AT506107B1

AT506107B1 - Radialpumpe

Info

Publication number: AT506107B1
Application number: AT19662007A
Authority: AT
Original assignee: Tcg Unitech Systemtechnik Gmbh
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2009-11-15
Also published as: DE102008059462A1; DE102008059462B4; AT506107A1

Description

österreichisches Patentamt AT506107B1 2009-11-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Radialpumpe mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten Laufrad, mit einem Spaltringschieber, welcher zwischen dem Laufrad und einem Austrittsbereich axial verfahrbar ausgebildet ist, wobei der Spaltringschieber um die Achse des Laufrades drehbar und axial verschiebbar im Gehäuse gelagert ist, wobei zwischen dem Spaltringschieber und dem Gehäuse eine gewinde- oder rampenartige Führung angeordnet ist und wobei der Spaltringschieber mit einer Verdreheinrichtung verbunden ist.

[0002] Es ist bekannt, Radialpumpen mit Spaltringschiebern auszuführen. Diese haben den Zweck, bei abgesperrter Pumpendruckleitung, aber weiterlaufender Pumpe das Laufrad gegen das Druckgehäuse durch eine glatte Wand abzusperren und auf diese Weise die hydraulischen Verluste möglichst gering zu halten. Das Verstellen des Spaltringschiebers erfolgt zumeist hydraulisch durch Servomotoren oder elektrisch über Elektromagnete.

[0003] Die DE 881 306 C beschreibt eine Kreiselpumpe mit hydraulisch verstellbarem Spaltringschieber, wobei der Spaltringschieber eine vollwandige im Pumpengehäuse axial geführte Nabenscheibe aufweist, welche selbst als hydraulischer Druckkolben dient. Die Nabenscheibe grenzt dabei an einen Austrittsbereich, welcher hydraulisch mit der Saugseite der Radialpumpe verbunden ist. Somit wird der Spaltringschieber durch die Druckdifferenz zwischen Saugseite und Druckseite der Radialpumpe entgegen der Kraft einer Schließfeder geöffnet. Über Steuerventile kann die Druckdifferenz geregelt werden.

[0004] Aus der DE 22 62 883 C2 ist eine Radialpumpe mit einem Ringschieber bekannt, welcher zwischen Laufrad und den Leitkanälen axial einschiebbar angeordnet ist. Die Betätigung des Ringschiebers erfolgt über einen an einen Austrittsbereich im Gehäuse grenzenden Kolben durch ein Servomittel.

[0005] Des Weiteren ist aus der CH 133 892 B eine Zentrifugalpumpe mit einem Ringschieber bekannt, welcher axial beweglich in einer Seitenwand des Gehäuses angeordnet ist. Der Ringschieber wird durch ein Druckmittel axial verschoben, wobei das Druckmittel in einen an eine Stirnseite des Ringschiebers grenzenden Austrittsbereich eingespeist wird. In einer Ausführungsvariante ist der Ringschieber als Drehschieber ausgebildet und weist Öffnungen auf, die durch das Verdrehen des Schiebers in, bzw. außer Deckung mit den Mündungen von Verbindungskanälen gebracht werden können, die vom Laufrad zum Austrittsbereich führen.

[0006] Die DE 199 01 123 A1 offenbart eine regelbare Radialpumpe zum Fördern eines Kühlmittels für ein Kraftfahrzeug, welche eine Verstelleinrichtung zur von der Drehzahl des Laufrades unabhängigen Regelung des zu befördernden Mediums aufweist. Die Verstelleinrichtung ist mit einer Hülse wirkverbunden, die über die Pumpenschaufeln hinweg in axialer Richtung verschiebbar ist.

[0007] Die DE 10 2005 004 315 B4 beschreibt eine regelbare Kühlmittelpumpe mit einem elektromagnetisch axial verschiebbaren Ringschieber.

[0008] Die US 1,813,747 A beschreibt eine Radialpumpe, welche mittels eines am Laufradaustritt angeordneten und in Axialrichtung verschiebbaren Schieber geregelt werden kann. Die Regelung des Schiebers zwischen der Öffnungsstellung und der Schließstellung erfolgt durch Verdrehen einer gewindeartigen Führung, womit der Schieber in Richtung der Achse verschoben werden kann.

