DE102010032540B4

DE102010032540B4 - Coolant pump

Info

Publication number: DE102010032540B4
Application number: DE102010032540.6A
Authority: DE
Inventors: Michael Baumann; Oliver Gebhardt
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2010-07-28
Filing date: 2010-07-28
Publication date: 2019-03-21
Anticipated expiration: 2030-07-29
Also published as: DE102010032540A1

Abstract

Pumpe mit
- einer Saugseite (2) und einer Druckseite (3,3'),
- zumindest einem verstellbaren Verschlusselement (4,4') zum Verschließen der Saugseite (2) und/oder Druckseite (3,3'),
- zumindest einem Temperaturdehnelement (8), welches das Verschlusselement (4,4') temperaturabhängig zwischen einer Verschlussstellung (Fig.1) und einer Öffnungsstellung (Fig.2) verstellt,
- wobei ein drehbares Pumpenrad (5) vorgesehen ist,
- wobei das Verschlusselement (4,4') als an das Pumpenrad (5) angebundene und axial verschiebbare Verschlusshülse (4') ausgebildet ist,
- wobei das Temperaturdehnelement (8) die Verschlusshülse (4') bei Temperaturerhöhung von einer Verschlussstellung (Fig. 1) in einer Öffnungsstellung (Fig.2) bewegt, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Rückseite (6) des Pumpenrades (5) zumindest eine Aufnahme (7), insbesondere eine ringraumförmige Aufnahme (7), für zumindest ein Temperaturdehnelement (8) vorgesehen ist, wobei die zumindest eine Aufnahme (7) von einem Abdeckelement (9) verschlossen ist, so dass das zumindest eine Temperaturdehnelement (8) in der zumindest einen Aufnahme (7) fixiert ist.

Pump with
a suction side (2) and a pressure side (3,3 '),
at least one adjustable closure element (4, 4 ') for closing the suction side (2) and / or pressure side (3, 3'),
at least one temperature expansion element (8) which adjusts the closure element (4, 4 ') in a temperature-dependent manner between a closure position (FIG. 1) and an open position (FIG.
- Wherein a rotatable impeller (5) is provided,
- wherein the closure element (4,4 ') is connected to the impeller (5) and axially displaceable closure sleeve (4'),
wherein the temperature expansion element (8) moves the closure sleeve (4 ') when the temperature increases from a closure position (FIG. 1) to an open position (FIG. 2), characterized in that at least one of a backside (6) of the impeller (5) Receiving (7), in particular an annular space-shaped receptacle (7) for at least one temperature expansion element (8) is provided, wherein the at least one receptacle (7) by a cover (9) is closed, so that the at least one temperature expansion element (8) in the at least one receptacle (7) is fixed.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einer Druck- und einer Saugseite.The invention relates to a pump with a pressure and a suction side.

Üblicherweise ist in einem Kühlmittelkreislauf eines Verbrennungsmotors eine Pumpe angeordnet, mit der das Kühlmittel umgewälzt werden kann. Aufgrund des Umwälzens des Kühlmittels kann mit demselben der Verbrennungsmotor gekühlt werden. In einigen Betriebszuständen, zum Beispiel während eines Kaltstarts, ist jedoch die Kühlung des Verbrennungsmotors nicht gewünscht, um hierdurch den Verbrennungsmotor schneller auf Betriebstemperatur bringen und die Schadstoffemissionen reduzieren zu können. Zu diesem Zweck kann man in dem Kühlmittelkreislauf zumindest ein Ventil anordnen, das bei entsprechender Temperatur des Kühlmittels und/oder des Verbrennungsmotors das Umwälzen des Kühlmittels zumindest teilweise verhindert. Zu diesem Zweck kann die Kühlmittelpumpe mit dem zumindest einen Ventil integral ausgebildet sein. Dabei ist der Steuerungs- und Konstruktionsaufwand, der bei einem derartigen System aufgewendet werden muss, nachteilig aufgrund der hohen Herstellungskosten und aufgrund der Anfälligkeit eines derartigen Systems.Usually, a pump is arranged in a coolant circuit of an internal combustion engine, with which the coolant can be circulated. Due to the circulation of the coolant, the internal combustion engine can be cooled with it. In some operating conditions, for example during a cold start, however, the cooling of the internal combustion engine is not desired in order to bring the internal combustion engine to operating temperature and reduce the pollutant emissions faster. For this purpose, it is possible to arrange at least one valve in the coolant circuit, which at least partially prevents the circulation of the coolant at a corresponding temperature of the coolant and / or the internal combustion engine. For this purpose, the coolant pump may be integrally formed with the at least one valve. The control and design effort that must be expended in such a system is disadvantageous due to the high manufacturing costs and the susceptibility of such a system.

