DE102014221378B3

DE102014221378B3 - Vorrichtung zur Druckkompensation

Info

Publication number: DE102014221378B3
Application number: DE102014221378.9A
Authority: DE
Inventors: Jan Schmid
Original assignee: Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2014-10-21
Filing date: 2014-10-21
Publication date: 2015-09-24
Anticipated expiration: 2034-10-22
Also published as: WO2016062538A1; CN106661941B; CN106661941A

Abstract

Vorrichtung zur Druckkompensation mit einer Pumpe bestehend aus einer Rotationseinheit (1) und einem Antrieb (3) und einem mit ihr verbundenen Verbraucher (2) der an seiner Stirnseite einen Flansch (20) aufweist, der dem Deckel (4) der Rotationseinheit (1) parallel gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen Flansch (20) und Deckel (4) wirkende Dichtung (5) in einer Aussparung des Deckels (4) eingebaut ist, die über den Deckel (4) mit Druck beaufschlagt ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Druckkompensation mit einer Pumpe bestehend aus einer Rotationseinheit und einem Antrieb und einem mit ihr verbundenen Verbraucher der einen Flansch aufweist, der dem Deckel der Rotationseinheit gegenüberliegt.
Stand der Technik
Pumpen, insbesondere Flügelzellenpumpen der unterschiedlichsten Ausführungsformen sind bekannt. Sie weisen ein Pumpengehäuse auf, das eine Pumpeneinheit aufnimmt. Diese kann eine erste und zweite Druckplatte, oder auch nur Deckel umfassen, zwischen denen ein Ring angeordnet ist. Mithin wird eine Pumpenkammer gebildet, in der ein Pumpeneinsatz angeordnet ist, der bewegliche Teile zum Ansaugen und Verdichten eines Mediums umfasst. Die beweglichen Teile des Pumpeneinsatzes werden bei der Bewegung an der Innenseite des Rings und/oder der Druckplatten entlangbewegt. Es hat sich gezeigt, dass das verdichtete Medium die Druckplatten verformt. Insbesondere werden die Deckel dabei nach außen gewölbt. Somit bildet sich ein Spalt zwischen den beweglichen Teilen des Pumpeneinsatzes und den Druckplatten. Dadurch entsteht quasi ein Kurzschluss zwischen dem Druckbereich und dem Saugbereich der Pumpe, so dass das geförderte Medium aus dem Druckbereich in den Saugbereich abfließen kann. Dies wirkt sich verschlechternd auf den volumetrischen Wirkungsgrad der Pumpe aus.
Um den Wirkungsgrad einer solchen Pumpe zu verbessern, wurde für eine aus der GB 1 500 107 A bekannte Flügelzellenpumpe vorgeschlagen, die der Pumpenkammer abgewandte Seite einer Druckplatte mit dem Fluiddruck aus dem Druckbereich zu beaufschlagen. Die andere Druckplatte stützt sich an einer Fläche des Gehäuses ab. Diese Fläche des Gehäuses muss besonders eben ausgebildet sein, damit die Druckplatte gleichmäßig aufliegt. Das Gehäuse, ist dabei durch eine topfförmige Gehäusehälfte und durch einen Gehäusedeckel gebildet. Der Boden der topfförmigen Gehäusehälfte weist die ebene Fläche auf, auf der die andere Druckplatte aufliegt. Nachteilig ist hierbei, dass diese ebene Fläche nur unter großem Aufwand herstellbar ist. Zudem müssen die topfförmige Gehäusehälfte und der Deckel auf besonders hohe Steifigkeit ausgelegt werden, damit diese Teile als Widerlager für die Druckplatten dienen können.
Bei anderen bekannten Pumpen hat man zur Verbesserung des Wirkungsgrads die der Pumpenkammer abgewandte Seite beider Druckplatten mit dem Fluiddruck aus dem Druckbereich beaufschlagt. Nachteilig ist hierbei, dass zusätzlicher Dichtungsaufwand betrieben werden muss, um die Druckplatten von außen mit dem druckbeaufschlagten Medium versorgen zu können und dass die Gefahr der Überkompensation, insbesondere bei einhubigen Pumpen besteht.
Aus der DE19802443 C1 ist eine weiter Pumpe mit Druckplatte bekannt, wobei beim Betrieb der Pumpe die mit Fluiddruck aus dem Druckraum beaufschlagte zweite Druckplatte gegen einen Ring gedrängt wird. Dieser drückt auf die ihm zugewandte Seite der ersten Druckplatte, die dadurch nach Art einer Tellerfeder verformt wird, da sie sich mit ihrer anderen Seite am Distanzmittel abstützt. Insbesondere verformt sich die Druckplatte dabei so, dass der der Pumpenkammer zugewandter, innerer Flächenbereich gegen den Pumpeneinsatz gedrängt wird, so dass eine Spaltbildung zwischen erster Druckplatte und Pumpeneinsatz im Wesentlichen vermieden wird. Aus der DE10011708A1 ist eine Pumpe mit einem mehrteiligen Gehäuse bekannt. An den beiden Stirnseiten des Gehäusekörpers sind Deckel befestigt, die die Kammer zur Umgebung hin verschließen. Zur Zentrierung der Deckel am Gehäusekörper sind an jeder Stirnfläche zweieinander diagonal gegenüberliegende Passstifte vorgesehen.
Allen diesen Lösungen ist gemein, dass eine oder zwei Druckplatten in das Pumpengehäuse eingebaut sind. In vielen Anwendungen für Pumpen ist der Bauraum allerdings sehr eingeschränkt. Daher werden Pumpen eingesetzt, bei denen keine Druckplatte verwendet wird. Die Pumpen sind bauliche direkt an einem Verbraucher angeschlossen. Beispielsweise dient eine solche Pumpe zur Versorgung eines Getriebes mit Getriebeöl. Sie wird daher direkt an einen Getriebeflansch angebracht. Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung vorzuschlagen, in der eine einfach aufgebaute Pumpe mit einem Verbraucher zusammenwirkt, um das Problem der Deckeldurchbiegung zu beheben. Die Aufgabe wird gelöst mit einer Vorrichtung zur Druckkompensation mit einer Pumpe bestehend aus einer Rotationseinheit und einem Antrieb und einem mit ihr verbundenen Verbraucher der einen Flansch aufweist, der dem Deckel der Rotationseinheit gegenüberliegt, wobei zwischen Flansch und Deckel eine Dichtung eingebaut ist, die über den Deckel mit Druck beaufschlagt ist. Durch die vorgeschlagene Lösung ist die Durchbiegung des Deckels deutlich reduziert und die dadurch resultierende Leckage vermindert. Der Deckel kann wesentlich dünner ausgelegt werden, was zu einer Optimierung des Bauraums führt. Durch die Verwendung einer Dichtung ist die Anforderung an die Ebenheitstoleranz des Verbrauchers deutlich geringer.
