DE102006054743A1 - Coolant pump i.e. water pump, for cooling circuit of internal combustion engine, has seals, where one of seal seals annular gap at side turned from pump wheel and includes occasional passage from gap to pump environment - Google Patents

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Abstract

The pump (1) has a rotor shaft (4), roller bearing (3), and a pump wheel (6) provided on the rotor shaft. The shaft is rotatably supported in a housing (2) by the roller bearing, and a partial radial annular gap (18) of the bearing that is filled with roller bodies is axially sealed with flexibly prestressed seals (13, 14) on both sides. The seal (13) that seals the annular gap at a side turned away from the pump wheel has occasional passage from the gap to environment (19) of the pump, where the passage is designed as a permanent ventilation opening.

Description

Gebiet der ErfindungField of the invention

Die Erfindung betrifft eine Kühlmittelpumpe mit einer Rotorwelle, mit wenigstens einem Pumpenrad auf der Rotorwelle und mit wenigstens einer Wälzlagerung, wobei die Rotorwelle mittels der Wälzlagerung in einem Gehäuse drehbar gelagert und ein teilweise mit Wälzlagern befüllter radialer Ringspalt der Wälzlagerung axial beidseitig mit elastisch dichtend vorgespannten Dichtungen abgedichtet ist.The The invention relates to a coolant pump with a rotor shaft, with at least one impeller on the rotor shaft and at least a rolling bearing, wherein the rotor shaft by means of rolling bearing rotatably mounted in a housing and a partially with Rolling bearings filled radial annular gap of the rolling bearing axially on both sides with elastically sealing preloaded seals is sealed.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Eine derartige Kühlmittelpumpe ist in EP 14 20 154 A1 näher beschrieben. Die Kühlmittelpumpe weist zumeist ein einteiliges Gehäuse auf, in dem die Rotorwelle mittels der Wälzlagerung drehbar radial gelagert und axial gesichert ist. Das Gehäuse umschließt einen Pumpenraum mit dem Pumpenrad. An der Seite der Wälzlagerung, die von dem Pumpenrad abgewandt ist, sitzt zumeist ein Antriebsrad auf der Rotorwelle. Der Pumpenraum ist zur Wälzlagerung hin mit einer aufwändig gestalteten Dichtung gegen den Verlust von Kühlmittel aus dem Pumpenraum abgedichtet. Die Wälzlagerung selbst ist beidseitig gegen das Heraustreten von Schmiermitteln aus dem radialen Ringspalt der Wälzlagerung in die Umgebung und gegen das Eindringen von flüssiger oder dampfförmiger Feuchtigkeit in den Ringspalt abgedichtet.Such a coolant pump is in EP 14 20 154 A1 described in more detail. The coolant pump usually has a one-piece housing, in which the rotor shaft is rotatably supported radially by means of the rolling bearing and axially secured. The housing encloses a pump chamber with the impeller. On the side of the roller bearing, which faces away from the impeller, sits usually a drive wheel on the rotor shaft. The pump chamber is sealed to the rolling bearing out with a lavishly designed seal against the loss of coolant from the pump room. The rolling bearing itself is sealed on both sides against the emergence of lubricants from the radial annular gap of the rolling bearing in the environment and against the ingress of liquid or vapor moisture in the annular gap.

Die aufwändig gestaltete Dichtung ist zumeist eine Gleitringdichtung, durch die trotz aller Bemühungen eine gewisse Leckmenge an Kühlmittel in das Gehäuse entweicht. Diese Leckmenge tritt an der Seite der Gleitringdichtung aus, die einer der Dichtungen der Wälzlagerung gegenüber liegt. In Wasserpumpen nach EP 14 20 154 A1 ist axial zwischen der Gleitringdichtung und der Dichtung des Wälzlagers ein Schleuderring angeordnet, der verhindern soll, dass diese ausgetretene Kühlflüssigkeit unmittelbar auf die Wälzlagerdichtung trifft. Die Kühlflüssigkeit soll mittels des Schleuderbleches gegen das Gehäuse geschleudert werden und dort durch eine Abflussöffnung entweichen.The lavishly designed seal is usually a mechanical seal, escapes despite all efforts a certain amount of leakage of coolant into the housing. This leakage occurs on the side of the mechanical seal, which is opposite to one of the seals of the rolling bearing. In water pumps after EP 14 20 154 A1 is arranged axially between the mechanical seal and the seal of the rolling bearing, a slinger, which is intended to prevent these leaked coolant hits directly on the bearing seal. The cooling liquid is to be thrown against the housing by means of the centrifugal plate and escape there through a discharge opening.

