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Die
Erfindung betrifft ein Rückschlagventil für eine
Schmierstoffpumpe sowie eine Schmierstoffpumpe.
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Schmierstoffpumpen
werden bekanntlich in Aggregaten, insbesondere in Brennkraftmaschinen verwendet,
um Lager oder Gleitflächen mit einem Schmierstoff zu versorgen.
Um einen niedrigen Verschleiß zu erreichen, ist es dabei
erwünscht, dass der Schmierstoff unmittelbar nach dem Starten
des Aggregates zur Verfügung steht. Daher werden im Schmierstoffkreislauf
Rückschlagventile verwendet, welche verhindern, dass der
Schmierstoffkreislauf leer läuft.
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Aus
der
DE 202 15 258
U1 ist ein Rückschlagventil für eine
als Ölmodul für eine Brennkraftmaschine bezeichnete
Schmierstoffpumpe bekannt, welches in Fließrichtung des
Schmierstoffs hinter der Ölpumpe angeordnet ist. Dieses
Rückschlagventil weist einen Dichtkörper auf,
welcher mittels einer Schraubendruckfeder gegen einen Ventilsitz
vorgespannt ist. Das Rückschlagventil ist als Doppelventil ausgeführt,
um eine erstmalige Befüllung des Schmierstoffkreislaufs
zu erleichtern. In der Konstruktion von Aggregaten ist es eine ständige
Aufgabenstellung, Aggregate und deren Teile zu verbessern.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Wirkungsgrad und die Funktionssicherheit
eines Rückschlagventils für eine Schmierstoffpumpe
sowie einer Schmierstoffpumpe zu verbessern.
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Gemäß der
Erfindung ist bei einem Rückschlagventil für eine
Schmierstoffpumpe, mit einem in einem Ventilgehäuse angeordneten
Ventilkörper, der mittels einer Feder in Schließrichtung
gegen einen Ventilsitz vorgespannt ist, vorgesehen, dass der Ventilkörper
und/oder das Ventilgehäuse derart ausgebildet sind, dass
ein das Rückschlagventil durchströmendes Medium
auf den Ventilkörper eine in Öffnungsrichtung
des Ventilkörpers wirkende dynamische Kraft ausübt.
Durch die Erfindung wird der Druckverlust, der durch das Rückschlagventil
hervorgerufen wird, reduziert, wodurch der Wirkungsgrad eines mit
einem solchen Rückschlagventil ausgebildeten Schmierstoffkreislaufs
und einer mit einem solchen Rückschlagventil ausgestatteten
Schmierstoffpumpe erhöht wird. Im Stand der Technik wird
nämlich das Rückschlagventil nur durch einen Staudruck offengehalten,
was gleichbedeutend ist mit einer erheblichen Verwirbelung der Schmierstoffströmung. Dagegen
wird gemäß der Erfindung der Ventilkörper und/oder
das Ventilgehäuse derart ausgebildet, dass sich eine dynamische
Kraft einstellt, wodurch eine mehr laminare Strömung, die
verlustarm ist, zum Offenhalten des Rückschlagventils beiträgt.
Da bei einer Unterbrechung der Schmierstoffströmung diese Kraft
wegfällt, kann auch die in Schließrichtung des Ventilkörpers
wirkende Feder schwächer dimensioniert sein, wodurch insgesamt
das Rückschlagventil präziser anspricht, was die
Betriebssicherheit erhöht.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist an dem Rückschlagventil ein
Primärstromkanal vorgesehen, durch welchen ein erster Teilstrom
(Primärstrom) des das Rückschlagventil durchströmenden
Mediums geführt wird. Die Aufgliederung des Mediums in
Teilströme erlaubt es, eine insgesamt widerstandsarme Anordnung
auszubilden, was den Wirkungsgrad des Rückschlagventils erhöht.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Ventilkörper mindestens einen Sekundärstromkanal
aufweist, durch welchen ein zweiter Teilstrom (Sekundärstrom)
des das Rückschlagventil durchströmenden Mediums,
geführt ist, wobei der zweite Teilstrom auf eine Rückseite
des Ventilkörpers einen Saugdruck ausübt. Durch
die Ausbildung eines Sekundärstromkanals für das
durchströmende Medium vorzugsweise im Innern des Ventilkörpers
ist es möglich, unter Beibehaltung eines bekannten Ventilgehäuses die
Erfindung in der Praxis umzusetzen, wodurch sich Vorteile in der
Herstellung des Rückschlagventils ergeben, da nicht alle
Teile neu konstruiert werden müssen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass der Ventilkörper mindestens eine Führungsfläche
aufweist, die vorzugsweise zylinderförmig ausgebildet ist.
