DE102015215477A1

DE102015215477A1 - Pumping device, in particular axial piston pump, for a waste heat utilization device of a motor vehicle

Info

Publication number: DE102015215477A1
Application number: DE102015215477.7A
Authority: DE
Inventors: Helge Ladisch; Christian Maisch; Jochen Eggler; Sascha Senjic
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2015-08-13
Filing date: 2015-08-13
Publication date: 2017-02-16
Also published as: EP3130803A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung (1), – mit einem mit einem Fluid befüllbaren Arbeitsraum (3), in welchem ein Kolben entlang einer axialen Richtung (A) verstellbar angeordnet ist, – mit einer ersten Fluidleitung (5) und mit einer zweiten Fluidleitung (6) zum Ausleiten des Fluids aus dem Arbeitsraum (3), die im Bereich der zweiten Position des Kolbens (2) in den Arbeitsraum (3) mündet, – wobei in der ersten Fluidleitung (5) und/oder in der zweiten Fluidleitung (6) wenigstens ein Druckschwankungskompensator (30) zur Minimierung von Druckschwankungen in dem durch die Pumpvorrichtung (1) strömenden Fluid angeordnet ist.The invention relates to a pump device (1), having a working space (3) which can be filled with a fluid, in which a piston is adjustably arranged along an axial direction (A), with a first fluid line (5) and with a second fluid line ( 6) for discharging the fluid from the working space (3), which opens in the region of the second position of the piston (2) in the working space (3), - wherein in the first fluid line (5) and / or in the second fluid line (6 ) is arranged at least one pressure fluctuation compensator (30) for minimizing pressure fluctuations in the fluid flowing through the pumping device (1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpvorrichtung, insbesondere eine Axialkolbenpumpe, für eine Abwärmenutzungseinrichtung eines Kraftfahrzeugs.The invention relates to a pump device, in particular an axial piston pump, for a waste heat utilization device of a motor vehicle.

Abwärmenutzungseinrichtungen dienen zur Energierückgewinnung aus einem Abwärmestrom einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Aus dem Stand der Technik bekannte Abwärmenutzungseinrichtungen umfassen typischerweise einen Fluidkreislauf, beispielweise einen sogenannten Clausius-Rankine-Kreislauf in welchem ein Arbeitsfluid zirkuliert. Aus der im Arbeitsmedium gespeicherten Wärme wird durch verschiedene Zustandsänderungen im Arbeitsfluid, welchen dieses beim Durchströmen des Fluidkreislaufs unterworfen wird, mechanische Energie gewonnen.Waste heat utilization devices are used for energy recovery from a waste heat flow of an internal combustion engine of a motor vehicle. Waste heat utilization devices known from the prior art typically comprise a fluid circuit, for example a so-called Clausius-Rankine cycle in which a working fluid circulates. From the heat stored in the working medium mechanical energy is obtained by various state changes in the working fluid, which this is subjected to when flowing through the fluid circuit.

Zum Transportieren des Arbeitsfluids kommen Pumpvorrichtungen zum Einsatz, die beispielsweise in Form einer sogenannten Hub- oder Axialkolbenpumpe realisiert sein können. Eine solche Hub- bzw. Axialkolbenpumpe folgt dem Wirkprinzip einer Verdrängerpumpe, bei welcher der sogenannte Verdränger in Form eines Kolbens eine translatorische Hubbewegung innerhalb eines Arbeitsvolumens ausführt.For transporting the working fluid pumping devices are used, which can be realized for example in the form of a so-called stroke or axial piston pump. Such a reciprocating or axial piston pump follows the operating principle of a positive-displacement pump in which the so-called displacer in the form of a piston executes a translatory stroke movement within a working volume.

Als problematisch bei solchen Hubkolbenpumpen erweisen sich oftmals bei der Förderung des Arbeitsfluids im Arbeitsvolumen auftretende Kavitationseffekte. Diese führen typischerweise zu einer Minderung der innerhalb eines Hubzyklus' von der Pumpe geförderten Fluidmenge. Im Extremfall können als Folge einer solchen Kavitation sogar einzelne, mit dem Arbeitsfluid in Kontakt stehende Komponenten der Pumpvorrichtung wie beispielsweise Ventilelemente o. ä. irreversibel beschädigt werden.As problematic in such reciprocating pumps often prove in the promotion of the working fluid in the working volume occurring cavitation effects. These typically lead to a reduction in the amount of fluid delivered by the pump within one stroke cycle. In extreme cases, as a result of such cavitation even individual, with the working fluid in contact components of the pump device such as valve elements o. Ä. Are irreversibly damaged.

