AT508076B1 - RADIAL PUMP - Google Patents
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- F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
- F04D15/0027—Varying behaviour or the very pump
- F04D15/0038—Varying behaviour or the very pump by varying the effective cross-sectional area of flow through the rotor
Abstract
Die Erfindung betrifft eine Radialpumpe (1) mit einem in einem Gehäuse (3) gelagerten Laufrad (2, mit einem Spaltringschieber, welcher zwischen dem Laufrad (2) und einem Austrittsbereich (6) axial verfahrbar ausgebildet ist. Um mit möglichst geringem Betätigungsaufwand eine gute Abdichtung in der Schließstellung zu erreichen und um die Ablagerung von Verschmutzungen weitgehend zu vermeiden, ist vorgesehen, dass zwischen dem Spaltringschieber (7) und dem Gehäuse (3) oder einem gehäusefesten Teil (3a) zumindest ein erstes Dichtelement (8) angeordnet ist, wobei das erste Dichtelement (8) in einer Schließposition des Spaltringschiebers (7) an einer durch das Gehäuse (3) oder den gehäusefesten Teil (3a) gebildeten ersten Dichtfläche (13) dichtend anliegt und in zumindest einer Öffnungsposition gegenüber der ersten Dichtfläche (13) freigestellt ist, und wobei vorzugsweise zumindest ein zweites Dichtelement (9) an einer laufradseitigen Stirnfläche (15) des Spaltringschiebers (7) angeordnet ist.The invention relates to a radial pump (1) with an impeller (2) mounted in a housing (3) with a split-ring slide which is axially movable between the impeller (2) and an exit region (6) To achieve sealing in the closed position and to largely avoid the deposition of dirt, it is provided that between the split ring valve (7) and the housing (3) or a housing-fixed part (3a) at least a first sealing element (8) is arranged the first sealing element (8) bears sealingly against a first sealing surface (13) formed by the housing (3) or the housing-fixed part (3a) in a closing position of the split-ring slide (7) and free in at least one opening position relative to the first sealing surface (13) is, and wherein preferably at least one second sealing element (9) on an impeller-side end face (15) of the split-ring slide (7) is arranged.
Description
österreichisches Patentamt AT508 076 B1 2011-07-15Austrian Patent Office AT508 076 B1 2011-07-15
Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft eine Radialpumpe mit einem in einem Gehäuse gelagerten Laufrad, mit einem Spaltringschieber, welcher zwischen dem Laufrad und einem Austrittsbereich axial verfahrbar ausgebildet ist, wobei zwischen dem Spaltringschieber und dem Gehäuse oder einem gehäusefesten Teil zumindest ein erstes Dichtelement angeordnet ist, wobei das erste Dichtelement in einer Schließposition des Spaltringschiebers an einer durch das Gehäuse oder den gehäusefesten Teil gebildeten ersten Dichtfläche dichtend anliegt.The invention relates to a radial pump with an impeller mounted in a housing, with a split-ring slide, which is axially movable between the impeller and an outlet region, wherein between the split-ring valve and the housing or a housing-fixed part at least a first sealing element is arranged wherein the first sealing element in a closed position of the split-ring slide sealingly bears against a first sealing surface formed by the housing or the housing-fixed part.
[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.It is known to carry out radial pumps with split gate valves. These have the purpose of shutting off the impeller against the pressure housing by a smooth wall with closed pump pressure line, but further running pump and to keep in this way the hydraulic losses as low as possible. The adjustment of the split ring valve is usually done hydraulically by servomotors or electrically via electromagnets.
[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.DE 881 306 C describes a centrifugal pump with hydraulically adjustable split-ring valve, wherein the split-ring valve has a full-walled axially guided in the pump housing hub disc, which itself serves as a hydraulic pressure piston. The hub disc is adjacent to an exit region, which is hydraulically connected to the suction side of the radial pump. Thus, the split-ring valve is opened by the pressure difference between the suction side and pressure side of the radial pump against the force of a closing spring. Control valves can be used to regulate the pressure difference.
[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.From DE 22 62 883 C2 a radial pump with a ring slide is known, which is arranged axially inserted between the impeller and the guide channels. The operation of the annular slide is effected via a piston adjacent to an outlet region in the housing by a servo means.
[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.Furthermore, from CH 133 892 B, a centrifugal pump with an annular slide is known, which is arranged axially movable in a side wall of the housing. The annular slide is displaced axially by a pressure medium, wherein the pressure medium is fed into a region adjacent to an end face of the annular slide outlet region. In one embodiment, the annular slide is designed as a rotary valve and has openings that can be brought by the rotation of the slider in, or out of alignment with the mouths of connecting channels that lead from the impeller to the exit area.