Auf diese Weise können Fehlstellungen des Ventilkörpers,
die mit einem erhöhten Druckverlust und damit einem ungünstigen
Wirkungsgrad verbunden wären, verhindert werden.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Sekundärstromkanal derart
dimensioniert, dass der Sekundärstrom 10% bis 30%, vorzugsweise
weniger als 25% des Gesamtstromes beträgt. Bei einer solchen
Aufteilung der Teilströme ergibt sich hinsichtlich des
Wirkungsgrads und der Betriebssicherheit ein besonders günstiger
Betriebspunkt. Zur Erzielung eines günstigen Betriebspunkts
ist es ferner vorteilhaft, wenn – wie gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – der
hydraulische Querschnitt des Primärstromkanals größer
ist als der hydraulische Querschnitt der Ventilzu- und/oder Ventilableitung.
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Die
Vorteile der Erfindung zeigen sich insbesondere an einer Schmierstoffpumpe
einer Brennkraftmaschine, an der ein erfindungsgemäßes
Rückschlagventil vorgesehen ist. Daher wird auch für
eine Schmierstoffpumpe selbständig Schutz beansprucht.
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Gemäß einer
besonders bevorzugten Ausgestaltung der Schmierstoffpumpe ist vorgesehen, dass
ein Ventilgehäuseabschnitt des Rückschlagventils
einstückig mit einem Gehäuseabschnitt der Schmierstoffpumpe
ausgebildet ist. Dadurch lässt sich die Anzahl der zu fertigenden
Teile reduzieren, und es wird ferner die Ausrichtung während
der Montage erleichtert.
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Die
Vorteile der Erfindung zeigen sich insbesondere dann, wenn die Schmierstoffpumpe – wie gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – als
Zahnradpumpe ausgebildet ist und ein Zahnradpaar aufweist.
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Um
die Integration einer Schmierstoffpumpe in ein Aggregat zu erleichtern,
ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, dass das Rückschlagventil derart
positioniert ist, dass dessen Durchströmungsrichtung im
Wesentlichen parallel zu den Zahnradachsen ausgerichtet ist.
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Für
eine Integration der Schmierstoffpumpe in ein Aggregat ist es ferner
vorteilhaft, wenn – wie gemäß einer weiteren
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen – ein
Sauganschluss und ein Druckanschluss der Schmierstoffpumpe im Wesentlichen
parallel zueinander mit gleicher Orientierung angeordnet sind.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen,
dass ein Kupplungselement zum Antrieb der Zahnräder auf der
dem Sauganschluss und der dem Druckanschluss gegenüberliegenden
Seite des Pumpengehäuses angeordnet ist. Diese Ausgestaltung
ermöglicht eine besonders einfache Montage und gegebenenfalls
Reparatur einzelner Komponenten, indem die Schmierstoffpumpe quasi
eine mechanische und eine hydraulische Seite aufweist.
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Ferner
ist gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung
der Erfindung vorgesehen, dass die Schmierstoffpumpe als Schmierölpumpe
für ein Dieselaggregat, insbesondere für einen
6-Zylinder-Diesel-Reinmotor ausgebildet ist.
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Weitere
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen sowie aus der Beschreibung
im Zusammenhang mit den Zeichnungen.