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbessere Ausführungsform für eine Pumpvorrichtung zu schaffen, bei welcher die genannten Probleme nicht mehr oder allenfalls in stark eingeschränkter Form auftreten.It is therefore an object of the present invention to provide an improved embodiment of a pumping device, in which the said problems no longer or at best occur in severely limited form.

Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.This object is solved by the subject matter of the independent patent claims. Preferred embodiments are subject of the dependent claims.

Grundgedanke der Erfindung ist demnach, in einer Pumpvorrichtung einen oder mehrere Druckschwankungskompensatoren vorzusehen, welche zum Druckausgleich für das von der Pumpvorrichtung geförderte Fluid dienen. Unerwünschte Druckschwankungen und, damit verbunden, Kavitation, können auf diese Weise gering gehalten oder sogar vollständig unterdrückt werden. Ein oder mehrere der hier vorgestellten, erfindungswesentlichen Druckschwankungskompensatoren können in einer oder mehreren der vom Arbeitsmedium durchströmten Fluidleitungen der Pumpvorrichtung angeordnet sein. Besagter Druckschwankungskompensator basiert dabei auf dem Wirkprinzip eines Körpers, dessen Volumen in Abhängigkeit von dem auf den Druckschwankungskompensator wirkenden Fluiddruck des Arbeitsmediums variiert. Dies geschieht derart, dass mit abnehmendem Volumen des Druckschwankungskompensators der von ihm Auf das Arbeitsfluid erzeugte Gegendruck zunimmt und umgekehrt mit zunehmendem Volumen abnimmt. Im Arbeitsmedium vorhandene Druckvariationen als Funktion der Zeit können auf diese Weise in der Art eines „Tiefpasses” signifikant „geglättet”, also abgeschwächt werden. Im Ergebnis führt dies dazu, dass keine Kavitation mehr auftritt oder gegenüber Pumpvorrichtungen ohne den hier vorgestellten Druckschwankungskompensator zumindest in deutlich reduzierter Stärke auftreten. Im Ergebnis führt dies zu einer verbesserten Förderleistung und zu einer erhöhten Lebensdauer der Pumpvorrichtung.The basic idea of the invention is therefore to provide one or more pressure fluctuation compensators in a pump device which serve to equalize the pressure of the fluid delivered by the pump device. Undesirable pressure fluctuations and, associated cavitation, can be kept low in this way or even completely suppressed. One or more of the pressure fluctuation compensators presented here can be arranged in one or more of the fluid lines of the pump device through which the working fluid flows. Said pressure fluctuation compensator is based on the principle of action of a body, the volume of which varies as a function of the fluid pressure of the working medium acting on the pressure fluctuation compensator. This is done in such a way that as the volume of the pressure fluctuation compensator decreases, the backpressure generated by it on the working fluid increases and conversely decreases with increasing volume. In the working medium existing pressure variations as a function of time can be significantly "smoothed" in this way in the manner of a "low-pass", ie attenuated. As a result, this leads to the fact that no more cavitation occurs or occur at least in significantly reduced strength compared to pumping devices without the pressure fluctuation compensator presented here. As a result, this leads to an improved delivery rate and to an increased life of the pumping device.

