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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einem Förderaggregat
nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein Förderaggregat
aus der
US 6,099,261 bekannt,
mit einer zumindest einen Einlass und zumindest einen Auslass aufweisenden
Pumpenkammer und mit einem in der Pumpenkammer exzentrisch gelagerten
Rotor, der am Umfang Führungsnuten
mit jeweils einem Nutgrund aufweist, in denen Dichtkörper vorgesehen
sind, die in radialer Richtung an einer Laufbahn der Pumpenkammer
geführt
sind, mit jeweils einer zwischen der Laufbahn, dem Rotor und zwei
Dichtkörpern
gebildeten Arbeitskammer, mit jeweils einer zwischen dem Dichtkörper und
dem Nutgrund gebildeten hinteren Nutkammer, die jeweils mit der
in Drehrichtung des Rotors vorauseilenden Arbeitskammer strömungsverbunden
und nahe dem Auslass mit einem Auslassdruck beaufschlagbar ist. Nachteilig
ist, dass der Auslassdruck erst nahe dem Auslass auf die hinteren
Nutkammern wirkt. Dadurch kann es nach dem Füllen und Schließen der
Arbeitskammern zu einer Pulsation der Dichtkörper kommen, die zu einer Geräuschentwicklung
in dem Förderaggregat
und zu einem Verschleiß an
der Laufbahn führt.
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Vorteile der Erfindung
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Das
erfindungsgemäße Förderaggregat
mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 und 7 hat demgegenüber den
Vorteil, daß auf
einfache Art und Weise eine Verringerung der Geräuschentwicklung und des Verschleisses
erzielt wird. Dies wird erreicht, indem gemäß dem Anspruch 1 ein Druckkanal
vorgesehen ist, der ab dem Zeitpunkt, an dem eine bestimmte Arbeitskammer
bei Rotation des Rotors in Drehrichtung nicht mehr mit dem Einlass strömungsverbunden
ist, innerhalb der nächsten
0 bis 5 Grad Drehung des Rotors die der bestimmten Arbeitskammer
in Drehrichtung vorauseilende hintere Nutkammer mit dem Druck am
Auslass beaufschlagt. Gemäß dem unabhängigen Anspruch
7 ist ein gegenüber
dem Auslass abgesetzter Druckkanal vorgesehen, der von dem Auslass
ausgeht und die nahe einem engsten Spalt befindlichen hinteren Nutkammern
mit einem vorbestimmten Druck beaufschlagt.
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Durch
die in den Unteransprüchen
aufgeführten
Maßnahmen
sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Anspruch
1 angegebenen Förderaggregats
möglich.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass der Druckkanal von dem Auslass ausgehend bis
in einen Bereich nahe einem zwischen der Laufbahn und dem Rotor vorgesehenen
weitesten Spalt verläuft.
Der Bereich liegt von dem weitesten Spalt aus gesehen zwischen 7
Grad entgegen der Drehrichtung und 25 Grad in Drehrichtung des Rotors.
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Gemäß einer
vorteilhaften Ausführung
ist der Querschnitt des Druckkanals geringer als der Querschnitt
des Auslasses.
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Vorteilhafterweise
verjüngt
sich der Druckkanal entgegen der Drehrichtung des Rotors.
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Zeichnung
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in
der nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigen 1 im Schnitt eine vereinfachte
Ansicht eines Förderaggregates
und 2 eine Pumpenkammer mit Rotor und einem erfindungsgemäßen Druckkanal.
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Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
ein Förderaggregat,
bei dem die Erfindung Anwendung finden könnte.
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Das
Förderaggregat
hat ein Pumpengehäuse 1 mit
zumindest einem Eingangskanal 2 und einem Ausgangskanal 3.
Der Eingangskanal 2 des Förderaggregats ist beispielsweise über eine
Saugleitung 6 mit einem Vorratsbehälter 7 verbunden,
in dem beispielsweise Kraftstoff gespeichert ist. Der Ausgangskanal 3 des
Aggregats ist über
eine Druckleitung 8 beispielsweise mit einer Brennkraftmaschine 9 verbunden.