[0009] Die US 4,932,835 A offenbart einen Zentrifugalverdichter mit einem Laufrad und einem Austrittskanal, dessen Querschnitt durch einen axial verschiebbaren Schieber veränderbar ist. Der Schieber weist in einem äußeren Mantelbereich ein Außengewinde auf, welches mit einem Innengewinde einer verdrehbar gelagerten Buchse zusammenwirkt. Durch Verdrehen der Buchse wird somit der Schieber quer zum Austrittskanal des Zentrifugalverdichters verschoben.

[0010] Weiters ist aus der US 4,802,817 A eine Radialpumpe mit einem selbstregulierenden Laufradaustritt bekannt, wobei im Bereich des Laufradaustrittes ein axial verschiebbarer Schie- österreichisches Patentamt AT506107 B1 2009-11-15 ber angeordnet ist, der in Abhängigkeit des Druckes in der Austrittsspirale selbsttätig axial verstellt wird. Zur Abdichtung sind zwischen dem Schieber und dem umgebenden Gehäuse mehrere Dichtelemente angeordnet.

[0011] Ferner ist aus der DE 10 2005 062 200 B3 eine regelbare Kühlmittelpumpe bekannt, welche einen Ventilschieber aufweist, welcher über einen Verstellkolben durch ein Druckmedium axial verschiebbar ist.

[0012] Der Nachteil der bekannten Radialpumpen ist, dass zum Verschieben der Spaltringschieber im Gehäuse ein Austrittsbereich, bzw. ein Elektromagnet erforderlich ist, was relativ viel Bauraum in Anspruch nimmt.

[0013] Aufgabe der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu vermeiden und eine kompakte Radialpumpe mit Spaltringschieber zu realisieren, wobei Leckagen sicher vermieden werden sollen.

[0014] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass zwischen dem Spaltringschieber und dem Gehäuse zumindest ein erstes Dichtelement angeordnet ist und zumindest ein zweites Dichtelement an einer laufradseitigen Stirnfläche des Spaltringschiebers angeordnet ist. Durch die Dichtelemente könnten Leckagen sicher vermieden werden.

[0015] Die gewinde- oder rampenartige Führung mehrgängig ausgebildet ist. Um die Verschmutzungsempfindlichkeit zu vermindern, kann die gewinde- oder rampenartige Führung auch eingängig ausgebildet sein.

[0016] Die gewinde- oder rampenartige Führung kann an einer äußeren Mantelfläche oder an einer inneren Mantelfläche des Spaltringschiebers angeordnet sein.

[0017] Die Dichtelemente können als O-Ringdichtungen ausgebildet sein.

[0018] Besonders kleine Betätigungskräfte lassen sich erreichen, wenn die Dichtelemente als Lippendichtungen ausgebildet sind. Die Lippendichtungen werden nach Schließen des Gleitringschiebers zu Folge der Druckdifferenz beidseits der Dichtlippen gegen die Wand des Gehäuses gepresst. Die Lippendichtungen können dabei durch ein beispielsweise in einem Spritzvorgang einstückig mit dem Gleitringschieber ausgebildetes Elastomerelement gebildet sein.

[0019] In einer ersten bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Verdreheinrichtung eine im Gehäuse quer zum Spaltringschieber geführte Verstellstange aufweist, welche gelenkig, vorzugsweise über einen Zylinderstift, mit dem Spaltringschieber verbunden ist.

[0020] Alternativ dazu kann vorgesehen sein, dass die Verdreheinrichtung eine im Gehäuse quer zum Spaltringschieber geführte Zahnstange aufweist, welche in eine Verzahnung des Spaltringschiebers formschlüssig eingreift.

[0021] Eine kompakte Bauweise des Gehäuses der Radialpumpe wird dadurch möglich, dass die Verstellstange oder die Zahnstange aus dem Gehäuse herausgeführt ist. Dadurch kann die eigentliche Betätigungsvorrichtung außerhalb des Gehäuses der Radialpumpe angeordnet werden.

[0022] Eine besonders einfache und platzsparende Betätigung ergibt sich, wenn die Verdreheinrichtung pneumatisch, vorzugsweise über eine Vakuumdose, oder elektrisch, mechanisch oder hydraulisch betätigbar ist.

[0023] Durch das druckseitige Verschließen der Radialpumpe mittels des Spaltringschiebers können bei Anwendung als Kühlmittelpumpe in einem Kraftfahrzeug -die Warmlaufzeiten wesentlich reduziert werden.