Eine erfindungsgemäße Pumpvorrichtung umfasst einen von einem Pumpengehäuse teilweise begrenzten Arbeitsraum, der in bekannter Weise mit einem Arbeitsfluid – im Folgenden der Einfachkeit halber kurz als „Fluid” bezeichnet – befüllt werden kann. In dem das Arbeitsvolumen bildenden Arbeitsraum ist entlang einer axialen Richtung verstellbar ein Kolben angeordnet. Dieser Kolben ist entlang der axialen Richtung zwischen einer ersten Position, in welcher der Arbeitsraum ein maximales Volumen aufweist, und einer zweiten Position, in welcher der Arbeitsraum ein minimales Volumen aufweist, verstellbar. Eine erste Fluidleitung dient zum Einleiten des Fluids in den Arbeitsraum. Dabei ist die erste Fluidleitung mittels eines Durchbruchs, der an einer an einer dem Kolben gegenüberliegenden Stirnseite des Arbeitsraums im Pumpengehäuse ausgebildet ist, fluidisch mit dem Arbeitsraum verbunden. Im Bereich des Durchbruchs ist ein erstes Ventilelement zum Verschließen der ersten Fluidleitung gegen den Arbeitsraum vorgesehen. Die erste Fluidleitung verläuft wenigstens im Bereich des Durchbruchs quer zur axialen Richtung. Neben der ersten Fluidleitung umfasst die Pumpvorrichtung auch eine zweiten Fluidleitung zum Ausleiten des Fluids aus dem Arbeitsraum, die im Bereich der zweiten Position des Kolbens in den Arbeitsraum mündet. In der ersten Fluidleitung sowie, alternativ oder zusätzlich, in der zweiten Fluidleitung ist wenigstens ein Druckschwankungskompensator zur Minimierung von Druckschwankungen in dem durch die Pumpvorrichtung strömenden Fluid angeordnet.A pumping device according to the invention comprises a working chamber which is partially delimited by a pump housing and which can be filled in a known manner with a working fluid - hereinafter referred to simply as "fluid" for the sake of simplicity. In which the working volume forming working space is arranged along an axial direction adjustable piston. This piston is adjustable along the axial direction between a first position, in which the working space has a maximum volume, and a second position, in which the working space has a minimum volume. A first fluid line serves to introduce the fluid into the working space. In this case, the first fluid line is fluidly connected to the working space by means of an opening which is formed on an end face of the working space opposite the piston in the pump housing. In the region of the opening, a first valve element is provided for closing the first fluid line against the working space. The first fluid line extends at least in the region of the opening transversely to the axial direction. In addition to the first fluid line, the pump device also includes a second fluid line for discharging the fluid from the working space, which opens into the working space in the region of the second position of the piston. In the first fluid line and, alternatively or additionally, in the second fluid line, at least one pressure fluctuation compensator is arranged to minimize pressure fluctuations in the fluid flowing through the pump device.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist in einem Mündungsbereich der zweiten Fluidleitung in den Arbeitsraum ein zweites Ventilelement zum fluiddichten Verschließen der zweiten Fluidleitung gegen den Arbeitsraum vorhanden.In a preferred embodiment, in a mouth region of the second fluid line into the working space, a second valve element for fluid-tight closing the second fluid line against the working space available.

Bevorzugt ist der Druckschwankungskompensator volumen-kompressibel ausgebildet, derart, dass das Volumen des Druckschwankungskompensators in Abhängigkeit von dem auf den Druckschwankungskompensator wirkenden Fluiddruck des Fluids variiert. Auf diese Weise können die im Fluid vorhandenen Druckschwankungen besonders gut abgeschwächt oder sogar vollständig unterdrückt werden.Preferably, the pressure fluctuation compensator is designed to be volume-compressible, such that the volume of the pressure fluctuation compensator varies as a function of the fluid pressure of the fluid acting on the pressure fluctuation compensator. In this way, existing in the fluid pressure fluctuations can be particularly well attenuated or even completely suppressed.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform umfasst der Druckschwankungskompensator eine membranartige ausgebildete, fluiddichte Umhüllung. Die Umhüllung schließt einen Umhüllungs-Innenraum teilweise oder vollständig ein, der wenigstens teilweise mit einem Gas befüllt ist. Dies führt zu der für den Druckausgleich notwendigen Volumen-Kompressibilität der Umhüllung.In a preferred embodiment, the pressure fluctuation compensator comprises a membrane-like, fluid-tight enclosure. The enclosure partially or completely encloses an enclosure interior that is at least partially filled with a gas. This leads to the necessary for pressure equalization volume compressibility of the envelope.

Besonders zweckmäßig ist die membranartig ausgebildete, fluiddichte Umhüllung schlauchartig ausgebildet. Die Umhüllung besitzt eine Einlassöffnung und eine Auslassöffnung, die der Einlassöffnung vorzugsweise im Wesentlichen gegenüberliegt, so dass die Umhüllung als umfangsseitige Begrenzung der ersten und/oder zweiten Fluidleitung realisiert ist. Die Umhüllung ist derart in der Fluidleitung angeordnet, dass sie einen mit dem Fluid durchströmbaren inneren Kanal bildet und einen Zwischenraum zwischen dem inneren Kanal und den Leitungswänden der Fluidleitung begrenzt. In diesem Szenario ist der geschlossene Zwischenraum zwischen Umhüllung und Leitungswand der Fluidleitung mit dem Gas gefüllt.Particularly expedient, the membrane-like, fluid-tight envelope is formed like a tube. The enclosure has an inlet opening and an outlet opening, which is preferably substantially opposite the inlet opening, so that the enclosure is realized as a peripheral boundary of the first and / or second fluid line. The enclosure is disposed in the fluid conduit such that it forms an internal passageway through which the fluid travels and defines a gap between the internal conduit and the conduit walls of the fluid conduit. In this scenario, the closed space between the enclosure and the conduit wall of the fluid conduit is filled with the gas.

