CN113847240B - 包括轴向作用的弹簧垫圈的泵 - Google Patents

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Abstract

一种用于将流体施加到组件例如齿轮箱的泵,所述泵包括:一种泵壳体(1),所述壳体的环绕所述泵的输送室(5)的周向壁(2);壳体的端面壁(3),其包括壳体的外端面表面(14),轴向地背离输送室(5);流体入口(6);以及用于在壳体(14)的外端面表面上流出的流体的出口(8);输送构件(10、11),用于将流体从包括入口(6)的泵的低压侧输送到包括出口(8)的泵的高压侧;以及轴向垫圈,所述轴向垫圈在所述壳体的所述端面壁(3)上的轴向视图中完全围绕所述出口(8);其中,所述轴向垫圈是盘簧或中空轮廓弹簧或V形轮廓弹簧或波纹管弹簧形式的弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)。

Description

包括轴向作用的弹簧垫圈的泵
技术领域
本发明涉及一种用于向组件(例如变速箱或发动机)供应流体的泵。特别地,本发明涉及泵的垫圈装置。泵可以是例如润滑油泵、冷却剂泵、真空泵或优选齿轮泵。泵可以是单流量(flux)泵或多流量(flux)泵,特别是多回路泵。它可以用作齿轮泵,用于向变速箱,例如车辆的自动变速箱和/或转向变速箱或风力涡轮机的变速箱供应压力流体。在另一应用中,其可用作润滑剂泵和/或冷却剂泵,用于向发动机,例如车辆的驱动马达,特别是内燃机,供应润滑剂和/或冷却剂,特别是润滑油。作为润滑油泵和/或冷却剂泵,其尤其可以用于润滑和/或冷却机动车的内燃机和/或电动机。在这种应用中,例如,它可以向机动车辆的驱动马达或辅助驱动马达供应压力流体。同样可以想到的是,一方面将其用作组合的润滑油泵和/或冷却剂泵,另一方面用作齿轮泵,特别是在泵是多流量泵的实施例中。泵可以有利地实施为筒和/或用于布置在容纳凹部中。
背景技术
WO 01/94791A1公开了一种泵插入件形式的泵,该泵设置在容纳装置的容纳井内。泵插入件轴向地布置在容纳井的基部和容纳装置的盖之间。当泵运行时,流体从在泵的外圆周上延伸的低压空间被抽吸,并且经由泵壳体的端面壁和井的基部被排出。环形密封元件将泵出口与低压空间分开,该环形密封元件围绕泵插入件并且用作径向垫圈。在容纳井的基部(base)和泵插入件之间设置的弹簧装置将泵插入件轴向地张紧在盖上。泵插入件可以抵抗弹簧装置的力相对于容纳装置轴向移动到较小的程度,使得尺寸公差和几何形状的变化可以被补偿。该泵包括两个工作流,这两个工作流被输送到共同的压力空间中,即,工作流彼此不分离。因此,泵被实施为多流量单循环泵。
EP3081741A2公开了一种包括多种工作流的齿轮泵。该泵被构造为多回路泵并且相应地具有彼此密封的分开的压力出口,其中对于每种流量具有至少一个出口。第一出口通过围绕泵的壳体的环形径向垫圈密封。环形出口垫圈布置在通过径向垫圈获得的压力空间内,该环形出口垫圈以密封的方式围绕第二出口,以便将第二出口与第一压力出口分开。泵构造为筒并且首先以泵壳体的外端面侧被引入到容纳装置的容纳井中。由泵输送的压力流体通过压力出口和容纳装置的与压力出口轴向相对的压力接口排出。弹簧装置支撑在容纳腔的基部上并且以弹簧力压靠泵壳体的轴向相对的外端面侧,由此能够补偿公差和在轴向方向上的几何形状变化。
US 2017/0260979A1公开了一种用于叶片泵卡盒的垫圈装置,其中叶片泵包括两种工作流,并且实施为双缸泵。垫圈装置包括:径向垫圈,其被布置成使得其环绕泵壳体的圆周并且将泵的第一压力空间与抽吸空间分开;以及出口垫圈,其布置在泵插入件的外端面侧上。出口垫圈将泵的第一压力空间与第二压力空间分开,并且密封用于泵的驱动轴的轴通道。
现有技术使用软材料垫圈和/或弹性体垫圈。如果垫圈用作轴向垫圈,则难以确保基于材料弹性的密封作用。通过轴向垫圈密封的轴向连接部的轴向宽度可以改变,例如由于温度引起的几何形状的变化和/或泵壳体或壳体部件的压力引起的运动。由于部件公差和/或安装公差,接合宽度也会因安装而不同。软材料垫圈和/或弹性体垫圈需要在其圆周上均匀的高表面压缩,以便实现所需的密封。如果在泵运行时由于温度和/或压力变化或者由于泵与泵之间的公差变化而导致表面压缩变化,则仅能以巨大的努力和/或花费来确保始终可靠的密封作用。稳定性也是一个问题。在脉冲、高压和待桥接的大的接合宽度的情况下,存在间隙挤出增加的风险。另一个问题是不断增加的成本压力。
发明目的
本发明的目的是提供一种用于泵的成本有效且可靠的静态密封件。适合于此目的垫圈应该能够有效且可靠地补偿部件公差和/或安装公差和/或温度引起的几何形状的变化和/或在安装垫圈的位置处的泵或泵部件的压力引起的运动,同时甚至在长时间的操作期间也保持所需的密封作用。
另一个目的是提供一种泵,该泵适于布置在容纳装置的容纳井内,并且为此目的,该泵包括壳体的端面壁,该端面壁包括一个或多个压力出口,用于从泵的输送室排出压力流体。本发明的目的是,在容纳装置和泵的部件公差和/或安装公差和/或温度引起的几何形状变化和/或泵的壳体结构的压力引起的运动方面,成本有利地改善这种泵的一个或多个压力出口上的密封。
本发明相应地涉及一种用于向组件例如变速箱供应流体的泵,所述流体优选地为液体,例如齿轮油和/或润滑油。该泵包括泵壳体,该泵壳体具有壳体的圆周壁、壳体的端面壁、用于流体的入口和用于流体的出口。壳体的圆周壁围绕泵的输送室。壳体的端面壁包括壳体的外端面表面,该外端面表面轴向地背离输送室。出口出现在壳体的外端面表面上。壳体的端面壁可以从输送室偏移,并且可以仅简单地形成泵壳体的外端面壁。然而,优选地,壳体的端面壁在端面侧上界定输送室。壳体的端面壁可以与壳体的圆周壁一体地模制,例如铸造或生成地模制。然而,在优选实施例中,壳体的圆周壁和壳体的端面壁彼此分开制造,并且在端面侧上以压力接触彼此抵靠。
该泵包括输送构件,该输送构件能够在输送室内移动,用于将流体从包括入口的泵的低压侧输送到包括出口的泵的高压侧。泵的低压侧经由泵壳体的入口从用于流体的储水器(reservoir)向上延伸到输送室中。泵的高压侧通过出口从输送室一直延伸到待供给流体的组件或必要时延伸到待供给流体的多个组件。泵尤其可以实施为旋转泵,并且输送构件可以相应地能够在输送室内旋转地移动。泵例如可以是齿轮泵,特别是外部齿轮泵或内部齿轮泵。然而,替代地,其也可以是例如摆锤滑块泵或滚柱单元泵。在优选的实施方式中,其被实施为叶片单元泵或旋转叶片泵。
为了在安装泵的位置处将出口与低压侧分离,泵包括轴向垫圈,该轴向垫圈在壳体的端面壁上的轴向视图中完全围绕壳体的外端表面上的出口。根据本发明,轴向垫圈是盘簧或环形中空轮廓弹簧、V形轮廓弹簧或波纹管弹簧形式的弹簧垫圈。弹簧垫圈可以是将出口与低压侧分隔开的唯一垫圈。替代地,也可以设置一个附加的或原则上多个附加的垫圈,(每个垫圈)同样将相同的出口与低压侧分开。在此上下文中,“分开”因此意味着弹簧垫圈单独地用于正确的泵操作的方式也可以足以将出口从低压侧密封。
盘簧和中空轮廓弹簧,以及V形轮廓弹簧和波纹管弹簧,可以被制造成具有足够大的轴向弹簧挠度、大的弹簧常数和窄的公差,但是尽管如此,这是通过简单的方式实现的。弹簧垫圈,即盘簧、V形弹簧、波纹弹簧或中空轮廓弹簧,完全包围出口,即超过360°,从而获得环形地独立的轴向垫圈。
弹簧垫圈包括弹簧的第一密封撑条和背离弹簧的第一密封撑条的弹簧的第二密封撑条。弹簧的密封撑条中的一个密封撑条轴向面向壳体的外端面表面并且在轴向视图中与壳体的外端面表面重叠,以便以与完全包围出口的壳体的外端面表面密封接触的方式将出口与泵的低压侧分离。弹簧的密封撑条经由环形闭合的弹簧部分彼此连接。该弹簧部分当然在四周是封闭的,因此是密封的。
优选地,弹簧垫圈构造为盘簧,其中,盘簧尤其可以从内圆周向外圆周锥形地扩宽。特别地,盘簧可以是截头锥形表面。然而,替代地,盘簧也可以从内圆周到外圆周凹入地或凸出地弯曲,例如完全呈圆形,或者相反以倒置或作为多边形弯曲。
弹簧垫圈尤其可以实施为金属弹簧和金属垫圈,并且因此实施为纯金属部件。与由塑料或塑料-金属复合材料制成的弹簧垫圈相比,这种弹簧垫圈对泵运行时预期的机械和/或热应力较不敏感。术语“金属”被理解为是指纯金属和金属合金。在有利的实施例中,弹簧垫圈由弹簧钢构成。
