DE102007060758A1

DE102007060758A1 - Flüssigkeitspumpe

Info

Publication number: DE102007060758A1
Application number: DE102007060758A
Authority: DE
Inventors: Harald Hermann; Martin Hochdoerffer; Dirk Foerch
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2007-12-17
Publication date: 2009-06-18
Also published as: WO2009077248A1; CN101896723B; EP2235375A1; US20100316520A1; EP2235375B1; CN101896723A; JP5583025B2; JP2011506837A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe (10) mit einem Pumpengehäuse (12), einer Pumpeneinheit (14) zur Erzeugung eines Betriebsdrucks (pB), einer auf einer An-/Abtriebsseite aus dem Pumpengehäuse (12) durchführten Antriebswelle (16) zum Antreiben der Pumpeneinheit (14), und einer die Durchführung abdichtenden Dichteinheit (18), wobei bei Belastung der Flüssigkeitspumpe (10) mit einem Vordruck (pV) die unter Druck stehende Flüssigkeit im Bereich der Dichteinheit (18) mindestens ein der Dichteinheit (18) zugewandtes Druckfeld (20) und mindestens ein der Dichteinheit (18) abgewandtes Druckfeld (22) an der Dichteinheit (18) erzeugt. Erfindungsgemäß ist eine asymmetrische Anordnung der Druckfelder (20, 22) vorgesehen.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe nach dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
Üblicherweise bestehen als Zahnradpumpen ausgeführte Flüssigkeitspumpen aus einer drehbar angeordneten Antriebswelle, welche in ein Pumpengehäuse der Flüssigkeitspumpe hineinführt. Im Pumpengehäuse befindet sich eine Pumpeneinheit mit mindestens einem Zahnrad, welches die Pumpfunktion darstellt. Die Antriebswelle ist nur auf einer Seite des Pumpengehäuses durchgeführt und überträgt Antriebsenergie auf das mindestens eine Zahnrad. Diese Durchführung muss mit einer beispielsweise als Radialwellendichtring ausgeführten Dichteinheit abgedichtet werden. Erzeugt die Flüssigkeitspumpe einen Betriebsdruck p_B bzw. wird die Flüssigkeitspumpe mit Vordruck p_v belastet, nimmt diese Dichteinheit die entstehende Axiallast auf, indem die Dichteinheit das Pumpengehäuse gegen die Umgebung abdichtet. Diese Axiallast F berechnet sich aus dem Dichtdurchmesser D der Welle und dem anstehenden Vordruck p_v nach der Gleichung F = pv·D2·π/4.
So zeigt die DE 199 24 057 A1 eine Flüssigkeitspumpe mit einem Pumpengehäuse und einer im Pumpengehäuse angeordneten Pumpeneinheit zur Erzeugung eines Betriebsdrucks der Flüssigkeit. Zum Antreiben der Pumpeneinheit ist eine auf einer An-/Abtriebsseite aus dem Pumpengehäuse durchgeführte Antriebswelle vorgesehen, die über Lagereinheiten im Pumpengehäuse gelagert ist. Die Durchführung wird über eine Dichteinheit abgedichtet. Bei Belastung der Flüssigkeitspumpe erzeugt die unter Druck stehende Flüssigkeit im Bereich der Dichteinheit mindestens ein der Dichteinheit zuge wandtes Druckfeld und mindestens ein der Dichteinheit abgewandtes Druckfeld an der Dichteinheit.
Offenbarung der Erfindung
Die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe nach den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass eine asymmetrische Anordnung der Druckfelder vorgesehen ist. Die durch den Vordruck belasteten Flächen sind somit unterschiedlich groß. Durch eine asymmetrische Anordnung der den Vordruck betreffenden Druckfelder kann die bei der Belastung der Flüssigkeitspumpe mit dem Vordruck entstehende Axialkraft in der Flüssigkeitspumpe kompensiert werden. Es entsteht ein Kräftegleichgewicht an der Antriebswelle. Die Lagereinheiten der Flüssigkeitspumpe müssen nur noch radiale Kräfte aufnehmen, was zu einer Vereinfachung der Lagereinheiten und einer daraus resultierenden Kostenersparnis führt. Vorteilhafterweise ergibt sich eine Reduktion der Druckbelastung an der Dichteinheit. Dadurch, dass die Dichteinheit nur noch geringere Drücke aufnehmen muss, kann die Dichteinheit deutlich kostengünstiger ausgelegt werden.
Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch angegebenen Flüssigkeitspumpe möglich.
Um eine asymmetrische Anordnung der Druckfelder zu erhalten, ist vorzugsweise das der Dichteinheit zugewandte Druckfeld größer als das der Dichteinheit abgewandte Druckfeld. Hierdurch ergibt sich eine optimale Abdichtung des Pumpengehäuses gegen die Umgebung. Weist die Pumpeneinheit mehrere Zahnräder auf, kann die Fläche der Druckfelder auf die einzelnen Zahnräder verteilt werden.
Besonders vorteilhaft ist das der Dichteinheit zugewandte Druckfeld um eine Fläche des Querschnitts der Antriebswelle größer als das der Dichteinheit abgewandte Druckfeld.
Vorteilhafterweise ist eine Vergrößerung des der Dichteinheit zugewandten Druckfeldes einfach und kostengünstig über eine Vertiefung in einer Dichtfläche der Flüssigkeitspumpe zu erreichen. Die durch den Vordruck belasteten Flächen sind somit unterschiedlich groß. Hierbei entsteht eine druckfreie Fläche gegenüber der Dichteinheit.
Vorzugsweise ist eine symmetrische Anordnung der auf einen Betriebsdruck der Flüssigkeitspumpe bezogenen Druckfelder vorgesehen. Hierdurch ergibt sich im Zusammenwirken mit den Druckfeldern des Vordruckes ein Kräftegleichgewicht an der Antriebswelle.
