[0001] Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe zur Förderung eines Fluids, insbesondere
betrifft die Rotationspumpe eine elektrisch angetriebene Rotationspumpe. Vorzugsweise
handelt es sich bei der Rotationspumpe um eine elektrische Rotationspumpe zur Förderung
von Öl zur Versorgung eines Maschinenaggregats. Insbesondere handelt es sich bei der
Rotationspumpe um eine Ölpumpe für ein Kfz zur Versorgung eines Motors und/oder eines
Getriebes mit Öl, insbesondere Schmieröl. Die Rotationspumpe umfasst ein Gehäuse mit
einem Förderraum, den das Gehäuse umgibt und an den Stirnseiten axial begrenzt. Der
Förderraum weist wenigstens einen Einlass für das Fluid auf einer Niederdruckseite
der Rotationspumpe und einen Auslass für das Fluid auf der Hochdruckseite der Rotationspumpe
auf.
[0002] Im Förderraum der Rotationspumpe ist ein drehbarer Innenrotor ausgebildet sowie ein
Außenrotor, der um eine Pumpendrehachse drehbar ist und mit dem Innenrotor Förderzellen
bildet. Die Pumpendrehachse des Innenrotors ist zu der Pumpendrehachse des Außenrotors
exzentrisch ausgebildet. Eine vom Gehäuse gebildete oder im Gehäuse angeordnete Umfangslagerwand
umgibt den Außenrotor radial außen und lagert diesen drehbar in einem Gleitkontakt.
[0003] Rotationspumpen mit einem radial außen gelagerten Außenrotor weisen in der Praxis,
insbesondere nach längeren Standzeiten, Anlaufprobleme auf, welche insbesondere durch
die Reibung der Außenumfangsfläche des Außenrotors mit der Innenumfangsfläche der
Umfangslagerwand herrühren. Die Haft- und/oder Reibungskräfte zwischen der Außenumfangsfläche
des Innenrotors und der Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand können so groß sein,
dass beim Anlaufen der Pumpe zunächst kein oder nur sehr wenig Fluid gefördert wird.
Dies kann zu Schäden an der Pumpe und/oder an den Aggregaten, die mit dem Fluid, das
durch die Pumpe gefördert wird, versorgt werden sollen, führen.
[0004] Neben den Anlaufproblemen kann das in dem Schmierspalt zwischen Außenumfangsfläche
des Außenrotors und Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand befindliche Fluid, insbesondere
bei hohen Drehzahlen, eine viskose Reibung, welche sich negativ auf den Wirkungsgrad
der Rotationspumpe ausübt, erzeugen. Da sich die viskose Reibung insbesondere durch
die Haftung des Fluids an der stillstehenden Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand
und der beweglichen Außenumfangswand des Außenrotors und die dadurch entstehende Scherung
des Fluids ergibt, können die viskosen Reibungskräfte mit der Drehzahl der Pumpe zunehmen,
wodurch die benötigte Antriebsleistung der Rotationspumpe überproportional zu der
Drehzahl steigen kann.
[0005] Daher werden bei herkömmlichen Rotationspumpen mit einem radial außen gelagerten
Außenrotor sowohl die Außenumfangsfläche des Außenrotors als auch die Innenumfangsfläche
der Umfangslagerwand zusätzlich bearbeitet, um eine hohe Oberflächengüte zu erreichen
und Haft- und/oder Reibungskräfte zu minimieren. Derartige Bearbeitungsschritte erfordern
eine hohe Präzision, damit Toleranzen eingehalten werden und der Schmierspalt zwischen
dem Außenrotor und der Umfangslagerwand nicht zu groß wird. Derartige Arbeitsschritte
sind nicht nur zeitaufwendig, sondern vor allem kostspielig.
[0006] Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, die Antriebsleistung der Rotationspumpe
zu reduzieren und eine Rotationspumpe bereitzustellen, die kostengünstig herzustellen
ist.
[0007] Diese Aufgabe wird durch die Rotationspumpe mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst.
[0008] Die Erfindung schlägt zur Lösung der Aufgabe eine Rotationspumpe zur Förderung eines
Fluids vor, welche ein Gehäuse mit einem Förderraum umfasst. Der Förderraum wird von
dem Gehäuse umgeben und an den Stirnseiten axial begrenzt und weist einen Einlass
für das Fluid auf einer Niederdruckseite der Rotationspumpe und einen Auslass für
das Fluid auf einer Hochdruckseite der Rotationspumpe auf. Das Gehäuse kann mehrstückig,
insbesondere zweistückig, ausgebildet sein. Bevorzugt umfasst das Gehäuse wenigstens
einen Gehäusedeckel und einen Gehäusetopf. Vorzugsweise begrenzt der Gehäusetopf den
Förderraum radial außen und an einer axialen Stirnseite, während der Gehäusedeckel
den Förderraum auf der dem Gehäusetopf abgewandten Stirnseite des Förderraums axial
begrenzt.
[0009] In dem Förderraum der Rotationspumpe ist ein um eine Drehachse drehbarer Innenrotor
ausgebildet sowie ein Außenrotor, der um eine Pumpendrehachse drehbar ist und mit
dem Innenrotor Förderzellen bildet. Die Pumpendrehachse des Innenrotors ist zu der
Pumpendrehachse des Außenrotors vorzugsweise exzentrisch ausgebildet, d.h. die Pumpendrehachse
des Innenrotors und die Pumpendrehachse des Außenrotors weisen einen Versatz auf.
Die Exzentrizität der Pumpendrehachse des Außenrotors und der Pumpendrehachse des
Innenrotors kann im Pumpenbetrieb konstant oder veränderlich sein. Bei einer variablen
Exzentrizität der beiden Pumpendrehachsen kann diese beispielsweise in Abhängigkeit
des Betriebszustands der Rotationspumpe gesteuert, insbesondere geregelt werden.
[0010] Vorzugsweise wird der Innenrotor der Rotationspumpe über ein Antriebsmittel, insbesondere
eine Antriebswelle, angetrieben. Der Innenrotor kann dabei den Außenrotor antreiben.
In alternativen Ausführungen kann auch der Außenrotor durch ein Antriebsmittel, insbesondere
durch eine Antriebswelle, angetrieben werden. In diesem Fall kann der Außenrotor den
Innenrotor antreiben. Auch können sowohl der Innenrotor als auch der Außenrotor durch
ein Antriebsmittel angetrieben werden.
[0011] Vorzugsweise ist die Rotationspumpe als elektrisch angetriebene Rotationspumpe ausgebildet.
Das bedeutet, dass Antriebsmittel, beispielsweise eine Antriebswelle, des Innenrotors
und/oder des Außenrotors kann durch einen Elektromotor angetrieben werden. In alternativen
Ausführungen kann der Innenrotor und/oder der Außenrotor durch das mit Fluid zu versorgende
Aggregat, insbesondere den Motor eines Kfz, angetrieben werden.
[0012] Die Rotationspumpe ist vorzugsweise als Innenzahnradpumpe ausgebildet, wobei der
Außenrotor durch einen innenverzahnten Zahnring und der Innenrotor durch ein außenverzahntes
Zahnrad gebildet wird. Vorzugsweise weist der Innenrotor wenigstens einen Zahn weniger
als der Außenrotor auf. Der Außenrotor kann beispielsweise fünf Zähne aufweisen und
der Innenrotor beispielsweise vier Zähne. Die Förderzellen können durch das Ineinandergreifen
der Zähne des Außenrotors mit den Zähnen des Innenrotors gebildet werden. Insbesondere
durch die Exzentrizität der beiden Pumpendrehachsen ändert sich die Größe der Förderzellen
in Umfangsrichtung des Außenrotors, insbesondere in Rotationsrichtung des Außenrotors.
Innenzahnradpumpen sind dem Fachmann hinlänglich bekannt, weshalb an dieser Stelle
nicht weiter auf deren Aufbau eingegangen werden soll. In alternativen Ausführungen
kann die Rotationspumpe beispielsweise auch durch eine Pendelschieberpumpe ausgebildet
sein.
[0013] Eine vom Gehäuse gebildete oder im Gehäuse angeordnete Umfangslagerwand umgibt den
Außenrotor und lagert diesen drehbar in einem Gleitkontakt. Der Außenrotor kann von
der Umfangslagerwand in einem radialen Gleitkontakt, insbesondere in einem umfänglichen
Gleitkontakt, gelagert werden. Die Umfangslagerwand kann von dem Gehäuse, insbesondere
dem Gehäusetopf, oder durch ein separates Bauteil, welches im Gehäuse angeordnet ist,
insbesondere einen Gehäusering, gebildet sein. Vorzugsweise ist die Umfangslagerwand
ein Teil des Gehäuses, insbesondere des Gehäusetopfs, und umgibt den Außenrotor radial
außen. Die Umfangslagerwand kann mit einer Stirnwand des Gehäuses gefügt oder urgeformt,
beispielsweise gegossen oder gesintert, sein und zusammen mit der Stirnwand den Gehäusetopf
bilden.