Es ist von Vorteil, dass der Deckel mindestens eine Durchgangsbohrung vom seiner Innenseite zur Außenseite aufweist. Dadurch wird gezielt Druck zur Verfügung gestellt.
Vorteilhafterweise sind die Durchgangsbohrungen in einer Innennut angebracht. Um den Druck aus dem Innen zu entnehmen, liegen die Durchgangsbohrung im rotationsgruppenseitigen Druckbereich.
Es ist von Vorteil, dass die Durchgangsbohrungen in einer Dichtungsnut münden.
Weiterhin ist es von Vorteil, dass sich die Dichtungsnut radial um die zentrale Achse erstreckt, umso optimal dem Druckfeld aus dem Inneren der Rotationsgruppe entgegenzuwirken. Da der Druck die Dichtung gegen den Flanschdeckel rückt ist es von Vorteil, dass die Durchgangsbohrungen an einem Ende der Dichtungsnut oder verteilt angebracht sind. Vorteilhafterweise nimmt die Dichtungsnut die Dichtung mindestens teilweise auf, so dass die Dichtung sicher gelagert ist. Es ist dabei von Vorteil, wenn die Dichtungsnut gegenüber der Innennut des Deckels angebracht ist, und so die Druckfelder innen und außen möglichst deckungsgleich liegen. Die Flächenschwerpunkte der druckbeaufschlagten Flächen sollten möglichst übereinander liegen. Eine große Gewichtseinsparung ist möglich, wenn der Deckel aus Aluminium hergestellt ist. Durch die Erfindung wird die Verwendung des weniger steifes Bauteils und oder Werkstoffs nämlich Aluminium möglich.
Beschreibung der Erfindung
Die Erfindung wird nachfolgend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung beschrieben.
1 zeigt eine schematische Darstellung der beispielhaften Ausführungsform.
2 zeigt Ansichten des erfindungsgemäßen Deckels.
In 1 ist die erfindungsgemäße Lösung als Blockschaltbild dargestellt. Eine Rotationsbaugruppe 1 beinhaltet eine Pumpe, die im Allgemeinen eine Flügelzellenpumpe ist. Die Rotationsbaugruppe 1 ist mit einem Deckel 4 verschlossen. Der Deckel 4 besitzt eine Innenseite 6, sowie eine Außenseite 7. Die Rotationsbaugruppe ist einem Antrieb 3 verbunden. Der Deckel 4 liegt einem Verbraucher 2, beispielsweise einem Getriebe, parallel gegenüber. Der Verbraucher 2 weist an seiner Stirnseite einen Flansch 20 oder ein Maschinengehäuse auf. Der Deckel 4 weist eine Aussparung auf, in die eine Dichtung 5 eingebracht ist. Die Dichtung 5 kann dabei im Ruhezustand der Rotationsbaugruppe 1 vollständig im Deckel 4 verbaut sein, so dass er von seiner Höhe nicht über die Außenfläche des Deckels 4 ragt.
In 2a ist der Deckel 4 von seiner Innenseite 6 dargestellt. 2b zeigt den Deckel von seiner Außenseite 7. Auf der Innenseite 6 des Deckels 4 ist eine Innennut 9 eingebracht. Diese Innennut dient der Pumpe zur besseren Befüllung. Die Nut erstreckt sich in etwa radial um eine zentrale Achse 13. Gestrichelt eingezeichnet ist der Druckbereich 10, der von der Innenseite der Rotationsgruppe auf den Deckel wirkt. Ohne weitere Vorkehrungen verformt sich der Deckel mit einem zunehmenden axialen Dichtungsspalt bis zur Anlage am Flansch 20. Da die ebene Toleranz des Flansches aber nur 25 μm beträgt, müsste diese Toleranz für den Aufbau der gesamten Vorrichtung vorgehalten werden, um eine Berührung mit dem Flansch 20 zu vermeiden. Im Bereich der Innennut 9 sind Bohrungen 8 eingebracht. Diese Bohrungen sind Durchgangsbohrungen, die beim Blick auf die Außenseite 7 des Deckels 4 in einer Dichtungsnut 12 wieder sichtbar sind. Die Dichtungsnut 12 erstreckt sich ebenfalls radial um die Achse 13. In die Dichtungsnut 12 wird die Dichtung 5, die in 2b nicht dargestellt ist, eingelegt. Die Dichtung 5 besteht aus einem elastischen Material. Die Tiefe der Dichtungsnut 12 entspricht entweder der kompletten Höhe der Dichtung 5, so dass die Dichtung im Ruhezustand und ohne Druck vollständig in der Dichtungsnut 12 verschwindet. Alternativ dazu nimmt die Dichtungsnut die Dichtung 5 nur teilweise auf. Verbindet man den Deckel 4 mit dem Verbraucher 2 bzw. dem Flansch 20, ohne dass Druck in der Pumpe vorhanden ist, liegt die Dichtung 5 allenfalls bündig am Flansch 20 an. Mit zunehmendem Systemdruck wird der Druck über die Bohrungen 8 auf die im Deckel 4 liegenden unteren Seite der Dichtung 5 aufgebracht. Dadurch bewegt sich die Dichtung axial gegen den Flansch 20 und stützt sich an ihm ab. Es wird dadurch ein Druckfeld aufgebaut, das das Druckfeld auf der Gegenseite des Deckels kompensiert. Der Flächeninhalt des äußeren Druckfeld 11 soll dabei ungefähr dem des druckbeaufschlagten Bereiches des Druckbereiches 10 entsprechen. Um zudem das Kippmoment des Deckels zu kompensieren, sind die Flächenschwerpunkte beider Seiten möglichst nah übereinander zu legen. Die Größe der Bohrungen bzw. die Anzahl der Bohrungen müssen dabei so ausgelegt sein, dass das äußere Druckfeld 11 zu Kompensation ausreicht. Durch die Druckkompensation auf den Deckel 4 kann der Deckel wesentlich dünner ausgelegt werden, und/oder aus Aluminium hergestellt werden. Zudem muss nicht mehr auf die Fertigungstoleranzen des Verbrauchers geachtet werden, wenn dieser von einer anderen Seite bereitgestellt wird.
Bezugszeichenliste