[0024] Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

[0025] Es zeigen Fig. 1 eine erfindungsgemäße Radialpumpe in einem Längsschnitt in einer ersten Ausführungsvariante, Fig. 2 die Radialpumpe in einem Schnitt gemäß der Linie ll-ll in Fig. 1, Fig. 3 eine erfindungsgemäße Radialpumpe in einer zweiten Ausführungsvariante in einem Längsschnitt mit einem sich in einer Offnungsstellung befindenden Spaltringschieber, 2/7 österreichisches Patentamt AT506107B1 2009-11-15

Fig. 4 diese Radialpumpe mit einem sich in Schließstellung befindenden Spaltringschieber, Fig. 5 eine erfindungsgemäße Radialpumpe in einer weiteren Ausführungsvariante in einem Längsschnitt mit einem sich in einer Öffnungsstellung befindenden Spaltringschieber und Fig. 6 diese Radialpumpe mit einem sich in Schließstellung befindenden Spaltringschieber.

[0026] Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Radialpumpe 1 mit einem Laufrad 2, welches in einem Gehäuse 3 über ein Lager 4 drehbar gelagert ist. Mit Bezugszeichen 5 ist der Eintrittsbereich, mit Bezugszeichen 6 der Austrittsbereich der Radialpumpe 1 bezeichnet.

[0027] Die Radialpumpe 1 weist einen im Gehäuse 3 drehbar und verschiebbar gelagerten Spaltringschieber 7 auf, welcher in den Austrittsbereich 6 über das Laufrad 2 verschoben werden kann. Um insbesondere im geschlossenen Zustand des Spaltringschiebers 7 Leckagen zu vermeiden, ist zwischen dem Spaltringschieber 7 und dem Gehäuse 3 ein erste Dichtelement 8 und im Bereich einer laufradseitigen Stirnseite des Spaltringschiebers 7 ein zweites Dichtelement 9 angeordnet, welches in geschlossenem Zustand an der gegenüberliegenden Gehäusewand 3a des Gehäuses 3 dichtend anliegt. Der Spaltringschieber 7 ist in einer ein- oder mehrgängigen gewinde- oder rampenartigen Führung 10 des Gehäuses 3 geführt. Durch Verdrehen des Spaltringschiebers 7 wird diese somit in Richtung der Achse 2a des Laufrades 2 verschoben. Zur Verdrehung des Spaltringschiebers 7 ist diese mit einer Verdreheinrichtung 11 verbunden.

[0028] Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführung weist die Verdreheinrichtung 11 eine im Gehäuse 3 verschiebbar gelagerte Verstellstange 12 auf, welche mit dem Spaltringschieber 7 über einen Zylinderstift 13 gelenkig verbunden ist. Die Verstellstange 12 ist im Wesentlichen quer zur Achse 2a des Laufrades 2 und in einen definierten Abstand a zu dieser angeordnet. Durch Längsverschieben der Verstellstange 12 wird der Spaltringschieber 7 verdreht und durch die gewinde- oder rampenartige Führung 10 in Richtung der Achse 2a des Laufrades 2 verschoben. Auf diese Weise kann der Spaltringschieber 7 zwischen einer Öffnungsstellung und einer Schließstellung stufenlos bewegt werden. Die gewinde- oder rampenartige Führung 10 ist bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich einer äußeren Mantelfläche 16 des Spaltringschiebers 7 vorgesehen.

[0029] Die Fig. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsvariante, bei der der Spaltringschieber 3 über eine Zahnstange 14 verdreht wird, welche in eine Verzahnung 15 am Außenmantel 16 des Spaltringschieber 7 eingreift. Die Zahnstange 14 ist im Gehäuse 3 geführt und von der Achse 2a des Laufrades 2 beabstandet, wobei der Abstand zwischen der Querzahnstange 14 und der Achse 2a des Laufrades 2 mit a bezeichnet ist. Die gewinde- oder rampenartige Führung 10 ist bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Ausführungsbeispiel im Bereich einer inneren Mantelfläche 17 der Spaltringschieber 7 vorgesehen.

[0030] Die ersten und zweiten Dichtelemente 8, 9 können als O-Ringdichtungen ausgebildet sein.

