Zellenvolumen erreicht.

Die drei benachbarten Förderzellen 11-13 weisen auf der "12 Uhr" Position ein gleiches erstes maximales Zellenvolumen auf und bilden gemeinsam eine erste Förderzellengruppe 10. Die vier benachbarten Förderzellen 21-24 weisen auf der "12 Uhr" Position ein gleiches zweites maximales Zellenvolumen auf und bilden gemeinsam eine zweite Förderzellengruppe 20. Das erste maximale Zellenvolumen der Förderzellen 11-13 ist größer als das zweite maximale Zellenvolumen der Förderzellen 21-24.

Der Bereich zwischen der Außenmantelfläche des Rotors 3 und der Innenmantelfläche des Stators 2 auf der rechten Halbseite der in Figur 1 abgebildeten Flügelzellenpumpe 1 bildet bei einer Drehung des Rotors 3 entgegen dem Uhrzeigersinn einen Saugbereich. Innerhalb des Saugbereichs vergrößern sich die Zellenvolumina der Förderzelle 11-13, 21-24 von einem minimalen Zellenvolumen auf der "6 Uhr" Position bis auf das maximale Zellenvolumen auf der "12 Uhr" Position. In vorteilhaften Ausführungsformen der Flügelzellenpumpe 1 ist der Saugbereich mit einem nicht dargestellten Sauganschluss für das Fördermedium verbunden, so dass das Fördermedium durch die Zunahme der Fördervolumina der einzelnen Förderzelle 11-13, 21-24 über den Sauganschluss angesaugt wird.

Der Bereich zwischen der Außenmantelfläche des Rotors 3 und der Innenmantelfläche des Stators 2 auf der linken Halbseite der in Figur 1 abgebildeten Flügelzellenpumpe 1 bildet bei einer Drehung des Rotors 3 entgegen dem Uhrzeigersinn einen Druckbereich. Innerhalb des Druckbereichs verkleinern sich die Zellenvolumina der Förderzelle 11-13, 21-24 vom maximalen Zellenvolumen auf der "12 Uhr" Position bis auf das minimale Zellenvolumen auf der "6 Uhr" Position. In vorteilhaften Ausführungsformen der Flügelzellenpumpe 1 ist der Druckbereich mit einem nicht dargestellten Druckanschluss (Druckausgang) für das Fördermedium verbunden, so dass das Fördermedium durch die Abnahme der Fördervolumina der einzelnen Förderzelle 11-13, 21-24 über den Druckanschluss (Druckausgang) abgepumpt wird.

Aufgrund der vorteilhaften Ausbildung der Förderzellen 11-13, 21-24 und deren Gruppierung zu zwei Fördergruppen 10, 20 wird die Druckpulsation des Fördermediums am Druckanschluss (Druckausgang) derart beeinflusst, dass die aus der Druckpulsation entstehenden Erregerschwingungen reduziert werden. Dies wiederum hat eine Minimierung der durch die Flügelzellenpumpe 1 emittierten Geräusche zur Folge.

Figur 2 zeigt eine weitere schematische Schnittdarstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Rotationspumpe 1, wobei die Winkelabstände α, β der einzelnen Förderelemente 4 zueinander eingezeichnet sind. Die Förderelemente 4, welche die Förderzellen 11-13 der ersten Förderzellengruppe 10 begrenzen, sind in einem ersten Winkelabstand α zueinander am Rotor 3 angeordnet. Die Förderelemente 4, welche die Förderzelle 21-24 der zweiten Förderzellengruppe 20 begrenzen, sind in einem zweiten Winkelabstand β zueinander am Rotor 3 angeordnet. Der erste Winkelabstand α ist dabei größer als der zweite Winkelabstand β. Dies bewirkt, dass das jeweilige erste maximale Zellenvolumen der Förderzellen 11-13 der ersten Förderzellengruppe 10 größer ist als das jeweilige zweite maximale Zellenvolumen der Förderzellen 21-24 der zweiten Förderzellengruppe 20.

