DE102015108924A1 - Mechanically driven liquid displacement pump - Google Patents
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Abstract
Eine mechanisch angetriebene Flüssigkeits-Verdrängerpumpe zum Fördern eines flüssigen Mediums weist auf: ein Pumpengehäuse (1, 11) mit zwei zueinander planparallele Wandflächen (10a, 10b) und wenigstens einem Einlass (12) und wenigstens einem Auslass (13); einen zylindrischen Lagerzapfen (2) mit einem Führungsschlitz (23), in dem ein Sperrflügel (3) aufgenommen ist; einen Rotor (4), der auf dem Lagerzapfen (2) drehbar gelagert ist, mit einem innenliegenden Nockenprofil (41) und außenliegenden Zähnen (45); ein Antriebsritzel (5), das mit den Zähnen (45) des Rotors (4) in Eingriff steht; wobei ein Ende eines Sperrflügels (3) das Volumen einer Nockenkammer (40) in einen abnehmenden Teil und einen zunehmenden Teil abtrennt, wodurch das flüssige Medium durch wenigstens einen Einlass (12) und wenigstens einen Auslass (13) beidseitig des Sperrflügels (3) gefördert wird. Der Sperrflügel (3) ist durch einen Spalt (25) innerhalb einer Kammer (22) zweigeteilt. Ein Teil des geförderten flüssigen Mediums strömt durch eine Verbindung (21) in die Kammer (22) und durchdringt den Spalt (25) des Sperrflügels (3), wodurch die Teile (3a, 3b) desselben radial nach außen gedrängt werden.A mechanically driven liquid displacement pump for conveying a liquid medium comprises: a pump housing (1, 11) with two mutually plane-parallel wall surfaces (10a, 10b) and at least one inlet (12) and at least one outlet (13); a cylindrical bearing journal (2) with a guide slot (23) in which a blocking wing (3) is received; a rotor (4) which is rotatably mounted on the bearing journal (2), with an inner cam profile (41) and outer teeth (45); a drive pinion (5) engaged with the teeth (45) of the rotor (4); wherein one end of a blocking wing (3) separates the volume of a cam chamber (40) into a descending part and an increasing part, thereby conveying the liquid medium through at least one inlet (12) and at least one outlet (13) on either side of the barrier wing (3) becomes. The barrier wing (3) is bisected by a gap (25) within a chamber (22). A portion of the conveyed liquid medium flows through a connection (21) into the chamber (22) and penetrates the gap (25) of the blocking wing (3), whereby the parts (3a, 3b) thereof are forced radially outward.
Description
Die Erfindung betrifft eine mechanisch angetriebene Flüssigkeits-Verdrängerpumpe, die zur Förderung eines flüssigen Mediums in unterschiedlichen Einsatzgebieten, wie einem Schmierölkreislauf, einem Kühlmittelkreislauf oder einem Hydrauliksystem geeignet ist.The invention relates to a mechanically driven liquid displacement pump, which is suitable for conveying a liquid medium in different applications, such as a lubricating oil circuit, a coolant circuit or a hydraulic system.
In Einsatzbereichen mit Einschränkung des zur Verfügung stehenden Bauraums, wie insbesondere im Automobilbau, verschaffen Pumpen mit einer kompakten Bauweise Anwendungsvorteile. So haben sich beispielsweise im Bereich der Ölpumpen exzentrische Flügelzellenpumpen etabliert, die im Gehäuse eines Verbrennungsmotors integriert werden können. Derartige Flügelzellenpumpen weisen federnd gelagerte Flügel am Umfang eines Rotors auf, die bei einer Drehbewegung des Rotors entlang einer exzentrischen Kontur einer Pumpenkammer gegen eine Federvorspannung in den und aus dem Rotor verschoben werden. Der Rotor einer solchen kompakten Flügelzellenpumpe wird aus zahlreichen Einzelteilen hergestellt, wodurch die Fertigung mit einem erheblichen Montageaufwand, verbunden ist.In applications with restriction of the available space, such as in particular in the automotive industry, provide pumps with a compact design application advantages. For example, in the field of oil pumps eccentric vane pumps have become established, which can be integrated in the housing of an internal combustion engine. Such vane pumps have resiliently mounted wings on the circumference of a rotor, which are displaced against a spring bias in and out of the rotor during a rotational movement of the rotor along an eccentric contour of a pump chamber. The rotor of such a compact vane pump is made of numerous individual parts, whereby the production is associated with a considerable installation effort.
Die deutsche Offenlegungsschrift
Die Maschine weist in axialer Richtung beidseitig des äußeren Bauteils Lagerböcke auf. Eine Abmessung der Maschine in axialer Richtung ist in der offenbarten Ausführungsform größer als eine Abmessung in einer radialen Richtung.The machine has bearing blocks in the axial direction on both sides of the outer component. A dimension of the machine in the axial direction is greater in the disclosed embodiment than a dimension in a radial direction.