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Das
Förderaggregat
ist beispielsweise eine Rollenzellenpumpe, deren Funktionsweise
beispielsweise aus der
DE
103 33 190 A1 bekannt ist und deren Inhalt ausdrücklich Teil
der Offenbarung dieser Anmeldung sein soll. Das Förderaggregat
kann aber ebenso eine Flügelzellenpumpe
oder eine ähnliche Verdrängerpumpe
sein.
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Das
Pumpengehäuse 1 hat
ein Pumpenteil 12 und ein Antriebsteil 13. Das
Pumpenteil 12 weist eine Pumpenkammer 14 auf,
in der ein Rotor 15 exzentrisch und drehbar gelagert ist.
Der Rotor 15 wird von einem im Antriebsteil 13 vorgesehenen
Aktor 18, beispielsweise einem Elektromotor, über eine
Antriebswelle 19 rotierend angetrieben. Die Pumpenkammer 14 wird
begrenzt durch zwei sich in Richtung einer Rotorachse 20 gegenüberliegenden
Stirnwände,
einer ersten, dem Eingangskanal 2 zugewandten Stirnwand 21 und
einer zweiten, dem Ausgangskanal 3 zugewandten Stirnwand 22,
und in radialer Richtung bezüglich
der Achse 20 von einer als Laufbahn ausgebildeten Umfangswand 23.
Die erste Stirnwand 21 ist auf der dem Rotor 15 zugewandten
Innenseite eines Saugdeckels 26 ausgebildet und die zweite Stirnwand 22 auf
der dem Rotor 15 zugewandten Innenseite eines Druckdeckels 27.
Die Laufbahn 23 ist beispielsweise an einem ringförmigen Gehäuseabschnitt 25 des
Pumpenteils 12 vorgesehen, der in axialer Richtung zwischen
dem Saugdeckel 26 und dem Druckdeckel 27 angeordnet
ist. Der Gehäuseabschnitt 25 kann
als separates Teil vorgesehen oder einstückig mit dem Saugdeckel 26 oder
mit dem Druckdeckel 27 verbunden sein.
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Das
Pumpengehäuse 1 weist
auf der dem Pumpenteil 12 zugewandten Stirnseite den Saugdeckel 26 und
auf der dem Antriebsteil 13 zugewandten Stirnseite einen
Anschlussdeckel 28 auf. Der Eingangskanal 2 des
Pumpengehäuses 1 ist
beispielsweise an dem Saugdeckel 26 vorgesehen und über einen
Pumpenkammereingang 29 mit der Pumpenkammer 14 strömungsverbunden.
In dem Druckdeckel 27 des Förderaggregats ist beispielsweise
ein Pumpenkammerausgang 30 angeordnet, der die Pumpenkammer 14 mit
einem Druckraum 32 des Pumpengehäuses 1 strömungsverbindet.
Der Druckraum 32 ist zumindest mittelbar über den
Ausgangskanal 3 des Pumpengehäuses 1 und die Druckleitung 8 mit
der Brennkraftmaschine 9 strömungsverbunden.
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2 zeigt
eine Pumpenkammer mit Rotor und einem erfindungsgemäßen Druckkanal.
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Bei
dem Aggregat nach 2 sind die gegenüber dem
Aggregat nach 1 gleichbleibenden oder gleichwirkenden
Teile durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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Am
Umfang des Rotors 15 sind beispielsweise über den
Umfang des Rotors 15 gleichmäßig verteilt mehrere Führungsnuten 33 angeordnet.
Die Anzahl der Führungsnuten 33 ist
vorzugsweise ungerade. Die Führungsnuten 33 durchgreifen
den Rotor 15 in axialer Richtung von einer Stirnseite des
Rotors 15 zur anderen Stirnseite. Die Führungsnuten 33 verlaufen
vom Außenumfang
aus radial nach innen mit zwei beispielsweise parallel zueinander
angeordneten Seitenflanken 34 und enden jeweils in einem
beispielsweise bogenförmigen
Nutgrund 35.
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In
jeder Führungsnut 33 ist
ein Dichtkörper 36 vorgesehen,
der beispielsweise als zylinderförmige
Rolle ausgebildet ist. Der Dichtkörper 36 ist zwischen
dem Nutgrund 35 und der Laufbahn 23 in Richtung
der Seitenflanken 34 beweglich gelagert. Der Abstand der Seitenflanken 34 einer
Führungsnut 33 ist
beispielsweise nur geringfügig
größer als
eine Abmessung, beispielsweise der Durchmesser, des Dichtkörpers 36,
da die Dichtkörper 36 auf
diese Weise in radialer Richtung seitlich geführt sind. Die Dichtkörper 36 werden
bei der Rotation des Rotors 15 in Richtung der Laufbahn 23 bewegt
und liegen in der Regel an der Laufbahn 23 an.
