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Die
Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe umfassend eine Antriebswelle,
die wenigstens antriebsseitig aus der Radialkolbenpumpe hinausragt, wobei;
die Radialkolbenpumpe wenigstens antriebsseitig über wenigstens eine Wellenabdichtung
gegenüber
der Umgebung abgedichtet ist; hinter der zum Inneren der Radialkolbenpumpe
zugewandten Stirnseite der Wellenabdichtung ein Zwischenraum innerhalb
der Radialkolbenpumpe ausgebildet ist; und wobei von dem Zwischenraum
innerhalb der Radialkolbenpumpe eine Entlastungsbohrung abzweigt.
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Eine
gattungsgemäße Radialkolbenpumpe ist
aus der
DE 103 00
144 B3 bekannt. Die Radialkolbenpumpe weist eine Antriebswelle
auf, die über Gleitlager
drehbar in der Radialkolbenpumpe gelagert ist. Die Radialkolbenpumpe
ist antriebsseitig über
eine Wellenabdichtung gegenüber
der Umgebung abgedichtet. Als Wellenabdichtung wird ein Wellendichtring
verwendet der zwischen dem Gehäuse
der Radialkolbenpumpe und der Antriebswelle angeordnet ist. Da ein
solcher Wellendichtring nur geringen Druckbelastungen standhält ist hinter
der zum Inneren der Radialkolbenpumpe zugewandten Stirnseite des
Wellendichtrings ein Zwischenraum innerhalb der Radialkolbenpumpe
ausgebildet, von dem eine Entlastungsbohrung abzweigt. Die Entlastungsbohrung
ist mit dem Sauganschluss einer auf der Antriebswelle angeordneten
Vorförderpumpe verbunden.
Hierdurch wird der Kraftstoff aus dem Zwischenraum abgesaugt, so
dass sich vor dem Wellendichtring kein Staudruck bilden kann.
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Nachteilig
an einer solchen Lösung
ist jedoch, dass bei sehr niedrigen Außentemperaturen der Wellendichtring
während
des Startvorgangs noch sehr unelastisch ist, und dadurch noch keine
vollständige
Abdichtung gewährleistet.
Erst nach einigen Umdrehungen der Antriebswelle ist der Wellendichtring
erwärmt
und elastisch genug um die Radialkolbenpumpe sicher abzudichten.
Während
des Startvorgangs kann folglich Luft von außen in die Radialkolbenpumpe
angesaugt werden, was den Startvorgang des Motors deutlich erschwert.
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Darüber hinaus
ist je nach Lage der Vorförderpumpe
eine lange und kompliziert zu fertigende Entlastungsbohrung in dem
Pumpengehäuse
auszubilden, die den Zwischenraum hinter der zum Inneren der Radialkolbenpumpe
zugewandten Stirnseite des Wellendichtrings mit der Saugseite der
Vorförderpumpe
verbindet. Hierdurch erhöhen
sich die Herstellungskosten der Radialkolbenpumpe.
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Ausgehend
vom Stand der Technik ist es somit Aufgabe der Erfindung eine sichere
und einfache Abdichtung der Radialkolbenpumpe gegenüber der Umgebung
zu gewährleisten,
sowie ein Ansaugen von Luft, insbesondere während des Startvorgangs des
Motors, über
die Wellenabdichtung zu vermeiden.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale des unabhängigen
Patentanspruchs.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination
miteinander einsetzbar sind, sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Die
erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe umfassend
eine Antriebswelle die wenigstens antriebsseitig aus der Radialkolbenpumpe
hinausragt, wobei; die Radialkolbenpumpe wenigstens antriebsseitig über wenigstens
eine Wellenabdichtung gegenüber
der Umgebung abgedichtet ist; hinter der zum Inneren der Radialkolbenpumpe
zugewandten Stirnseite der Wellenabdichtung ein Zwischenraum innerhalb
der Radialkolbenpumpe ausgebildet ist; und wobei von dem Zwischenraum
innerhalb der Radialkolbenpumpe eine Entlastungsbohrung abzweigt, zeichnet
sich dadurch aus, dass die Entlastungsbohrung in Wirkverbindung
mit einem Rücklauf
der Radialkolbenpumpe steht. Das Ansaugen erfolgt dabei nach dem
Prinzip einer Strahlpumpe, wobei die Strömung im Rücklauf der Radialkolbenpumpe
als ein Treibstrahl wirkt und den Kraftstoff aus der Entlastungsbohrung
ansaugt. Das Ansaugen aus dem Zwischenraum hinter der Wellenabdichtung
erfolg somit erst dann wenn die Radialkolbenpumpe Kraftstoff über den
Pumpenrücklauf
zurück
in den Kraftstofftank fördert.