1: Rotationsbaugruppe
2: Verbraucher, Getriebe
3: Antrieb
4: Deckel
5: Dichtung
6: Innenseite Deckel
7: Außenseite Deckel
8: Bohrungen
9: Innennut
10: Druckbereich
11: Druckfeld
12: Dichtungsnut
13: Achse
20: Flansch

Claims

Vorrichtung zur Druckkompensation mit einer Pumpe bestehend aus einer Rotationseinheit (1) und einem Antrieb (3) und einem mit ihr verbundenen Verbraucher (2) der an seiner Stirnseite einen Flansch (20) aufweist, der dem Deckel (4) der Rotationseinheit (1) parallel gegenüberliegt, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen Flansch (20) und Deckel (4) wirkende Dichtung (5) in einer Aussparung des Deckels (4) eingebaut ist, die über den Deckel (4) mit Druck beaufschlagt ist.
Vorrichtung zur Druckkompensation nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) mindestens eine Durchgangsbohrung (8) vom seiner Innenseite (6) zur Außenseite (7) aufweist.
Vorrichtung zur Druckkompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrungen (8) in einer Innennut (9) auf der Innenseite (6) des Deckels (4) angebracht sind.
Vorrichtung zur Druckkompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrungen (8) in einer Dichtungsnut (12) auf der Außenseite (7) des Deckels (4) münden.
Vorrichtung zur Druckkompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Dichtungsnut (12) radial um die zentrale Achse (13) erstreckt.
Vorrichtung zur Druckkompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchgangsbohrungen an einem Ende der Dichtungsnut (12) oder verteilt angebracht sind.
Vorrichtung zur Druckkompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsnut (12) die Dichtung (5) mindestens teilweise aufnimmt.
Vorrichtung zur Druckkompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungsnut (12) gegenüber der Innennut (9) des Deckels (4) angebracht ist.
Vorrichtung zur Druckkompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (4) aus Aluminium hergestellt ist.
Vorrichtung zur Druckkompensation nach einem der vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenschwerpunkte der druckbeaufschlagten Flächen möglichst übereinander liegen.