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Durch
die exzentrische Anordnung des Rotors 15 in der Pumpenkammer 14 gibt
es einen Bereich auf der Laufbahn 23 mit kleinstem Abstand
zwischen dem Rotor 15 und der Laufbahn 23, der
im Folgenden als Engspalt 37 bezeichnet wird, und einen Bereich
auf der Laufbahn 23 mit größtem Abstand zwischen dem Rotor 15 und
der Laufbahn 23, der im Folgenden Weitspalt 38 genannt
wird.
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Durch
die exzentrische Anordnung des Rotors 15 in der Pumpenkammer 14 ergibt
sich zwischen der Laufbahn 23 und dem Rotor 15 ein
sichelförmiger
Spalt, der durch die Dichtkörper 39 in
mehrere voneinander getrennte sichelförmige Arbeitskammern 42 geteilt
wird. Die Anzahl der Arbeitskammern 42 entspricht der Anzahl
der Dichtkörper 36. Bei
der Drehung des Rotors 15 werden die Dichtkörper 36 an
die Laufbahn 23 und jeweils an die in Drehrichtung 16 gesehen
nacheilende Seitenflanke 34 der jeweiligen Führungsnut 33 angepresst,
so dass die einzelnen Arbeitskammern 42 gegeneinander abgedichtet
sind.
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Zwischen
den Seitenflanken 34, dem Nutgrund 35 und dem
Dichtkörper 36 einer
Führungsnut 33 ist
jeweils eine hintere Nutkammer 43 gebildet, die jeweils über einen
Ausgleichskanal 44 mit der in Drehrichtung des Rotors 15 gesehen
vorauseilenden Arbeitskammer 42 strömungsverbunden ist.
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Der
Pumpenkammereingang 29 ist beispielsweise derart angeordnet,
dass jede Arbeitskammer 42 bei der Drehung des Rotors 15 zeitweise mit
dem Pumpenkammereingang 29 durch Überlappung strömungsverbunden
ist und Flüssigkeit über den
Pumpenkammereingang 29 in die jeweilige Arbeitskammer 42 einströmt. Das
Befüllen
der jeweiligen Arbeitskammer 42 ist beendet, wenn die Arbeitskammer 42 durch
Weiterdrehen des Rotors 15 nicht mehr mit dem Pumpenkammereingang 29 verbunden
ist. Der Pumpenkammereingang 29 weist beispielsweise drei
nierenförmige
Eingangsnuten 45 auf, wobei beispielsweise zwei innere
Eingangsnuten 45 im radialen Bereich der hinteren Nutkammern 43 und
eine äußere Eingangsnut 45 beispielsweise
im radialen Bereich der Laufbahn 23 vorgesehen sind.
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Der
Pumpenkammerausgang 30 ist beispielsweise derart angeordnet,
dass jede Arbeitskammer 42 bei der Drehung des Rotors 15 zeitweise mit
dem Pumpenkammerausgang 30 durch Überlappung strömungsverbunden
ist und Flüssigkeit
aus der jeweiligen Arbeitskammer 42 in den Pumpenkammerausgang 30 strömt.
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Der
Pumpenkammerausgang 30 weist zumindest eine Ausgangsnut 46 auf,
die beispielsweise im radialen Bereich des Nutgrunds 35 und
mit Abstand in Umfangsrichtung zu den Eingangsnuten 45 angeordnet
ist.
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Erfindungsgemäß ist ein
Druckkanal 50 vorgesehen, der ab dem Zeitpunkt, an dem
eine bestimmte Arbeitskammer bei Rotation des Rotors 15 in Drehrichtung
nicht mehr mit dem Einlass 29 strömungsverbunden ist, innerhalb
der nächsten
0 bis 5 Grad Drehung des Rotors 15 die der bestimmten Arbeitskammer
in Drehrichtung vorauseilende hintere Nutkammer 43 mit
dem Druck am Auslass 30 beaufschlagt. Beispielsweise verbindet
der Druckkanal 50 die hinteren Nutkammern 43 mit
dem Pumpenkammerausgang 30, beispielsweise mit der inneren
Ausgangsnut 46. Der Druckkanal 50 kann die hinteren Nutkammern 43 aber
ausdrücklich
auch mit einer Stelle stromab des Pumpenkammerausgangs 30 strömungsverbinden,
beispielsweise mit dem zwischen dem Pumpenkammerausgang 30 und
dem Ausgangskanal 3 des Förderaggregates gebildeten Druckraum 32.