Die Wälzlagerdichtungen sind in der Regel elastische Dichtungen, die mit ein oder zwei Dichtlippen vorgespannt und in gewissen Maße druckdicht anliegen. Deshalb sind Wälzlagerdichtungen bei Betrieb und bei Stillstand der Kühlmittelpumpe durch Druckgefälle zwischen dem Lagerinneneren (Ringspalt) und der Umgebung des Wälzlagers belastet. Das Lagerinnere ist je nach Ausführung der Dichtung und von den Betriebsbedingungen abhängig mit Unter- oder Überdrücken im Vergleich zum Druck der Außenumgebung belastet. Bei Betrieb der Kühlmittelpumpe entsteht durch Erwärmen zunächst Überdruck der Luft in dem Ringspalt, der durch Abkühlung bei Stillstand des Fahrzeugs bis auf Unterdruck sinkt. Das bei Betrieb der Kühlmittelpumpe recht wirksame Schleuderblech kann bei Stillstand dieser nicht verhindern, dass durch den entstehenden Unterdruck Feuchtigkeit bzw. Kühlmittelleckage in den Ringspalt gezogen wird und sich dort absetzt. Die eindrungene Flüssigkeit beeinflußt die Schmiereigenschaften des im Ringspalt enthaltenen Schmierfettes nachteilig, führt zur Korrosion und verringert somit die Lebensdauer der Wälzlagerung.The Rolling bearing seals are usually elastic seals, which are preloaded with one or two sealing lips and to some extent pressure tight. Therefore, rolling bearing seals are included Operation and at standstill of the coolant pump by pressure gradient between the inside of the bearing (annular gap) and the surroundings of the rolling bearing loaded. The bearing interior is depending on the design of the seal and depending on the operating conditions with under- or overpressures burdened compared to the pressure of the outside environment. at Operation of the coolant pump is caused by heating initially overpressure of the air in the annular gap, by cooling down at standstill of the vehicle up to Negative pressure drops. The right when operating the coolant pump effective skiving plate can not prevent this at standstill that due to the resulting negative pressure moisture or coolant leakage is pulled into the annular gap and settles there. The penetrating fluid affects the lubricating properties of the contained in the annular gap Grease detrimental, leads to corrosion and reduces thus the life of the rolling bearing.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Die Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Kühlmittelpumpe zu schaffen, mit der zuvor genannten Nachteile vermieden werden.The The object of the invention is therefore to provide a coolant pump to create, with the aforementioned disadvantages are avoided.