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Dabei
zeigen:
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1 eine
besonders bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen
Schmierstoffpumpe in einer perspektivischen Ansicht mit weggelassenem
Gehäusedeckel,
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2 einen
Schnitt durch eine besonders bevorzugte erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Rückschlagventils
im geschlossenen Zustand,
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3 das
Rückschlagventil in 2 im geöffneten
Zustand,
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4 eine
Ansicht auf die Rückseite des Rückschlagventils,
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5 eine
perspektivische Ansicht der Vorderseite des Ventilkörpers,
und
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6 eine
zweite bevorzugte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen
Rückschlagventils in einem Schnitt.
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Die
in 1 gezeigte Schmierstoffpumpe 10 gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist ein Gehäuse 12 auf,
in welchem ein Zahnradpaar 14 aufgenommen ist. Mit diesem
Zahnradpaar wird ein Schmierstoff, insbesondere ein Motoröl
von einem Sauganschluss 16 zu einem Druckanschluss 18 gefördert.
Der Sauganschluss 16 und der Druckanschluss 18 sind
dabei parallel zueinander ausgerichtet und in gleicher Richtung
orientiert, so dass die den Anschlüssen 16, 18 gegenüberliegende
Seite für den Anschluss eines Kupplungselements (nicht
gezeigt) zum Antrieb der Zahnräder frei ist.
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Der
Druckanschluss 18 umfasst ein Rückschlagventil 100 gemäß einer
ersten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Das Rückschlagventil 100 weist
ein Gehäuse 102 auf, wobei dieses Gehäuse 102 zweigeteilt
ist. Ein erster Gehäuseteil 104 ist einstückig
mit dem Pumpengehäuse 12 ausgebildet und weist
eine im Wesentlichen rotationssymmetrische Kontur auf. An dem dem
Druckanschluss 18 zugewandten Ende des ersten Gehäuseteils 104 ist
eine mit einem Gewinde 106 versehene Schraubaufnahme 108 vorgesehen,
welche einen mit einem äußeren Schraubgewinde
versehenen zweiten Gehäuseteil 110 aufnimmt. Der
zweite Gehäuseteil 110 wird auch als Anschlussgehäuse
bezeichnet.
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Im
Innern des Gehäuses 102 ist ein Ventilkörper 112 angeordnet,
welcher im Wesentlichen hohlzylindrisch ausgebildet ist und eine
kalottenartig geformte Stirnfläche 114 aufweist.
Ferner weist der Ventilkörper 112 einen Ringvorsprung 116 mit
daran anschließender Ringnut 118 auf, wobei die
Ringnut 118 zur Aufnahme eines O-Rings 120 dient.
Im geschlossenen Zustand liegt der O-Ring – wie in 2 gezeigt – an
einem Ventilsitz 122 an und bewirkt so, dass ein Schmierstoff,
insbesondere ein Motoröl von der Druckseite der Schmierstoffpumpe 10 nicht
zurückströmen kann.
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Der
Ventilkörper 112 wird an seiner äußeren Zylindermantelfläche 124 von
einem Führungskörper 126 geführt,
wobei dieser Führungskörper 126 einstückig
mit dem zweiten Gehäuseteil 110 ausgebildet ist.
Der Führungskörper 126 ist an seiner
Außenseite 128 mindestens abschnittsweise stromlinienförmig konturiert,
so dass mit einer komplementär geformten Innenfläche 130 des
zweiten Gehäuseteils ein verlustarmer Primärstromkanal 132 gebildet
ist.
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Der
Ventilkörper 112 weist in seiner Zylinderwand 134 Öffnungen 136 auf,
wobei diese Öffnungen 136 stromab des Ringvorsprungs 116 angeordnet sind
und dazu dienen, einen Teilstrom (Sekundärstrom) des durchströmenden
Mediums durch einen im Innern des Ventilkörpers 112 und
des Führungskörpers 126 ausgebildeten
Sekundärstromkanal 138 fließen zu lassen.