Zu diesem Zeitpunkt hat die Antriebswelle sich bereits mehrfach
gedreht und der Wellendichtring sich erwärmt. Hierdurch ist das Material
der Wellenabdichtung elastisch genug um eine sichere Abdichtung
der Antriebswelle zur Umgebung zu gewährleistet ist. Ein Ansaugen
von Luft wird somit vermieden.
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Eine
vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Wellenabdichtung
ein Wellendichtring eingesetzt ist. Wellendichtringe eignen sich
besonders gut zum Abdichten von Antriebswellen und sind preiswert
in den unterschiedlichsten Größen erhältlich.
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Eine
besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Entlastungsbohrung eine Drossel und/oder eine Blende aufweist.
Der Rücklauf
der Radialkolbenpumpe ist üblicherweise über ein
Druckregelventil mit dem Hochdruckausgang der Radialkolbenpumpe
verbunden. Zudem besteht üblicherweise
eine Verbindung zwischen den Injektoren des Motors und dem Rücklauf der
Radialkolbenpumpe. Die Drossel und/oder Blende sorgt dafür, dass
Druckspitzen die durch das Absteuern des Druckregelventils bzw.
der Injektoren erzeugt werden sich nicht in die Rücklaufleitung
bis zur Wellenabdichtung fortpflanzen und die Wellenabdichtung beschädigen. Die
Blende bzw. Drossel sorgt für
eine hydraulische Entkoppelung.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Entlastungsbohrung in Teilbereichen als Drossel und/oder als
Blende ausgebildet ist. Die direkte Ausbildung der Entlastungsbohrung
als Drossel oder Blende vereinfacht die Montage der Radialkolbenpumpe.
Zu dem werden Montagefehler beim einsetzen der Drossel bzw. Blende vollständig ausgeschlossen.
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Eine
weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass
die Drossel und/oder die Blende als zusätzliches Bauteil ausgebildet
sind und in der Entlastungsbohrung fixiert werden. Wird die Drossel
bzw. Blende als zusätzliches
Bauteil ausgebildet so kann sie besonders preiswert hergestellt werden
wodurch sich die Herstellungskosten der Radialkolbenpumpe reduzieren.
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Erfindungsgemäß bevorzugt
ist die Drossel und/oder die Blende durch einpressen, einschrauben oder
einkleben in der Entlastungsbohrung fixiert. Das Einpressen, Einschrauben
oder Einkleben lässt
sich besonders einfach durchführen
und erlaubt eine dauerhafte Fixierung der Drossel und/oder der Blende
in der Entlastungsbohrung.
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Zusammenfassend
lässt sich
feststellen, dass durch die vorgeschlagene Entlastungsbohrung, die
in Wirkverbindung mit einem Rücklauf
der Radialkolbenpumpe steht, eine besonders sichere Abdichtung der
Radialkolbenpumpe im Bereich der Wellenabdichtung erreicht wird.
Durch die Wirkverbindung mit dem Rücklauf der Radialkolbenpumpe
wird ein Ansaugen von Luft wirkungsvoll verhindert, da das Ansaugen
erst zu einem Zeitpunkt einsetzt in dem die Antriebswelle bereits
einige Umdrehungen vollzogen hat und die Wellenabdichtung bereits
sicher abdichtet.
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Ausführungsbeispiele,
sowie weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand
der Zeichnungen erläutert.
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Es
zeigt schematisch:
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1 einen
Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe;
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2 eine
Detailansicht der Wellenabdichtung wie sie in einer Radialkolbenpumpe
nach 1 verwendet wird.