Des Weiteren ist in Figur 2 ein Umfangsabstand U_I dargestellt, welcher sich zwischen zwei benachbarten Förderelementen 4 entlang der Innenmantelfläche des Stators 2 erstreckt. Ein Umfangsabstand U_A erstreckt sich zwischen zwei benachbarten Förderelementen 4 entlang der Außenmantelfläche des Rotors 3. Bei dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel der Rotationspumpe 1 ist sowohl der Umfangsabstand U_I, als auch der Umfangsabstand U_A der Förderzellen 11-13 der ersten Förderzellengruppe 10 größer als die Umfangsabstände U_I, U_A der Förderzellen 21-24 der zweiten Förderzellengruppe 20. Insbesondere bei einer nicht dargestellten Ausführungsform der Rotationspumpe 1, bei welcher die Förderelementen 4 in einem konstanten Wickelabstand am Rotor 3 angeordnet sind, aber nicht senkrecht radial nach außen von der Außenmantelfläche des Rotors 3 abragen, kann das maximale Zellenvolumen der Förderzellen 11-13 der ersten Förderzellengruppe 10 im Verhältnis zum maximalen Zellenvolumen der Förderzellen 21-24 der zweiten Förderzellengruppe 20 aufgrund eines unterschiedlichen Umfangsabstand U_I und/oder eines unterschiedlichen Umfangsabstand U_A unterschiedlich sein.

Figur 3 zeigt das in Figur 1 abgebildete Ausführungsbeispiel der Rotationspumpe 1, wobei die Drehachse D des Rotors 2 und die Mittelachse M des Stators 2 dargestellt sind. Die Drehachse D weist einen Versatz zur Mittelachse M auf, so dass der Rotor 3 exzentrisch zum Stator 2 angeordnet ist. Diese Exzentrizität bewirkt bei einer Rotation des Rotors 3 entgegen dem Uhrzeigersinn, dass der Bereich zwischen der Außenmantelfläche des Rotors 3 und der Innenmantelfläche des Stators 2 auf der rechten Halbseite der Rotationspumpe 1 einen Saugbereich bildet. Dementgegen bildet der Bereich zwischen der Außenmantelfläche des Rotors 3 und der Innenmantelfläche des Stators 2 auf der linken Halbseite der Rotationspumpe 1 einen Druckbereich.

Bei einer Weiterbildung des in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiels der Rotationspumpe 1, kann die Exzentrizität des Rotors 3 gegenüber dem Stator 2 veränderlich ausgebildet sein. Beispielsweise könnte die Position des Stators 2 gegenüber dem Rotor 2 der Art verändert werden, dass die Mittelachse M in einer zweiten Position des Stators 2 mit der Drehachse D zusammenfällt. Dies hat zur Folge, dass der Abstand zwischen der Außenmantelfläche des Rotors 3 und der Innenmantelfläche des Stators 2 über den gesamten Umfang konstant bleibt. Im Betrieb würde sich die Rotationspumpe 1 bei der zweiten Position des Stators 2 im sogenannten Nulldurchlauf befinden. Hierbei wäre die Pumpleistung der Rotationspumpe 1 stark reduziert oder aufgehoben. Letztendlich kann die Pumpleistung der Rotationspumpe über die Exzentrizität des Stators 2 gegenüber dem Rotor 3 gesteuert werden.

Figur 4 zeigt eine Schnittdarstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Rotationspumpe 1. Auch im zweiten Ausführungsbeispiel ist die Rotationspumpe 1 als Flügelzellenpumpe 1 ausgebildet. Die Flügelzellenpumpe 1 umfasst im zweiten Ausführungsbeispiel insgesamt neun Förderzellen 11-13, 21-26. Die erste Förderzellengruppe 10 wird durch die benachbarten Förderzellen 11-13 gebildet. Die benachbarten Förderzellen 11-13 werden dabei durch Förderelemente 4 begrenzt, welche in einem ersten, nicht dargestellten Winkelabstand α von 43° zueinander am Rotor 3 angeordnet sind. Die zweite Förderzellengruppe 20 wird durch die benachbarten Förderzellen 21-26 gebildet. Die benachbarten Förderzellen 21-26 werden dabei durch Förderelemente 4 begrenzt, welche in einem zweiten, nicht dargestellten Winkelabstand β von 38,5° zueinander am Rotor 3 angeordnet sind.

1

Flügelzellenpumpe

2

Stator

3

Rotor

4

Förderelemente

10

erste Förderzellengruppe

11

Förderzelle

12

Förderzelle

13

Förderzelle

20

zweite Förderzellengruppe

21

Förderzelle

22

Förderzelle

23

Förderzelle

24

Förderzelle

25

Förderzelle

26

Förderzelle

α

erster Winkelabstand

β

zweiter Winkelabstand

D

Drehachse des Rotors

M

Mittelachse des Stators

U_I

Umfangsabstand entlang der Innenmantelfläche des Stators

U_A

Umfangsabstand entlang der Außenmantelfläche des Rotors