Aus der DE 199 01 123 A1 ist eine Pumpe mit einer Saugseite und einer Druckseite bekannt, sowie mit zumindest einem verstellbaren Verschlusselement zum Verstellen der Druckseite. Darüber hinaus ist zumindest ein Wachsdehnelement bekannt, welches das Verschlusselement temperaturabhängig zwischen einer Verschlussstellung und einer Öffnungsstellung verstellt.From the DE 199 01 123 A1 is a pump with a suction side and a pressure side known, as well as with at least one adjustable closure element for adjusting the pressure side. In addition, at least one Wachsdehnelement is known, which adjusts the closure element temperature-dependent between a closed position and an open position.

Aus der DE 10 2007 019 263 B3 ist eine Pumpe mit einer Saugseite und einer Druckseite bekannt. Darüber hinaus ist zumindest ein verstellbares Verschlusselement in der Form eines Schiebers zum Verschließen der Druckseite bekannt. Der Schieber wird hierbei jedoch mittels Druckluft verstellt.From the DE 10 2007 019 263 B3 is a pump with a suction side and a pressure side known. In addition, at least one adjustable closure element in the form of a slide for closing the pressure side is known. However, the slide is hereby adjusted by means of compressed air.

Aus der DE 103 44 309 A1 ist eine weitere Pumpe mit einer Saugseite und einer Druckseite bekannt sowie mit einem Verschlusselement zum Verschließen der Druckseite, wobei ein Temperaturdehnelement die Verstellung des Verschlusselementes temperaturabhängig bewirkt und dadurch dieses zwischen einer Verschlussstellung und einer Öffnungsstellung verstellt.From the DE 103 44 309 A1 is another pump with a suction side and a pressure side known and with a closure element for closing the pressure side, wherein a temperature expansion element causes the adjustment of the closure element depending on temperature and thereby adjusted this between a closed position and an open position.

Aus der DE 10 2005 056 199 A1 ist eine Pumpe mit ebenfalls einer Saugseite und einer Druckseite bekannt, wobei ein Wachsthermostat vorgesehen ist, der je nach Temperatur eines Kühlmittels selbstregulierend ein Flügelrad der Kühlmittelpumpe verstellt und dadurch deren Förderleistung steuert.From the DE 10 2005 056 199 A1 is a pump with also a suction side and a pressure side known, wherein a wax thermostat is provided, which adjusts self-regulating an impeller of the coolant pump depending on the temperature of a coolant and thereby controls their flow rate.