[0014] Die Umfangslagerwand weist eine Innenumfangsfläche auf, welche vorzugsweise zylindrisch,
insbesondere kreiszylindrisch, ausgebildet ist. Der Außenrotor weist eine Außenumfangsfläche
auf, welche vorzugsweise zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, ausgebildet ist.
Die Umfangslagerwand, insbesondere die Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand, und
der Außenrotor, insbesondere die Außenumfangsfläche des Außenrotors, sind vorzugsweise
zueinander konzentrisch ausgebildet.
[0015] Die Umfangslagerwand umgibt den Außenrotor vorzugsweise mit einem Spiel, sodass der
Innendurchmesser der Umfangslagerwand größer ist als der Außendurchmesser des Außenrotors.
Der Innendurchmesser der Umfangslagerwand kann wenigstens 60µm, insbesondere wenigstens
70µm, größer sein als der Außendurchmesser des Außenrotors. Vorzugsweise ist der Innendurchmesser
der Umfangslagerwand maximal um 110µm, vorzugsweise maximal um 95µm, größer als der
Außendurchmesser des Außenrotors. Das Spiel zwischen Außenrotor und Umfangslagerwand
sollte nicht zu groß sein, um einen Fluidstrom durch den Spalt zwischen Außenrotor
und Umfangslagerwand zu unterbinden.
[0016] Die Umfangslagerwand und/oder der Außenrotor weisen vorzugsweise mehrere zum Außenrotor
bzw. zur Umfangslagerwand radial offene Blindtaschen auf. Vorzugsweise weist die Umfangslagerwand
mehrere zum Außenrotor radial offene Blindtaschen auf. In alternativen Ausführungen
kann der Außenrotor mehrere zur Umfangslagerwand radial offene Blindtaschen aufweisen.
Die Blindtaschen unterbrechen die zylindrische, insbesondere kreiszylindrische, Innenumfangsfläche
der Umfangslagerwand und/oder die zylindrische, insbesondere kreiszylindrische, Außenumfangsfläche
des Außenrotors.
[0017] Auf diese Weise haben der Außenrotor und die Innenumfangsfläche im Bereich der Blindtaschen
keinen Kontakt zueinander. Auf diese Weise kann der Aufwand für die Bearbeitung der
Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand und/oder der Aufwand für die Bearbeitung der
Außenumfangsfläche des Außenrotors reduziert werden und Kosten eingespart werden.
Des Weiteren kann Fluid, welches sich durch unvermeidbare Leckage in dem Spalt zwischen
Außenrotor und Umfangslagerwand befindet und durch die Rotation des Außenrotors mitgenommen
wird, in die Blindtaschen abfließen. Auf diese Weise kann die viskose Reibung deutlich
reduziert werden.
[0018] Die Blindtaschen sind vorzugsweise über den Umfang des Außenrotors in Bezug auf die
Umfangsrichtung in einer asymmetrischen Verteilung angeordnet. Insbesondere haben
wenigstens zwei benachbarte Blindtaschen über den Umfang des Außenrotors in Bezug
auf die Umfangsrichtung einen Abstand zueinander, welcher im Vergleich zu den übrigen
Abständen zwischen den Blindtaschen verschieden ist. Insbesondere begrenzen jeweils
zwei benachbarte Blindtaschen eine Bogenlänge des Außenumfangs des Außenrotors in
Umfangsrichtung, wobei die einzelnen von den Blindtaschen begrenzten Bogenlängen unterschiedlich
oder gleich groß sein können. Vorzugsweise begrenzen wenigstens zwei benachbarte Blindtaschen
eine Bogenlänge des Außenumfangs des Außenrotors in Umfangsrichtung, welche von den
übrigen von den Blindtaschen begrenzten Bogenlängen verschieden ist.
[0019] Vorzugsweise überlappt wenigstens eine Blindtasche, vorzugsweise jede der Blindtaschen,
über mehr als 80% oder insbesondere mehr als 90% ihrer Umfangserstreckung entweder
nur mit dem Einlass oder nur mit dem Auslass. Vorzugsweise überlappt wenigstens eine
der Blindtaschen, insbesondere jede der Blindtaschen, über ihre gesamte Umfangserstreckung
entweder nur mit dem Einlass oder nur mit dem Auslass.
[0020] In bevorzugten Ausführungen umfasst die Rotationspumpe wenigstens drei oder vier
Blindtaschen und/oder maximal fünf oder sechs Blindtaschen. Bevorzugt umfasst die
Rotationspumpe eine gerade Anzahl an Blindtaschen, insbesondere vier Blindtaschen.
In bevorzugten Ausführungen umfasst die Rotationspumpe eine gerade Anzahl an Blindtaschen,
insbesondere vier Blindtaschen, wobei jeweils eine erste Hälfte der Blindtaschen,
insbesondere zwei der Blindtaschen, über mehr als 80% oder mehr als 90% ihrer Umfangserstreckung
nur mit dem Einlass überlappt und eine zweite Hälfte der Blindtaschen, insbesondere
die anderen beiden Blindtaschen, über mehr als 80% oder mehr als 90% ihrer Umfangserstreckung
nur mit dem Auslass überlappt.
[0021] In bevorzugten Ausführungen weist die Rotationspumpe eine gerade Anzahl an Blindtaschen,
insbesondere vier Blindtaschen, auf, welche bezüglich des Innendurchmessers der Umfangslagerwand
und/oder des Außendurchmessers des Außenrotors spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
Vorzugsweise umfasst die Rotationspumpe vier Blindtaschen, wobei jeweils zwei der
Blindtaschen ein Taschenpaar bilden und die beiden Taschenpaare bezüglich des Innendurchmessers
der Umfangslagerwand und/oder des Außendurchmessers des Außenrotors spiegelsymmetrisch
zueinander ausgebildet sind.
[0022] Insbesondere umfasst die Rotationspumpe eine gerade Anzahl an Blindtaschen, welche
zu einer ersten und einer zweiten Hälfte zusammengefasst werden können, wobei die
Blindtaschen der ersten Hälfte über mehr als 80% oder mehr als 90% ihrer Umfangserstreckung
nur mit dem Einlass überlappen und die Blindtaschen der zweiten Hälfte über mehr als
80% oder mehr als 90% ihrer Umfangserstreckung nur mit dem Auslass überlappen. Die
beiden Hälften können bezüglich des Innendurchmessers der Umfangslagerwand und/oder
des Außendurchmessers des Außenrotors spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sein.
[0023] Insbesondere umfasst die Rotationspumpe vier Blindtaschen, welche zu zwei Taschenpaaren
zusammengefasst werden können, wobei die Blindtaschen des ersten Taschenpaares über
mehr als 80% oder mehr als 90% ihrer Umfangserstreckung nur mit dem Einlass überlappen
und die Blindtaschen des zweiten Taschenpaares über mehr als 80% oder mehr als 90%
ihrer Umfangserstreckung nur mit dem Auslass überlappen. Die beiden Taschenpaare können
bezüglich des Innendurchmessers der Umfangslagerwand und/oder des Außendurchmessers
des Außenrotors spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sein.
[0024] Bevorzugt erstreckt sich eine der Blindtaschen, insbesondere jede der Blindtaschen,
in Umfangsrichtung des Außenrotors wenigstens doppelt so weit, vorzugsweise wenigstens
dreimal so weit, wie in radialer Richtung des Außenrotors. Die axiale Erstreckung
einer der Blindtaschen, insbesondere jeder Blindtasche, kann von einem ersten Taschenende
bis zu einem zweiten Taschenende wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, der
axialen Erstreckung des Außenrotors von einer ersten Stirnseite des Außenrotors bis
zu einer zweiten Stirnseite des Außenrotors entsprechen.
[0025] Eine der Blindtaschen, insbesondere jede der Blindtaschen, kann in Form einer Vertiefung,
insbesondere in Form einer Aussparung, in der Umfangslagerwand und/oder in dem Außenrotor
ausgebildet sein, die sich in axialer Richtung von der zweiten Stirnseite des Außenrotors
in Richtung der ersten Stirnseite des Außenrotors erstreckt. Der Grund der Tasche,
vorzugsweise der Grund jeder Blindtasche, kann einen Radius aufweisen. Der Radius
des Grundes der einzelnen Tasche, insbesondere jeder Blindtasche, ist vorzugsweise
kleiner als der Radius des Außenumfangs des Außenrotors und/oder des Innenumfangs
der Umfangslagerwand.
[0026] In Bezug auf den Umfang des Außenrotors weisen die Blindtaschen in Umfangsrichtung
des Außenrotors zusammen eine Erstreckung auf, welche wenigstens 20%, insbesondere
wenigstens 25%, des Umfangs des Außenrotors entspricht. D.h. bevorzugt werden wenigstens
20% des Außenumfangs des Außenrotors, insbesondere wenigstens 25% des Außenumfangs
des Außenrotors, von den Blindtaschen überlappt. In Bezug auf den Umfang des Außenrotors
weisen die Blindtaschen in Umfangsrichtung des Außenrotors zusammen eine Erstreckung
auf, welche maximal 50%, insbesondere maximal 60%, des Umfangs des Außenrotors entspricht.