[0031] Alternativ dazu können die ersten und zweiten Dichtelemente 8, 9 aber als Lippendichtungen 8a, 9a ausgebildet sein, welche als Elastomerelement 18 einstückig mit dem Spaltringschieber 7 ausgeführt sein können, wie in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist. Dies ermöglicht, es die Betätigungskräfte für den Spaltringschieber 7 möglichst klein zu halten. Erst nach Abdichtung durch das stirnseitige zweite Dichtelement 9 baut sich zu Folge des Spiels des Spaltringsschieber 7 hinter dem radial wirkenden ersten Dichtelement 8 ein Druck pD auf. Durch die Druckdifferenz beidseits der Lippendichtung 8a wird diese gegen die Wand des Gehäuses 3 gepresst.

[0032] Die Betätigung der Verdreheinrichtung 11 kann pneumatisch, elektrisch, hydraulisch oder mechanisch erfolgen. Eine besonders einfache Bauweise ergibt sich, wenn die Verdreheinrichtung 11 von einer nicht weiter dargestellten Unterdruckdose betätigt wird, welche am Gehäuse 3 angebracht ist. Der Vorteil der beschriebenen Ausführungen liegt darin, dass das Gehäuse 3 selbst sehr kompakt und kostengünstig gestaltet werden kann, da Druckräume, Federn, Magnetspulen oder dergleichen nicht in das Gehäuse integriert werden müssen. Ein 3/7

Claims

österreichisches Patentamt AT506107B1 2009-11-15 weiterer Vorteil ist, dass die Radialpumpe 1 universell für verschiedene Betätigungsmöglichkeiten der Verdreheinrichtung 11 ausgeführt werden kann, wodurch sich eine hohe Flexibilität bei den praktischen Einsatzmöglichkeiten ergibt. Patentansprüche 1. Radialpumpe (1) mit einem in einem Gehäuse (3) drehbar gelagerten Laufrad (2), mit einem Spaltringschieber (7), welcher zwischen dem Laufrad (2) und einem Austrittsbereich (6) axial verfahrbar ausgebildet ist, wobei der Spaltringschieber (7) um die Achse (2a) des Laufrades (2) drehbar und axial verschiebbar im Gehäuse (3) gelagert ist, wobei zwischen dem Spaltringschieber (7) und dem Gehäuse (3) eine gewinde- oder rampenartige Führung (10) angeordnet ist und wobei der Spaltringschieber (7) mit einer Verdreheinrichtung (11) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Spaltringschieber (7) und dem Gehäuse (3) zumindest ein erstes Dichtelement (8) angeordnet ist und zumindest ein zweites Dichtelement (9) an einer laufradseitigen Stirnfläche des Spaltringschiebers (7) angeordnet ist.
2. Radialpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewinde- oder rampenartige Führung (10) eingängig ausgebildet ist.
3. Radialpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die gewinde- oder rampenartige Führung (10) mehrgängig ausgebildet ist.
4. Radialpumpe (1) nach einem Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gewinde- oder rampenartige Führung (10) an einer äußeren Mantelfläche (16) des Spaltringschiebers (7) angeordnet ist.
5. Radialpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gewinde- oder rampenartige Führung (10) an einer inneren Mantelfläche (17) des Spaltringschiebers (7) angeordnet ist.
6. Radialpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder zweite Dichtelement (8, 9) einstückig mit dem Spaltringschieber (7) ausgebildet ist.
7. Radialpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Dichtelement (8, 9) durch eine Lippendichtung gebildet ist.
8. Radialpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Dichtelement (8, 9) durch eine O-Ringdichtung gebildet ist.
9. Radialpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreheinrichtung (11) eine im Gehäuse (3) quer zum Spaltringschieber (7) geführte Verstellstange (12) aufweist, welche gelenkig, vorzugsweise über einen Zylinderstift (13), mit dem Spaltringschieber (7) verbunden ist.
10. Radialpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreheinrichtung (11) eine im Gehäuse (3) quer zum Spaltringschieber (7) geführte Zahnstange (14) aufweist, welche in eine Verzahnung (15) des Spaltringschiebers (7) formschlüssig eingreift.
11. Radialpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreheinrichtung (11) pneumatisch, vorzugsweise über eine Vakuumdose betätigbar ist.
12. Radialpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Verdreheinrichtung (11) elektrisch, hydraulisch und/oder mechanisch betätigbar ist. Hierzu 3 Blatt Zeichnungen 4/7