Dadurch, dass das der Dichteinheit abgewandte Druckfeld des Vordrucks kleiner als das der Antriebswelle zugewandte Druckfeld ausgelegt ist und die Druckfelder des Betriebsdrucks symmetrisch ausgelegt sind, entsteht die druckfreie Fläche gegenüber der Dichteinheit. Um diese druckfreie Fläche auf einfache und kostengünstige Weise zu entlasten, ist vorzugsweise ein Kanal zur Verbindung der Vertiefung mit einem Raum in der Pumpeneinheit vorgesehen.
Bei der Pumpeneinheit handelt es sich um ein Zahnradgetriebe. Vorteilhafterweise handelt es sich bei dem Raum in der Pumpeneinheit um einen Raum zwischen den Zähnen zweier Zahnräder, d. h. um sogenannte Zahnzwischenräume. Vorzugsweise sind die Zahnzwischenräume direkt nach dem Scheitelpunkt zu benutzen, wodurch durch die Ausdehnung der Zwischenräume ein Unterdruck entsteht.
Ferner kann zur Entlastung der druckfreien Fläche auch eine Leitung zur Verbindung der Vertiefung mit einer Speicherkammer vorgesehen werden, welche ebenfalls eine einfache und kostengünstige Umsetzung einer Entlastung ermöglicht.
Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe.
2 zeigt einen schematischen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe.
Ausführungsformen der Erfindung
1 zeigt eine erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe 10 in Form einer Zahnradpumpe mit einem Pumpengehäuse 12, das einen Innenraum 46 mit einem Zulauf 48 einer Saugseite und einem Ablauf 50 einer Druckseite aufweist. In das Pumpengehäuse 12 führt über einen abzudichtenden Wellendurchgang eine drehbar angeordnete Antriebswelle 16, welche eine im Innenraum 46 des Pumpengehäuses 12 angeordnete Pumpeneinheit 14 antreibt.
Die Pumpeneinheit 14 dient zur Förderung der Flüssigkeit unter Erzeugung eines entsprechend hohen Druckniveaus der Flüssigkeit, d. h. unter Erzeugung eines Betriebsdruekes p_B. Die Flüssigkeit wird hierbei in üblicher Weise von der Saugseite zur Druckseite der Flüssigkeitspumpe 10 gepumpt. Hierzu weist die Pumpeneinheit 14 vorzugsweise ein Zahnradgetriebe auf, welches in der Regel mindestens zwei Zahnräder 38, 40 gemäß 2 umfasst, wovon eines über die Antriebswelle 16 angetrieben wird. Je nach Anordnung und Größe der Zahnräder kann es sich hierbei vorzugsweise um eine Außenzahnrad-, eine Innenzahnrad-, eine Zahnring- oder eine Schraubpumpe handeln. Die Flüssigkeitspumpe 10 fördert in der Regel gleichmäßig die zu pumpende Flüssigkeit. Es liegt eine symmetrische Anordnung der Druckfelder 30, 32 des Betriebsdruckes p_B vor.
Die Antriebswelle 16 ist über Lagereinheiten 52, 54 drehbar im Pumpengehäuse 12 gelagert. Zwischen dem Wellendurchgang und der Antriebswelle 16 ist eine als Wellendichtring ausgebildete Dichteinheit 18 angeordnet, um das Pumpengehäuse 12 an der Antriebswelle 16 nach außen bzw. gegen die Umgebung abzudichten. Der Wellendichtring 18 ist mit festem Sitz in einer Ausnehmung des Pumpengehäuses 12 angeordnet. Vorzugsweise ist der Wellendichtring 18 als Radialwellendichtring ausgebildet, der radial auf die Oberfläche der Antriebswelle 16 drückt. Der Wellendichtring 18 muss einem an die Flüssigkeitspumpe 10 anlegbaren Vordruck p_v und dem im Pumpengehäuse 12 auftretenden Betriebsdruck p_B entsprechend ausgelegt sein, d. h. der Wellendichtring 18 muss je nach Druckniveau zur Erfüllung seiner Funktion ausreichend große Radialkräfte aufbringen. Bei Belastung der Flüssigkeitspumpe 10 mit dem Vordruck p_v erzeugt die unter Druck stehende Flüssigkeit im Bereich der Dichteinheit 18 mindestens ein der Dichteinheit 18 zugewandtes Druckfeld 20 und mindestens ein der Dichteinheit 18 abgewandtes Druckfeld 22 an der Dichteinheit 18.
Um die durch den Vordruck p_v verursachte axiale Kraft F direkt in der Flüssigkeitspumpe 10 zu kompensieren, ist erfindungsgemäß eine asymmetrische Anordnung der Druckfelder 20, 22 vorgesehen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das der Dichteinheit 18 zugewandte Druckfeld 20 größer als das der Dichteinheit 18 abgewandte Druckfeld 22. Vorzugsweise ist das der Dichteinheit 18 zugewandte Druckfeld 20 um eine Fläche des Querschnitts 24 der Antriebswelle 16 größer als das der Dichteinheit 18 abgewandte Druckfeld 22.
Eine Vergrößerung des der Dichteinheit 18 zugewandten Druckfeldes 20 wird gemäß 2 über eine Vertiefung 26 in einer Dichtfläche 28 der Flüssigkeitspumpe 10 erreicht. Zur Entlastung dieser eine druckfreie Fläche bildenden Vertiefung 26 ist ein Kanal 34 zur Verbindung der Vertiefung 26 mit einem Raum 36 in der Pumpeneinheit 14 vorgesehen. Vorzugsweise handelt es sich bei dem Raum 36 in der Pumpeneinheit 14 um einen Raum zwischen den Zähnen der beiden Zahnräder 38, 40. Ferner ist zusätzlich zur Entlastung der als Vertiefung ausgebildeten druckfreien Fläche 26 eine Leitung 42 zur Verbindung der Vertiefung mit einer Speicherkammer 44 vorgesehen. Selbstverständlich können die Maßnahmen zur Entlastung auch einzeln vorgesehen sein.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 19924057 A1 [0003]