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1 zeigt
einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe. Die Funktionsweise
der Radialkolbenpumpe wird nachfolgend nicht im Detail erklärt, da diese
bereits aus Stand der Technik hinlänglich bekannt ist (siehe beispielsweise Lexikon
Motorentechnik: Der Verbrennungsmotor von A-Z; Friedrich Vieweg
und Sohn Verlag/GWV Fachvorlage GmbH, Wiesbaden 2004; ISBN 3-528-03903-5).
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Die
in 1 gezeigte Radialkolbenpumpe umfasst ein Pumpengehäuse in dem
drehbar eine Antriebswelle 1 gelagert ist. Die Antriebswelle 1 ragt antriebsseitig
aus der Radialkolbenpumpe hinaus. Mit dem hinausragende Wellenende
ist die Antriebswelle 1 mit einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors
verbunden (in der Figur nicht dargestellt). Zur Abdichtung der Radialkolbenpumpe
ist zwischen dem Pumpengehäuse 9 und
der Antriebswelle 1 eine Wellenabdichtung angeordnet. Als
Wellenabdichtung eignet sich besonders gut ein Wellendichtring 2 der
in den verschiedensten Abmessungen erhältlich ist. Der Wellendichtring 2 dichtet
den Innenraum der Radialkolbenpumpe gegenüber der Umgebung ab, so dass
kein Kraftstoff in die Umgebung gelangen kann.
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2 zeigt
eine Detailansicht der Wellenabdichtung. Hinter der zum Inneren
der Radialkolbenpumpe zugewandten Stirnseite 3 des Wellendichtrings 2 ist
ein Zwischenraum 4 innerhalb der Radialkolbenpumpe ausgebildet.
Von diesem Zwischenraum 4 führt eine Entlastungsbohrung 5 zu
einem Rücklauf 6 der
Radialkolbenpumpe. Die Entlastungsbohrung 5 sorgt dafür, dass
sich vor dem Wellendichtring 2 kein Kraftstoff aufstaut
und dadurch einen Druck auf den Wellendichtring 2 ausübt. Ein
möglicher
Flüssigkeitsdruck
könnte
dazu führen,
dass der Wellendichtring 2 reißt oder aus dem Pumpengehäuse herausgedrückt wird
und somit eine Undichtigkeit an der Radialkolbenpumpe auftritt.
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Der
Rücklauf 6 der
Radialkolbenpumpe dient im Wesentlichen dazu den Kraftstoffsolldruck
zu regeln. Hierzu ist der Ausgang der Radialkolbenpumpe mit einem
Druckregelventil 8 verbunden, welches beim erreichen des
Kraftstoffsolldrucks öffnet
und den überschüssigen Kraftstoff
in den Rücklauf 6 leitet.
In dem Rücklauf 6 mündet außerdem eine
Absteuerbohrung von den Einsritzdüsen des Verbrennungsmotors
(in der Ansicht nicht dargestellt). Die Absteuermengen des Druckregelventils 8 sowie
der Einspritzventile induzieren Druckspitzen und sorgen für eine Nenndruckerhöhung in
der Rückführleitung. Diese
Druckspitzen können
sich bis in den Zwischenraum 4 vor dem Wellendichtring 2 fortpflanzen
und dort zu einer Beschädigung
des Wellendichtrings 2 führen. Um dies zu verhindern
ist in der Entlastungsbohrung 5 vorzugsweise eine Drossel
und/oder eine Blende 7 ausgebildet. Die Drossel und/oder
Blende 7 sorgt für
eine hydraulische Entkopplung des Zwischenraums 4 vor dem
Wellendichtring 2 und dem Rücklauf 6 der Radialkol benpumpe,
so dass sich die Druckspitzen nicht bis zum Wellendichtring 2 fortpflanzen
können.
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Die
Drossel und/oder die Blende 7 kann als zusätzliches
Bauteil ausgebildet sein und in der Entlastungsbohrung 5 fixiert
werden. Die Fixierung kann vorteilhaft über einpressen, einschrauben
oder einkleben erfolgen.
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Eine
andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, die Entlastungsbohrung 5 in
Teilbereichen als Drossel und/oder als Blende 7 auszubilden.