Die Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für eine Pumpe, insbesondere eine Kühlmittelpumpe für einen Verbrennungsmotor, eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich durch einen verringerten Steuerungs- und Konstruktionsaufwand ausgezeichnet.The invention addresses the problem of providing for a pump, in particular a coolant pump for an internal combustion engine, an improved embodiment, which is characterized by a reduced control and design effort.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.According to the invention, this problem is solved by the subject matter of the independent claim. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Pumpe, die auf der Saugseite zumindest einen Einlass und auf der Druckseite zumindest einen Auslass und zumindest ein verstellbares Verschlusselement zum Verschließen der Druck- und /oder Saugseite aufweist, mit zumindest einem Temperaturdehnelement auszustatten, welches das Verschlusselement temperaturabhängig zwischen einer Verschlussstellung und einer Öffnungsstellung verstellt. Vorteilhafterweise kann auf diese Art und Weise auf ein separates Ventil verzichtet werden, so dass eine selbstregulierende, temperaturgesteuerte Pumpe darstellbar ist, die zudem weniger anfällig ist, kostengünstiger hergestellt werden kann und die sich durch einen geringeren Konstruktionsaufwand auszeichnet, wodurch sich Packaging-Vorteile ergeben. Erfindungsgemäß ist ein drehbares Pumpenrad vorgesehen, wobei das Verschlusselement als an das Pumpenrad angebundene und axial verschiebbare Verschlusshülse ausgebildet ist und wobei das Temperaturdehnelement die Verschlusshülse bei Temperaturerhöhung von einer Verschlussstellung in einer Öffnungsstellung bewegt. Zudem ist an einer Rückseite des Pumpenrades zumindest eine Aufnahme, insbesondere eine ringraumförmige Aufnahme, für zumindest ein Temperaturdehnelement vorgesehen ist, wobei die zumindest eine Aufnahme von einem Abdeckelement verschlossen ist, so dass das zumindest eine Temperaturdehnelement in der zumindest einen Aufnahme fixiert ist.The invention is based on the general idea of equipping a pump which has at least one inlet on the suction side and at least one outlet and at least one adjustable closure element for closing the pressure and / or suction side on the pressure side with at least one temperature expansion element which comprises the closure element Temperature-dependent adjusted between a closed position and an open position. Advantageously, can be dispensed with in this way on a separate valve, so that a self-regulating, temperature-controlled pump can be displayed, which is also less prone, can be produced more cheaply and is characterized by a lower design effort, resulting in packaging advantages. According to the invention, a rotatable impeller is provided, wherein the closure element is designed as an attached to the impeller and axially displaceable closure sleeve and wherein the temperature expansion element moves the closure sleeve with temperature increase from a closed position in an open position. In addition, at least one receptacle, in particular an annular space-shaped receptacle, is provided for at least one temperature expansion element on a rear side of the impeller, wherein the at least one receptacle is closed by a cover element, so that the at least one temperature expansion element is fixed in the at least one receptacle.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Dabei zeigen, jeweils schematisch,

1 eine Pumpe mit einem in Verschlussstellung positionierten Verschlusselement,
2 eine Pumpe mit einem in Öffnungsstellung positionierten Verschlusselement.

Show, in each case schematically,

1 a pump with a closure element positioned in the closed position,
2 a pump with a positioned in the open position closure element.

In 1 ist eine Pumpe 1 mit zumindest einem Einlass 2 und zumindest einem Auslass 3, 3' dargestellt. Unter Einlass 2 und Auslass 3,3' soll hierbei generell eine Saugseite 2 und eine Druckseite 3,3' verstanden werden. Dabei ist ein Verschlusselement 4 derart vor dem Auslass 3, 3' positioniert, dass die Druckseite 3, 3' durch das Verschlusselement 4 zumindest teilweise verschlossen wird. Demzufolge ist in 1 die Verschlussstellung des Verschlusselementes 4 dargestellt.In 1 is a pump 1 with at least one inlet 2 and at least one outlet 3 . 3 ' shown. Under inlet 2 and outlet 3 . 3 ' should here generally a suction side 2 and a print page 3 . 3 ' be understood. Here is a closure element 4 so in front of the outlet 3 . 3 ' positioned that the print side 3 . 3 ' through the closure element 4 is at least partially closed. Consequently, in 1 the closure position of the closure element 4 shown.