[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 Versteileinrichtung ist mit einer Hülse wirkverbunden, die über die Pumpenschaufeln hinweg in axialer Richtung verschiebbar ist.DE 199 01 123 A1 discloses a controllable radial pump for conveying a coolant for a motor vehicle, which has an adjusting device for independent of the speed of the impeller control of the medium to be transported. The adjusting device is operatively connected to a sleeve which is displaceable over the pump blades in the axial direction.
[0007] Weiters ist aus der US 4 802 817 A eine Radialpumpe mit einem selbstregulierenden Laufradaustritt bekannt, wobei im Bereich des Laufradaustrittes ein axial verschiebbarer Schieber 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 O-Ringdichtelemente angeordnet.Furthermore, from US 4,802,817 A a radial pump with a self-regulating impeller outlet is known, wherein in the region of the impeller outlet, an axially displaceable slide is arranged, which is automatically adjusted axially depending on the pressure in the outlet spiral. For sealing a plurality of O-ring sealing elements are arranged between the slide and the surrounding housing.
[0008] Die WO 2007/071217 A1 offenbart eine regelbare Kühlmittelpumpe mit einem Spaltringschieber, welcher zwischen dem Laufrad und einem Austrittsbereich axial verfahrbar ist. Zwischen dem Spaltringschieber und dem Gehäuse der Kühlmittelpumpe ist eine Gleitringdichtung angeordnet, welche als Elastomerdichtung ausgebildet ist.WO 2007/071217 A1 discloses a controllable coolant pump with a split-ring slide, which is axially movable between the impeller and an outlet region. Between the split-ring slide and the housing of the coolant pump, a mechanical seal is arranged, which is designed as an elastomeric seal.
[0009] Eine ähnliche regelbare Kühlmittelpumpe ist aus der EP 1 657 446 A2 bekannt, wobei zwischen dem Gleitringschieber und dem umgebenden Gehäuse ein in einer Ringnut des Schiebers angeordneter Kolbenring angeordnet ist. Weiters ist am freien Ende des Schiebers eine Dichtkante vorgesehen, welche ein Abregeln, sowie ein völliges Absperren des Förderstroms ermöglicht. 1 /5 österreichisches Patentamt AT508 076B1 2011-07-15 [0010] Auch aus der DE 10 2006 034 960 A1 ist eine Kühlmittelpumpe mit einem Spaltringschieber bekannt, wobei zwischen Spaltringschieber und Gehäuse Dichtelemente angeordnet sind.A similar controllable coolant pump is known from EP 1 657 446 A2, wherein between the slide ring slide and the surrounding housing arranged in an annular groove of the slide piston ring is arranged. Furthermore, a sealing edge is provided at the free end of the slide, which allows a Abregeln, as well as a complete shut-off of the flow. Also, from DE 10 2006 034 960 A1, a coolant pump with a split-ring slide is known, sealing elements being arranged between the split-ring slide and the housing.
[0011] Derartig angeordnete Dichtelemente haben den Nachteil, dass sich Verschmutzungen bevorzugt in strömungsarmen Zonen im Bereich der Dichtungselemente ablagern. Weiters erhöhen in radialer Richtung wirkende Dichtelemente den Kraftaufwand für die Betätigung des Spaltringschiebers.Such arranged sealing elements have the disadvantage that deposits preferably deposited in low-flow zones in the region of the sealing elements. Furthermore, acting in the radial direction of sealing elements increase the force required for the operation of the split ring valve.
[0012] Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile zu vermeiden und bei einer Radialpumpe der eingangs genannten Art eine zuverlässige Abdichtung in geschlossener Stellung bei relativ geringen Betätigungskräften zu ermöglichen, wobei verschmutzungsintensive Bereiche vermieden werden sollen.The object of the invention is to avoid the disadvantages and to allow for a radial pump of the type mentioned a reliable seal in the closed position at relatively low operating forces, with pollution-intensive areas to be avoided.
[0013] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das erste Dichtelement im Bereich eines ringförmigen Absatzes des Spaltringschiebers angeordnet ist und in zumindest einer Öffnungsposition gegenüber der ersten Dichtfläche freigestellt ist, und wobei vorzugsweise zumindest ein zweites Dichtelement an einer laufradseitigen Stirnfläche des Spaltringschiebers angeordnet ist. Dabei kann vorgesehen sein, dass das erste Dichtelement in der Schließstellung des Spatringschiebers in axialer Richtung gegen die erste Dichtfläche des Gehäuses oder eines gehäusefesten Teiles gepresst wird.According to the invention, this is achieved in that the first sealing element is arranged in the region of an annular shoulder of the split-ring slide and is free in at least one opening position relative to the first sealing surface, and wherein preferably at least a second sealing element is arranged on a impeller-side end face of the split-ring slide. It can be provided that the first sealing element is pressed in the closed position of Spatringschiebers in the axial direction against the first sealing surface of the housing or a housing-fixed part.