Besonders bevorzugt besitzt die erste und/oder zweite Fluidleitung mit der darin angeordneten Umhüllung im Querschnitt senkrecht zur Strömungsrichtung des Fluids eine ringförmige Geometrie. Die Anordnung der Umhüllung ist dergestalt realisiert, dass der mit Gas befüllte Zwischenraum radial innen von der Umhüllung und radial außen von der Leitungswand der ersten bzw. zweiten Fluidleitung begrenzt ist.Particularly preferably, the first and / or second fluid line with the envelope disposed therein in cross-section perpendicular to the flow direction of the fluid has an annular geometry. The arrangement of the enclosure is realized in such a way that the space filled with gas is bounded radially inward by the enclosure and radially outward by the conduit wall of the first and second fluid conduit.

Besonders bevorzugt umfasst die membranartige und fluiddichte Umhüllung ein federelastisches Umhüllungs-Material oder besteht aus einem solchen federelastischen Umhüllungs-Material. Dies ermöglicht auf einfache Weise die für den Druckausgleich erforderliche Variation des Volumens der Umhüllung.Particularly preferably, the membrane-like and fluid-tight envelope comprises a resilient wrapping material or consists of such a resilient wrapping material. This allows a simple way to the required for pressure equalization variation of the volume of the envelope.

Soll der Druckschwankungskompensator an vielen verschiedenen Stellen in der Fluidleitung/den Fluidleitungen verbaut werden, so empfiehlt es sich, den Druckschwankungskompensator in Form wenigstens einer Ausnehmung zu realisieren. Besagte wenigstens eine Ausnehmung ist in einer die erste bzw. zweite Fluidleitung begrenzenden Leitungswand angeordnet und mittels einer membranartigen Abdeckung fluiddicht verschlossen. Die Ausnehmung ist – in analoger Weise zu oben erläuterter Variante mit einer das Gas einschließenden Umhüllung – mit dem Gas befüllt.If the pressure fluctuation compensator is to be installed at many different locations in the fluid line (s), it is advisable to realize the pressure fluctuation compensator in the form of at least one recess. Said at least one recess is arranged in a line wall delimiting the first or second fluid line and is closed in a fluid-tight manner by means of a membrane-like cover. The recess is filled with the gas in an analogous manner to the variant explained above with a gas enclosing enclosure.

Zur hochwirksamen Druckkompensation eignet sich auch ein Kompensator-Körper mit geschlossenen Poren, der innenseitig auf der die erste bzw. zweite Fluidleitung begrenzenden Leitungswand angeordnet werden kann.For highly effective pressure compensation is also a compensator body with closed pores, which can be arranged on the inside of the first or second fluid line limiting line wall.

Besonders bevorzugt kann der Kompensator-Körper plattenartig ausgebildet sein und wenigstens eine Kompensator-Platte aufweisen. Eine solche Platte ist innenseitig an der ersten bzw. zweiten Fluidleitung befestigt, so dass sich für den Druckschwankungskompensator ein besonders großer Wirkungsquerschnitt mit dem Fluid bzw. Arbeitsmedium der Pumpvorrichtung ergibt.Particularly preferably, the compensator body can be plate-like and have at least one compensator plate. Such a plate is fastened on the inside to the first or second fluid line, so that a particularly large cross-section with the fluid or working medium of the pump device results for the pressure fluctuation compensator.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann eine Vorspanneinrichtung vorgesehen sein, welche den Druckschwankungskompensator gegen den Fluiddruck des durch die Pumpvorrichtung strömenden Fluids vorspannt. Eine solche Vorspanneinrichtung mag etwa in der Art eines Federelements realisiert sein, welches in der Umhüllung bzw. in der Ausnehmung angeordnet ist und sich zur Erzeugung einer Federkraft an der Umhüllung bzw. an der die Ausnehmung verschließenden Abdeckung abstützt.In a further preferred embodiment, a biasing means may be provided which biases the pressure fluctuation compensator against the fluid pressure of the fluid flowing through the pumping device. Such a pretensioning device may be realized approximately in the manner of a spring element, which is arranged in the enclosure or in the recess and is supported to generate a spring force on the enclosure or on the cover which closes the recess.