弹簧垫圈可以是将出口与低压侧分隔开的唯一垫圈。然而,除了根据本发明的弹簧垫圈之外,泵还可以包括附加的垫圈,其同样用于将相同的出口和/或另一个出口与泵的低压侧分开。在有利的实施例中,附加垫圈是珠缘垫圈。附加的垫圈尤其可以是纯金属垫圈。附加垫圈可以是例如中空轮廓弹簧、V型弹簧或波纹管弹簧。附加垫圈更优选地是珠缘垫圈或盘簧。弹簧垫圈和附加垫圈的有利组合一方面包括盘簧和珠缘垫圈,另一方面包括第一盘簧和第二盘簧。
在泵除了弹簧垫圈之外还包括附加垫圈的实施例中,弹簧垫圈,即盘簧、中空轮廓弹簧、V形轮廓弹簧或波纹管弹簧,优选地是在沿着泵壳体从泵的低压侧延伸到泵的高压侧的压力路径中最靠近低压侧的垫圈。这固有地适用于泵的实施例,其中出口仅通过根据本发明的弹簧垫圈与低压侧分离。
根据本发明的弹簧垫圈可以有利地代替现有技术中已知的塑料垫圈或塑料复合垫圈。特别有利的是,能够省去径向的垫圈,例如通常在高压侧和低压侧之间布置在泵壳体的外圆周上的径向的垫圈。
该泵适于布置在容纳装置中或容纳装置上,该容纳装置包括容纳装置的端面表面,用于泵壳体的出口的端口在该端面表面上露出。为了固定在容纳装置中或固定到容纳装置上,泵壳体可以这样构成,即,壳体的外端面表面在泵安装时通过轴向的接合部与容纳装置的端面表面对置,其中,出口适宜地朝向容纳装置的端面表面的接口并且轴向齐平。当装配泵时,弹簧垫圈在壳体的端面表面和容纳装置的端面表面之间被弹性地轴向张紧,使得弹簧垫圈经由所述弹簧的密封撑条中的一个密封撑条轴向地压靠壳体的端面表面并且经由所述弹簧的密封撑条中的另一个密封撑条轴向地压靠容纳装置的端面表面,并且完全围绕泵壳体的出口和容纳装置的端口中的每一个并且将它们与低压侧分离。
在壳体的端面壁和/或可选地壳体的另一端面壁分别与壳体的圆周壁分开制造并且分别仅在端面侧上与壳体的圆周壁处于压力接触的实施例中,弹簧垫圈能够有利地至少基本上施加流体密封的压力接触所需的轴向力。在这种实施方式中,泵壳体在壳体的圆周壁的区域中或者优选在壳体的另一端面壁的区域中例如通过螺纹连接轴向地固定在容纳装置中或容纳装置上,而弹簧垫圈在壳体的端面表面与容纳装置的端面表面之间的接合部中被轴向地压缩,并且因此将壳体的端面壁压靠在壳体的圆周壁上。在这种布置中,弹簧垫圈补偿泵壳体的任何机械和/或温度引起的几何形状变化,同时保持足够高的轴向压力。附加地或替代地,弹簧垫圈可以补偿泵壳体的轴向公差链中的部件公差,即,可以补偿不同的泵的泵壳体的轴向尺寸的偏差。
在这种实施方式中,弹簧垫圈一方面执行密封泵壳体出口的功能,另一方面执行保持单独制造的壳体壁处于流体密封的轴向压力接触的挤压装置的功能。
如果泵包括附加垫圈,并且弹簧垫圈和附加垫圈布置在相同的压力路径中,则根据本发明的弹簧垫圈有利的是在压力路径中最靠近附加垫圈的垫圈。在这样的实施例中,在根据本发明的弹簧垫圈和从高压侧到低压侧的压力路径中的附加垫圈之间没有布置其它垫圈。
在上述“压力路径”中,这是指流体的最短路径,该最短路径沿着泵壳体从泵的出口延伸到泵的低压侧,例如延伸到泵的入口。根据本发明的弹簧垫圈布置在该压力路径中。如果提供了附加垫圈,则附加垫圈可以布置在相同的压力路径中。压力路径是泄漏路径,其至少通过根据本发明的弹簧垫圈密封,以便除了不可避免的泄漏之外,将出口与泵的低压侧流体地分离。
泵可以实施为单流量泵,并且包括出口作为其一个出口。然而,更优选地,泵是多流量泵,并且包括用于由泵输送的流体的一个或多个附加出口。在多流量实施例中,通过多个出口输送的流体可在多个出口的下游再次合并。然而,更优选地,多流量泵是多回路泵,即,多个出口彼此分离并且将流体输送到包括不同组件的相应分配的回路中和/或输送到同一组件的不同区域。在多回路实施例中,入口和出口形成第一回路,并且不仅可以另外提供另一个出口而且可以另外提供另一个入口,它们一起形成与第一回路分开的第二回路。
在多流量实施方式中以及在多回路实施方式中,根据本发明的弹簧垫圈可以围绕多个出口并且共同地将它们与泵的低压侧分开。然而,在优选的第一实施例中,弹簧垫圈不将多个出口彼此分离,而是作为多个出口共用的轴向垫圈围绕它们。在这样的实施例中,特别地,在轴向视图中在根据本发明的弹簧垫圈中,可以提供附加的垫圈以便将多个出口或多个出口中的至少一个出口与一个或多个其它出口密封隔离。然而,原则上,垫圈装置也可以构造成使得根据本发明的弹簧垫圈仅围绕多个出口中的一个或向个出口,而附加垫圈围绕根据本发明的弹簧垫圈和在轴向视图中位于根据本发明的弹簧垫圈外部的一个或多个出口,并且将它们与低压侧分离。因此,根据本发明的弹簧垫圈可以在压力路径(泄漏路径)中布置在附加垫圈的上游;然而,更优选地,其在压力路径中布置在附加垫圈的下游,即,比附加垫圈更靠近低压侧。
在多流量、特别是多回路的实施例中,在轴向视图中,根据本发明的弹簧垫圈可围绕密封件中的一个或多个出口,而附加的垫圈围绕密封件中的一个或多个其它出口。该附加垫圈同样是轴向垫圈,并且可以是盘簧、中空轮廓弹簧、V形轮廓弹簧或波纹管弹簧形式的弹簧垫圈。两个弹簧垫圈在它们的设计方面可以不同或优选地相同。在这些实施例中,两个弹簧垫圈可特别地在不同的压力路径中彼此平行地布置,即,弹簧垫圈中的每一个可布置在其自身的压力路径中。一个优选的组合是在轴向视图中两个盘簧相邻地布置。
通过经由连接撑条将两个弹簧垫圈彼此连接,相邻布置的弹簧垫圈,优选地为盘簧,可以组合以形成垫圈单元。这简化了在预先装配泵单元时和/或在装配泵时的操作。连接撑条有利地横向于弹簧方向和/或轴向方向是弹性的,使得弹簧垫圈在轴向拉紧和松弛时,即在弹簧压缩和弹簧拉伸期间,可以相对于彼此移动。连接撑条例如可以是支架或反复弯曲的弯曲连接撑条,其横向于轴向方向是弹性的,以便允许相对运动。连接撑条优选地是弹簧弹性的并且足够刚性以将弹簧垫圈相对于彼此保持在限定的初始位置,用于预先装配泵单元并且还用于装配泵。当预先装配泵单元时,垫圈单元可有利地在连接撑条的区域中接合到泵壳体。
在弹簧垫圈以轴向压力接触保持单独制造的壳体壁的实施例中,然而原则上也在壳体的圆周壁和壳体的端面壁一体模制或以另一种方式彼此结合的实施例中,弹簧垫圈可以有利地以直接的力线布置在壳体的端面表面和容纳装置的端面表面之间。如果泵还包括附加垫圈,则根据本发明,后者可以布置在至弹簧垫圈的间接的力线上。这特别适用于弹簧垫圈和附加垫圈以嵌套布置的方式布置在相同压力路径中的实施例。在弹簧垫圈和附加垫圈在轴向视图中相邻地设置在不同的压力路径中的实施方式中,附加垫圈可以根据本发明设置在弹簧垫圈的间接的力线中,或者更有利地同样设置在直接的力线中。
在有利的实施例中,根据本发明的弹簧垫圈被布置成使得当装配的泵没有压力时,其受到轴向偏压力。在其中例如将珠缘垫圈设置为附加垫圈的实施例中,该附加垫圈也可以被布置成当装配的泵没有压力时具有偏置力,其中在有利的实施例中,根据本发明的弹簧垫圈的偏置力大于实施为珠缘垫圈的附加垫圈的偏置力。
如果弹簧垫圈和附加垫圈处于嵌套布置,使得一个垫圈在轴向视图中围绕另一个垫圈,则有利的是,根据本发明的弹簧垫圈具有比附加垫圈更大的弹簧常数,至少在附加垫圈实施为珠缘垫圈的实施例中是如此。在弹簧特性方面,有利的是,构成为盘簧、V形弹簧、波纹管弹簧或中空轮廓弹簧的弹簧垫圈具有一个弹簧常数,该弹簧常数至少是附加垫圈的弹簧常数的两倍或者至少三倍或者至少五倍。
如果根据本发明的弹簧垫圈和附加垫圈在它们的设计方面相同,例如每个实施为盘簧,则这两个弹簧垫圈原则上可以以嵌套布置在相同的压力路径中;然而,在有利的实施例中,它们在轴向视图中相邻地布置并且在不同的压力路径中。在这种布置中,两个在其设计方面相同的弹簧垫圈原则上可以具有不同的弹簧常数,但是更优选地具有至少基本相同的弹簧常数。
泵例如可以是线性冲程泵,或者更优选地是旋转泵。作为旋转泵,它可以是外轴泵,例如外齿轮泵,或者内轴泵,例如叶片单元泵、内齿轮泵或摆动滑块泵。输送构件可包括转子,该转子可在输送室中围绕旋转轴线旋转地移动,并且用于将流体从一个或多个入口输送到一个或多个出口。转子可以有利地用于形成输送单元,该输送单元随着转子旋转而周期性地增大和减小尺寸,以便将流体从泵的低压侧输送到泵的高压侧。