Mit einer im Querschnitt ähnlichen Pumpenmechanik, jedoch einer kompakteren axialen Abmessung, ist im Stand der Technik anhand der Patentanmeldung
Für die Förderung von Flüssigkeiten bestehen andere Anforderungen an die Abdichtung in der Pumpenmechanik als bei gasförmigen Fluiden, da bei der Verdrängung des Fluids keine Kompressibilität und eine höhere Viskosität vorliegt. Eine auf Gase ausgelegte Ausführung einer Sperrflügelpumpe würde demnach im Betrieb mit Flüssigkeiten aufgrund ungeeigneter Abdichtungen erhöhte Leckageverluste zulassen und einen unzureichenden volumetrischen Wirkungsgrad erzielen, der beispielsweise im Automobilbau nicht akzeptabel wäre.For the pumping of liquids, there are other requirements for the sealing in the pump mechanism than for gaseous fluids, since the displacement of the fluid is no compressibility and a higher viscosity. Accordingly, a gassed pump design would allow for increased leakage losses during operation with liquids due to improper seals and achieve insufficient volumetric efficiency that would not be acceptable in automotive engineering, for example.
Ein kritischer Dichtungsbereich der eingangs genannten Bauform besteht insbesondere an der Kontaktlinie zwischen dem Ende des Sperrflügels und der Kontur des Nockenprofils. Da in einem abnehmenden Volumen vor einem Passieren des Sperrflügels ein Überdruck, und in einem zunehmenden Volumen nach dem Passieren des Sperrflügels ein Unterdruck in den Nockenkammern des Rotors herrscht, besteht am Sperrflügel zweitweise die doppelte Druckdifferenz im Vergleich zu anderen Dichtungsflächen, wie beispielsweise an einer Stirnfläche des Rotors.A critical sealing area of the initially mentioned design exists in particular at the contact line between the end of the blocking wing and the contour of the cam profile. Since in a decreasing volume before passing through the blocking vane an overpressure, and in an increasing volume after passing through the blocking vane, there is a negative pressure in the cam chambers of the rotor, the sealing vane is twice the pressure difference compared to other sealing surfaces, such as on an end face of the rotor.
Die Abdichtung an der Kontaktlinie des Sperrflügels und des Nockenprofils lässt sich durch einen höheren senkrechten Anpressdruck des Sperrflügels auf das Nockenprofil verbessern. Der Anpressdruck und die Abdichtung der Kontaktlinie werden ferner durch die ebenfalls senkrecht gerichtete reziproke Bewegung des Sperrflügels beeinflusst. Bei geringen Drehzahlen des Rotors wirkt sich die Massenträgheit des Sperrflügels während der wechselseitigen Verschiebung innerhalb des Nockenprofils weniger auf die Abdichtung aus, als bei höheren Drehzahlen, bei denen zudem der Druck und die erforderliche Abdichtung zunehmen.The sealing at the contact line of the blocking wing and the cam profile can be improved by a higher vertical contact pressure of the blocking wing on the cam profile. The contact pressure and the sealing of the contact line are further influenced by the also perpendicularly directed reciprocal movement of the blocking wing. At low speeds of the rotor, the inertia of the blocking wing affects during the mutual displacement within the cam profile less on the seal, as at higher speeds, in which also increase the pressure and the required seal.
Angesichts der dargelegten Erkenntnisse besteht eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, eine mechanisch angetriebene Flüssigkeits-Verdrängerpumpe zu schaffen, die eine geringe axiale Abmessung aufweist und einen hohen volumetrischen Wirkungsgrad erzielt.In view of the above findings, an object of the present invention is to provide a mechanically driven liquid displacement pump, the low axial Has dimension and achieved a high volumetric efficiency.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine mechanisch angetriebene Sperrflügelpumpe mit Nockenrotor nach dem Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a mechanically driven Sperrflügelpumpe with cam rotor according to claim 1.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung weist eine mechanisch angetriebene Flüssigkeits-Verdrängerpumpe zum Fördern eines flüssigen Mediums auf: ein Pumpengehäuse, das zwei zueinander planparallele Wandflächen aufweist, wobei wenigstens ein Einlass und wenigstens ein Auslass durch zumindest eine der beiden Wandflächen ausgebildet ist; einen zylindrischen Lagerzapfen, der sich senkrecht zwischen den beiden planparallelen Wandflächen axial erstreckt, und wenigstens einen entlang zumindest eines Teils des Durchmessers des Lagerzapfens verlaufenden Führungsschlitz aufweist, in dem ein Sperrflügel, der in zwei Teile geteilt ist, in dessen Längsrichtung verschieblich aufgenommen ist; einen Rotor, dessen axiale Länge sich zwischen den beiden planparallelen Wandflächen erstreckt, und an dem ein innenliegendes Nockenprofil ausgebildet ist, wobei das Nockenprofil radial nach innen gerichtete Kreisbogensegmente aufweist, durch die der Rotor auf einer Umfangsfläche des zylindrischen Lagerzapfens um diesen herum drehbar gelagert ist, und radial nach außen gerichtete Nockenkurven aufweist, die sich von der Umfangsfläche erheben und Nockenkammern bilden, die an den