In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Pumpvorrichtung eine Fluid-Zuführungsleitung zum Einleiten des Fluids in die erste Fluidleitung umfassen. Etwaig bereits beim Eintritt des Fluids in die Pumpvorrichtung saugseitig auftretende Druckschwankungen im Fluid können auf diese Weise besonders wirksam abgeschwächt werden. Daher wird vorgeschlagen, in besagter Fluid-Zuführungsleitung wenigstens einen zusätzlichen Druckschwankungskompensator anzuordnen.In a preferred embodiment, the pumping device may include a fluid supply line for introducing the fluid into the first fluid line. Any pressure fluctuations in the fluid which already occur at the inlet of the fluid into the pump device on the suction side can be weakened particularly effectively in this way. Therefore, it is proposed to arrange at least one additional pressure fluctuation compensator in said fluid supply line.

In einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung mündet Fluid-Zuführungsleitung die tangential und/oder schräg in die erste Fluidleitung. Beide Maßnahmen, für sich genommen oder in Kombination, haben zur Folge, dass das Fluid ohne eine ausgeprägte Umlenkung der Strömungsrichtung aus der Fluid-Zuführungs-leitung in die erste Fluidleitung eingeleitet werden kann. Somit lassen sich auch unerwünschte Druckverluste im Fluid beim Einleiten in die erste Fluidleitung und folglich auch die Ausbildung von Kavitation verringern.In an advantageous development of the invention, fluid supply line discharges tangentially and / or obliquely into the first fluid line. Both measures, taken alone or in combination, have the consequence that the fluid can be introduced from the fluid supply line into the first fluid line without a pronounced deflection of the flow direction. Thus, undesirable pressure losses in the fluid when introduced into the first fluid line and consequently also the formation of cavitation can be reduced.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann die Pumpvorrichtung nicht nur eine einzige, sondern wenigstens zwei zweite Fluidleitungen aufweisen, die alle in eine gemeinsame Fluid-Abführungsleitung münden. Bei dieser Variante ist in wenigstens einem Mündungsbereich der Fluid-Abführungsleitung ein Druckschwankungskompensator angeordnet ist. Auf diese Weise lassen sich in der Pumpvorrichtung nicht nur saugseitig, sondern auch druckseitig auftretende Druckschwankungen im Fluid signifikant verringern.In an advantageous embodiment of the invention, the pumping device not only one single, but at least two second fluid lines, all of which open into a common fluid discharge line. In this variant, a pressure fluctuation compensator is arranged in at least one opening region of the fluid discharge line. In this way, not only the suction side, but also pressure side occurring pressure fluctuations in the fluid can be significantly reduced in the pumping device.

Besonders wenig Bauraum beansprucht die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei welcher sich die erste Fluidleitung im Bereich des Durchbruchs in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung erstreckt und wenigstens im Bereich des Durchbruchs gekrümmt ausgebildet ist.According to a further preferred embodiment, the pumping device according to the invention requires particularly little construction space, in which the first fluid line extends in the region of the aperture in a plane perpendicular to the axial direction and is curved at least in the region of the aperture.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann die erste Fluidleitung als geschlossener ringförmiger Fluidkanal ausgebildet sein, der sich vollständig in der Ebene senkrecht zur axialen Richtung erstreckt. Eine derartige, ringförmige Geometrie der ersten Fluidleitung hat zur Folge, dass die beim Durchströmen des Fluidkanals auf das Fluid wirkende Querbeschleunigung im Mittel relativ gering gehalten werden kann. Auch diese Maßnahme hat im Ergebnis zur Folge, dass eine durch hohe Querbeschleunigungen bewirkte Druckabsenkung im Fluid weitgehend unterbleibt.In a further preferred embodiment, the first fluid line may be formed as a closed annular fluid channel which extends completely in the plane perpendicular to the axial direction. Such an annular geometry of the first fluid line has the consequence that the transverse acceleration acting on the fluid as it flows through the fluid channel can be kept relatively low on average. As a result, this measure also has the consequence that a pressure drop in the fluid caused by high transverse accelerations largely disappears.