Claims

Flüssigkeitspumpe (10) mit einem Pumpengehäuse (12), einer Pumpeneinheit (14) zur Erzeugung eines Betriebsdrucks (p_B), einer auf einer An-/Abtriebsseite aus dem Pumpengehäuse (12) durchführten Antriebswelle (16) zum Antreiben der Pumpeneinheit (14), und einer die Durchführung abdichtenden Dichteinheit (18), wobei bei Belastung der Flüssigkeitspumpe (10) mit einem Vordruck (p_v) die unter Druck stehende Flüssigkeit im Bereich der Dichteinheit (18) mindestens ein der Dichteinheit (18) zugewandtes Druckfeld (20) und mindestens ein der Dichteinheit (18) abgewandtes Druckfeld (22) an der Dichteinheit (18) erzeugt, gekennzeichnet durch eine asymmetrische Anordnung der Druckfelder (20, 22).
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das der Dichteinheit (18) zugewandte Druckfeld (20) größer als das der Dichteinheit (18) abgewandte Druckfeld (22) ist.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das der Dichteinheit (18) zugewandte Druckfeld (20) um eine Fläche des Querschnitts (24) der Antriebswelle (16) größer als das der Dichteinheit (18) abgewandte Druckfeld (22) ist.
Flüssigkeitspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch eine Vertiefung (26) in einer Dichtfläche (28).
Flüssigkeitspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine symmetrische Anordnung der Druckfelder (30, 32) des Betriebsdruckes (p_B).
Flüssigkeitspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen Kanal (34) zur Verbindung der Vertiefung (26) mit einem Raum (36) in der Pumpeneinheit (14).
Flüssigkeitspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Pumpeneinheit (14) um ein Zahnradgetriebe handelt.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Raum (36) in der Pumpeneinheit (14) um einen Raum zwischen den Zähnen zweier Zahnräder (38, 40) handelt.
Flüssigkeitspumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Leitung (42) zur Verbindung der Vertiefung (26) mit einer Speicherkammer (44).