D.h. bevorzugt werden maximal 50% des Außenumfangs des Außenrotors, insbesondere maximal
60% des Außenumfangs des Außenrotors, von den Blindtaschen überlappt.
[0027] Insbesondere erstrecken sich vorzugsweise alle Blindtaschen in Umfangsrichtung des
Außenrotors zusammengerechnet über mehr als 120°, insbesondere über mehr als 150°,
des Außenumfangs des Außenrotors und/oder erstrecken sich vorzugsweise alle Blindtaschen
in Umfangsrichtung des Außenrotors zusammengerechnet höchstens über 210°, insbesondere
höchstens über 180°, des Außenumfangs des Außenrotors. Vorzugsweise erstreckt sich
eine der Blindtaschen, insbesondere jede der Blindtaschen, in Umfangsrichtung über
einen Bogenwinkel, der wenigstens so groß ist wie der Bogenwinkel einer Zahnlücke
des Außenrotors auf dem Teilkreis des Außenrotors.
[0028] Bezogen auf den Durchmesser des Außenrotors weisen die Blindtaschen eine radiale
Erstreckung auf, welche bevorzugt maximal 10% des Außendurchmessers des Außenrotors,
insbesondere maximal 8% des Außendurchmessers des Außenrotors, entspricht.
[0029] Die Blindtaschen sind vorzugsweise im Bereich des Gleitkontakts von Außenrotor und
Umfangslagerwand fluidisch voneinander getrennt. Vorzugsweise sind die Blindtaschen
im Bereich des Gleitkontakts von Außenrotor und Umfangslagerwand in jeder Drehposition
des Außenrotors fluidisch voneinander getrennt. Der Gleitkontakt kann insofern auch
als Dichtkontakt angesehen werden. Wenn im Zuge der Anmeldung davon gesprochen wird,
dass die Blindtaschen fluidisch voneinander getrennt sind, bedeutet dies insbesondere,
dass kein Fluidstrom von einer Blindtasche zu einer der anderen Blindtaschen auftritt.
Natürliche, insbesondere unvermeidbare, Leckagen durch Rotation des Außenrotors sind
davon nicht umfasst. So wird insbesondere kein Fluid, beispielsweise durch eine Zuleitung,
in den Gleitkontakt zwischen Umfangslagerwand und Außenrotor bewusst zugeführt.
[0030] In bevorzugten Ausführungen erstreckt sich der Außenrotor im Gleitkontakt mit der
Umfangslagerwand in Richtung der ersten Stirnseite des Außenrotors axial über wenigstens
eine der Blindtaschen, vorzugsweise axial über jede der Blindtaschen, hinaus. Dies
bedeutet, dass die Erstreckung des Außenrotors in axialer Richtung größer sein kann
als die axiale Erstreckung der einen Blindtasche, insbesondere größer sein kann als
die axiale Erstreckung jeder Tasche. Alternativ oder zusätzlich kann sich die Umfangslagerwand
im Gleitkontakt mit dem Außenrotor in Richtung der ersten Stirnseite des Außenrotors
axial über wenigstens eine der Blindtaschen, vorzugsweise axial über jede der Blindtaschen,
hinaus erstrecken. Dies bedeutet, dass die Erstreckung der Umfangslagerwand in axialer
Richtung größer sein kann als die axiale Erstreckung der einen Blindtasche, insbesondere
größer sein kann als die axiale Erstreckung jeder Tasche.
[0031] Wenn sich der Außenrotor und/oder die Umfangslagerwand im Gleitkontakt in Richtung
der ersten Stirnseite des Außenrotors axial über wenigstens eine der Blindtaschen,
vorzugsweise über jede der Blindtaschen, hinaus erstrecken/erstreckt, endet die Blindtasche,
insbesondere jede Blindtasche, im Bereich der im Gleitkontakt befindlichen Außenumfangsfläche
des Außenrotors bzw. der im Gleitkontakt befindlichen Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand
sackförmig. Auf diese Weise kann die eine Blindtasche, insbesondere jede der Blindtaschen,
von der oder den anderen Blindtaschen fluidisch getrennt sein, insbesondere im Bereich
der ersten Stirnseite des Außenrotors.
[0032] Vorzugsweise umgibt die Umfangslagerwand den Außenrotor im Bereich der ersten Stirnseite
des Außenrotors in einem Gleitkontakt. Insbesondere befindet sich die Außenumfangsfläche
des Außenrotors mit der Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand im Bereich der ersten
Stirnseite des Außenrotors über den gesamten Außenumfang des Außenrotors bzw. den
gesamten Innenumfang der Umfangslagerwand in einem Gleitkontakt.
[0033] Vorzugsweise erstreckt sich der Gleitkontakt von Außenumfangsfläche des Außenrotors
und Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand im Bereich der ersten Stirnseite des Außenrotors
über 360°, so dass zwischen Außenumfangsfläche des Außenrotors und Innenumfangsfläche
der Umfangslagerwand im Bereich der ersten Stirnseite des Außenrotors ein radialer
Dichtspalt ausgebildet wird. Der radiale Dichtspalt erstreckt sich in axialer Richtung
des Außenrotors vorzugsweise wenigstens über 10%, insbesondere über wenigstens 15%,
der axialen Abmessung des Außenrotors von seiner ersten Stirnseite bis zu seiner zweiten
Stirnseite.
[0034] Der radiale Dichtspalt zwischen der Umfangslagerwand und dem Außenrotor wird im Bereich
der ersten Stirnseite des Außenrotors vorzugsweise durch maximal eine, insbesondere
durch keine der Blindtaschen, unterbrochen. Der radiale Dichtspalt dient bevorzugt
dazu, eine Fluidverbindung zwischen den Blindtaschen im Bereich der ersten Stirnseite
des Außenrotors zu verhindern.
[0035] Bevorzugt läuft eine Blindtasche, vorzugsweise jede der Blindtaschen, an der zweiten
Stirnseite des Außenrotors an der Umfangslagerwand und/oder an dem Außenrotor axial
offen aus. D. h. eine der Blindtaschen, vorzugsweise jede der Blindtaschen, weist
im Bereich der zweiten Stirnseite des Außenrotors ein zweites Taschenende auf, welches
vorzugsweise offen ausgebildet ist. Der Außenrotor und/oder die Umfangslagerwand erstrecken/erstreckt
sich im Gleitkontakt in Richtung der zweiten Stirnseite des Außenrotors axial vorzugsweise
nicht über wenigstens eine der Blindtaschen, vorzugsweise jede der Blindtaschen, hinaus.
[0036] Die Umfangslagerwand und der Außenrotor können die jeweilige Blindtasche, vorzugsweise
jede der Blindtaschen, am offen auslaufenden Ende im Gleitkontakt, insbesondere im
radialen Gleitkontakt, von den übrigen Blindtaschen fluidisch trennen. Die Außenumfangsfläche
des Außenrotors hat im Bereich der Blindtaschen mit der Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand
bevorzugt keinen Kontakt, während die Außenumfangsfläche des Außenrotors und die Innenumfangsfläche
der Umfangslagerwand im Bereich zwischen den Blindtaschen einen Gleitkontakt, vorzugsweise
einen Dichtkontakt, aufweisen.
[0037] Vorzugsweise umfasst das Gehäuse einen Gehäusedeckel, welcher die Förderkammer an
der zweiten Stirnseite des Außenrotors axial begrenzt und an der Umfangslagerwand
mit einem axialen Dichtkontakt anliegt. Insbesondere kann der Gehäusedeckel mit der
Umfangslagerwand einen axialen Dichtspalt bilden. Vorzugsweise ist der axiale Dichtkontakt
zwischen Gehäusedeckel und Umfangslagerwand in Umfangsrichtung der Umfangslagerwand
über den kompletten Umfang der Umfangslagerwand ausgebildet. Vorzugsweise erstreckt
sich der axiale Dichtkontakt zwischen der Umfangslagerwand und dem Gehäusedeckel,
insbesondere zwischen der im Bereich der zweiten Stirnseite des Außenrotors ausgebildeten
Stirnfläche der Umfangslagerwand und der der Umfangslagerwand zugewandten Stirnseite
des Gehäusedeckels, im Bereich der zweiten Stirnseite des Außenrotors über 360° des
Außenumfangs der Umfangslagerwand. Auf diese Weise können die Blindtaschen im Bereich
der zweiten Stirnseite des Außenrotors fluidisch voneinander getrennt werden. Vorzugsweise
sind die Blindtaschen, für den Fall, dass die Blindtaschen im Bereich der zweiten
Stirnseite des Außenrotors ein offen auslaufendes Ende aufweisen, im Bereich des zweiten
Taschenendes durch den axialen Dichtkontakt, insbesondere durch den axialen Dichtspalt,
fluidisch voneinander getrennt.