优选地,如果泵设置在车辆中,则泵可由车辆的驱动马达驱动,例如内燃机或电动机。在混合动力车辆中,泵可以由内燃机驱动或者由电驱动马达驱动。在有利的改进方案中,驱动泵也可以这样设计,即泵可以有选择地由内燃机或电动机或由它们两者共同驱动。内燃机和电动机然后可以特别地通过总和变速箱(summing gearbox)驱动泵。
本发明的特征也在以下阐述的方面中描述。这些方面以权利要求的方式表达,并且可以用它们代替。在这些方面中公开的特征还可以补充和/或限定权利要求,指示关于单独特征的替代方案和/或扩大权利要求特征。括号中的附图标记表示下面在附图中示出的本发明的示例性实施例。它们不将在各方面中描述的特征限制为其字面意义,而是相反地指示实现相应特征的优选方式。
方面1.一种用于将流体施加到组件例如齿轮箱的泵,所述泵包括:
(a)泵壳体(1),其特征在于
-所述壳体的环绕所述泵的输送室(5)的圆周壁(2),
-壳体的端面壁(3),其包括壳体的外端面表面(14),该外端面表面轴向地背离输送室(5),
-流体入口(6),以及
-用于在壳体(14)的外端面表面上流出的流体的出口(8);
(a)输送构件(10、11),其能够在输送室(5)内移动,用于将流体从包括入口(6)的泵的低压侧输送到包括出口(8)的泵的高压侧;以及
(a)轴向垫圈,所述轴向垫圈在所述壳体的所述端面壁(3)上的轴向视图中完全围绕所述出口(8),以便将所述出口与所述低压侧分离,
(a)其中,所述轴向垫圈是盘簧或中空轮廓弹簧或V形轮廓弹簧或波纹管弹簧形式的弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)。
方面2.根据前述方面的泵,其中弹簧垫圈(15;41)是盘簧并且从内圆周到外圆周周是锥形的,或者相对于壳体的端面壁(3)是凹或凸弯曲的。
方面3.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15;41)是包括内圆周和外圆周的盘簧,所述外圆周相对于所述内圆周轴向偏移,其中,所述弹簧垫圈(15;41)包括所述弹簧的第一密封撑条(16)和所述弹簧的第二密封撑条(17),所述第一密封撑条在所述内圆周附近是完全周向是,所述第二密封撑条轴向背离所述弹簧的所述第一密封撑条(16)并且在所述外圆周附近是完全周向,并且其中,所述弹簧的这些密封撑条(16、17)中的一个轴向面向所述壳体的所述外端面表面(14)并且在轴向视图中与所述壳体的所述外端面表面(14)重叠,以便在与所述壳体的所述外端面表面(14)完全周向密封接触的情况下将所述出口(8)与所述低压侧分开。
方面4.根据前述方面的泵,其中:弹簧垫圈(15;41)在轴向面对壳体的外端面表面(14)的第一端面表面上和在轴向背离壳体的外端面表面(14)的第二端面表面上从内圆周延伸至外圆周;第一过渡区域周向地将内圆周连接到第一端面表面,第二过渡区域周向地将外圆周连接到第二端面表面,第三过渡区域(18)周向地将内圆周连接到第二端面表面,第四过渡区域(19)周向地将外圆周连接到第一端面表面;弹簧的密封撑条(16,17)中的一个在第一过渡区域中延伸,并且弹簧的密封撑条(16,17)中的另一个在第二过渡区域中延伸;并且弹簧的密封撑条(16,17)中的至少一个被压平和/或倒圆,其具有与第三和/或第四过渡区域(18,19)相比更大的曲率半径。
方面5.根据方面1所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15a)是中空轮廓弹簧,所述弹簧在闭合弧中呈环形圆周并且在横截面中闭合,例如呈环形圆的形状。
方面6.根据方面1所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15b)是中空轮廓弹簧,所述弹簧在闭合弧中呈环形圆周并且在横截面中呈槽形,例如呈C形。
方面7.根据方面1所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15c)是V形弹簧(15c),所述弹簧在闭合弧中呈环形圆周,其中,所述V形轮廓优选地布置成位于所述壳体的所述端面表面(14)与所述容纳装置的所述端面表面(34)之间,并且优选地朝向所述出口(8)开口。
方面.8根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)是纯金属弹簧。
方面9.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c,41)是在沿着所述泵壳体(1)从所述高压侧延伸到所述低压侧的压力路径中最靠近所述低压侧的垫圈。
方面10.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)是在从所述出口(8)沿所述泵壳体(1)延伸至所述低压侧的压力路径中最靠近所述低压侧的垫圈。
方面11.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(41)是在沿着所述泵壳体(1)从所述出口(8)延伸到所述低压侧的所述压力路径中最靠近所述出口(8)的垫圈。
方面12.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,在沿着所述泵壳体(1)从所述高压侧延伸到所述低压侧的压力路径中,省略了所述泵壳体(1)的圆周上的垫圈。
方面13.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,在所述泵壳体(1)上未设置用于将所述高压侧与所述低压侧分隔开的径向垫圈。
方面14.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述泵包括附加垫圈(20),所述附加垫圈在轴向视图中围绕所述出口(8)以将其密封,并且其中,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)围绕所述附加垫圈(20)或者所述附加垫圈(20)围绕所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)。
方面15.根据前述方面所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)通过所述附加垫圈(20)保持在所述泵壳体(1)上。
方面16.根据紧邻的前两个方面中任一项所述的泵,其中,所述附加垫圈(20)保持在所述泵壳体(1)上,并且优选地接合到所述泵壳体(1),并且当从所述壳体的外端面表面(14)观察时接合在所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)后面,并且因此将所述弹簧垫圈直接轴向地面向所述壳体的外端面表面(14)保持在所述泵壳体(1)上。
方面17.根据紧邻的前三个方面中任一项所述的泵,其中,所述附加垫圈(20)同样是轴向垫圈。
方面18.根据紧邻的前四个方面中任一项所述的泵,其中,所述附加垫圈(20)是珠缘垫圈,优选地是金属珠缘垫圈。
方面19.根据前述方面的泵,其中,所述附加垫圈(20)未涂覆有弹性体,并且优选地不包含弹性体。
方面20.根据紧邻的前六个方面中任一项所述的泵,所述附加垫圈(20)包括:
-珠缘环(23),其在轴向视图中围绕内部区域(26)并且包括用于与壳体的外端表面(14)轴向接触的珠的端面表面;
-位于所述内部区域(26)中的用于流体的通道(29),
-其中所述珠缘环(23)是围绕所述通道(29)的最小珠缘环;以及
-在轴向视图中从珠缘环(23)延伸到内部区域(26)中的硬化结构(28),以便使珠缘环(23)硬化(rigidify)。
方面21.根据紧邻的前七个方面中任一项所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)是在从所述低压侧延伸到所述高压侧的压力路径中最靠近所述附加垫圈(20)的垫圈。
方面22.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述泵壳体(1)的所述圆周壁(2)、所述端面壁(3)和可选的另一个端面壁(4)彼此分开地制造,并且作为预装配单元轴向地相邻布置,优选地以松动的轴向接触的方式一个直接位于另一个上,并且通过保持装置(13)松动地保持在一起。