Stirnseiten des Rotors zwischen den zwei planparallelen Wandflächen eingegrenzt sind; wobei ein Ende des wenigstens einen Sperrflügels zwischen den planparallelen Wandflächen mit dem Nockenprofil in Kontakt steht und das Volumen einer passierenden Nockenkammer während einer Drehbewegung des Rotors in einen abnehmenden Teil und einen zunehmenden Teil abtrennt, wodurch das flüssige Medium durch wenigstens einen Einlass und wenigstens einen Auslass beidseitig des einen Endes des einen Sperrflügels gefördert wird.According to one aspect of the invention, a mechanically driven liquid displacement pump for conveying a liquid medium comprises: a pump housing having two mutually plane-parallel wall surfaces, wherein at least one inlet and at least one outlet formed by at least one of the two wall surfaces; a cylindrical journal extending axially perpendicularly between the two plane-parallel wall surfaces, and having at least one guide slot extending along at least a portion of the diameter of the journal in which a barrier leaf divided into two is slidably received in the longitudinal direction thereof; a rotor whose axial length extends between the two plane-parallel wall surfaces and on which an internal cam profile is formed, the cam profile having radially inwardly directed arcuate segments through which the rotor is rotatably mounted on a peripheral surface of the cylindrical journal around it; and radially outwardly directed cam curves which rise from the peripheral surface and form cam chambers which are bounded at the end faces of the rotor between the two plane-parallel wall surfaces; wherein one end of the at least one barrier wing is in contact with the cam profile between the plane-parallel wall surfaces and separates the volume of a passing cam chamber into a decreasing part and an increasing part during a rotational movement of the rotor, whereby the liquid medium passes through at least one inlet and at least one outlet is promoted on both sides of the one end of a blocking wing.
Die erfindungsgemäße mechanisch angetriebene Flüssigkeits-Verdrängerpumpe zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass am Umfang des Rotors Zähne ausgebildet sind, die mit einem Antriebsritzel in Eingriff stehen; in dem Führungsschlitz eine Kammer ausgebildet ist, die sich in Längsrichtung des Sperrflügels zumindest über einen Bereich erstreckt, innerhalb dem sich zwei innenliegende Enden der beiden Teile des zweigeteilten Sperrflügels während einer wechselseitigen Verschiebung durch eine Drehung des Rotors bewegen; und die Kammer wenigstens eine Verbindung zu einem Auslass oder zu der Umfangsfläche des Lagerzapfens in einem Abschnitt, in dem das Volumen der Nockenkammer während einer Drehung des Rotors abnimmt, aufweist; wobei ein Teil des geförderten flüssigen Mediums durch die wenigstens eine Verbindung in die Kammer strömt und einen Spalt zwischen den innenliegenden Enden der beiden Teile des Sperrflügels durchdringt, wodurch die beiden Teile des Sperrflügels radial nach außen gedrängt werden.The inventive mechanically driven liquid displacement pump is characterized in particular by the fact that teeth are formed on the circumference of the rotor, which are in engagement with a drive pinion; in the guide slot a chamber is formed, which extends in the longitudinal direction of the blocking wing at least over a region within which move two inner ends of the two parts of the two-part blocking wing during a mutual displacement by rotation of the rotor; and the chamber has at least one connection to an outlet or to the peripheral surface of the journal in a portion in which the volume of the cam chamber decreases during rotation of the rotor; wherein a portion of the conveyed liquid medium flows through the at least one compound into the chamber and penetrates a gap between the inner ends of the two parts of the barrier wing, whereby the two parts of the barrier wing are urged radially outward.
Die Erfindung sieht erstmals eine mechanisch angetriebene Sperrflügelpumpe mit Nockenrotor vor, dessen Lagerung anhand eines über die Nockenkontur ausgebildeten Gleitlagersitzes realisiert wird, wodurch eine Bauform mit geringer axialer Abmessung ermöglicht.The invention provides, for the first time, a mechanically driven blocking-wing pump with a cam rotor, the bearing of which is realized on the basis of a sliding bearing seat formed over the cam contour, whereby a design with a small axial dimension is made possible.
Ferner schlägt die Erfindung erstmals eine Sperrflügelpumpe mit Nockenrotor vor, die gegenüber den genannten Strömungsmaschinen aus dem Stand der Technik einen Aufbau mit einer zur Förderung von Flüssigkeiten optimierten Abdichtung realisiert, bei dem ein zweigeteilter Sperrflügel mittels eines hydrostatischen Anpressdrucks gegen die Kontur der Nockenprofils gedrückt wird.Furthermore, the invention proposes for the first time a blocking vane pump with a cam rotor, which realizes a structure with an optimized for the promotion of liquids seal in which a two-part locking wing is pressed by means of a hydrostatic contact pressure against the contour of the cam profile with respect to the above-mentioned turbomachines from the prior art.