[0038] Der Gehäusedeckel kann an dem Außenrotor mit einem axial dichtenden Gleitkontakt
anliegen. Besonders bevorzugt weisen die zweite Stirnseite des Außenrotors und der
Gehäusedeckel, insbesondere eine dem Außenrotor zugewandte Stirnfläche des Gehäusedeckels,
einen axialen Dichtspalt auf. Der Gehäusedeckel liegt vorzugsweise in einem axialen
Gleitkontakt, insbesondere in einem axialen Dichtkontakt, an dem Außenrotor an. Der
axiale Dichtspalt zwischen dem Gehäusedeckel und der Umfangslagerwand kann kleiner
sein als der axiale Dichtspalt zwischen dem Gehäusedeckel und dem Außenrotor.
[0039] Vorzugsweise ist der axiale Dichtspalt zwischen Gehäusedeckel und Außenrotor in Umfangsrichtung
des Außenrotors über den kompletten Umfang des Außenrotors ausgebildet. Vorzugsweise
erstreckt sich der axiale Dichtspalt zwischen der zweiten Stirnseite des Außenrotors
und Gehäusedeckel, insbesondere zwischen der zweiten Stirnseite des Außenrotors und
der dem Außenrotor zugewandten Stirnseite des Gehäusedeckels, im Bereich der zweiten
Stirnseite des Außenrotors über 360° des Außenumfangs des Außenrotors. Auf diese Weise
können die Blindtaschen im Bereich der zweiten Stirnseite des Außenrotors fluidisch
voneinander getrennt werden. Bevorzugt sind die Blindtaschen für den Fall, dass die
Blindtaschen im Bereich der zweiten Stirnseite des Außenrotors ein offen auslaufendes
Ende aufweisen, im Bereich des zweiten Taschenendes durch den axialen Dichtspalt fluidisch
voneinander getrennt.
[0040] Der Außenrotor kann an seiner ersten Stirnseite längs seines Umfangsaußenrands einen
Kantenbruch aufweisen. Bei einem Kantenbruch handelt es sich bevorzugt um eine Abtragung
von Kantenmaterial, d. h. der Umfangsaußenrand des Außenrotors ist an der ersten Stirnseite
bevorzugt nicht scharfkantig ausgebildet. Der Kantenbruch kann abrundet sein, d.h.
einen Radius aufweisen. Vorzugsweise ist der Kantenbruch über die gesamte Länge des
Umfangsaußenrands ausgebildet. Vorzugsweise misst der Kantenbruch in radialer Richtung
wenigstens 200 µm oder wenigstens 300 µm und/oder maximal 400 µm oder maximal 500
µm. Vorzugsweise misst der Kantenbruch in axialer Richtung wenigstens 200 µm oder
wenigstens 300 µm und/oder maximal 400 µm oder maximal 500 µm.
[0041] Der Kantenbruch, insbesondere die Rotorfase, kann beim Herstellen des Außenrotors,
insbesondere beim Urformen des Außenrotors, hergestellt werden. Vorzugsweise wird
der Außenrotor in einem Verfahren der Urformung, beispielsweise durch Sintern oder
Gießen, hergestellt. Der Kantenbruch, insbesondere die Rotorfase, kann in alternativen
Ausführungen nachträglich durch Entgraten der Umfangsaußenkante, beispielsweise durch
Bürsten, Schleifen oder Feilen, gebildet werden.
[0042] Besonders bevorzugt weist der Außenrotor an seiner ersten Stirnseite längs seines
Umfangsaußenrands eine Rotorfase auf. Unter einer Fase im Sinne der Anmeldung wird
vorzugsweise ein Kantenbruch in Form einer maßlich in Breite und Winkel definierten,
abgeschrägten, insbesondere ebenen, Fläche verstanden. Die abgeschrägte Fläche ist
dabei vorzugsweise ausschließlich in Umfangsrichtung des Außenrotors gekrümmt.
[0043] Die abgeschrägte Fläche, insbesondere die Rotorfase, kann vorzugsweise in einem Winkel
von 45° zur Axialrichtung des Außenrotors ausgebildet sein. In alternativen Ausführungen
kann die abgeschrägte Fläche, insbesondere die Rotorfase, auch in einem Winkel von
60° zur Axialrichtung des Außenrotors ausgebildet sein. Die Rotorfase kann in jedem
anderen Winkel größer 0° und kleiner 90° zur Axialrichtung des Außenrotors ausgebildet
sein. Vorzugsweise misst die Rotorfase in radialer Richtung wenigstens 200 µm oder
wenigstens 300 µm und/oder maximal 400 µm oder maximal 500 µm. Vorzugsweise misst
die Rotorfase in axialer Richtung wenigstens 200 µm oder wenigstens 300 µm und/oder
maximal 400 µm oder maximal 500 µm. Insbesondere misst die Rotorfase in radialer und
axialer Richtung wenigstens 300 µm bei einem Winkel von 45° zur Axialrichtung des
Außenrotors.
[0044] Die Umfangslagerwand kann an der ersten Stirnseite des Außenrotors, d.h. auf der
axialen Seite der ersten Stirnseite des Außenrotors, längs ihres Umfangsinnenrands
einen Innenkantenübergang aufweisen. Bei einem Innenkantenübergang handelt es sich
bevorzugt um einen Überhang von Material, d. h. der Umfangsinnenrand der Umfangslagerwand
ist an der ersten Stirnseite des Außenrotors bevorzugt nicht scharfkantig ausgebildet.
Der Innenkantenübergang kann abgerundet sein, d. h. einen Radius aufweisen. Vorzugsweise
ist der Innenkantenübergang über die gesamte Länge des Umfangsinnenrands ausgebildet.
Insbesondere für den Fall, dass die Umfangslagerwand mit einer Stirnwand des Gehäuses
einstückig ausgebildet ist, ist der Innenkantenübergang entlang der Innenkante zwischen
Stirnwand und Umfangslagerwand ausgebildet.
[0045] Besonders bevorzugt weist die Umfangslagerwand an der ersten Stirnseite des Außenrotors
längs ihres Umfangsinnenrands einen Innenkantengrat auf. Unter einem Innenkantengrat
im Sinne der Anmeldung wird vorzugsweise ein Innenkantenübergang in Form einer maßlich
in Breite und Winkel definierten, abgeschrägten, insbesondere ebenen, Fläche verstanden.
Die abgeschrägte Fläche ist dabei vorzugsweise ausschließlich in Umfangsrichtung der
Umfangslagerwand gekrümmt.
[0046] Der Innenkantenübergang, insbesondere der Innenkantengrat, kann beim Herstellen der
Umfangslagerwand, insbesondere beim Urformen der Umfangslagerwand, hergestellt werden.
Vorzugsweise wird die Umfangslagerwand als Teil des Gehäusetopfes in einem Verfahren
der Urformung, beispielsweise durch Sintern oder Gießen, hergestellt. Der Innenkantenübergang,
insbesondere der Innenkantengrat, wird vorzugsweise in einem nachgelagerten Fertigungsschritt
bei der Nachbearbeitung der Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand, beispielsweise
durch Fräsen, Schleifen oder Honen, gebildet.
[0047] Die abgeschrägte Fläche, insbesondere der Innenkantengrat, kann vorzugsweise in einem
Winkel von 45° zur Axialrichtung des Außenrotors bzw. der Umfangslagerwand ausgebildet
sein. In alternativen Ausführungen kann die abgeschrägte Fläche, insbesondere der
Innenkantengrat, auch in einem Winkel von 60° zur Axialrichtung des Außenrotors bzw.
der Umfangslagerwand ausgebildet sein. Der Innenkantengrat kann in jedem anderen Winkel
größer 0° und kleiner 90° zur Axialrichtung des Außenrotors bzw. der Umfangslagerwand
ausgebildet sein. Vorzugsweise misst der Innenkantengrat in radialer Richtung wenigstens
200 µm oder wenigstens 300 µm und/oder maximal 400 µm oder 500 µm. Vorzugsweise misst
der Innenkantengrat in axialer Richtung wenigstens 200 µm oder wenigstens 300 µm und/oder
maximal 400 µm oder maximal 500 µm. Insbesondere misst der Innenkantengrat in radialer
und axialer Richtung wenigstens 300 µm bei einem Winkel von 45° zur Axialrichtung
des Außenrotors.
[0048] In besonders bevorzugten Ausführungen weist der Außenrotor einen Kantenbruch und
die Umfangslagerwand einen Innenkantenübergang auf, und der Kantenbruch des Außenrotors
überlappt mit dem Innenkantenübergang der Umfangslagerwand. D.h. besonders bevorzugt
ist der Innenkantenübergang entsprechend dem Kantenbruch ausgebildet. Der Innenkantenübergang
bildet sozusagen einen Abdruck bzw. ein Negativ des Kantenbruchs. Der Innenkantenübergang
weist bevorzugt den selben Radius oder Winkel wie der Kantenbruch auf. Handelt es
sich bei dem Innenkantenübergang um einen Innenkantengrat, ist der Kantenbruch bevorzugt
in Form einer Rotorfase ausgebildet, wobei der Winkel zur Axialrichtung des Außenrotors
und die Erstreckung in axialer Richtung des Innenkantengrats gleich dem Winkel zur
Axialrichtung des Außenrotors und der Erstreckung in axialer Richtung der Rotorfase
sind.