方面23.根据前述方面和方面14的泵,其中,所述附加垫圈(20)通过所述保持装置(13)或独立于所述保持装置(13)而直接轴向保持在所述壳体的端面壁(3)上,并且优选地通过从所述壳体的端面壁(3)观察时接合在所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)后面而保持所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)。
方面24.根据前述方面中任一项和方面14所述的泵,其中,所述泵装配在容纳装置(30)中或容纳装置上,并且所述附加垫圈(20)在所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)的轴向间接力线中布置在所述壳体的所述外端面表面(14)与所述容纳装置(30)的端面表面(34)之间。
方面25.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述泵包括以所述入口(6)和所述出口(8)为特征的第一流量以及以附加出口(9)和可选的附加入口(7)为特征的附加流量,并且所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)在轴向视图中也围绕所述附加出口(9),以便将所述出口(8,9)与所述低压侧分开。
方面26.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)在轴向视图中形成圆环。
方面27.根据方面1至24中任一项所述的泵,其中,所述泵包括具有所述入口(6)和所述出口(8)的第一流量、具有附加出口(9)和可选的附加入口(7)的附加流量、以及在轴向视图中围绕所述附加出口(9)的附加弹簧垫圈(42)形式的附加轴向垫圈,其中,所述弹簧垫圈(41、42)是盘簧并且在轴向视图中相邻地布置,以便将所述出口(8、9)彼此分开并且与低压侧分开。
方面28.根据前述方面的泵,其中,泵装配在容纳装置(30)中或容纳装置上,并且弹簧垫圈(41)和附加垫圈(42)邻近地布置在壳体的外端面表面(14)与容纳装置(30)的端面表面(34)之间,每个都在轴向的直接力线中。
方面29.根据紧邻的前两个方面中任一项所述的泵,其中,连接撑条(45)将所述弹簧垫圈(41、42)彼此连接,以形成能够作为一个单元处理的垫圈单元(40)。
方面30.根据前述方面的泵,其中,连接撑条(45)是弹性回弹的,以便允许弹簧垫圈(41,42)相对于彼此的与弹簧张力的变化相关联的移动。
方面31.根据紧邻的前两个方面中任一项所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(41、42)通过所述连接撑条(45)保持在所述泵壳体(1)上。
方面32.根据紧邻的前五个方面中任一项所述的泵,其中,流体能够流动通过的层状的、优选平面的阻力结构(43)在弹簧垫圈(41)的内部区域中和/或在附加垫圈(42)的内部区域中延伸,并且当泵处于操作中时形成用于流体的流动阻力,但是最多可忽略地防止弹簧垫圈(41)和/或附加垫圈(42)的弹簧压缩和弹簧拉伸。
方面33.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,当所述泵被装配且没有压力时,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)受到轴向偏压,并且将所述壳体的所述端面壁(3)轴向地压向所述壳体的所述圆周壁(2),并且优选地直接压靠在所述壳体的所述圆周壁(2)上。
方面34.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述泵装配在容纳装置(30)中或容纳装置上,并且所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)布置在所述壳体的所述外端面表面(14)与所述容纳装置(30)的端面表面(34)之间,并且当所述泵没有压力时受到轴向偏压。
方面35.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述泵装配在容纳装置(30)中或容纳装置上,并且所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)沿轴向直接的力线布置并轴向张紧在所述壳体的所述外端面表面(14)与所述容纳装置(30)的端面表面(34)之间。
方面36.根据前述方面的泵,其中,附加弹簧垫圈(42)同样沿直接的力线布置在壳体的外端面表面(14)与容纳装置的端面表面(34)之间。
方面37.根据前述方面中任一项所述的泵,其中:所述泵包括容纳装置(30)或设置在容纳装置(30)中;所述容纳装置(30)包围所述泵壳体(1)并且包括以所述容纳装置的端面表面(34)为特征的基部和用于所述出口(8)的端口(31);并且弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)与壳体的外端面表面(14)和容纳装置的端面表面(34)中的每一个密封接触,以便将泵的高压侧与低压侧分开。
方面38.根据前述方面的泵,其中,泵壳体(1)在端面侧上与容纳装置(30)接合,使得泵壳体不能轴向移动,所述端面侧跨过壳体的圆周壁(2)与壳体的端面壁(3)轴向相对。
方面39.根据前两个方面中任一项所述的泵,其中,所述容纳装置的端面表面(34)在轴向面向所述容纳装置的端面表面(34)的所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)的密封撑条(17)的区域中是周向平滑的,例如是平面的,以便周向地形成用于所述弹簧的密封撑条(17)的不间断的密封邻接部,所述密封撑条轴向面向所述容纳装置的端面表面(34)。
方面40.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述壳体的所述外端面表面(14)在轴向面向所述壳体的所述外端面表面(14)的所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)的密封撑条(16)的区域中是周向平滑的,例如平坦的,以便周向地形成用于轴向面向所述壳体的所述外端面表面(14)的所述弹簧的所述密封撑条(16)的不间断的密封邻接。
方面41.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述壳体的圆周壁(2)和所述壳体的端面壁(3)以压力接触的方式轴向地彼此抵靠,并且在所述输送室的圆周处和在端面侧上限定所述输送室(5),并且其中,当所述泵被装配时,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)利用弹簧力将所述壳体的端面壁(3)轴向地压靠到所述壳体的圆周壁(2)上。
方面42.根据前述方面中任一项所述的泵,其中,所述泵壳体(1)包括所述壳体的另一端面壁(4),并且所述壳体的圆周壁(2)和所述端面壁(3、4)以压力接触的方式轴向地彼此抵靠、堆叠并且在其圆周处和在端面侧上限定所述输送室(5),并且其中,当装配所述泵时,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)利用弹簧力将所述端面壁(3、4)轴向地压靠于所述壳体的圆周壁(2)。
附图简要说明
下面基于附图解释本发明的示例性实施例。由示例性实施例公开的特征,每个单独地和以特征的任何组合,有利地发展了已经在上面另外描述的权利要求、方面和实施例。示出了:
图1是泵的输送室的轴向视图;
图2是在面向端的侧面上的等轴测图中的泵,在该面向端的侧面上布置了第一示例性实施例的弹簧垫圈;
图3是泵在容纳装置中的布置;
图4是图3中的细节Y;
图5是第一示例性实施例的弹簧垫圈;
图6是第二示例性实施例的弹簧垫圈;
图7是第三示例性实施例的弹簧垫圈;
图8是第四示例性实施例的弹簧垫圈;
图9是另外的垫圈的纵向截面图;
图10为第五示例性实施例的弹簧垫圈的纵向截面图;以及