Beide Ausführungsformen
haben unterschiedliche Vorteile: Die Ausbildung der Drossel und/oder
der Blende 7 als zusätzliches
Bauteil ist einfacher herzustellen jedoch erhöht sich der Montageaufwand
gegenüber der
etwas aufwendigeren Ausbildung der Drossel und/oder Blende 7 direkt
innerhalb der Entlastungsbohrung 5.
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Die
Verbindung des Zwischenraums 4 mit dem Rücklauf 6 der
Radialkolbenpumpe hat sowohl konstruktive als auch funktionelle
Vorteile gegenüber dem
im Stand der Technik bekannten Ausführungsformen bei denen der
Zwischenraum 4 hinter der Wellenabdichtung mit dem Sauganschluss
der Vorförderpumpe
verbunden ist.
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Der
konstruktive Vorteil liegt darin, dass die Lage der Verbindungsbohrung
unabhängig
von der Lage des Sauganschlusses der Vorförderpumpe ist. Hierdurch ergibt
sich eine größere Gestaltungsfreiheit
bei der Konstruktion und eine wesentlich einfachere Ausbildung der
Verbindungsbohrung im Pumpengehäuse.
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Ein
wesentlicher funktionaler Vorteil gegenüber dem Stand der Technik besteht
darin, dass die Gefahr minimiert wird, dass über den Wellendichtring 2 Luft
angesaugt wird. Das Ansaugen von Luft geschieht normaler Weise nur
während
des Startvorgangs des Motors, insbesondere bei sehr tiefen Außentemperaturen.
Der Wellendichtring 2 ist während der ersten Umdrehungen
der Antriebswelle 1 dann noch nicht auf Betriebstemperatur,
wodurch er unelastisch ist und nicht vollständig abdichtet. Da die Vorförderpumpe
aber bereits von der ersten Umdrehung eine Saugwirkung erzielt kann
Luft über
den Wellendichtring 2 aus der Umgebung angesaugt werden.
Wird der Zwischenraum 4 hinter dem Wellendichtring 2 dagegen
wie vorgeschlagen an den Rücklauf 6 der
Radialkolbenpumpe gekoppelt, so entsteht erst eine Saugwirkung im
Zwischenraum 4 hinter dem Wellendichtring 2 sowie
in der Entlastungsbohrung 5 wenn Kraftstoff durch den Rücklauf strömt, d.h.
erst nach einigen Wellenumdrehungen. Die Strömung im Rücklauf der Radialkolbenpumpe
wirkt nämlich
wie ein Treibstrahl einer Strahlpumpe. Durch den Treibstrahl wird
der Kraftstoff aus der Entlastungsbohrung 5 angesaugt.
Bis zum Ansauge des Kraftstoffs aus dem Zwischenraum 4 hinter
dem Wellendichtring 2 vergeht genügend Zeit, so dass sich der
Wellendichtring 2 bereits erwärmt hat und eine sichere Abdichtung
gewährleistet.
Ein Ansaugen von Luft wird somit wirkungsvoll verhindert.
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Je
nach Ausführungsform
der Radialkolbenpumpe kann der Wellendichtring 2 nicht
wie in den 1 und 2 dargestellt
unmittelbar im Pumpengehäuse 9 sondern
in einem im Pumpegehäuse 9 angeordneten
Einsatz oder in einem Flansch der Radialkolbenpumpe angeordnet sein.
Hierdurch ändert sich
jedoch nicht die Wirkungsweise der Wellenabdichtung. Auch ist es
möglich
den Wellendichtring durch andere Wellenabdichtungen zu ersetzen.
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Zusammenfassend
lässt sich
somit feststellen, dass die Radialkolbenpumpe mit der vorgeschlagenen
Wellenabdichtung einen sicheren Betrieb der Radialkolbenpumpe gewährleistet.
Das Ansaugen von Luft während
des Startvorgangs wird sicher vermieden. Darüber hinaus vereinfacht sich,
aufgrund der Verbindung des Zwischenraums 4 hinter dem Wellendichtring 2 mit
dem Rücklauf 6 der
Radialkolbenpumpe der Konstruktionsaufwand der Radialkolbenpumpe
erheblich. Dies reduziert wiederum die Herstellungskosten für die Radialkolbenpumpe.