[0049] Besonders bevorzugt ist der Kantenbruch eine Rotorfase, die in radialer Richtung
wenigstens 300 µm und in axialer Richtung wenigstens 300 µm bei einem Winkel von 45°
zur Axialrichtung des Außenrotors misst, und der Innenkantenübergang ein Innenkantengrat,
der in radialer Richtung wenigstens 300 µm und in axialer Richtung wenigstens 300
µm bei einem Winkel von 45° zur Axialrichtung des Außenrotors misst.
[0050] In bevorzugten Ausführungen weist die Umfangslagerwand an der zweiten Stirnseite
des Außenrotors längs ihres Umfangsinnenrands und/oder der Außenrotor an seiner zweiten
Stirnseite längs seines Umfangsaußenrands keinen Kantenbruch oder nur einen kleinen
zweiten Kantenbruch auf. In Fällen, in denen die Umfangslagerwand an der zweiten Stirnseite
des Außenrotors längs ihres Umfangsinnenrands und/oder der Außenrotor an seiner zweiten
Stirnseite längs seines Umfangsaußenrands keinen Kantenbruch aufweisen/aufweist, ist
die Kante längs des Umfangsinnenrands der Umfangslagerwand und/oder längs des Umfangsaußenrands
des Außenrotors scharfkantig ausgebildet.
[0051] In Fällen, in denen die Umfangslagerwand an der zweiten Stirnseite des Außenrotors
längs ihres Umfangsinnenrands und/oder der Außenrotor an seiner zweiten Stirnseite
längs seines Umfangsaußenrands keinen Kantenbruch oder nur einen kleinen zweiten Kantenbruch
aufweisen/aufweist, kann wenigstens eine der Blindtaschen, vorzugsweise jede der Blindtaschen,
an der zweiten Stirnseite des Außenrotors an der Umfangslagerwand und/oder an dem
Außenrotor axial offen auslaufen. In diesem Fall sorgt der fehlende Kantenbruch oder
der kleine zweite Kantenbruch längs des Umfangsinnenrands der Umfangslagerwand und/oder
längs des Umfangsaußenrands des Außenrotors dafür, dass die Blindtaschen im Bereich
der zweiten Stirnseite des Außenrotors längs des Umfangsinnenrands der Umfangslagerwand
und/oder längs des Umfangsaußenrands des Außenrotors keine fluidische Verbindung,
insbesondere in Form eines Fluidstroms, aufweisen. Der kleine zweite Kantenbruch,
falls vorhanden, längs des Umfangsinnenrands der Umfangslagerwand und/oder längs des
Umfangsaußenrands des Außenrotors ist bevorzugt so klein, dass sich kein Fluidstrom
zwischen den einzelnen Blindtaschen ausbilden kann.
[0052] Unter einem sehr kleinen zweiten Kantenbruch wird insbesondere das Entgraten längs
des Umfangsinnenrands der Umfangslagerwand und/oder längs des Umfangsaußenrands des
Außenrotors verstanden, insbesondere das Entgraten durch Bürsten, Feilen oder Schleifen.
Das bedeutet, wenn von einem kleinen zweiten Kantenbruch die Rede ist, dann ist dieser
das Ergebnis einer entgratenden Maßnahme, jedoch keine maßlich in Breite und Winkel
definierte Abschrägung. Das bedeutet, der kleine zweite Kantenbruch, falls vorhanden,
ist keine Fase mit maßlich in Breite und Winkel definierter Abschrägung. Bevorzugt
weist der kleine zweite Kantenbruch in axialer Richtung eine maximale Erstreckung
von 100 µm auf. Insbesondere weist der kleine zweite Kantenbruch in radialer Richtung
eine maximale Erstreckung von 100 µm auf.
[0053] Der Außenrotor kann an seiner ersten Stirnseite längs seines Umfangsaußenrands einen
Kantenbruch, insbesondere eine Rotorfase, und an seiner zweiten Stirnseite längs seines
Umfangsaußenrands einen kleinen zweiten Kantenbruch aufweisen, wobei der Kantenbruch,
insbesondere die Rotorfase, in axialer Richtung wenigstens dreimal so groß, insbesondere
viermal so groß, ist wie der zweite Kantenbruch.
[0054] Die Umfangslagerwand kann an der ersten Stirnseite des Außenrotors längs ihres Umfangsinnenrands
einen Innenkantenübergang, insbesondere einen Innenkantengrat, und an der zweiten
Stirnseite des Außenrotors längs ihres Umfangsinnenrands einen kleinen Kantenbruch
aufweisen, wobei der Innenkantenübergang, insbesondere der Innenkantengrat, in radialer
Richtung wenigstens dreimal so groß, insbesondere viermal so groß, ist wie der Kantenbruch
der Außenumfangskante des Außenrotors an seiner ersten Stirnseite.
[0055] Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert. An dem
Ausführungsbeispiel offenbarte Merkmale bilden die Gegenstände der Ansprüche und der
vorstehend erläuterten Ausgestaltungen vorteilhaft weiter, beschränken die Erfindung
aber nicht. Es zeigen:
- Figur 1:
- eine Draufsicht auf den Förderraum der Rotationspumpe,
- Figur 2:
- einen Schnitt in Axialrichtung der Rotationspumpe mit Förderglied,
- Figur 3:
- eine Detailansicht des Schnitts aus Figur 2,
- Figur 4:
- einen axialen Schnitt durch den Außenrotors,
- Figur 5:
- eine Detailansicht des Axialschnitts aus Figur 4,
- Figur 6:
- eine Draufsicht auf den Förderraum der Rotationspumpe ohne Förderglied,
- Figur 7:
- einen axialen Schnitt durch die Rotationspumpe ohne Förderglied und
- Figur 8:
- eine Detailansicht des Axialschnitts aus Figur 7.
[0056] Alle Figuren zeigen eine Rotationspumpe sowie deren Bestandteile eines Ausführungsbeispiels.
Die Erfindung ist nicht auf das Ausführungsbeispiel beschränkt und kann entsprechend
den vorangegangenen Ausführungen ausgebildet sein.
[0057] Figur 1 zeigt eine Draufsicht auf den Förderraum der Rotationspumpe, während Figur
2 einen Schnitt durch die Rotationspumpe nach Figur 1 in Axialrichtung der Rotationspumpe
zeigt. Figur 3 zeigt eine Detailansicht der Figur 2. Die Figuren 6-8 zeigen die Rotationspumpe
der Figur 1, nur ohne das Förderglied 3, 4.
[0058] Die Rotationspumpe umfasst ein Gehäuse 1 mit einem Förderraum 5, den das Gehäuse
1 umgibt und an den Stirnseiten axial begrenzt. Wie insbesondere in den Figuren 2
und 7 zu sehen ist, umfasst das Gehäuse 1 einen Gehäusetopf 11 und einen Gehäusedeckel
12. Der Gehäusedeckel 12 begrenzt den Förderraum in axialer Richtung, während der
Gehäusetopf 11 den Förderraum in radialer Richtung umgibt und auf der dem Gehäusedeckel
12 abgewandten Seite axial begrenzt. Der Förderraum 5 weist auf einer Niederdruckseite
der Rotationspumpe einen Einlass 6 für ein Fluid und auf der Hochdruckseite der Pumpe
einen Auslass 7 für das Fluid auf.
[0059] In dem Förderraum 5 ist ein Förderglied ausgebildet, welches das Fluid von der Niederdruckseite
der Rotationspumpe, insbesondere von dem Einlass 6, zu der Hochdruckseite der Rotationspumpe,
insbesondere dem Auslass 7, fördert. Die Rotationspumpe ist als Innenzahnradpumpe
bzw. Gerotorpumpe ausgebildet. Das Förderglied umfasst einen Außenrotor 3 und einen
Innenrotor 4, wobei der Außenrotor 3 durch einen innenverzahnten Zahnring und der
Innenrotor 4 durch ein außenverzahntes Zahnrad ausgebildet ist und die Zähne des Innenrotors
4 mit den Zähnen des Außenrotors 3 durch die Drehung der beiden Rotoren in einen Eingriff
gelangen können. Der Innenrotor 4 weist vorzugsweise einen Zahn weniger auf als der
Außenrotor 3. Im Ausführungsbeispiel weist der Außenrotor 3 fünf Zähne und der Innenrotor
4 vier Zähne auf, wobei die Anzahl der einzelnen Zähne nur beispielhaft ist und variieren
kann.