Zudem weist die Pumpe 1 ein Pumpenrad 5 auf. Das Pumpenrad 5 ist an seiner Rückseite 6, der Saugseite 2 gegenüberliegend, mit einer Aufnahme 7 versehen, in der ein Temperaturdehnelement 8 positioniert ist. Des Weiteren kann die Aufnahme 7 durch ein Abdeckelement 9 verschlossen werden, so dass das zumindest eine Temperaturdehnelement 8 in der zumindest einen Aufnahme 7 fixiert ist.In addition, the pump points 1 a pump wheel 5 on. The impeller 5 is at its back 6 , the suction side 2 opposite, with a picture 7 provided in which a temperature expansion element 8th is positioned. Furthermore, the recording 7 through a cover 9 be closed, so that the at least one temperature expansion element 8th in the at least one shot 7 is fixed.

In der in der 1 gezeigten Ausführungsform ist die Saugseite 2 auf einer Vorderseite 10 der Pumpe 1, das heißt in Axialrichtung angeordnet. Die Druckseite 3,3' und damit der Auslass ist dabei weitestgehend radial zur Saugseite 2 bzw. dem Einlass 2 beziehungsweise der Einlassströmungsrichtung angeordnet, so dass die Pumpe 1 die jeweilige Flüssigkeit über die Vorderseite 10 axial ansaugt und radial zur Druckseite fördert. Demzufolge ist in dieser Ausführungsform das Pumpenrad 5 als eine Art Verdichterrad ausgebildet, wobei die Vorderseite 10 die Saugseite ausbildet. Das Verdichterrad kann verschieden ausgeführt sein, z.B. als radial oder axial arbeitendes Verdichterrad üblicher Bauformen.In the in the 1 the embodiment shown is the suction side 2 on a front side 10 the pump 1 that is arranged in the axial direction. The print side 3 . 3 ' and thus the outlet is largely radial to the suction side 2 or the inlet 2 or the inlet flow direction, so that the pump 1 the respective liquid over the front 10 sucked axially and promotes radial to the pressure side. Accordingly, in this embodiment, the impeller 5 designed as a kind of compressor wheel, the front 10 forms the suction side. The compressor can be designed differently, for example as a radial or axial compressor wheel working conventional designs.

Das Verschlusselement 4 kann als eine an das Pumpenrad 5 angebundene und axial verschiebbare Verschlusshülse 4' ausgebildet sein. Dabei kann bei Temperaturerhöhung durch das Temperaturdehnelement 8, das als Verschlusshülse 4' ausgebildete Verschlusselement 4 von der in der 1 gezeigten Verschlussstellung in eine Öffnungsstellung nach 2 bewegt werden, so dass die Druckseite 3, 3' zumindest teilweise nicht mehr von dem als Verschlusshülse 4' ausgebildeten Verschlusselement 4 verschlossen wird. In diesem Fall könnte die jeweilige Flüssigkeit in Richtung eines Pfeiles 12' aus der Pumpe 1 gefördert werden.The closure element 4 can act as one to the impeller 5 Tailored and axially movable lock sleeve 4 ' be educated. It can at temperature increase by the temperature expansion element 8th as a sealing sleeve 4 ' trained closure element 4 from in the 1 shown closure position in an open position 2 be moved so that the pressure side 3 . 3 ' at least partially no longer of that as a closure sleeve 4 ' trained closure element 4 is closed. In this case, the respective liquid could be in the direction of an arrow 12 ' from the pump 1 be encouraged.