图11是第五示例性实施例的弹簧垫圈的等轴测图。
具体实施方式
图1示出了泵在泵壳1上的轴向视图。在泵壳1中形成输送室5。泵壳1包括环绕输送室5的圆周壁2,和在两个端面侧上轴向地限定输送室5的端面壁,可以看到端面壁4。在图1中,为了清楚地看到输送室5,另一个端面壁被去掉。
泵构造为旋转泵并且包括可在输送室5中围绕旋转轴线R旋转的转子10和多个在转子10的槽中引导的叶片11,从而所述叶片可以径向地或至少基本上径向地运动,如在叶片泵中常见的那样。转子10和叶片11一起形成泵的叶轮。壳体的圆周壁2的内圆周包括用于叶片11的导向表面。当转子10旋转时,叶片11被向外压靠在壳体的圆周壁2的导向表面上。当转子10旋转时,引导表面确定叶片11突出超过转子10的外圆周多远。叶片11在圆周方向上勾画出形成在输送室5中的输送单元。壳体的圆周壁2的引导表面的轮廓选择成使得当转子10旋转时,输送单元的尺寸在输送室5的低压侧上周期性地增大,并且在输送室5的高压侧上再次减小,以便在作为压力流体的增大的压力下将通过位于输送室5的低压侧上的入口流入输送室5中的流体通过位于输送室5的高压侧上的出口排出。在有利的实施例中,泵被配置成例如克服重力通过入口抽吸流体。
泵是多流量泵,在示例实施例中是双流量泵,即,其包括第一工作流量和第二工作流量。输送室5相应地包括用于第一工作流的第一入口6和第一出口以及用于第二工作流的第二入口7和第二出口。当泵处于操作中时,转子10在图1中顺时针旋转,如旋转的方向箭头所指示。压力出口布置在壳体的端面壁中,该壁在图1中未示出。在第一工作流的高压侧轴向延伸穿过壳体的圆周壁2的第一连接通道由8‘表示,在第二工作流的高压侧轴向延伸穿过壳体的圆周壁2的第二连接通道由9‘表示。连接通道8‘和9‘将形成在壳体的端面壁4的区域中的压力空间连接到泵壳体1的轴向相对的端面壁(图1中未示出)的压力出口。
图2以等轴测图示出了在泵的端面出口侧上的预装配泵。出口侧形成在壳体的第一端面壁3的外面端侧上,其在图1中未示出,但在图2中可以看到。在第一示例性实施例中,弹簧垫圈15和珠缘垫圈20形式的附加垫圈布置在壳体的端面壁3的外端面侧上。第一示例性实施例的弹簧垫圈15是盘簧。第一出口和第二出口出现在壳体的端面壁3的外端面侧上。珠缘垫圈20覆盖这些压力出口。在图1中可见的连接通道8‘和9‘被分配给压力出口,其中连接通道8‘进入第一出口,该第一出口穿过壳体的端面壁3,并且连接通道9‘进入第二出口,该第二出口同样穿过壳体的端面壁3。
珠缘垫圈20包括多个珠缘环,每个珠缘环以珠缘环的形式环绕珠缘垫圈20的内部区域。在图2中可以看到珠缘环24和珠缘环25,珠缘环24围绕珠缘垫圈20的内部区域27,该区域与第二出口轴向相对,并在轴向视图中与第二出口重叠。珠缘垫圈25围绕垫圈20的内部区域26,该内部区域与第一出口轴向相对,并在轴向视图中与第一出口重叠。
壳体的圆周壁2形成封闭环,而端面壁3和4各为板状。在第一角度区域中,第一工作流的低压侧在该第一角度区域上延伸,壳体的圆周壁2包括在两个端面侧中的每一个上的腔,以便形成第一入口6。在另一角度范围中,在第二工作流的低压侧在另一角度区域上延伸,壳体的圆周壁2还包括在两个端面侧中的每一个上的第二腔,以便形成第二入口7。流体能够经由壳体的圆周壁2的端面腔,即经由第一入口6和第二入口7流入输送室5(图1)。壳体的圆周壁2的外圆周还包括在入口6的角度范围和入口7的角度范围中的每一个中的腔。在圆周上的腔分别从一个端面腔轴向延伸到轴向相对的另一端面腔。圆周上的腔连接第一入口6的两个端面腔,并且在相对侧上连接第二入口7的两个端面腔,使得获得相对大体积的第一入口6和类似大体积的第二入口7。端面壁3和4可各自设有指定的腔,以便增加入口6的流动横截面和入口7的流动横截面。
图2示出了壳体的端面壁4,其包括用于装配泵的凸缘。为了简化起见,该凸缘在图1的轴向视图中未示出。当泵被安装时,泵壳体1在凸缘的区域中被固定到容纳装置。
径向垫圈33布置在泵壳体1的外圆周上。在示例性实施例中,其容纳在环绕壳体的端面壁4的外圆周的凹槽中。径向垫圈33用于在泵安装的位置处将低压空间与泵的外部环境分开,当泵被安装时,该低压空间在外圆周上围绕泵壳体1。
泵壳体1的壁结构,即壳体的圆周壁2、壳体的第一端面壁3和壳体的第二端面壁4,一起在其周向上并且在其端面侧上轴向地限定输送室5(图1)。壳体的端面壁3和4分别以轴向接触的方式抵靠壳体的圆周壁2。壳体的圆周壁2可以有利地松动地,即不以材料配合的方式,与端面壁3和4连接。
壳体的圆周壁2和端面壁3和4通过保持装置在预装配的泵单元内以轴向分层的复合体保持在一起。保持装置包括至少一个保持器13;在示例性实施例中,如图1所示,它包括第一保持件13和第二保持件13。各个保持件13以杆的形状从壳体的第二端面壁4沿轴向突出,沿轴向突出穿过壳体的圆周壁2,并突出穿过或进入壳体的第一端面壁3。在该示例性实施例中,保持件13中的一个突出穿过壳体的第一端面壁3,而另一个保持件13突出到壳体的端面壁3中的盲孔中。保持件13可以以摩擦配合或材料配合(material fit)的方式固定地连接到壳体的第二端面壁4。穿过壳体的第一端面壁3突出的保持器13与壳体的第一端面壁3或与珠缘垫圈20保持接合。该保持接合使得所述保持件13被引导穿过从壳体的端面壁4观察的壳体的端面壁3中的通道,但是一旦被引导穿过,就不再能缩回。当预先安装泵时,壳体的圆周壁2和壳体的第一端面壁3沿着保持件13推向壳体的端面壁4。
珠缘垫圈20在壳体的端面壁3的外端面侧上被保持在泵壳体1上。为了对中,珠缘垫圈20包括中心通道,在预装配期间,该中心通道被推到壳体的端面壁3的外端面侧上的轴向突出部3a上。珠缘垫圈20可以例如以与突出部3a接合和/或与保持装置接合,即与保持件13中的至少一个接合的方式保持在泵壳体1上。
当泵被预先装配时,弹簧垫圈15同样被保持在壳体的端面壁3的外端面侧上。通过保持装置保持在一起作为松动的层状复合体的泵壳体1形成了预装配的泵单元,其形式为易于作为整体与弹簧垫圈14和珠缘垫圈20装配的装配单元。
弹簧装置15设计成当泵被安装时在泵壳体1上施加轴向弹簧力,以便将壳体的端面壁3和4轴向地压靠壳体的圆周壁2,并且因此将输送室5保持在密封件中。弹簧垫圈15还用于将出口与泵的低压侧分开。
图3示出了装配好的泵的与旋转轴线R相交的纵向截面。该泵设置在容纳装置30上。该泵以这样的方式设置,即泵首先与弹簧垫圈15和珠缘垫圈20一起突出进入到容纳装置30的容纳井内。泵壳体的端面壁4的装配凸缘贴靠在容纳装置30上,并且泵在凸缘的区域中例如通过螺栓连接固定在容纳装置30上。
转子10不可转动地连接到驱动轴12上。驱动轴12延伸穿过壳体的端面壁4和转子10,并且突出伸入壳体的端面壁3的盲孔中。驱动轴12的驱动部分向外突出超过壳体的端面壁4,并且能够在该驱动部分中被旋转地驱动。驱动轮,例如用于带传动的带轮、用于链传动的链轮或用于齿轮传动的齿轮,可以在驱动部分中非旋转地连接到驱动轴12。壳体的端面壁4的轴通道借助于轴垫圈密封。
泵的端口侧首先突出进入容纳装置30中,壳体的端面壁3的外端表面14与容纳装置的端面表面34相对,并在容纳腔的基部处具有小的轴向距离,即,跨过轴向接合部。
形成在泵壳体1的外圆周上的低压空间35在径向外侧上由容纳装置30的内圆周界定,在端面上由径向垫圈33界定,且在另一轴向端处由弹簧垫圈15界定。当泵处于操作中时,流体经由低压空间35和出现在低压空间35中的入口6和7进入输送室5(图1和2)。泵的低压侧包括低压空间35、入口6和7以及泵送室5的低压侧。
在容纳装置的在泵的高压侧的端面表面34上存在第一压力端口31和第二压力端口32,通过它们可以沿轴向排出流体。如已经基于图1所解释的,在第一工作流量的区域经由第一出口8排出流体,该第一出口穿过壳体的端面壁3,并且在第二工作流量的区域经由第二出口9排出流体,该第二出口同样穿过壳体的端面壁3。在图1中可以看到的连接通道8‘和9‘通入所分配的压力出口:连接通道8‘进入第一出口8,连接通道9‘进入第二出口9。压力出口8和9延伸通过壳体的端面壁3,并且每个都进入壳体的端面壁3的外端表面14上的相应凹槽。这些凹槽可以在图3中看到,并且在这里也称为第一出口8和第二出口9。泵的第一出口8与第一压力端口31轴向相对。泵的第二出口9与第二压力端口32轴向相对。当泵运行时,第一工作流的流体通过第一出口8和第一压力端口31排出。第二工作流的流体通过第二出口9和第二压力端口32排出。