[0060] Durch den Eingriff des Innenrotors 4 mit dem Außenrotor 3 bilden die beiden Rotoren
Förderzellen aus, welche ihr Volumen in Umfangsrichtung des Außenrotors 3 mit Drehung
der beiden Rotoren ändern können. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Innenrotor
4, wie in Figur 2 offenbart wird, durch ein Antriebsmittel, insbesondere eine Antriebswelle,
angetrieben. Der Innenrotor 4 ist drehbar um die Pumpendrehachse R
4 gelagert und treibt den Außenrotor 3, insbesondere durch den Eingriff der einzelnen
Zähne miteinander, an. Vorzugsweise wird der Innenrotor 4 mittels eines Elektromotors
angetrieben. In alternativen Ausführungen kann der Innenrotor 4 beispielsweise auch
durch das zu versorgende Aggregat angetrieben werden. Des Weiteren kann in alternativen
Ausführungen auch der Außenrotor 3 mittels eines Antriebsmittels angetrieben werden,
wobei der Innenrotor 4 über den Außenrotor 3 angetrieben wird.
[0061] Die Pumpendrehachse R
4 des Innenrotors 4 ist zu der Pumpendrehachse R
3 des Außenrotors 3 exzentrisch ausgebildet, d.h. die Pumpendrehachse R
4 des Innenrotors 4 und die Pumpendrehachse R
3 des Außenrotors 3 weisen einen Versatz auf. Die Exzentrizität der Pumpendrehachse
R
3 des Außenrotors 3 und der Pumpendrehachse R
4 des Innenrotors 4 ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel konstant, kann in alternativen
Ausführungen jedoch auch veränderlich sein. Bei einer variablen Exzentrizität der
beiden Pumpendrehachsen kann diese, beispielsweise in Abhängigkeit des Betriebszustands
der Rotationspumpe, geändert, insbesondere gesteuert, werden.
[0062] Der Gehäusetopf 11 bildet eine Umfangslagerwand 2, die den Außenrotor 3 umgibt und
um die Pumpendrehachse R
3 drehbar in einem Gleitkontakt lagert. In alternativen Ausführungen kann die Umfangslagerwand
2 beispielsweise auch durch einen separaten in den Förderraum 5 eingelegten Ring gebildet
sein. Wie beispielsweise in Figur 2 dargestellt, ist die Umfangslagerwand 2 mit dem
Gehäusetopf 11, insbesondere einer Stirnwand des Gehäusetopfs 11, einstückig, insbesondere
in einem Verfahren der Urformung, ausgebildet.
[0063] Wie in Figur 1 zu sehen ist, weist die Umfangslagerwand 2 mehrere zum Außenrotor
3 radial offene Blindtaschen 21, 22, 23, 24 auf, die im Bereich des Gleitkontakts
von Außenrotor 3 und Umfangslagerwand 2 fluidisch voneinander getrennt sind. Gemäß
dem Ausführungsbeispiel umfasst die Rotationspumpe vier Blindtaschen 21, 22, 23, 24,
die in der Umfangslagerwand 2 ausgebildet sind. In alternativen Ausführungen kann
die Anzahl der Blindtaschen variieren und soll nicht auf vier Blindtaschen beschränkt
sein. Die Blindtaschen sind dabei in jeder Drehposition des Außenrotors 3 fluidisch
voneinander getrennt. D. h. unabhängig von der Drehwinkelposition des Außenrotors
3 sind die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 im Bereich des radialen Gleitkontakts von Außenrotor
3 und Umfangslagerwand 2 fluidisch voneinander getrennt.
[0064] In alternativen Ausführungen sind die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 in dem Außenrotor
3 und in Richtung der Umfangslagerwand 2 radial offen ausgebildet. Auch für den Fall,
dass die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 in dem Außenrotor 3 ausgebildet sind, sind die
Blindtaschen 21, 22, 23, 24 im Bereich des radialen Gleitkontakts von Außenrotor 3
und Umfangslagerwand 2 unabhängig von der Drehwinkelposition des Außenrotors 3 fluidisch
voneinander getrennt.
[0065] Die Umfangslagerwand 2 umgibt den Außenrotor 3 im Bereich einer ersten Stirnseite
31 des Außenrotors 3 in einem radialen Gleitkontakt. Insbesondere befindet sich die
Außenumfangsfläche des Außenrotors 3 mit der Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand
2 im Bereich der ersten Stirnseite 31 des Außenrotors 3 über den gesamten Außenumfang
des Außenrotors 3 bzw. den gesamten Innenumfang der Umfangslagerwand 2 in einem Gleitkontakt,
um einen radialen Dichtspalt zu bilden. Der radiale Dichtspalt erstreckt sich in axialer
Richtung des Außenrotors 3 wenigstens über 10%, insbesondere über wenigstens 15%,
der axialen Abmessung des Außenrotors 3 von seiner ersten Stirnseite 31 bis zu seiner
zweiten Stirnseite 32.
[0066] Wie in Figur 1 und Figur 6 zu sehen ist, sind die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 über
den Umfang des Außenrotors 3 in Bezug auf die Umfangsrichtung in einer asymmetrischen
Verteilung angeordnet. Insbesondere haben die Blindtaschen 22 und 23 über den Umfang
des Außenrotors 3 in Bezug auf die Umfangsrichtung einen Abstand zueinander, welcher
größer ist als die übrigen Abstände zwischen den einzelnen Blindtaschen. So ist beispielsweise
der Abstand zwischen der Blindtasche 23 und der Blindtasche 24 kleiner als der Abstand
zwischen den Blindtaschen 22 und 23.
[0067] Wie insbesondere aus der Figur 6 ersichtlich wird, können die Blindtaschen 23 und
24 in Umfangsrichtung des Außenrotors 3 bzw. in Umfangsrichtung der Umfangslagerwand
2 über mehr als 90% ihrer Umfangserstreckung nur mit dem Auslass 7 überlappen. Insbesondere
überlappen die Blindtaschen 23 und 24 in Umfangsrichtung der Umfangslagerwand 2 vollständig
mit dem Auslass 7. Des Weiteren können die Blindtaschen 21 und 22 in Umfangsrichtung
des Außenrotors 3 bzw. in Umfangsrichtung der Umfangslagerwand 2 über mehr als 90%
ihrer Umfangserstreckung nur mit dem Einlass 6 überlappen. Insbesondere überlappen
die Blindtaschen 21 und 22 in Umfangsrichtung der Umfangslagerwand 2 vollständig mit
dem Einlass 6.
[0068] Wie in den Figuren 2 und 6 offenbart, weist die Rotationspumpe vier Blindtaschen
21, 22, 23, 24 auf, welche bezüglich des Innendurchmessers d der Umfangslagerwand
2 und/oder des Außendurchmessers D des Außenrotors 3 spiegelsymmetrisch angeordnet
sind. Dabei bilden jeweils die Blindtaschen 21 und 22 ein erstes Taschenpaar und die
Blindtaschen 23 und 24 ein zweites Taschenpaar, wobei die beiden Taschenpaare bezüglich
des Innendurchmessers d der Umfangslagerwand 2 und/oder des Außendurchmessers D des
Außenrotors 3 spiegelsymmetrisch zueinander ausgebildet sind. Die Symmetrieachse bzw.
der Innendurchmesser d der Umfangslagerwand 2 und/oder der Außendurchmesser D des
Außenrotors 3 sind in Figur 6 als gestrichelter Doppelpfeil eingezeichnet. Die Blindtaschen
21, 22 des ersten Taschenpaars überlappen dabei mit mehr als 80% oder mehr als 90%
ihrer Umfangserstreckung nur mit dem Einlass 6 und die Blindtaschen 23, 24 des zweiten
Taschenpaares überlappen mit mehr als 80% oder mehr als 90% ihrer Umfangserstreckung
nur mit dem Auslass 7.
[0069] Bevorzugt erstrecken sich die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 in Umfangsrichtung des
Außenrotors 3 wenigstens doppelt so weit, vorzugsweise wenigstens dreimal so weit,
wie in radialer Richtung des Außenrotors 3. Wie insbesondere anhand der Figuren 3
und 8 am Beispiel der Blindtasche 24 erkennbar ist, kann die axiale Erstreckung der
Blindtaschen 21, 22, 23, 24 von einem ersten Taschenende 24a bis zu einem zweiten
Taschenende 24b wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, der axialen Erstreckung
des Außenrotors 3 von einer ersten Stirnseite 31 bis zu einer zweiten Stirnseite 32
entsprechen.
[0070] In Bezug auf den Umfang des Außenrotors 3 weisen die Blindtaschen 21, 22, 23, 24
in Umfangsrichtung des Außenrotors 3 zusammen eine Erstreckung auf, welche wenigstens
20%, insbesondere wenigstens 25%, des Umfangs des Außenrotors 3 entspricht. D.h. bevorzugt
werden wenigstens 20% des Außenumfangs des Außenrotors 3, insbesondere wenigstens
25% des Außenumfangs des Außenrotors 3, von den Blindtaschen 21, 22, 23, 24 überlappt.
[0071] Bezogen auf den Außendurchmesser D des Außenrotors 3 weisen die Blindtaschen 21,
22, 23, 24 eine radiale Erstreckung auf, welche bevorzugt maximal 10% des Außendurchmessers
D des Außenrotors 3, insbesondere maximal 8% des Außendurchmessers D des Außenrotors
3, entspricht.