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Auf
diese Weise sind die hinteren Nutkammern 43 unmittelbar
oder kurz nach dem Schließen der
bestimmten Arbeitskammer zumindest nahezu mit dem Ausgangsdruck
des Förderaggregates
beaufschlagt, so dass die Dichtkörper 36 mittels
des Drucks aus dem Druckkanal 50 und mittels der Zentrifugalkräfte der
Dichtkörper 36 gegen
die Laufbahn 23 gedrückt
werden. Dies vermeidet weitgehend ein Pulsieren der Dichtkörper 36,
da der in den Arbeitskammern aufgebaute Druck nicht mehr zum Abheben
der Dichtkörper 36 von
der Laufbahn 23 ausreicht. Durch die Verringerung der Pulsation
der Dichtkörper 36 wird
eine größere Laufruhe
des Förderaggregates
erreicht und der Verschleiß an
der Laufbahn 23 deutlich gesenkt.
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Der
Druckkanal 50 reicht ausgehend von der Druckquelle bis
in einen ersten Bereich 51 hinein oder ist vollständig in
diesem ersten Bereich 51 vorgesehen. Der erste Bereich 51 ist
bezüglich
seiner Winkelposition im Bereich des weitesten Spalts 38 angeordnet.
Erfindungsgemäß liegt
der erste Bereich 51 von dem weitesten Spalt 38 aus
gesehen in einem Bereich zwischen 7 Grad entgegen der Drehrichtung und
25 Grad in Drehrichtung des Rotors 15.
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Der
Druckkanal 50 ist nutförmig
ausgebildet und hat beispielsweise eine geringere Tiefe und/oder Breite
als der Pumpenkammerausgang 30, z.B. als die innere Ausgangsnut 46.
Beispielsweise ist der Druckkanal 50 bezüglich seiner
Tiefe gegenüber
der inneren Ausgangsnut 46 abgestuft ausgebildet und hat
einen geringeren Strömungsquerschnitt
als dieser. Der Druckkanal 50 verläuft beispielsweise im radialen
Bereich der hinteren Nutkammern 43 und verjüngt sich
entgegen der Drehrichtung.
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Es
kann auch ein dem Engspalt 37 zugewandter Druckkanal 52 vorgesehen
sein. Beispielsweise verbindet der Druckkanal 52 die nahe
dem Engspalt 37 befindlichen hinteren Nutkammern 43 mit
dem Pumpenkammerausgang 30, beispielsweise mit der inneren
Ausgangsnut 46. Der Druckkanal 52 kann die hinteren
Nutkammern 43 aber ausdrücklich auch mit einer Stelle
stromab des Pumpenkammerausgangs 30 strömungsverbinden, beispielsweise
mit dem zwischen dem Pumpenkammerausgang 30 und dem Ausgangskanal 3 des
Förderaggregates gebildeten
Druckraum 32.
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Der
Druckkanal 52 reicht bezüglich seiner Winkelposition
in den Bereich des Engspalts 37 hinein. Auf diese Weise
sind die hinteren Nutkammern 43 bis nahe am engsten Spalt 37 mit
einem Ausgangsdruck des Förderaggregates
beaufschlagt.
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Der
Druckkanal 52 ist nutförmig
ausgebildet und hat beispielsweise eine geringere Tiefe und/oder Breite
als der Pumpenkammerausgang 30, z.B. als die innere Ausgangsnut 45.
Beispielsweise ist der Druckkanal 52 bezüglich seiner
Tiefe gegenüber
der inneren Ausgangsnut 46 abgestuft ausgebildet und hat
einen geringeren Strömungsquerschnitt
als dieser. Der Druckkanal 52 verläuft beispielsweise im radialen
Bereich der hinteren Nutkammern 43 und verjüngt sich
in Drehrichtung des Rotors 15.