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Während
in 2 der Zustand gezeigt ist, in welchem das Rückschlagventil 112 geschlossen
ist, ist in 3 der Zustand gezeigt, in welchem
das Rückschlagventil 100 geöffnet ist
und – wie durch die Pfeile veranschaulicht – von
einem Medium, insbesondere Schmieröl durchströmt
wird. In 3 ist gezeigt, dass eine Feder 140 durch
den Ventilkörper 112 zusammengedrückt
ist, so dass ein Ventileintrittsquerschnitt 142 vollständig
freigegeben ist. Es sei an dieser Stelle noch einmal darauf hingewiesen, dass
der hydraulische Querschnitt im Inneren des Rückschlagventils 100 und
auch der des Primärstromkanals 132 größer
ist, als der Ventileintrittsquerschnitt 142, wobei der
Ventileintrittsquerschnitt 142 einem Ventilaustrittquerschnitt 143 gleich
ist, wenn die Wandstärke des anzuschließenden Druckölkanals
beachtet wird. Im Übrigen ist es ein Dimensionierungsziel,
alle hydraulischen Querschnitte im Inneren des Rückschlagventils 100 gleich
zu bemessen, wobei der Querschnitt des Sekundärstromkanals 138 allerdings
unberücksichtigt bleibt.
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In 3 ist
auch gezeigt, dass der größere Teil des durchströmenden
Mediums, nämlich der Primärstrom, welcher 75%
des Gesamtstroms beträgt, durch den Primärstromkanal 132 fließt,
und dass der Sekundärstrom durch die Öffnungen 136 in
den Sekundärstromkanal 138 eintritt. Dabei unterstützt
die nach Art einer Strahlpumpe ausgebildete Austrittskontur 144 des
Führungskörpers 126 die Ausbildung des
Sekundärstroms, wobei der Sekundärstrom auf die
Rückseite des Ventilkörpers 112 eine
dynamisch wirkende Kraft ausübt, die in Öffnungsrichtung
des Ventilkörpers 112 wirkt.
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Das
in 2 gezeigte Rückschlagventil 200 gemäß einer
zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung gleicht
in seinem inneren Aufbau dem Rückschlagventil 100 gemäß der
ersten Ausführungsform 1:1, so dass für gleiche
Teile Bezugszeichen verwendet worden sind, die gegenüber
der ersten Ausführungsform um 100 erhöht
sind. Auf die entsprechende Beschreibung wird hiermit ausdrücklich Bezug
genommen.
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Das
Rückschlagventil 100 und das Rückschlagventil 200 unterscheiden
sich lediglich in der Gestaltung des Gehäuses. Während
das Gehäuse 102 gemäß der ersten
Ausführungsform etwa mittig zweigeteilt ist, weist das
Gehäuse 202 des Rückschlagventils 200 gemäß der
zweiten Ausführungsform eine Umfangswand 203 auf,
die sich über die gesamte Länge des Rückschlagventils 200 erstreckt. An
seinem dem Pumpengehäuse 12 zugewandten Ende,
mit welchem das Gehäuse 202 in das Pumpengehäuse
geschraubt ist, ist dieses mittels eines von Innen montierten Verschlussteils 205 verschlossen.
An dem Verschlussteil 205 ist dann auch ein Ventilsitz 222 ausgebildet,
an welchem wiederum ein O-Ring 220 anliegt.
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Die
Funktionsweise des Rückschlagventils 200 gemäß der
zweiten Ausführungsform gleicht der des Rückschlagventils 100 gemäß der
ersten Ausführungsform, so dass auch auf diese Beschreibung hiermit
ausdrücklich Bezug genommen wird. Lediglich zum besseren
Verständnis sei noch einmal darauf hingewiesen, dass wie
bei der ersten Ausführungsform auch bei der zweiten Ausführungsform
ein Ventilkörper 212 von einem Führungskörper 226 geführt
ist. Die Schließkraft des Rückschlagventils 200 wird
durch eine Feder 240 aufgebracht, und im Inneren des Rückschlagventils 200 sind
wiederum ein Primärstromkanal 232 und ein Sekundärstromkanal 238 ausgebildet,
wobei wiederum Öffnungen 236 in der Zylindermantelfläche
des Ventilkörpers 212 einen Schmierölzutritt
auf die Rückseite des Ventilkörpers 212 ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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