具有塑料复合材料结构的旋转泵的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种旋转泵，其包括至少一个完全或仅在一些区域中由塑料构成的泵 部件。本发明有利地既能够在适合于不可压缩流体的旋转泵（即容积式泵（displacement pump))中实现，也能够在适合于可压缩流体的旋转泵（即气泵，具体来说诸如是真空泵）中 实现。可以根据旋转泵的特定输送容积（即根据输送转子每转的输送容积）对旋转泵进行 调节，优选地是对其进行校准。所述泵例如可以是内齿环泵或者往复式活塞阀泵；然而，优 选地，所述泵是单叶片或多叶片的叶片泵。
【背景技术】
[0002] 在车辆制造中，尤其是在机动车制造中，一直在致力于减小重量，尤其是还致力于 减小车辆部件的成本，其中机动车制造是本发明的优选应用领域。但是必须满足与例如机 械强度、抗磨损能力和疲劳强度相关的高要求。由于批量生产所涉及的单元的庞大数量和 相关的经济规模，当从生产运行整体考虑时，即使是单元成本上的最小的降低也会显著地 节省成本。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是减小旋转泵的制造成本但是仍然满足旋转泵的技术要求。
[0004] 本发明涉及一种旋转泵，优选地是叶片泵，包括：壳体，所述壳体包括用于要被输 送的流体的入口和出口并且包括连接到入口和出口的输送室；在输送室中可以绕旋转轴线 旋转的输送转子；以及围绕输送转子的安装结构（settingstructure)。输送室可以被设定 边界，从而使其仅由壳体和安装结构单独限定。然而，可以想到的是，原则上输送室还（仅 在那时）由另一种结构界定或者在适用时还由多个其他结构界定。输送转子和安装结构形 成输送格（deliverycell)，通过旋转输送转子，流体可以在所述输送格中从入口输送到出 口，因为输送格增加了在输送室的低压侧上的尺寸并且又再次减小了在输送室的高压侧上 的尺寸，如从内齿环泵和往复式活塞阀泵尤其是从叶片泵中所获知的那样。为了能够调节 特定输送容积，安装结构相对于输送转子，优选地横向于输送转子的旋转轴线，可以往复运 动。安装结构可以布置在壳体中从而使其尤其是可以枢转地或线性地运动，以便于能够调 节所述特定输送容积。
[0005] 输送转子包括转子结构。转子结构本身可以构成输送转子，在这样的实施方式中 其可由一个零件构成。例如，内齿环泵中的输送转子是由一个零件形成的。还可以想到的 是，在原则上，叶片泵包括由一个零件构成的输送转子，从而使得术语"输送转子"和"转子 结构"可以指的是相同的零件。由一个零件构成的形成为叶片轮的输送转子例如可以包括 弹性柔性叶片，所述叶片在材料上弹性地屈服以便于能够形成增加尺寸并又再次减小尺寸 的输送格。然而，更优选地，形成为叶片轮的输送转子由多个零件构成并且包括转子结构和 一个或多个叶片，在这样的实施方式中所述转子结构位于中心，所述一个或多个叶片自转 子结构向外伸出并且（每个）在其整体上相对于转子结构可活动，优选地为滑动。可以在 DE10 2011 086 175B3和DE10 2008 036 273B4中发现单叶片旋转泵和多叶片旋转泵 的示例。
[0006]根据本发明，安装结构和/或转子结构是复合材料结构。各个复合材料结构包括 模制区域和功能区域，所述模制区域由塑料制成，所述功能区域固定地并且不可移动地连 接到模制区域并由功能材料制成，所述功能材料具有与模制区域的塑料不同的化学成分。 至少两种不同的材料还可以是在其他方面彼此区别，例如根据它们的密度或者根据添加的 物质，比如举例来说嵌入加强纤维或其它加强或功能体，如果存在所述加强纤维或其它加 强或功能体，它们大量地至少基本上均匀地分布在各自对应的材料中。所述功能材料尤其 可以是金属材料，比如轻金属或者轻金属合金或者优选地是钢。金属功能材料尤其可以是 相应地呈现出铸造结构或烧结结构的铸造体或者烧结体。然而，可替代地，功能材料还可以 同样是塑料。
[0007] 在优选实施方式中，模制区域在其体积和/或质量上大于功能区域。功能区域适 宜地是其中复合材料结构承受特定应力（比如举例来说动摩擦）或者以另外的方式承受磨 损的区域。在这种功能的情况下，相应地选择滑动材料作为功能材料。然而，替代或者结合 其良好的滑动特性，还可以为了增加复合材料结构的刚度或者提高复合材料结构的其他特 性而选择功能材料。
[0008] 复合材料结构尤其可以由单个连续的模制区域和单个连续的功能区域构成。然而 其还可以包括多个功能区域，所述多个功能区域或者在每种情况下由相同的功能材料制成 或者由不同的功能材料制成。其还可以包括由相同的塑料制成的两个或更多个模制区域， 其中多个模制区域是不连续的而是彼此分开的，尤其是由单个功能区域或由多个功能区域 中的一个功能区域而彼此分开。
[0009] 如果功能材料同样是塑料，模制区域和功能区域可以以初始模制（original moulding)的接合方法制造，比如例如是注射成型，例如通过共注。如果复合材料结构是由 模制区域和多个功能区域组成的或者包括彼此分开的多个模制区域，那么同样的方法应用 到这些变形例中的两个以上的结构区域。