Das Pumpenrad 1 und das als Verschlusshülse 4' ausgebildete Verschlusselement 4 kann als Kolben-Zylindersystem ausgebildet sein, wobei bei Temperaturerhöhung das als Verschlusshülse 4' ausgebildete Verschlusselement 4 in der Art eines Kolbens durch die Wärmeausdehnung des Temperaturdehnelementes 8 aus der in der Art eines Zylinders ausgebildeten Aufnahme 7 des Pumpenrades 5 geschoben werden kann. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn das als Verschlusshülse 4' ausgebildete Verschlusselement 4 einen Außenzylinder 13 und einen Innenzylinder 14 aufweist, wobei der Außenzylinder 13 und der Innenzylinder 14 über einen radialen Ringsteg 15 miteinander verbunden sind. In diesem Fall bildet der Innenzylinder 14 den Kolben des Kolben-Zylindersystems aus, während die Aufnahme 7 den Zylinder des Kolben-Zylindersystems darstellt. Befindet sich nun das Verschlusselement 4 in der in der 1 gezeigten Verschlussstellung und erfährt zumindest das Temperaturdehnelement 8 eine Temperaturerhöhung, so dehnt sich das Temperaturdehnelement 8 in der Aufnahme 7 aus, wodurch der Innenzylinder 14 aus der Aufnahme 7 gefördert wird. Da der Innenzylinder 14 mit dem Außenzylinder 13 über den radialen Ringsteg 15 verbunden ist, wird aufgrund des Herausrückens des Innenzylinders 14 der Außenzylinder 13 von der in der 1 gezeigten Verschlussstellung zu der in der 2 gezeigten Öffnungsstellung bewegt. Dadurch wird die Druckseite 3, 3' geöffnet und die über die Vorderseite 10 eingesaugte Flüssigkeit entlang eines Pfeiles 12' aus der Pumpe 1 gefördert. Aufgrund der ringförmigen Ausbildung der Aufnahme 7 kann das Temperaturdehnelement 8 ebenfalls ringförmige ausgebildet sein. Das Temperaturdehnelement 8 kann als Wachsdehnelement oder als Bimetallelement ausgebildet sein. Bei Temperaturerhöhung dehnt sich im Falle der Ausbildung des Temperaturdehnelementes 8 als Wachsdehnelement dasselbe aus und verdrängt so den Innenzylinder 14 aus der Aufnahme 7. Bei Temperaturerniedrigung zieht sich demzufolge das Temperaturdehnelement 8 zusammen und zieht den Innenzylinder 14 zurück in die Aufnahme 7, wodurch der Außenzylinder 13 die Druckseite 3, 3' mehr und mehr verschließt. Somit bewegt sich das Verschlusselement 4 gemäß einem in 2 dargestellten Doppelpfeil 16.The impeller 1 and that as a closure sleeve 4 ' trained closure element 4 can be designed as a piston-cylinder system, wherein the temperature increase as a closure sleeve 4 ' trained closure element 4 in the manner of a piston by the thermal expansion of the temperature expansion element 8th from the formed in the manner of a cylinder recording 7 of the impeller 5 can be pushed. In this case, it is advantageous if as a closure sleeve 4 ' trained closure element 4 an outer cylinder 13 and an inner cylinder 14 having, wherein the outer cylinder 13 and the inner cylinder 14 via a radial annular web 15 connected to each other. In this case, the inner cylinder forms 14 the piston of the piston-cylinder system while recording 7 represents the cylinder of the piston-cylinder system. Now is the closure element 4 in the in the 1 shown closure position and experiences at least the temperature expansion element 8th a temperature increase, so expands the temperature expansion element 8th in the recording 7 out, causing the inner cylinder 14 from the recording 7 is encouraged. As the inner cylinder 14 with the outer cylinder 13 over the radial ring web 15 is connected, due to the protrusion of the inner cylinder 14 the outer cylinder 13 from in the 1 shown closure position to that in the 2 moved open position shown. This will be the print side 3 . 3 ' open and the over the front 10 sucked liquid along an arrow 12 ' from the pump 1 promoted. Due to the annular formation of the recording 7 can the temperature expansion element 8th also be annular. The temperature expansion element 8th can be designed as Wachsdehnelement or as a bimetallic element. When the temperature increases expands in the case of the formation of the temperature expansion element 8th as Wachsdehnelement the same thing and displaces the inner cylinder 14 from the recording 7 , When the temperature is lowered, therefore, the temperature expansion element pulls 8th together and pull the inner cylinder 14 back to the recording 7 , whereby the outer cylinder 13 the print side 3 . 3 ' more and more closes. Thus, the closure element moves 4 according to a in 2 illustrated double arrow 16 ,