Im Gegensatz zu einem einteiligen starren Sperrschieber ermöglicht der erfindungsgemäße Aufbau eine aktive Druckerzeugung zum Anpressen der Sperrflügelteile gegen die Kontur des Nockenprofils. Ferner können im Vergleich zu einem starren Sperrflügel Fertigungstoleranzen des Nockenprofils sowie Toleranzen durch Verschleiß an Nockenprofil und Sperrflügel, zumindest bis zu einem geringeren Maße, ausgeglichen werden.In contrast to a one-piece rigid gate valve, the structure according to the invention enables active pressure generation for pressing the barrier leaf parts against the contour of the cam profile. Furthermore, compared to a rigid barrier wing manufacturing tolerances of the cam profile and tolerances due to wear on the cam profile and blocking wing, at least to a lesser extent, be compensated.
Der erfindungsgemäße Aufbau weist ferner Vorteile gegenüber dem Einsatz eines elastischen Elements wie einer Feder zwischen den Flügelteilen auf.The construction according to the invention also has advantages over the use of an elastic element such as a spring between the wing parts.
Mit zunehmender Drehzahl des Rotors erhöht sich die Frequenz der reziproken Bewegung des Sperrflügels. Da diese reziproke Bewegung senkrecht zu der Abdichtungslinie zwischen dem Ende des Sperrflügels und der Kontur des Nockenprofils verläuft, beeinflusst sie den zeitlichen Verlauf des Anpressdrucks bzw. der Abdichtung. Hierauf wirkt sich mit zunehmender Frequenz der reziproken Bewegung insbesondere die Massenträgheit des Sperrflügels aus. Beschleunigungsspitzen der reziproken Bewegung treten bei dem Richtungswechsel an den Übergangen zu den Lagerabschnitten des Nockenprofils auf.As the rotational speed of the rotor increases, the frequency of the reciprocal movement of the blocking blade increases. Since this reciprocal movement is perpendicular to the sealing line between the end of the barrier wing and the contour of the cam profile, it influences the time course of the contact pressure or the seal. As a result, the mass inertia of the blocking wing in particular has an effect with increasing frequency of the reciprocal movement. Acceleration peaks of the reciprocal movement occur at the change of direction at the passages to the bearing sections of the cam profile.
Beim Einsatz einer elastischen Feder werden durch eingeleitete Impulse der Richtungswechsel ungedämpfte Schwingungen zwischen den Flügelteilen eingebracht. Zudem erhöht der Einsatz einer elastischen Feder das Gewicht einer oszillierenden Masse des Sperrflügels. Eine Überlagerung der Effekte aus elastischer Schwingung und erhöhter oszillierender Masse kann in ungünstigen Drehzahlbereichen zu Beeinträchtigungen eines kontinuierlichen Anpressdrucks des Sperrflügels entlang der Kontur in einer Nockenkammer führen. Dies führt zu entsprechenden Leckageverlusten zwischen dem Überdruckbereich im abnehmenden Volumenteil der Nockenkammer einerseits des Sperrflügels und dem Unterdruckbereich im zunehmenden Volumenteil andererseits.When using an elastic spring undamped oscillations between the wing parts are introduced by pulses introduced the direction change. In addition, the use of an elastic spring increases the weight of an oscillating mass of the blocking wing. A superimposition of the effects of elastic vibration and increased oscillating mass can in unfavorable speed ranges to impair a continuous contact pressure of the blocking blade along the contour in one Lead the cam chamber. This leads to corresponding leakage losses between the overpressure area in the decreasing volume part of the cam chamber on the one hand of the blocking wing and the negative pressure area in the increasing volume part on the other hand.
Bei dem erfindungsgemäßen Aufbau eines durch einen Druckspalt zweigeteilten Sperrflügels wirkt nach dem Impuls eines Richtungswechsels, bei dem die innenliegenden Enden der Flügelteile aufeinander treffen können, ein zyklisch darauffolgender Nachdruck auf die Flügelteile ein.In the structure according to the invention of a two-part blocking wing split by a pressure nip, after the impulse of a change of direction, in which the inner ends of the wing parts can meet, a subsequent cyclical emphasis on the wing parts acts.
Somit treten keine elastischen Schwingungen in Längsrichtung des Sperrflügels auf. Ferner wird eine Erhöhung der Massenträgheit des Sperrflügels durch ein zusätzliches elastisches Bauteil vermieden.Thus, no elastic vibrations occur in the longitudinal direction of the blocking wing. Furthermore, an increase in the mass inertia of the blocking blade is avoided by an additional elastic component.