Die Aufgabe ist nach den Merkmalen des kennzeichnenden Teiles des Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass die Dichtung der Wälzlagerung, die nicht der Gleitringdichtung zugewandt ist, sondern an der von den Pumpenrad abgewandten Seite der Wälzlagerung den Ringspalt dichtet, zumindest zeitweise zumindest einen Durchgang von dem Inneren des Lagers mit Fett und Wälzkörpern (Ringspalt) zur Umgebung der Kühlmittelpumpe aufweist. Die Seite der Wälzlagerung, die in Richtung Pumpenraum verschlossen ist, weist nach wie vor eine mit Unterdruck und Überdruck belastbare Dichtung auf, so dass Druckausgleich zwischen dem Ringspalt und der Umgebung auf der „trockenen" Seite der Wälzlagerung über den oder die Durchgänge zur Umgebung erfolgt. Das ist die Seite der Wälzlagerung, die in der Regel einem Riemenrad und nicht dem Pumpenraum zugewandt ist. Der Durchgang ist wenigstens eine peramente Belüftungsöffnung, so dass keine Druckdifferenzen zwischen dem Ringspalt und der Umgebung der Kühlmittelpumpe auftreten können oder ist druckabhängig einseitig oder beidseitig öffnend gestaltet. Druckabhängig öffnend gestaltete Durchgänge sind beispielsweise Membranen oder Dichtlippen, die bei Druckdifferenzen Dichtkontakt zumindest partiell abheben und/oder Durchgangsöffnungen freigeben. Durch die Gestaltung der Dichtung ist abgesichert, dass bei Druckdifferenzen zwischen Umgebung der Kühlmittelpumpe und dem Ringspalt in jedem Betriebszustand an der Seite der Dichtungsanordnung ein Druckausgleich erfolgt, die dem Pumpenrad nicht zugewandt ist.The The object is according to the features of the characterizing part of the claim 1 achieved in that the seal of the rolling bearing, which is not facing the mechanical seal, but at the of the impeller facing away from the roller bearing the annular gap seals, at least temporarily, at least one passage from the interior of the bearing with grease and rolling elements (annular gap) having the environment of the coolant pump. The side of rolling bearing, which is closed in the direction of the pump chamber, still points a seal that can be loaded with negative pressure and overpressure, allowing pressure equalization between the annular gap and the surrounding area the "dry" side of the rolling bearing over the passage (s) to the environment takes place. That is the Side of the rolling bearing, which is usually a pulley and does not face the pump room. The passage is at least a peramente vent, so no Pressure differences between the annular gap and the environment of the coolant pump can occur or is pressure-dependent one-sided or designed to open on both sides. Pressure-dependent opening designed passages are for example membranes or Sealing lips, the contact pressure at least partially at pressure differences lift off and / or release through openings. By the Design of the seal is secured that at pressure differences between the environment of the coolant pump and the annular gap in any operating condition on the side of the seal assembly Pressure equalization takes place, which is not facing the impeller.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:The The invention is based on embodiments explained in more detail. Show it:

1 den Längsschnitt durch eine Kühlmittelpumpe mit einer erfindungsgemäßen Dichtungsanordnung, 1 the longitudinal section through a coolant pump with a seal assembly according to the invention,

2 dass Detail Z aus 1 stark vergrößert, in dem ein Ausführungsbeispiel einer Dichtlippe mit einem erfindungsgemäßen Durchgang dargestellt ist und 2 that detail Z out 1 greatly enlarged, in which an embodiment of a sealing lip is shown with a passage according to the invention and

3 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Dichtlippe mit einem alternativ gestalteten Durchgang in Form einer Membrane. 3 a further embodiment of a sealing lip with an alternative designed passage in the form of a membrane.

Detaillierte Beschreibung der ZeichnungenDetailed description the drawings

1 zeigt eine teilweise geschnittene Kühlmittelpumpe 1 eines Kühlkreislaufs eines nicht dargestellten Verbrennungsmotors. Die Kühlmittelpumpe weist ein Gehäuse 2 auf, in dem mittels der Wälzlagerung 3 eine Rotorwelle 4 drehbar gelagert ist. Auf der Rotorwelle 4 sitzen in dem Pumpenraum 5 ein Pumpenrad 6 und auf der anderen Seite der Wälzlagerung ein Flansch 7. An dem Flansch 7 ist ein Riemenrad 8 befestigt. Die Wälzlagerung 3 ist durch Wälzkörper in Form von zwei Reihen käfiggeführter Kugeln 9 bzw. Kugelrollen 10 in einem durch Außenring 11 und auch Innenlaufbahnen 12 begrenzten Ringspalt 18 gebildet. Die Innenlaufbahnen 12 sind direkt in die Rotorwelle 4 eingebracht. Die Wälzlagerung 3 ist an der von dem Pumpenraum 5 abgewandten Seite mit einer Dichtung 13 abgedichtet. An der dem Pumpenraum 5 zugewandten Seite weist die Wälzlagerung 3 eine Dichtung 14 auf. Die Dichtung 14 ist z. B. eine klassische Radialwellendichtung mit zwei Dichtlippen, die mit Vorspannung an einer Dichtfläche 15 und damit auch gegen Druckdifferenzen dichtend anliegt. Der Pumpenraum 5 ist mit einer Gleitringdichtung 16 abgedichtet. Leckage und Dampf aus dem Kühlmittelkreislauf kann sich in dem Hohlraum 17 sammeln, der axial von den Dichtungen 14 und 16 begrenzt ist. Der Druckraum 17 ist über einen Kanal mit der Umgebung 19 verbunden. 1 shows a partially cut coolant pump 1 a cooling circuit of an internal combustion engine, not shown. The coolant pump has a housing 2 in, by means of the rolling bearing 3 a rotor shaft 4 is rotatably mounted. On the rotor shaft 4 sit in the pump room 5 a pump wheel 6 and on the other side of the rolling bearing a flange 7 , At the flange 7 is a pulley 8th attached. The rolling bearing 3 is by rolling elements in the form of two rows of cage-guided balls 9 or ball rollers 10 in an outer ring 11 and also inner raceways 12 limited annular gap 18 educated. The inner raceways 12 are directly in the rotor shaft 4 brought in. The rolling bearing 3 is at the of the pump room 5 opposite side with a seal 13 sealed. At the pump room 5 facing side has the rolling bearing 3 a seal 14 on. The seal 14 is z. As a classic radial shaft seal with two sealing lips, which with bias to a sealing surface 15 and thus sealingly abuts against pressure differences. The pump room 5 is with a mechanical seal 16 sealed. Leakage and steam from the coolant circuit may be in the cavity 17 collect the axially from the seals 14 and 16 is limited. The pressure room 17 is via a channel with the environment 19 connected.