珠缘垫圈20布置在轴向结合部中,该轴向结合部保持在壳体的端面表面14与容纳装置的端面表面34之间,并且将第一出口8和第一压力端口31与第二出口9和第二压力端口32分开。
当装配泵时,弹簧垫圈15轴向地支撑在容纳装置的端面表面34上,并且其弹簧力轴向地作用在壳体的外端表面14上。这样,弹簧垫圈15的弹簧力将壳体的端面壁3压靠在壳体的圆周壁2上,并且将壳体的圆周壁2压靠在壳体的端面壁4上,从而获得端面壁3和4与壳体的圆周壁2的轴向密封且固定的复合体,并且确保输送室5被密封。
弹簧垫圈15以单个、连续且完全圆周的独立弧围绕出口8以及出口9。如已经提到的,弹簧垫圈15是盘簧。它将第一出口8和第二出口9与泵的低压侧分开,特别是在示例性实施例中,与低压空间35分开。从高压侧观察,它是最靠近低压侧的垫圈。因为弹簧垫圈15不仅施加轴向弹簧力以将壳体壁2、3和4压在一起,而且还在附加功能中发展成轴向垫圈,所以可以省略径向垫圈,例如通常布置在泵壳体1的外周上在高压侧和低压侧之间的径向垫圈。
在该示例性实施例中,驱动轴12终止于端面壁3的盲孔中。在泵的改进中,端面壁3可以包括输送孔而不是盲孔,驱动轴伸入该输送孔中。在这样的实施例中,可以设置附加的垫圈,该垫圈密封由此形成的与出口8和出口9的轴通道。该附加的垫圈可以具体地实施为附加的盘簧,并且可以形成围绕轴通道的独立的轴向密封环。该可选的附加盘簧的两个密封撑条(stay)中的一个与壳体的端面表面14密封接触,该密封撑条围绕轴通道环形地闭合,并且其轴向相对的密封撑条与容纳装置的端面表面34周向地独立地密封接触。
图4示出了图3所示的包括弹簧垫圈15的详细区域Y,图5中也单独示出了盘簧15。
在第一示例性实施例中,弹簧垫圈15实施为截头锥形表面形式的盘簧。它包括相对于彼此轴向偏移的内圆周和外圆周。弹簧的第一密封撑条16在弹簧垫圈15的面向壳体的端面表面14的端面侧上在内圆周附近完全地且连续地沿圆周延伸。弹簧的第二密封撑条17在弹簧垫圈15的轴向面对容纳装置的端面表面34的相对端面侧上的外圆周附近完全且连续地沿周向延伸。壳体的端面表面14包括用于弹簧的密封撑条16的完全周向且连续平滑的例如平面的密封邻接部,该密封邻接部轴向面向弹簧的密封撑条16。弹簧垫圈15的密封撑条16与壳体的端面表面14的该密封邻接部密封接触。以相应的方式,容纳装置的端面表面34周向地形成连续的、平滑的例如平面密封邻接部,该密封邻接部轴向地面向弹簧的第二密封撑条17并且与弹簧的密封撑条17密封接触。当弹簧的两个密封撑条16和17与各自对应的密封邻接部密封接触时,弹簧垫圈15将出口8和9与泵的低压侧分开。
如图4和5所示,弹簧垫圈15在将内圆周连接到面向壳体3的端面壁3的端面表面的过渡区域和将外圆周连接到面向容纳装置的端面表面34的端面表面的过渡区域中的每一个中比在没有密封接触的其它两个自由过渡区域18和19中更平缓地倒圆。弹簧的相对平坦的密封撑条16和17通过在两个过渡区域中的较软的倒圆和/或较大的曲率半径而获得,所述两个过渡区域呈现密封接触。在弹簧的密封撑条16和17之外,弹簧垫圈15均匀地为圆形并且平滑地弯曲,在每种情况下具有相同的或者也可应用的不同的曲率半径。由此获得的变平或软的倒圆,在弹簧垫圈15被压缩时,更好地确保了弹簧的密封撑条16和17在壳体的端面表面14和容纳装置的端面表面的相应指定的密封邻接部上滑动,同时保持密封接触。
图6示出了第二示例性实施例的弹簧垫圈15a。弹簧垫圈15a是呈现圆环轮廓的中空轮廓弹簧,当使用弹簧垫圈15a代替第一示例性实施例的弹簧垫圈15时,该圆环轮廓以闭合的弧形连续地包围出口8和9(图3)。代替圆环轮廓,中空轮廓弹簧15a也可以具有不同的独立的环形横截面,例如椭圆形中空轮廓或其它椭圆形中空轮廓。
图7示出了第三示例性实施例的弹簧垫圈15b。弹簧垫圈15b同样是中空轮廓的弹簧。与第二示例性实施例的弹簧垫圈15a不同,弹簧垫圈15b的中空轮廓沿周向开口。在该示例性实施例中,弹簧垫圈15b的中空轮廓是径向向内敞开和/或开槽的。在变型中,中空型材也可以是开口的和/或径向向外开槽的。弹簧垫圈15b的中空轮廓是C形的。弹簧垫圈15b同样可以代替第一示例性实施例的弹簧垫圈15。
图8示出了第四示例性实施例的弹簧垫圈15c。弹簧垫圈15c是V形轮廓的弹簧,即,其横截面是V形的。当弹簧垫圈15c被安装时,V形轮廓以独立的弧形环状地包围两个出口8和9(图3)。当其被安装时,V形轮廓的两个翼端部的一个与壳体的端面表面3密封接触,并且其另一个翼的自由端与容纳装置的端面表面14密封接触。弹簧垫圈15c可以代替第一示例性实施例的弹簧垫圈15。
图9以纵向截面示出了与泵隔离的珠缘垫圈20本身。
珠缘垫圈20包括围绕第一内部区域26的第一珠缘环23,珠缘环23相对于内部区域26是最小的珠缘环,并且在轴向平面图中包围(enclose)内部区域26,即完全围绕它。珠缘环23是半珠。当安装时,珠缘环23轴向地面向泵壳体1,并且因此在图2的视图中不能看到。
与传统的珠缘环相比,第一珠缘环23在内部区域26中被刚性化。它通过从珠缘环23的内边缘圆周地延伸到内部区域26中的第一硬化结构28而被硬化。该硬化结构28被成形为平面薄盘。它包括多个相邻布置的通道29,当泵运行时,流体可以流过这些通道。硬化结构28沿着珠缘环23的整个内圆周延伸,并且在整个内圆周上径向向内均匀地硬化珠缘环23。
珠缘垫圈20还包括附加的第二珠缘环24,其在图2中已经可以看到,并且其在轴向视图中围绕第二内部区域27。在轴向视图中,珠缘环24相对于内部区域27形成最小的珠缘环,并且包围内部区域27,即完全围绕内部区域。第二珠缘环24是完整的珠缘环。珠缘环24也在其内部区域27中被硬化。其通过第二硬化结构28被硬化,该第二硬化结构与第一硬化结构28类似地成形为平面薄盘。硬化结构28在第二珠缘环24的整个内圆周上均匀地延伸,以便在该内圆周上径向向内均匀地将其硬化。与第一硬化结构28类似,第二硬化结构28也设置有用于由泵输送的流体的多个相邻布置的通道29。
第一珠缘环23和第二珠缘环24在轴向视图中相邻地设置,使得相应的内部区域26和27也相邻地并且彼此间隔开地设置。在该示例性实施例中,珠缘环23和24也彼此分开地延伸一定距离。用于将垫圈20在泵壳体1上对中的中心通道例如位于垫圈环圈23和24之间。
垫圈20还包括第三珠缘环25,其也可在图2中看到,并且同样围绕第一内部区域26。珠缘环25类似于珠缘环23径向向内被固定,其通过形状为平面薄盘的第三硬化结构28被固定。第三硬化结构28对应于第一硬化结构28,并且与第一硬化结构28一样,包括用于流体的通道29。
在该实施例中,第一珠缘环23和第三珠缘环25在轴向视图中在其整个轮廓上重叠。第三珠缘环25与第一珠缘环23一致,成形为半珠缘环。该珠缘环23和25在轴向上从外圆周向内部区域26彼此张开,因此与各自的单独的珠缘环23和25相比,在珠缘环23和25的区域内增加了垫圈20的轴向弹簧变形。该轴向弹簧变形的增加对于补偿(如所希望的)待密封的接合部的轴向宽度的变化是有利的。
珠缘垫圈20是多层的。它包括第一垫圈层21和第二垫圈层22,第一珠缘环23和第一硬化结构28是第一垫圈层21的一部分。第二垫圈层22形成第三珠缘环25和第三硬化结构28。垫圈层21和22直接一个位于另一个的顶部。它们可以有利地以材料配合的方式彼此连接,例如通过焊接或钎焊连接或粘合连接。
第一垫圈层21还形成第二珠缘环24和第二珠缘环24的硬化结构28。
垫圈层21和22是金属片结构。它们尤其可以是钢板结构,优选弹簧钢结构。然而,原则上,片状结构也可以是塑料结构,例如所谓的有机片状结构。然而,钢板,特别是钢板弹簧钢是优选的。
珠缘垫圈20包括多个舌部21a,这些舌部在外周上向外突出并且用于将该珠缘垫圈相对于泵壳体1进行定位并且这些舌部可以与泵壳体1的对应的定位元件(例如,在壳体的端面壁3上的多个轴向突出部)协作。舌片21a也可以替代地或附加地用于将垫圈保持在泵壳体1上。为此,舌片21a可以例如通过螺纹连接、钎焊、焊接、胶粘等方式连接到壳体的端面壁3上。替代地或附加优选地,舌片21a可在从壳体的端面壁3观察的内圆周的区域中在弹簧垫圈15后面接合,使得当舌片21a接合在弹簧垫圈后面时,弹簧垫圈15在预装配的装配单元的框架内松弛地保持在泵壳体1上。