Der Nachdruck zwischen den Flügelteilen wird mittels des inkompressiblen flüssigen Fördermediums in der Kammer an dem Druckspalt zeitgleich erhöht, sobald in einer der den Sperrflügel passierenden Nockenkammern der Verdrängungsvorgang durch den Sperrflügel beginnt. Ein zeitlicher Verlauf des Anpressdrucks des Sperrflügels in einer Nockenkammer entspricht dabei synchron einem Druckerverlauf des Verdrängungsvorgangs in der Nockenkammer. Dies hat zur Folge, dass sich der Anpressdruck den Druckspitzen der Verdrängung anpasst.The holding pressure between the wing parts is simultaneously increased by means of the incompressible liquid conveying medium in the chamber at the pressure gap as soon as the displacement process begins in one of the cam chambers passing through the blocking wing. A time profile of the contact pressure of the blocking wing in a cam chamber corresponds synchronously to a printer profile of the displacement process in the cam chamber. This has the consequence that the contact pressure adapts to the pressure peaks of the displacement.
Während den Richtungswechseln des Sperrflügels zwischen den Verdrängungsvorgängen in den Nockenkammern herrscht ein herabgesetzter Anpressdruck. Im Gegensatz zu einem starren oder elastischen Sperrflügel wird dadurch der Reibungsverschleiß der Kontaktflächen an engeren Übergangsradien des Nockenprofils vermindert.During the change of direction of the blocking wing between the displacement processes in the cam chambers, there is a reduced contact pressure. In contrast to a rigid or elastic blocking wing thereby the friction wear of the contact surfaces is reduced at narrower transition radii of the cam profile.
Der erfindungsgemäße Aufbau ist einem starren oder elastischen Sperrflügel ebenfalls dadurch überlegen, dass der Anpressdruck des Sperrflügels bzw. eine Abdichtung desselben mit zunehmender Drehzahl, d. h. erhöhtem resultierenden Förderdruck insgesamt ansteigt.The structure according to the invention is also superior to a rigid or elastic blocking wing in that the contact pressure of the blocking wing or a seal of the same with increasing speed, ie. H. increased overall delivery pressure increases.
Vorteilhafte Weiterbildungen der mechanisch angetriebenen Flüssigkeits-Förderpumpe sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.Advantageous developments of the mechanically driven liquid feed pump are the subject of the dependent claims.
In einer Ausführungsform mit zwei Auslässen kann die wenigstens eine Verbindung der Kammer in einen Kanal münden, der mit den beiden Auslässen in Verbindung steht. Hierdurch lässt sich ein fertigungstechnisch einfacher Aufbau umsetzen, bei dem eine Verzweigung zur Zuführung des Förderdrucks aus den Auslässen in die Kammer innerhalb oder außerhalb des Pumpengehäuses geführt werden kann.In an embodiment with two outlets, the at least one connection of the chamber may open into a channel communicating with the two outlets. This makes it possible to implement a manufacturing technology simple structure in which a branch for feeding the delivery pressure from the outlets into the chamber inside or outside of the pump housing can be performed.
In einer alternativen Ausführungsform mit zwei Auslassen können zwei Verbindungen bereitgestellt sein, die von der Kammer aus gegenüberliegend versetzt aus der Umfangsfläche des Lagerzapfens austreten. Durch diese Ausgestaltung kann eine wechselseitige Druckbeaufschlagung der Kammer und eine effektive Durchströmung am Druckspalt des Sperrflügels erzielt werden.In an alternative embodiment with two outlets, two connections can be provided, which emerge from the chamber opposite to each other offset from the peripheral surface of the journal. By this configuration, a mutual pressurization of the chamber and an effective flow through the pressure gap of the barrier wing can be achieved.
In einer vorteilhaften Ausführungsform kann der Lagerzapfen scheibenförmig ausgebildet sein, wobei die axiale Länge des Lagerzapfens die Hälfte oder weniger, vorzugsweise ein Drittel des Durchmessers des Lagerzapfens beträgt. Der Lagerzapfen ist ein maßgebliches Bauteil für die Dimensionierung des Abmessungsverhältnisses der Sperrflügelpumpe. Wie eingangs genannt, liegen besondere Vorzüge dieses Aufbaus in der geringen axialen Bauhöhe. Mit einer geringen axialen Länge des Lagerzapfens im Verhältnis zu dessen Durchmesser lässt sich eine Pumpe mit einer besonders flachen, scheibenförmigen Gestalt realisieren.In an advantageous embodiment of the bearing journal may be disc-shaped, wherein the axial length of the journal is half or less, preferably one third of the diameter of the journal. The journal is a significant component for the dimensioning of the dimension ratio of the Sperrwügelpumpe. As mentioned above, special advantages of this structure are the low axial height. With a small axial length of the journal in relation to the diameter of a pump can be realized with a particularly flat, disc-shaped.