[0010] 然而，在优选实施方式中，功能区域或者可选地是多个功能区域与模制区域或者 可选地是多个模制区域分开制造，并且在模制单个或多个模制区域时优选地以强锁配合 (positivefit)永久且固定地连接到模制区域或者在适用的情况下连接到多个模制区域。 然后可以将模制区域的塑料尤其是在制造模制区域时完全或至少部分地在功能区域的周 围注射成型。模制区域和功能区域可以以摩擦配合和/或材料配合和/或强锁配合而彼此 连接。在优选实施方式中，所述连接至少包括正配合。不同的区域原则上可以彼此分开制造 并且通过接合连接而彼此连接；然而，更优选地，正如已经提过的，通过将预先生产出的功 能区域放入模具中，比如例如注塑成型模具，并完全或者至少部分地在其周围来模制（优 选地，注射成型）模制区域的塑料，以初始模制模制区域的方法建立了固定连接。
[0011] 为了节省成本，用作模制区域的塑料的塑料优选地是每单位质量和/或每单位体 积比功能材料更便宜的塑料。
[0012] 在从属权利要求以及从属权利要求的结合中还描述了有利的特征。
[0013]还在下面的构想出的方面中描述了本发明的特征。这些方面以权利要求的方式记 载并且可以用它们来替换。在这些方面中披露的特征还可以补充和/或限定这些权利要 求，表示对权利要求的单个特征的替代和/或更宽泛的特征。括在括号内的参考标记指的 是下面的图中图示出的示例性实施方式。它们没有将这些方面中描述的特征限制到它们文 字列出的意思中，而是相反地表示实现相应特征的优选方式。
[0014] 方面1、一种旋转泵，优选地是叶片泵，包括：
[0015] (a)壳体（1)，其包括用于流体的入口⑶和出口⑷并且包括连接到所述入口和 所述出口的输送室（2);
[0016] (b)输送转子（10)，所述输送转子可以在所述输送室⑵中绕旋转轴线（R1CI)旋转 并且包括关于所述旋转轴线（R1CI)位于中心的转子结构（11);
[0017] (c)以及安装结构（20)，所述安装结构围绕所述输送转子（10)并且与所述输送转 子（10) -起形成输送格（9)，以便于将所述流体从所述入口（3)输送到所述出口（4)，并且 可以相对于所述输送转子（10)往复运动，优选地是横向于所述旋转轴线（R1CI)运动，以便于 能够调节所述旋转泵的特定输送容积；
[0018] (d)其中这些结构（11，20)的至少一个，即所述安装结构（20)和/或所述转子结 构（11)，是复合材料结构并且包括由塑料制成的模制区域（15 ;25)和固定连接到所述模制 区域（15 ;25)并由功能材料制成的功能区域（16 ;26)，所述功能材料具有与所述模制区域 (15 ;25)的塑料不同的化学成分。
[0019]方面2、根据方面1所述的旋转泵，其中所述功能区域（16 ;26)加强和/或加固所 述复合材料结构（11 ;20)，和/或形成滑动表面（17 ;27)和/或所述复合材料结构（11 ;20) 的支承或接合区域（19)。
[0020] 方面3、根据前述方面任一项所述的旋转泵，其中所述功能区域（16 ;26)与所述 模制区域（15 ;25)分开制造，所述模制区域（15 ;25)以初始模制方法模制在所述功能区域 (16;26)上或周围，优选地通过注射成型模制，籍此这些区域（15，16;25,26)彼此固定连 接。
[0021] 方面4、根据前述方面任一项所述的旋转泵，其中所述功能区域（16 ;26)以强锁配 合和/或摩擦配合和/或材料配合连接到所述模制区域（15 ;25)。
[0022] 方面5、根据前述方面任一项所述的旋转泵，其中所述功能区域（16 ;26)完全或者 部分地嵌入在所述模制区域（15 ;25)中，并且所述功能区域（16 ;26)加固和/或加强所述 模制区域（15 ;25)或者所述模制区域（15 ;25)加固和/或加强所述功能区域（16 ;26)。
[0023] 方面6、根据前述方面任一项所述的旋转泵，其中所述功能区域（16 ;26)加固和/ 或加强所述模制区域（15 ;25)以便于在泵操作过程中提高加固和/或加强的模制区域的尺 寸稳定性。
[0024] 方面7、根据前述方面任一项所述的旋转泵，其中所述功能区域（26 ;31)形成和/ 或绕所述旋转轴线（R1CI)在周向上围绕所述安装结构（20)的内周表面（27)，所述安装结构 围绕所述输送转子（10)。
[0025] 方面8、根据前述方面任一项所述的旋转泵，其中由于所述功能区域（16 ;26)和所 述模制区域（15 ;25)中的一个在一个或多个点（18 ;28 ;29 ;30)处伸入另一个中，因而这些 区域以强锁配合彼此连接。
[0026] 方面9、根据前述方面任一项所述的旋转泵，其中所述功能区域（16 ;26)和所述模 制区域（15 ;25)中的一个在一个或多个点（18 ;30)处在后面抓住另一个，因而这些区域彼 此锚定。
[0027] 方面10、根据前述方面任一项所述的旋转泵，其中至少其中一个区域，优选地是所 述功能区域（16 ;26)，包括一个或多个凹槽（18 ;28 ;30)优选地是一个或多个通道（30)，另 一个区域的材料可以伸入到所述凹槽中和/或另一个区域的材料穿入所述通道。
[0028] 方面11、根据前述方面所述的旋转泵，其中当模制所述复合材料结构（11 ;20)时， 所述另一个区域的材料以流体形式穿入所述凹槽和/