珠缘垫圈20有利地利用轴向偏压力安装。偏压力被方便地选择成使得其确保在所有安装条件下,即关于不可避免的部件公差和安装公差,并且还关于与温度和/或压力变化相关的接合处的轴向宽度的变化,对于密封件足够的弹簧力。在有利的实施例中,珠缘垫圈20设计在珠缘环23和25的区域中,这样,它可以补偿轴向接合宽度的至少0.1mm或至少0.2mm的变化,优选地为0.3mm或更大,即这样,它确保在轴向接合部分宽度的相应变化范围内有足够的密封。
第二珠缘环24可以这样构成,使得它在密封中贴靠在围绕第二出口9的环绕的圆周边缘上并且同时在密封中贴靠在容纳装置的轴向相对的、在那里围绕第二压力端口32的端面34上。然而,在该示例性实施例中,当泵被装配时,第二珠缘环24仅以一定的偏压力贴靠壳体的外端表面14,并且与容纳装置的端面表面34没有接触或至少没有密封接触。通过第一珠缘环23和第三珠缘环25实现与第一出口8和第一压力端口31的分离,通过弹簧垫圈15确保与泵的低压侧,特别是与低压室35的分离。
珠缘垫圈20以间接的力线布置到弹簧垫圈15上。当端口宽度减小时,弹簧垫圈15吸收作用在接合部上的大部分轴向力。弹簧垫圈15相应地设计成使得其可以补偿轴向接合部宽度的至少0.1mm或至少0.2mm、优选0.3mm或更大的变化,并且确保在轴向接合部宽度的相应变化范围上的充分密封,同时弹性地吸收作用在接合部上的大部分轴向力。
图10以纵向截面示出了第五示例性实施例的弹簧垫圈41。弹簧垫圈41是盘簧,其与第一示例性实施例的弹簧垫圈15不同,仅用于密封出口8。弹簧垫圈41是垫圈单元40的一部分,除了弹簧垫圈41之外,该垫圈单元还包括附加垫圈42。
垫圈单元40在图11中以等轴测视图示出。附加垫圈42同样是盘簧,并且仅用于密封附加出口9。弹簧垫圈41和附加垫圈42在纵向截面(图10)中和在等轴测视图中相邻地布置,并且经由两个连接撑条45彼此连接,使得它们在预先装配泵单元时能够作为垫圈单元40(即作为单个部件)处理。
弹簧垫圈41包围自由的内部区域,该内部区域在装配时与出口8轴向相对。附加垫圈42的盘簧撑条包围内部区域,该内部区域在装配时与附加出口9轴向相对。在其内部区域,附加垫圈42包括设有通道的阻力结构43。在示例性实施例中,阻力结构43贯穿有许多小通道,例如,通过孔洞。阻力结构43形成用于待输送流体的流动阻力。流动阻力确保当泵启动时,特别是在冷启动期间当流体相应地粘稠时,叶片11(图1)被径向向外挤压。为了实现这种效果,由泵输送的流体被施加到所谓的副叶片区域中的叶片11的下侧。如上所述,阻力结构43用来确保副叶片区域被供以压力流体。
阻力结构43产生流动阻力,但在附加垫圈42的弹簧特性和垫圈特性方面可以忽略。为了实现这一点,阻力结构43的材料厚度小于附加垫圈42的盘簧撑条。这可以在图10的纵向截面中看到。附加垫圈42可以例如在第一步骤中形成有平的基部,该基部在随后的步骤中通过模压(embossed)而变薄。例如,该模压(embossing)工艺可露出内部第一密封撑条16。当装配该泵时,露出的密封撑条16与容纳装置的端面表面34密封接触(图3),并且轴向相对的外部第二密封撑条17与壳体的端面表面14密封接触。还可以想到的是,垫圈单元40被颠倒,使得第一密封撑条16与壳体的端面表面14密封接触,并且密封撑条17与容纳装置的端面表面34密封接触。
为了更进一步抵消附加垫圈42的刚性,阻力结构43在其边缘处被重复地直接处理掉,阻力结构经由该边缘被连接到垫圈42的盘簧拉条,使得空腔44沿着该边缘以这样的方式形成,即,阻力结构43仅在那时通过在空腔44之间延伸的窄拉条被连接到附加垫圈42的盘簧拉条。
一方面,连接撑条45足够牢固地连接弹簧垫圈41和附加垫圈42,使得垫圈单元40在被预先装配时可作为一个单元处理,并且两个垫圈41和42保持它们相对于彼此的位置。另一方面,连接撑条45足够柔软,以便在装配泵单元时不会显著阻碍垫圈41和42的弹簧压缩,并且在泵操作时不会显著阻碍它们的弹簧压缩和弹簧拉伸。为了增加柔性,以及通过关联增加一定的弹性,连接撑条45各自包括多个压痕46。通过压痕工艺在压痕46的区域中减小材料厚度。
垫圈单元40可在连接撑条45的区域与泵壳体1接合。为了接合,连接撑条45各设有用于接合件的通道47,例如用于建立螺纹连接的紧固螺钉。
如果使用包括两个垫圈41和42的垫圈单元40,所述两个垫圈相对于流体的输送相邻且平行地布置,则不需要额外的垫圈,甚至不需要额外的弹簧垫圈来保持壳体壁2、3和4轴向地处于密封压力接触。一方面,由于密封功能和挤压功能被结合在单个部件中,所以垫圈单元40能够减少部件的数量。另一方面,垫圈单元40可通过模压和冲压以相对容易的方式制造。
参考符号:
1泵壳体(pump housing)
2壳体的圆周壁(circumferential wall of the housing)
3壳体的端面壁(end-facing wall of the housing)
4壳体的端面壁(end-facing wall of the housing)
5输送室(delivery chamber)
6入口(inlet)
7入口(inlet)
8出口(outlet)
8‘连接通道(connecting channel)
9出口(outlet)
9‘连接通道(connecting channel)
10输送构件(delivery member)
11叶片(vane)
12驱动轴(drive shaft)
13保持件(holder)
14壳体的外端面表面(outer end-facing surface of the housing)
15弹簧垫圈(spring gasket)
15a弹簧垫圈(spring gasket)
15b弹簧垫圈(spring gasket)
15c弹簧垫圈(spring gasket)
16弹簧密封撑条(sealing stay of the spring)
17弹簧密封撑条(sealing stay of the spring)
18过渡区(transition region)
19过渡区(transition region)
20附加垫圈、珠缘垫圈(additional gasket,bead gasket)
21垫圈层(gasket layer)
21a舌部(tongue)
22垫圈层(gasket layer)
23珠缘环(bead loop)
24珠缘环(bead loop)
25珠缘环(bead loop)
26内部区域(inner region)
27内部区域(inner region)
28硬化结构(rigidifying structure)
29通道(passage)
30容纳装置(accommodating device)
31压力端口(pressure port)
32压力端口(pressure port)
33径向垫圈(radial gasket)
34容纳装置的端面表面(end-facing surface of the accommodating device)
35低压空间(low-pressure space)
40垫圈单元(gasket unit)
41弹簧垫圈(spring gasket)
42附加垫圈(additional gasket)
43阻力结构(resistance structure)
44腔(cavity)
45连接撑条(connecting stay)
46压痕(impression)
47通道(passage)

Claims (19)

1.一种用于将流体施加到组件的泵,所述泵包括:
泵壳体(1),其特征在于
-所述壳体的围绕所述泵的输送室(5)的圆周壁(2),
-所述壳体的端面壁(3),其包括壳体的外端面表面(14),该外端面表面轴向地背离所述输送室(5),
-流体入口(6),以及
-用于在壳体的外端面表面(14)上流出的流体的出口(8);
输送构件(10、11),其能够在输送室(5)内移动,用于将流体从包括入口(6)的泵的低压侧输送到包括出口(8)的泵的高压侧;以及