[0072] Wie insbesondere anhand der Figuren 3 und 8 anhand der Blindtasche 24 erkennbar ist,
erstreckt sich der Außenrotor 3 im Gleitkontakt in Richtung seiner ersten Stirnseite
31 axial über die Blindtasche 24 hinaus. Vorzugsweise erstreckt sich der Außenrotor
3 im Gleitkontakt in Richtung seiner ersten Stirnseite 31 axial über jede der Blindtaschen
21, 22, 23, 24 hinaus. Gemäß dem Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Außenrotor
3 in axialer Richtung weiter als die Blindtaschen 21, 22, 23, 24.
[0073] Auch die Umfangslagerwand 2 erstreckt sich im Gleitkontakt in Richtung der ersten
Stirnseite 31 des Außenrotors 3 axial über die Blindtasche 24 hinaus. Vorzugsweise
erstreckt sich die Umfangslagerwand 2 im Gleitkontakt in Richtung der ersten Stirnseite
31 des Außenrotors 3 axial über jede der Blindtaschen 21, 22, 23, 24 hinaus. Wie insbesondere
in Figur 3 zu sehen ist, weisen die Umfangslagerwand 2 und der Außenrotor 3 die gleiche
axiale Erstreckung auf. Die Blindtasche 24 indes weist eine axiale Erstreckung auf,
die kleiner ist als die axiale Erstreckung der Umfangslagerwand 2 und des Außenrotors
3.
[0074] Dadurch, dass sich der Außenrotor 3 und die Umfangslagerwand 2 im Gleitkontakt in
Richtung einer ersten Stirnseite 31 des Außenrotors 3 axial über die Blindtaschen
21, 22, 23, 24 hinaus erstrecken, enden die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 im Bereich
der im Gleitkontakt befindlichen Außenumfangsfläche des Außenrotors 3 bzw. der im
Gleitkontakt befindlichen Innenumfangsfläche der Umfangslagerwand 2 sackförmig. Des
Weiteren bilden der Außenrotor 3 und die Umfangslagerwand 2 im Bereich der ersten
Stirnseite 31 des Außenrotors 3 einen radialen Dichtspalt. Der radiale Dichtspalt
wird durch keine der Blindtaschen 21, 22, 23, 24 durchbrochen. Auf diese Weise sind
die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 im Bereich der ersten Stirnseite 31 des Außenrotors
3 fluidisch voneinander getrennt.
[0075] Im Bereich der zweiten Stirnseite 32 des Außenrotors 3 läuft die Blindtasche 24,
vorzugsweise jede der Blindtaschen 21, 22, 23, 24 an der Umfangslagerwand 2 axial
offen aus. D. h. die Blindtasche 24, vorzugsweise jede der Blindtaschen 21, 22, 23,
24, weist im Bereich der zweiten Stirnseite 32 des Außenrotors 3 ein zweites Taschenende
24b auf, welches offen ausgebildet ist.
[0076] Der Außenrotor 3 und die Umfangslagerwand 2 erstrecken sich im Gleitkontakt in Richtung
der zweiten Stirnseite 32 des Außenrotors 3 axial nicht über die Blindtasche 24, vorzugsweise
jede der Blindtaschen 21, 22, 23, 24, hinaus. Die Umfangslagerwand 2 und der Außenrotor
3 trennen die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 am offen auslaufenden Ende 24b im Gleitkontakt
zwischen den einzelnen Blindtaschen 21, 22, 23, 24 untereinander fluidisch.
[0077] Des Weiteren liegt der Gehäusedeckel 12, welcher die Förderkammer 5 an der zweiten
Stirnseite 32 des Außenrotors 3 axial begrenzt, an der Umfangslagerwand 2 mit einem
axialen Dichtkontakt an und bildet mit der Umfangslagerwand 2 einen axialen Dichtspalt.
Der Gehäusedeckel 12 liegt in einem axialen Gleitkontakt an dem Außenrotor 3 an. Insbesondere
weisen die zweite Stirnseite 32 des Außenrotors 3 und der Gehäusedeckel 12 einen axialen
Dichtspalt auf. Der Gehäusedeckel 12 liegt in einem axialen Gleitkontakt, insbesondere
einem axialen Dichtkontakt, an dem Außenrotor 3 an. Der axiale Dichtspalt zwischen
Gehäusedeckel 12 und Umfangslagerwand 2 ist dabei kleiner als der axiale Dichtspalt
zwischen Gehäusedeckel 12 und Außenrotor 3.
[0078] Der axiale Dichtspalt zwischen Gehäusedeckel 12 und Umfangslagerwand 2 ist in Umfangsrichtung
des Außenrotors 3 über den kompletten Umfang der Umfangslagerwand 2 ausgebildet. Auf
diese Weise sind die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 im Bereich der zweiten Stirnseite
32 des Außenrotors 3 durch die Umfangslagerwand 2 und den Gehäusedeckel 12 fluidisch
voneinander getrennt.
[0079] Der axiale Dichtspalt zwischen Gehäusedeckel 12 und Außenrotor 3 ist in Umfangsrichtung
des Außenrotors 3 über den kompletten Umfang des Außenrotors 3 ausgebildet. Der axiale
Dichtspalt erstreckt sich zwischen der zweiten Stirnseite 32 des Außenrotors 3 und
dem Gehäusedeckel 12. Auf diese Weise sind die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 im Bereich
der zweiten Stirnseite 32 des Außenrotors 3 fluidisch voneinander getrennt. Insbesondere
da die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 im Bereich der zweiten Stirnseite 32 des Außenrotors
3 ein offen auslaufendes Taschenende 24b aufweisen, sind die Blindtasche 21, 22, 23,
24 im Bereich des zweiten Taschenendes 24b durch den axialen Dichtspalt fluidisch
voneinander getrennt. Insbesondere sind die Blindtaschen 21, 22, 23, 24 durch den
axialen Dichtspalt zwischen Gehäusedeckel 12 und Umfangslagerwand 2 und den axialen
Dichtspalt zwischen Gehäusedeckel 12 und Außenrotor 3 im Bereich der zweiten Stirnseite
32 des Außenrotors 3 fluidisch voneinander getrennt.
[0080] Wie insbesondere die Figuren 4 und 5 zeigen, weist der Außenrotor 3 an seiner ersten
Stirnseite 31 längs seines Umfangsaußenrands einen Kantenbruch 31a auf. Wie insbesondere
aus der Figur 5 hervorgeht, ist der Kantenbruch 31a gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
in Form einer Rotorfase ausgebildet. Die Rotorfase weist dabei vorzugsweise einen
Winkel von 45° auf und erstreckt sich in radialer und axialer Richtung wenigstens
300 µm weit. In alternativen Ausführungen kann die Rotorfase auch einen anderen Winkel,
beispielsweise einen Winkel von 60°, aufweisen. Insbesondere weist der Außenrotor
3 an seiner ersten Stirnseite 31 längs seines Umfangsaußenrands keinen scharfkantigen
Übergang zwischen erster Stirnseite 31 und Umfangsaußenfläche auf.
[0081] Wie insbesondere in Figur 8 offenbart, weist die Umfangslagerwand 2 an der ersten
Stirnseite 32 des Außenrotors 3, d.h. auf der axialen Seite der ersten Stirnseite
31 des Außenrotors 3, längs ihres Umfangsinnenrands einen Innenkantenübergang 2a auf.
Der Innenkantenübergang 2a kann abgerundet sein, d. h. einen Radius aufweisen. Gemäß
dem Ausführungsbeispiel ist der Innenkantenübergang 2a über die gesamte Länge des
Umfangsinnenrands in Form eines Innenkantengrats ausgebildet. Die Umfangslagerwand
2 ist mit der der ersten Stirnseite 31 des Außenrotors 3 zugewandten Stirnwand des
Gehäuses 1, insbesondere des Gehäusetopfs 11, einstückig ausgebildet, und der Innenkantenübergang
2a ist entlang der Innenkante zwischen Stirnwand und Umfangslagerwand 2 ausgebildet.
[0082] Der Innenkantenübergang ist vorzugsweise ein Innenkantengrat, welcher in radialer
und axialer Richtung wenigstens 300 µm misst. Dabei weist der Innenkantengrat einen
Winkel von 45° zur Axialrichtung des Außenrotors 3 auf.
[0083] Der Innenkantengrat und die Rotorfase 31a überlappen im eingebauten Zustand des Außenrotors
3 einander. D.h. der Innenkantengrat ist bezüglich der Abmessungen und Winkel entsprechend
der Rotorfase ausgebildet, und/oder die Rotorfase 31a ist bezüglich der Abmessungen
und Winkel entsprechend dem Innenkantengrat ausgebildet. Der Außenrotor 3 bildet im
Bereich der Rotorfase 31a mit der Umfangslagerwand 2 vorzugsweise einen Gleitkontakt.