Druckdifferenzen zwischen dem Ringspalt 18 der Wälzlagerung 3 und der Umgebung 19 der Kühlmittelpumpe 1 können entweder gar nicht entstehen, da die Dichtung wie in 1 und 2 dargestellt permanente Belüftungsöffnungen 20 oder alternativ Belüftungsöffnungen 21 aufweist. Die Belüftungsöffnungen 20 sind Durchgangslöcher der einfachsten Form deren Durchmesser weniger Zehntel Milimeter beträgt und durch die somit kaum Schmutz in den Ringspalt 18 gelangen kann. Die Belüftungsöffnungen 21 sind ein bis zwei umfangsseitig zueinander beabstandet angeordnete Nuten, die eine ansonsten ringförmige Anlage der Dichtlippe 22 der Dichtung 13 axial durchbrechen (2). Die radialen Abmessungen C der Belüftungsöffnungen 21 sind Öffnungen, die auch nach der Montage auf eine Welle 24 mit größtmöglichen Durchmesser C noch als Belüftungsöffnung 21 radial zwischen Dichtfläche 15 und Dichtlippe 22 verbleiben.Pressure differences between the annular gap 18 the rolling bearing 3 and the environment 19 the coolant pump 1 either can not arise at all, as the seal as in 1 and 2 represented permanent ventilation openings 20 or alternatively ventilation openings 21 having. The vents 20 are through holes of the simplest form whose diameter is less than one tenth of a millimeter and thus hardly any dirt in the annular gap 18 can get. The vents 21 are one to two circumferentially spaced grooves arranged, the otherwise annular abutment of the sealing lip 22 the seal 13 break through axially ( 2 ). The radial dimensions C of the ventilation openings 21 are openings that even after mounting on a shaft 24 with the largest possible diameter C still as a ventilation opening 21 radially between sealing surface 15 and sealing lip 22 remain.

3 zeigt eine Dichtlippe 24, die alternativ zu den zuvor beschriebenen Ausgestaltungen mit wenigstens einer Membran 25 versehen ist. Die Klappe der Membran kann abhängig von der Richtung des Druckgefälles öffnen und gibt den Durchgang 26 in Form eines Schlitzes frei. 3 shows a sealing lip 24 as an alternative to the previously described embodiments with at least one membrane 25 is provided. The flap of the membrane can open depending on the direction of the pressure gradient and gives the passage 26 in the form of a slot free.

Zusätzlich kann direkt vor der Dichtlippe ein Schleuderblech oder eine Schleuderhülse vorgesehen werden, mit der Spritzwasser, Schmutz oder ähnliche Einflüsse von den Belüftungsöffnungen ferngehalten werden. Außerdem ist es denkbar, Dichtungen mit zwei Dichtlippen einzusetzen, in denen beide der Dichtungen mit entsprechenden Durchgängen oder Belüftungsöffnungen versehen sind und die in Umfangsrichtung versetzt zueinander angeordnet sind.additionally Can directly before the sealing lip a slinger or a centrifugal sleeve be provided with the splash water, dirt or similar Influences kept away from the ventilation openings become. In addition, it is conceivable seals with two sealing lips insert, in which both of the seals with appropriate passages or ventilation holes are provided and the offset in the circumferential direction are arranged to each other.