Darüber hinaus nimmt bei einer kurzen Dimensionierung des Lagerzapfens eine entsprechende Breite des Nockenprofils und des Sperrflügels ab. Die Kontaktlinie des Gleitkontakts zwischen diesen beiden Bauteilen wird im Verhältnis zum Durchmesser des Rotors bzw. zum Volumen der Nockenkammern kleiner. Somit können Reibungsverluste und Leckageverluste zwischen dem Nockenprofil und dem Sperrflügel verringert und der volumetrische Wirkungsgrad erhöht werden.In addition, decreases in a short dimensioning of the journal from a corresponding width of the cam profile and the blocking wing. The contact line of the sliding contact between these two components is smaller in relation to the diameter of the rotor or to the volume of the cam chambers. Thus, friction losses and leakage losses between the cam profile and the barrier wing can be reduced and the volumetric efficiency can be increased.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann zwischen der Umfangsfläche des Lagerzapfens und den darauf drehbar gelagerten Kreisbogensegmenten des Nockenprofils eine Spaltdichtung ausgebildet sein. Durch den Verzicht auf Dichtungselemente zwischen den Gleitflächen der Rotorlagerung kann eine möglichst geringe Verlustreibung erzielt werden. Da der Rotor und der Lagerzapfen eine höhere Materialhärte als diejenige eines Dichtungselements aufweisen, kann durch die Ausgestaltung einer Spaltdichtung eine höhere Verschleißfestigkeit und Maßhaltigkeit der Kontaktflächen der Gleitlagerung des Rotors auf dem Lagerzapfen gewährleistet werden. Ferner kann der Montageaufwand zum Einfügen von Dichtungselementen in diesem Bereich entfallen.In a preferred embodiment, a gap seal can be formed between the peripheral surface of the bearing journal and the circular arc segments of the cam profile mounted rotatably thereon. By dispensing with sealing elements between the sliding surfaces of the rotor bearing the lowest possible loss friction can be achieved. Since the rotor and the bearing pin have a higher material hardness than that of a sealing element, a higher wear resistance and dimensional accuracy of the contact surfaces of the sliding bearing of the rotor can be ensured on the bearing journal by the design of a gap seal. Furthermore, the assembly effort for the insertion of sealing elements in this area can be omitted.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann zwischen stirnseitigen Flächen des Rotors und den planparallelen Wandflächen beidseitig des Rotors eine Spaltdichtung ausgebildet sein. Durch eine stirnseitige Spaltabdichtung des Rotors zu den Innenwänden des Pumpengehäuses kann der Einsatz von Dichtungsringen entfallen. Somit kann auch hier eine Verlustreibung des Rotors und eine Verschleißfestigkeit im Vergleich zu einem Dichtungsring verbessert werden. Zudem kann der Montageaufwand zum Einfügen von Dichtungsringen entfallen.In a preferred embodiment can be formed on both sides of the rotor, a gap seal between frontal surfaces of the rotor and the plane-parallel wall surfaces. By an end gap seal of the rotor to the inner walls of the pump housing, the use of sealing rings can be omitted. Thus, also here a loss of friction of the rotor and a wear resistance improved compared to a sealing ring become. In addition, the assembly costs for inserting sealing rings can be omitted.
In einer bevorzugten Ausführungsform können an den Stirnseiten des Rotors Ausnehmungen ausgebildet sein, die von der Spaltdichtung zwischen den stirnseitigen Flächen des Rotors und den planparallelen Wandflächen umgeben sind. Hierdurch werden die Kontaktflächen der stirnseitigen Spaltabdichtung und die Verlustreibung des Rotors verringert.In a preferred embodiment, recesses may be formed on the end faces of the rotor, which are surrounded by the gap seal between the end faces of the rotor and the plane-parallel wall surfaces. As a result, the contact surfaces of the front-side gap seal and the loss friction of the rotor are reduced.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann ein Spaltmaß einer Spaltdichtung weniger als 50 μm, vorzugsweise weniger als 40 μm, und besonders bevorzugt weniger als 30 μm, beziehungsweise bei einem Arbeitsdruck bis zu oder 10 bar vorzugsweise weniger als 20 μm, und bei einem beispielhaften Arbeitsdruck bis zu oder 100 bar vorzugsweise höchstens 10 μm betragen. Somit weisen die rotierenden Nockenkammern eine ausreichende Abdichtung gegen den Druck des flüssigen Mediums auf, wenn diese durch den Sperrflügel ausgestrichen werden, sodass geringe Leckageverluste auftreten und ein hoher volumetrischer Wirkungsgrad gewährleistet ist.In a preferred embodiment, a gap of a gap seal less than 50 microns, preferably less than 40 microns, and more preferably less than 30 microns, or at a working pressure up to or 10 bar, preferably less than 20 microns, and at an exemplary working pressure up to or 100 bar, preferably at most 10 microns. Thus, the rotating cam chambers have a sufficient seal against the pressure of the liquid medium, when they are struck by the blocking wing, so that small leakage losses occur and a high volumetric efficiency is ensured.