[0084] Der Außenrotor 3 weist an seiner zweiten Stirnseite 32 keinen Kantenbruch auf bzw.
nur einen kleinen zweiten Kantenbruch 32a. Der kleine zweite Kantenbruch 32a erstreckt
sich in radialer und axialer Richtung maximal 100 µm weit. Vorzugsweise ist die Außenumfangskante
32a des Außenrotors 3 an seiner zweiten Stirnseite 32 scharfkantig ausgebildet.
[0085] Für den Fall, dass der Außenrotor 3 an seiner Außenumfangskante der zweiten Stirnseite
32 einen zweiten kleinen Kantenbruch 32a aufweist, entspricht dieser maximal einem
Drittel des ersten Kantenbruchs 31a.
Bezugszeichenliste
[0086]
- 1
- Gehäuse
- 11
- Gehäusetopf
- 12
- Gehäusedeckel
- 2
- Umfangslagerwand
- 2a
- Innenkantenübergang
- 21
- Blindtasche
- 22
- Blindtasche
- 23
- Blindtasche
- 24
- Blindtasche
- 24a
- erstes Taschenende
- 24b
- zweites Taschenende
- 3
- Außenrotor
- 31
- erste Stirnseite
- 31a
- erster Kantenbruch
- 32
- zweite Stirnseite
- 32a
- zweiter Kantenbruch
- 4
- Innenrotor
- 5
- Förderraum
- 6
- Einlass
- 7
- Auslass
- d
- Innendurchmesser
- D
- Außendurchmesser
- R3
- Pumpendrehachse
- R4
- Pumpendrehachse Innenrotor
1. Rotationspumpe zur Förderung eines Fluids, wobei die Rotationspumpe Folgendes umfasst:
1.1 ein Gehäuse (1) mit einem Förderraum (5), den das Gehäuse (1) umgibt und an den
Stirnseiten axial begrenzt und der einen Einlass (6) für das Fluid auf einer Niederdruckseite
der Rotationspumpe und einen Auslass (7) für das Fluid auf einer Hochdruckseite der
Rotationspumpe aufweist,
1.2 einen im Förderraum (5) drehbaren Innenrotor (4),
1.3 einen Außenrotor (3), der im Förderraum (5) um eine Pumpendrehachse (R3) drehbar ist und mit dem Innenrotor (4) Förderzellen bildet, und
1.4 eine vom Gehäuse (1) gebildete oder im Gehäuse (1) angeordnete Umfangslagerwand
(2), die den Außenrotor (3) umgibt und um die Pumpendrehachse (R3) drehbar in einem radialen Gleitkontakt lagert,
1.5 wobei die Umfangslagerwand (2) mehrere zum Außenrotor (3) radial offene Blindtaschen
(21, 22, 23, 24) und/oder der Außenrotor (3) mehrere zur Umfangslagerwand (2) radial
offene Blindtaschen (21, 22, 23, 24) aufweist, die im Bereich des Gleitkontakts von
Außenrotor (3) und Umfangslagerwand (2) fluidisch voneinander getrennt sind.
2. Rotationspumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei sich der Außenrotor (3) und/oder
die Umfangslagerwand (2) im Gleitkontakt in Richtung einer ersten Stirnseite (31)
des Außenrotors (3) axial über wenigstens eine der Blindtaschen (21, 22, 23, 24),
vorzugsweise jede der Blindtaschen (21, 22, 23, 24), hinaus erstrecken/erstreckt,
so dass die jeweilige Tasche (21, 22, 23, 24) im Bereich der im Gleitkontakt befindlichen
Außenumfangsfläche des Außenrotors (3) bzw. der im Gleitkontakt befindlichen Innenumfangsfläche
der Umfangslagerwand (2) an einem ersten Taschenende (24a) sackförmig endet und dadurch
an der ersten Stirnseite (31) des Außenrotors (3) von der oder den anderen Blindtaschen
fluidisch getrennt ist.
3. Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei wenigstens eine der
Blindtaschen (21, 22, 23, 24), vorzugsweise jede der Blindtaschen (21, 22, 23, 24),
an einer zweiten Stirnseite (32) des Außenrotors (3) an der Umfangslagerwand (2) und/oder
an dem Außenrotor (3) axial offen ausläuft.
4. Rotationspumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Umfangslagerwand (2) und/oder
der Außenrotor (3) die jeweilige Blindtasche (21, 22, 23, 24), vorzugsweise jede Blindtasche
(21, 22, 23, 24), am offen auslaufenden Ende im Gleitkontakt von der oder den anderen
Blindtaschen fluidisch trennen/trennt.
5. Rotationspumpe nach einem der zwei unmittelbar vorhergehenden Ansprüche, wobei das
Gehäuse (1) einen Gehäusedeckel (12) aufweist, der die Förderkammer (5) an der zweiten
Stirnseite (32) des Außenrotors (3) axial begrenzt, und wobei der Gehäusedeckel (12)
an der Umfangslagerwand (2) mit axialem Dichtkontakt und/oder der Gehäusedeckel (12)
an dem Außenrotor (3) mit einem axial dichtenden Gleitkontakt anliegt.
6. Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Gehäuse (1) einen
Gehäusedeckel (12) aufweist, der die Förderkammer (5) an der zweiten Stirnseite (32)
des Außenrotors (3) axial begrenzt und mit der Umfangslagerwand (2) und dem Außenrotor
(3) einen axialen Dichtspalt ausbildet, und wobei der axiale Dichtspalt zwischen Gehäusedeckel
(12) und Umfangslagerwand (2) kleiner ist als der axiale Dichtspalt zwischen Gehäusedeckel
(12) und Außenrotor (3).
7. Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Außenrotor (3) an seiner
ersten Stirnseite (31) längs seines Umfangsaußenrands einen Kantenbruch (31a), insbesondere
eine Rotorfase, und/oder die Umfangslagerwand (2) an der ersten Stirnseite (31a) des
Außenrotors (3) längs ihres Umfangsinnenrands einen Innenkantenübergang (2a), insbesondere
einen Innenkantengrat, aufweisen oder aufweist.
8. Rotationspumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei der Kantenbruch (31a) am Außenrotor
(3) mit dem Innenkantenübergang (2) an der Umfangslagerwand (2) überlappt.
9. Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Umfangslagerwand
(2) an der zweiten Stirnseite (32) des Außenrotors (3) längs ihres Umfangsinnenrands
und/oder der Außenrotor (3) an seiner zweiten Stirnseite (32) längs seines Umfangsaußenrands
keinen Kantenbruch oder nur einen kleinen zweiten Kantenbruch (32a) aufweisen/aufweist.
10. Rotationspumpe nach einem der drei vorhergehenden Ansprüche, wobei der Außenrotor
(3) an seiner zweiten Stirnseite (32) längs seines Umfangsaußenrands einen zweiten
Kantenbruch (32a) aufweist und der erste Kantenbruch (31a) in radialer und/oder axialer
Richtung wenigstens dreimal so groß oder viermal so groß ist wie der zweite Kantenbruch
(32a).
11. Rotationspumpe nach einem der vier vorhergehenden Ansprüche, wobei der Außenrotor
(3) an seiner ersten Stirnseite (31) längs seines Umfangsaußenrands einen Kantenbruch
(31a), insbesondere eine Rotorfase, aufweist und der Kantenbruch (31a) in radialer
Richtung wenigstens 200 µm oder wenigstens 300 µm und/oder maximal 400 µm oder 500
µm misst, und/oder wobei der Kantenbruch (31a) in axialer Richtung wenigstens 200
µm oder wenigstens 300 µm und/oder maximal 400 µm oder maximal 500 µm misst.
12. Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Blindtaschen (21,
22, 23, 24) über den Umfang des Außenrotors (3) in Bezug auf die Umfangsrichtung in
asymmetrischer Verteilung angeordnet sind.
13. Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die jeweilige Blindtasche
(21, 22, 23, 24) über mehr als 80% oder mehr als 90% ihrer Umfangserstreckung, bevorzugt
über die gesamte Umfangserstreckung, entweder nur mit dem Einlass (6) oder nur mit
dem Auslass (7) überlappt.
14. Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Rotationspumpe vier
Blindtaschen (21, 22, 23, 24) umfasst und die Blindtaschen (21, 22, 23, 24) bezüglich
eines Innendurchmessers (d) der Umfangslagerwand (2) und/oder eines Außendurchmessers
(D) des Außenrotors (3) spiegelsymmetrisch angeordnet sind.
15. Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich die Blindtaschen
(21, 22, 23, 24) in Umfangsrichtung des Außenrotors (3) wenigstens doppelt so weit
erstrecken, vorzugsweise wenigstens dreimal so weit, wie in radialer Richtung des
Außenrotors (3).
16. Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die axiale Erstreckung
der Blindtaschen (21, 22, 23, 24) von dem ersten Taschenende (24a) bis zu dem zweiten
Taschenende (24b) wenigstens 70%, vorzugsweise wenigstens 80%, der axialen Erstreckung
des Außenrotors (3) von der ersten Stirnseite (31) bis zu der zweiten Stirnseite (32)
entspricht.