轴向垫圈,所述轴向垫圈在所述壳体的所述端面壁(3)上的轴向视图中完全地、360°地围绕所述出口(8),以便将所述出口(8)与所述低压侧分离,从而获得环形地独立的轴向垫圈,
其中,所述轴向垫圈是盘簧或中空轮廓弹簧或V形轮廓弹簧或波纹管弹簧形式的弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41),所述弹簧垫圈一方面执行密封所述泵壳体(1)的所述出口(8)的功能,另一方面执行保持所述圆周壁(2)和所述端面壁(3)处于流体密封的轴向压力接触的挤压装置的功能,使得所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)也能够单独地以足以进行适当的泵操作的方式从低压侧密封所述出口(8);
并且其中,所述弹簧垫圈(15;41)是盘簧,所述盘簧包括内圆周和相对于所述内圆周轴向偏移的外圆周,其中,所述弹簧垫圈(15;41)包括所述弹簧的第一密封撑条(16)和所述弹簧的第二密封撑条(17),所述第一密封撑条在所述内圆周附近是完全周向的,所述第二密封撑条在轴向上背离所述弹簧的所述第一密封撑条(16)并且在所述外圆周附近是完全周向的,并且其中,所述弹簧的这些密封撑条(16,17)中的一个密封撑条在轴向上面向所述壳体的所述外端面表面(14)并且在轴向视图中与所述壳体的所述外端面表面(14)重叠,以便在与所述壳体的所述外端面表面(14)完全周向密封接触的情况下将所述出口(8)与所述低压侧分开。
2.根据权利要求1所述的泵,其中:所述弹簧垫圈(15;41)在轴向面对壳体的外端面表面(14)的第一端表面上和在轴向背离壳体的外端面表面(14)的第二端表面上从内圆周延伸到外圆周;第一过渡区域周向地将内圆周连接到所述第一端表面,第二过渡区域周向地将外圆周连接到所述第二端表面,第三过渡区域(18)周向地将内圆周连接到所述第二端表面,第四过渡区域(19)周向地将外圆周连接到所述第一端表面;弹簧的密封撑条(16,17)中的一个在第一过渡区域中延伸,并且弹簧的密封撑条(16,17)中的另一个在第二过渡区域中延伸;并且弹簧的密封撑条(16,17)中的至少一个被压平和/或倒圆,其具有与第三和/或第四过渡区域(18,19)相比更大的曲率半径。
3.根据权利要求1所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)是纯金属弹簧。
4.根据权利要求1所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c,41)是在沿着所述泵壳体(1)从所述高压侧延伸到所述低压侧的压力路径中最靠近所述低压侧的垫圈。
5.根据权利要求1所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(41)是在沿着所述泵壳体(1)从所述出口(8)延伸到所述低压侧的压力路径中最靠近所述出口(8)的垫圈。
6.根据权利要求1所述的泵,其中,所述泵包括附加垫圈(20),所述附加垫圈在轴向视图中围绕所述出口(8)以将其密封,并且其中,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)围绕所述附加垫圈(20)或者所述附加垫圈(20)围绕所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)。
7.根据权利要求6所述的泵,其中,所述附加垫圈(20)是珠缘垫圈。
8.根据权利要求6所述的泵,其中,所述附加垫圈(20)是金属珠缘垫圈。
9.根据权利要求6所述的泵,其中,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)通过所述附加垫圈(20)保持在所述泵壳体(1)上。
10.根据权利要求6所述的泵,其中所述泵装配在容纳装置(30)之中或之上,并且所述附加垫圈(20)在所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)的轴向间接力线中布置在所述壳体的所述外端面表面(14)与所述容纳装置(30)的端面表面(34)之间。
11.根据权利要求1所述的泵,其中,所述泵包括以所述入口(6)和所述出口(8)为特征的第一流量以及以附加出口(9)和可选的附加入口(7)为特征的附加流量,并且所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c)在轴向视图中也围绕所述附加出口(9),以便将所述出口(8,9)与所述低压侧分开。
12.根据权利要求1所述的泵,其中,所述泵包括以所述入口(6)和所述出口(8)为特征的第一流量、以附加出口(9)和可选的附加入口(7)为特征的附加流量、以及在轴向视图中围绕所述附加出口(9)的附加弹簧垫圈(42)形式的附加轴向垫圈,其中,所述弹簧垫圈(41)和所述附加弹簧垫圈(42)是盘簧并且在轴向视图中相邻地布置,以便将所述出口(8、9)彼此分开并且与所述低压侧分开。
13.根据权利要求1所述的泵,其中,所述泵装配在容纳装置(30)之中或之上,并且所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)沿轴向直接的力线布置并轴向张紧在所述壳体的所述外端面表面(14)与所述容纳装置(30)的端面表面(34)之间。
14.根据权利要求1所述的泵,其中:所述泵包括容纳装置(30)或设置在容纳装置(30)中;所述容纳装置(30)围绕所述泵壳体(1)并且包括以所述容纳装置的端面表面(34)为特征的基部和用于所述出口(8)的端口(31);并且所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)与壳体的外端面表面(14)和容纳装置的端面表面(34)中的每一个密封接触,以便将泵的高压侧与低压侧分开。
15.根据权利要求14所述的泵,其中,所述容纳装置的所述端面表面(34)在轴向面向所述容纳装置的所述端面表面(34)的所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)的第二密封撑条(17)的区域中是周向平滑的,以便周向地形成用于轴向面向所述容纳装置的所述端面表面(34)的所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)的所述第二密封撑条(17)的不间断的密封邻接,和/或,其中,所述壳体的所述外端面表面(14)在轴向面向所述壳体的所述外端面表面(14)的所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)的第一密封撑条(16)的区域中是周向平滑的,以便周向地形成用于轴向面向所述壳体的所述外端面表面(14)的所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)的所述第一密封撑条(16)的不间断的密封邻接。
16.根据权利要求15所述的泵,其中,所述容纳装置的端面表面(34)在轴向地面向所述容纳装置的端面表面(34)的所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)的所述第二密封撑条(17)的区域中是周向平面的。
17.根据权利要求15所述的泵,其中,所述壳体的所述外端面表面(14)在轴向地面向所述壳体的所述外端面表面(14)的所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)的所述第一密封撑条(16)的区域中是周向平面的。
18.根据权利要求1所述的泵,其中,所述壳体的所述圆周壁(2)和所述壳体的所述端面壁(3)以压力接触的方式轴向地彼此抵靠,并且在所述输送室的圆周处和在端面侧上限定所述输送室(5),并且其中,当所述泵被装配时,所述弹簧垫圈(15;15a;15b;15c;41)利用弹簧力将所述壳体的所述端面壁(3)轴向地压靠于所述壳体的所述圆周壁(2)。
19.根据权利要求1所述的泵,其中,所述组件是齿轮箱。
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