In einer bevorzugten Ausführungsform können der Lagerzapfen und der Rotor aus einem gehärteten Sinterteil gebildet sein. Ein gehärtetes Sinterteil bietet einen besonders geeigneten Ausgangskörper zur Herstellung eines maßhaltigen und verschleißarmen Lagerzapfens, da dieses unter Verwendung von Schleifwerkzeugen eine maßgenaue Fertigung mit einer Toleranz von bis zu ±2 μm ermöglicht.In a preferred embodiment, the bearing pin and the rotor may be formed of a hardened sintered part. A hardened sintered part provides a particularly suitable starting material for producing a dimensionally stable and wear-resistant bearing journal, since this enables a dimensionally accurate production with a tolerance of up to ± 2 μm using grinding tools.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann sich das Pumpengehäuse über einen Durchmesser einer Stirnfläche des Rotors hinaus erstrecken, sodass es den Rotor und das Antriebsritzel in sich aufnimmt, und eine Lagerung für die Welle des Antriebsritzels bereitstellt. Durch diese Ausgestaltung kann der mechanische Antrieb gemeinsam mit der Pumpenmechanik als kompakte Baugruppe bereitgestellt werden.In a preferred embodiment, the pump housing may extend beyond a diameter of an end face of the rotor so as to receive the rotor and the drive pinion and provide support for the shaft of the drive pinion. With this configuration, the mechanical drive can be provided together with the pump mechanism as a compact assembly.
In einer Ausführungsform können der wenigstens eine Einlass und der wenigstens eine Auslass in derselben der beiden planparallelen Wandflächen münden. Somit wird ein Pumpenaufbau mit einseitigen Anschlüssen geschaffen.In one embodiment, the at least one inlet and the at least one outlet may open in the same of the two plane-parallel wall surfaces. Thus, a pump assembly with unilateral connections is provided.
In einer alternativen Ausführungsform können der wenigstens eine Einlass und der wenigstens eine Auslass jeweils in verschiedenen von den beiden planparallelen Wandflächen münden. Somit wird ein Pumpenaufbau mit einer Durchströmung in axialer Richtung geschaffen.In an alternative embodiment, the at least one inlet and the at least one outlet may each open into different ones of the two plane-parallel wall surfaces. Thus, a pump structure is provided with a flow in the axial direction.
Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden zur Herstellung der mechanisch angetriebenen Verdränger-Flüssigkeitspumpe unter anderem die folgenden Schritte durchgeführt: Sintern von Körpern jeweils für den Lagerzapfen und den Rotor, Härten der gesinterten Körper, und Schleifen der gehärteten Körper jeweils auf das Maß der Abmessungen des Lagerzapfens und des Rotors sowie das Maß der Kontur des Nockenprofils. Diese Verfahrensschritte bieten eine wirtschaftlich günstige Möglichkeit zur Herstellung der funktional charakteristischen Bauteile mit hoher Präzision, um insbesondere den Anforderungen einer zuverlässigen Ausgestaltung der zuvor genannten Spaltdichtungen von unter 30 μm fertigungstechnisch gerecht zu werden. Wenn die Körper des Lagerzapfens und des Nockenrotors aus demselben Sintermaterial hergestellt werden, weisen die Bauteile denselben Wärmeausdehnungskoeffizienten auf, sodass die Spaltdichtungen im Wesentlichen temperaturunabhängig erhalten bleiben. Diese Eigenschaft trägt wiederum zu der Vermeidung von Dichtungselementen und der Ausgestaltung einer reibungsarmen Pumpe bei.According to one aspect of the invention, the following steps are performed to produce the mechanically driven positive displacement liquid pump: sintering of bodies respectively for the journal and the rotor, hardening of the sintered bodies, and grinding of the hardened bodies respectively to the dimension of the dimensions of the journal and the rotor and the extent of the contour of the cam profile. These process steps offer an economically viable option for producing the functionally characteristic components with high precision, in order in particular to meet the requirements of a reliable design of the aforementioned gap seals of less than 30 μm in terms of manufacturing technology. When the bodies of the trunnion and the cam rotor are made of the same sintered material, the components have the same coefficient of thermal expansion, so that the gap seals remain substantially independent of temperature. This property in turn contributes to the avoidance of sealing elements and the design of a low-friction pump.
Die Erfindung wird nachfolgend durch Ausführungsbeispiele anhand der begleitenden Figuren näher erläutert. Es zeigt:The invention will be explained in more detail by embodiments with reference to the accompanying figures. It shows:
Nachfolgend wird der Aufbau einer beispielhaften Ausführungsform der mechanisch angetriebenen Flüssigkeits-Verdrängerpumpe bzw. die erfindungsgemäße Konstruktion der Sperrflügelpumpe mit Nockenrotor in Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.Hereinafter, the structure of an exemplary embodiment of the mechanically driven liquid displacement pump or the construction according to the invention of the cam-rotor type lock-wing pump will be described with reference to the drawings.