[0014] Besonders vorteilhaft ist es, wenn die erste Dichtfläche im Wesentlichen in einer Normalebene auf die Drehachse des Laufrades angeordnet ist.It when the first sealing surface is arranged substantially in a normal plane to the axis of rotation of the impeller is particularly advantageous.
[0015] Das erste Dichtelement kann dabei an einem ersten Ende des Spaltringschiebers, das zweite Dichtelement an einem zweiten Ende des Spaltringschiebers angeordnet sein, wobei vorzugsweise das erste und das zweite Dichtelement gleich orientiert angeordnet sind, wobei vorzugsweise die erste Dichtfläche der das zweite Dichtelement aufweisenden laufradseitigen Stirnfläche des Spaltringschiebers abgewandt ist.The first sealing element may be arranged at a first end of the split-ring slide, the second sealing element at a second end of the split-ring slide, wherein preferably the first and the second sealing element are arranged the same orientation, preferably having the first sealing surface of the second sealing element impeller-side end face of the split ring slide is remote.
[0016] Sowohl das erste Dichtelement, als auch das zweite Dichtelement wirkt somit in gleicher Richtung mit jeweils einer entsprechenden Dichtfläche normal zur Drehachse des Laufrades zusammen, wobei nur in der Schließstellung des Spaltring-Schiebers eine Abdichtung erfolgt. Während einer Öffnungsstellung des Spaltringschiebers kann das Fördermedium ungehindert zwischen den Dichtelementen und den entsprechenden Dichtflächen durchströmen und somit eventuell abgelagerte Verschmutzungen fortspülen. Gleichzeitig wird in der Schließstellung des Spaltringschiebers ein dichtes Schließen gewährleistet. Da die Dichtelemente erst in der Schließstellung mit den entsprechenden Dichtflächen Zusammenwirken, ist für die Betätigung des Spaltringschiebers ein relativ geringer Kraftaufwand erforderlich. Ein weiteres Problem ist, dass es bei temperaturbedingten Materialdehnungen zu unzulässigen Reibungserhöhungen und zum Klemmen des Systems kommen kann.Both the first sealing element, and the second sealing element thus acts in the same direction, each with a corresponding sealing surface normal to the axis of rotation of the impeller together, wherein only in the closed position of the split ring slide seal. During an open position of the split-ring slide, the fluid can flow unhindered between the sealing elements and the corresponding sealing surfaces and thus wash away possibly deposited contaminants. At the same time a tight closing is ensured in the closed position of the split ring valve. Since the sealing elements cooperate only in the closed position with the corresponding sealing surfaces, a relatively small amount of force is required for the operation of the split ring valve. Another problem is that thermal expansion of the material can lead to unacceptable increases in friction and jamming of the system.
[0017] Durch die in axialer Richtung wirkenden Dichtelemente können Längenänderungen zu Folge von Temperatureinflüssen und Fertigungstoleranzen besonders gut ausgeglichen werden. Die Dichtelemente können dabei durch O-Ringdichtungen oder durch Lippendichtungen ausgebildet sein.By acting in the axial direction of sealing elements length changes due to temperature effects and manufacturing tolerances can be compensated particularly well. The sealing elements can be formed by O-ring seals or lip seals.
[0018] Durch das druckseitige Verschließen der Radialpumpe mittels des Spaltringschiebers können bei Anwendung als Kühlmittelpumpe in einem Kraftfahrzeug die Warmlaufzeiten wesentlich verkürzt werden.By the pressure-side closing of the radial pump by means of the split-ring valve, the warm-up times can be significantly shortened when used as a coolant pump in a motor vehicle.
[0019] Die Erfindung wird anhand der Figur näher erläutert.The invention will be explained in more detail with reference to FIG.
[0020] Die Figur zeigt 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.The figure shows a radial pump 1 with an impeller 2, which is rotatably mounted in a housing 3 via a bearing 4. Reference numeral 5 designates the inlet region, with reference numeral 6 the outlet region of the radial pump 1.
[0021] 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 2/5The radial pump 1 has a rotatably and slidably mounted in the housing 3 split-ring slide 7, which can be moved in the exit region 6 via the impeller 2. To 7 leaks to 2/5 in particular in the closed state of the split ring valve
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