11
KühlmittelpumpeCoolant pump
22
Gehäusecasing
33
Wälzlagerungroller bearing
44
Rotorwellerotor shaft
55
Pumpenraumpump room
66
Pumpenradimpeller
77
Flanschflange
88th
Riemenradpulley
99
KugelBullet
1010
Kugelrolleball roller
1111
Außenringouter ring
1212
InnenlaufbahnInner raceway
1313
Dichtungpoetry
1414
Dichtungpoetry
1515
Dichtflächesealing surface
1616
GleitringdichtungMechanical seal
1717
Hohlraumcavity
1818
Ringspaltannular gap
1919
UmgebungSurroundings
2020
Belüftungsöffnungventilation opening
2121
Belüftungsöffnungventilation opening
2222
Dichtlippesealing lip
2323
nicht vergebenNot forgive
2424
Dichtlippesealing lip
2525
Membranmembrane
2626
Durchgangpassage

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - EP 1420154 A1 [0002, 0003] - EP 1420154 A1 [0002, 0003]

Claims (5)

Kühlmittelpumpe (1) mit einer Rotorwelle (4), mit wenigstens einem Pumpenrad (6) auf der Rotorwelle (4) und mit wenigstens einer Wälzlagerung (3), wobei die Rotorwelle (4) mittels der Wälzlagerung (3) in einem Gehäuse (2) drehbar gelagert und ein teilweise mit Wälzkörpern befüllter radialer Ringspalt (18) der Wälzlagerung (3) axial beidseitig mit elastisch dichtend vorgespannten Dichtungen (13, 14) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (13), die den Ringspalt (18) an einer von dem Pumpenrad (6) abgewandten Seite abdichtet, wenigstens zeitweise zumindest einen Durchgang (26) von dem Ringspalt (18) zur Umgebung (19) der Kühlmittelpumpe (1) aufweist.Coolant pump ( 1 ) with a rotor shaft ( 4 ), with at least one impeller ( 6 ) on the rotor shaft ( 4 ) and with at least one roller bearing ( 3 ), wherein the rotor shaft ( 4 ) by means of rolling bearing ( 3 ) in a housing ( 2 ) rotatably mounted and a partially filled with rolling elements radial annular gap ( 18 ) of rolling bearing ( 3 ) axially on both sides with elastically sealing preloaded seals ( 13 . 14 ), characterized in that the seal ( 13 ), the annular gap ( 18 ) on one of the impeller ( 6 ) side facing away, at least temporarily at least one passage ( 26 ) from the annular gap ( 18 ) to the environment ( 19 ) of the coolant pump ( 1 ) having. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (26) wenigstens eine permanente Belüftungsöffnung (20, 21) ist.Coolant pump according to claim 1, characterized in that the passage ( 26 ) at least one permanent ventilation opening ( 20 . 21 ). Kühlmittelpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (26) druckabhängig öffnend gestaltet ist.Coolant pump according to claim 1, characterized in that the passage ( 26 ) is designed pressure-dependent opening. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (26) zumindest zeitweise durch eine Membrane (25) verschlossen ist.Coolant pump according to claim 3, characterized in that the passage ( 26 ) at least temporarily through a membrane ( 25 ) is closed. Kühlmittelpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchgang (26) zumindest zeitweise radial zwischen einer Dichtlippe (22) der Dichtung (13) und einer Dichtfläche (27) ausgebildet ist, wobei die die Dichtlippe (22) zumindest zeitweise gegen die Dichtfläche (27) elastisch vorgespannt ist.Coolant pump according to claim 3, characterized in that the passage ( 26 ) at least temporarily radially between a sealing lip ( 22 ) of the seal ( 13 ) and a sealing surface ( 27 ), wherein the sealing lip ( 22 ) at least temporarily against the sealing surface ( 27 ) is elastically biased.
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