Wie in
Diametral über den Durchmesser des Lagerzapfens
An seinen Enden weist der Sperrflügel
Durch die Verbindungsbohrung
Zwischen den Wandflächen
Der Nockenrotor
Die Kontur der Kreisbogensegmente
Die Nockenerhebungen
Der Außenumfang des Nockenrotors
Wie in
An jedem Übergangsverlauf von einer Nockenerhebung
Wenn der Sperrflügel
Während die Nockenkammer
Am gegenüberliegenden Ende des Sperrflügels
Der Großteil des geförderten flüssigen Mediums wird durch die Auslässe
Wie in den
Bei der in
Die Nockenkammern
Die Spaltdichtungen bieten durch Auswahl eines präzise eingestellten Spaltmaßes einen ausreichenden Durchdringungswiderstand gegenüber dem zu fördernden Medium. Das Spaltmaß ist in Abhängigkeit des vorgesehenen Anwendungsgebiets ausgewählt und kann 50 μm oder bevorzugt 40 μm, und insbesondere in der beschriebenen Ausführungsform 30 μm oder weniger betragen. Bei einem Pumpendruck von etwa 2 bis 5 bar, wie er z. B. für Schmierölpumpen oder Kühlmittelpumpen gefordert ist, ist ein Spaltmaß nicht mehr als 30 μm zweckmäßig. Für Getriebepumpen mit einem Arbeitsdruck von etwa 20 bar beträgt das Spaltmaß zwischen 10 μm und 20 μm, und für hydraulische Anwendungen, wie einer Servopumpe zur Lenkunterstützung mit einem Druckbereich von 100 bis 150 bar beträgt das Spaltmaß in etwa 10 μm.The gap seals offer by selecting a precisely set gap a sufficient penetration resistance against the medium to be pumped. The gap dimension is selected as a function of the intended field of application and can be 50 μm or preferably 40 μm, and in particular in the embodiment described, 30 μm or less. At a pump pressure of about 2 to 5 bar, as z. B. is required for lubricating oil pumps or coolant pumps, a gap is not more than 30 microns appropriate. For gear pumps with a working pressure of about 20 bar, the gap is between 10 μm and 20 μm, and for hydraulic applications, such as a power steering pump with a pressure range of 100 to 150 bar, the gap is approximately 10 μm.
Das Spaltmaß hängt ferner von der Strecke des Dichtungsspalts, wie z. B. der Länge des Kreisbogensegments
Das Nockenprofil
Wie in den
In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführungsform kann für die Kammer
Die funktionalen Pumpenbauteile, wie insbesondere der Nockenrotor
Ferner können je nach Anwendungsgebiet und Eigenschaften des zu fördernden Mediums (z. B. korrosive Medien) einzelne Bauteile auch aus keramischen Werkstoffen gefertigt sein.Furthermore, depending on the field of application and properties of the medium to be pumped (eg corrosive media), individual components can also be made of ceramic materials.
Die stirnseitigen Einlässe
Außerdem ist die Bauform nicht auf einen Führungsschlitz
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- DE 1946794 A1 [0003] DE 1946794 A1 [0003]
- DE 102012023000 A1 [0005] DE 102012023000 A1 [0005]
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3251308A (en) * | 1965-03-12 | 1966-05-17 | James E Dugan | Rotary motor or pump |
DE1946794A1 (en) | 1968-09-12 | 1970-09-10 | Ostberg Bernhard Nils | Improved rotating fluid paddle conveyor machine |
DE3245974A1 (en) * | 1981-12-14 | 1983-06-23 | Barmag Barmer Maschinenfabrik Ag, 5630 Remscheid | Vane cell pump |
DE102010041546A1 (en) * | 2010-09-28 | 2012-03-29 | Mahle International Gmbh | Pendulum slide cell pump |
DE102012023000A1 (en) | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Richstone Ltd. | Turbomachine with rotating cam ring |
WO2014114461A1 (en) * | 2013-01-25 | 2014-07-31 | Gkn Sinter Metals Holding Gmbh | Method for producing a vane for a rotary vane pump, vane for a rotary vane pump and rotary vane pump |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8113804B2 (en) * | 2008-12-30 | 2012-02-14 | Hamilton Sundstrand Corporation | Vane pump with rotating cam ring and increased under vane pressure |
WO2013185127A2 (en) * | 2012-06-08 | 2013-12-12 | Magna Powertrain Of America, Inc. | Out rotor drive electrical vane pump |
DE102013205442A1 (en) * | 2013-03-27 | 2014-10-02 | Robert Bosch Gmbh | Pump with electric motor |
-
2015
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-
2016
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3251308A (en) * | 1965-03-12 | 1966-05-17 | James E Dugan | Rotary motor or pump |
DE1946794A1 (en) | 1968-09-12 | 1970-09-10 | Ostberg Bernhard Nils | Improved rotating fluid paddle conveyor machine |
DE3245974A1 (en) * | 1981-12-14 | 1983-06-23 | Barmag Barmer Maschinenfabrik Ag, 5630 Remscheid | Vane cell pump |
DE102010041546A1 (en) * | 2010-09-28 | 2012-03-29 | Mahle International Gmbh | Pendulum slide cell pump |
DE102012023000A1 (en) | 2011-12-21 | 2013-06-27 | Richstone Ltd. | Turbomachine with rotating cam ring |
WO2014114461A1 (en) * | 2013-01-25 | 2014-07-31 | Gkn Sinter Metals Holding Gmbh | Method for producing a vane for a rotary vane pump, vane for a rotary vane pump and rotary vane pump |
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