Des Weiteren kann noch ein in den 1 und 2 nicht dargestelltes Rückstellelement vorgesehen sein, dass in der Kraftwirkung dem Temperaturdehnelement 8 entgegenwirkt und somit die Rückstellkraft aufbringt, mit der der Innenzylinder 14 in die Aufnahme 7 im Falle der Temperaturabsenkung wieder hineingedrückt werden kann. Dieses Temperaturdehnelement 8 kann alternativ auch durch ein elektrisch gesteuertes Thermostat oder durch ein beheiztes Thermostat ergänzt oder ersetzt werden.Furthermore, one more in the 1 and 2 not shown reset element be provided that in the force effect the temperature expansion element 8th counteracts and thus applies the restoring force, with the inner cylinder 14 in the recording 7 can be pushed back in the case of lowering the temperature. This temperature expansion element 8th Alternatively, it can be supplemented or replaced by an electrically controlled thermostat or a heated thermostat.

Eine derartige Pumpe 1 kann als Kühlmittelpumpe zum Umwälzen eines Kühlmittels für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeuges eingesetzt werden. Vorteilhäft kann dabei auf eine externe Ansteuerung der Pumpe 1 hinsichtlich der Verschlussstellung und/oder der Öffnungsstellung verzichtet werden, da die Pumpe 1 temperaturabhängig selbstregulierend ausgebildet ist.Such a pump 1 can be used as a coolant pump for circulating a coolant for an internal combustion engine of a motor vehicle. Advantage can be on an external control of the pump 1 be dispensed with regard to the closure position and / or the open position, as the pump 1 Temperature-dependent self-regulating is formed.

Claims

Pump with - a suction side (2) and a pressure side (3,3 '), - at least one adjustable closure element (4,4') for closing the suction side (2) and / or pressure side (3,3 '), - at least one temperature expansion element (8 ), which the closure element (4,4 ') depending on temperature between a closed position ( 1 ) and an open position ( 2 ), wherein - a rotatable impeller (5) is provided, - wherein the closure element (4,4 ') as to the impeller (5) connected and axially displaceable closure sleeve (4') is formed, - wherein the temperature expansion element (8) the closure sleeve (4 ') when the temperature increases from a closed position ( 1 ) in an open position ( 2 ), characterized in that at least one receptacle (7), in particular an annular space-shaped receptacle (7), for at least one temperature expansion element (8) is provided on a rear side (6) of the impeller (5), wherein the at least one receptacle (7 ) is closed by a cover (9), so that the at least one temperature expansion element (8) in the at least one receptacle (7) is fixed.

Pump after Claim 1 , characterized in that the Temperaturdehnelement (8) is designed as Wachsdehnelement or as Bimetalldehnelement or as an electrically controlled thermostat or as a heated thermostat.

Pump after Claim 1 or 2 , characterized in that the temperature expansion element (8) is annular.

Pump after one of the Claims 1 to 3 , characterized in that the impeller (5) and the closure sleeve (4 ') are designed as a piston-cylinder system, wherein at temperature increase, the closure sleeve (4') in the manner of a piston by the thermal expansion of the temperature expansion element (8) of the art a cylinder formed receptacle (7) of the impeller (5) is pushed.

Pump after Claim 4 , characterized in that the closure sleeve (4 ') has an outer cylinder (13) and an inner cylinder (14) which are coupled to each other via a radial annular web (15), wherein the inner cylinder (14) forms the piston of the piston-cylinder system.

Pump according to one of the preceding claims, characterized in that a return element, in particular a spring, is provided, which counteracts the temperature expansion element (8).

Pump after one of the Claims 1 to 6 , characterized in that the pump (1) is designed as a coolant pump for circulating a coolant for an internal combustion engine of a motor vehicle.