Besonders stark ausgeprägte Druckschwankungen treten in der Pumpvorrichtung saugseitig typischerweise im Übergangsbereich zwischen der ersten Fluidleitung und dem Arbeitsraum auf. Besonders bevorzugt ist daher ein Druckschwankungskompensator im Bereich des Durchbruchs angeordnet.Particularly pronounced pressure fluctuations occur in the pumping device typically on the suction side in the transition region between the first fluid line and the working space. Therefore, a pressure fluctuation compensator is particularly preferably arranged in the region of the opening.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform ragt das erste Ventilelement wenigstens teilweise von der ersten Fluidleitung durch den Durchbruch hindurch in den Arbeitsraum hinein. Dies bedeutet, dass zwischen der ersten Fluidleitung und dem Arbeitsraum keine zusätzliche Fluidleitung vorgesehen werden muss, sondern dass das Fluid direkt aus der – vorzugsweise ringförmigen – ersten Fluidleitung in den Arbeitsraum der Pumpvorrichtung eingebracht werden kann. Auf diese Weise wird die beim Ansaugen des Fluids in den Arbeitsraum zu beschleunigende Fluidmenge minimiert, wodurch der bereits erläuterte, in diesem Fall beschleunigungsbedingte Druckabfall des Fluiddrucks nochmals verringert werden kann.In another preferred embodiment, the first valve element protrudes at least partially from the first fluid conduit through the opening into the working space. This means that no additional fluid line has to be provided between the first fluid line and the working space, but that the fluid can be introduced directly from the - preferably annular - first fluid line into the working space of the pump device. In this way, the amount of fluid to be accelerated during the suction of the fluid into the working space is minimized, whereby the already explained, in this case acceleration-related pressure drop of the fluid pressure can be further reduced.

Besonders zweckmäßig ist das erste Ventilelement ein zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position verstellbares Rückschlag-Ventil, welches von der geschlossenen in die geöffnete Position verstellt wird, wenn der Fluiddruck in der ersten Fluidleitung größer ist als im Arbeitsraum und die Druckdifferenz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Die Verwendung eines solchen, konstruktiv einfach aufgebauten Rückschlag-Ventils führt dazu, dass Strömungsverluste im Bereich des Ventilelements weiter verringert werden können.Particularly suitably, the first valve element is an adjustable between an open and a closed position check valve, which is adjusted from the closed to the open position, when the fluid pressure in the first fluid line is greater than in the working space and the pressure difference exceeds a predetermined threshold. The use of such a constructively simple non-return valve results in that flow losses in the region of the valve element can be further reduced.

Zum Ausleiten des Fluids aus dem Arbeitsraum wird in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform vorgeschlagen, die Pumpvorrichtung mit einer zweiten Fluidleitung zum Ausleiten des Fluids aus dem Arbeitsraum auszustatten. Diese mündet vorzugsweise im Bereich der zweiten Position des Kolbens in den Arbeitsraum. Analog zur ersten Fluidleitung ist auch in einem Mündungsbereich der zweiten Fluidleitung in den Arbeitsraum ein Ventilelement – nachfolgend als ”zweites Ventilelement” bezeichnet – zum Verschließen der zweiten Fluidleitung vorgesehen.For discharging the fluid from the working space, it is proposed in a further preferred embodiment to equip the pumping device with a second fluid line for discharging the fluid from the working space. This opens preferably in the region of the second position of the piston in the working space. Analogous to the first fluid line, a valve element - hereinafter referred to as "second valve element" - is also provided in an opening area of the second fluid line into the working space for closing the second fluid line.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der Mündungsbereich der zweiten Fluidleitung in einem der ersten Fluidleitung zugewandten axialen Endabschnitt des Arbeitsraums vorgesehen. Dies bedeutet, dass die beiden Fluidleitungen benachbart zueinander in den Arbeitsraum der Pumpe münden. Somit lässt sich das Auftreten der Kavitation begünstigenden Strömungsverluste auf einen räumlich begrenzten Bereich des Arbeitsraums begrenzen.In a further preferred embodiment, the mouth region of the second fluid line is provided in an axial end section of the working space facing the first fluid line. This means that the two fluid lines open adjacent to each other in the working space of the pump. Thus, the occurrence of cavitation favoring flow losses can be limited to a spatially limited area of the working space.

Konstruktiv besonders einfach aufgebaut und somit mit verringerten Herstellungskosten verbunden ist eine weitere bevorzugte Ausführungsform, bei welcher die zweite Fluidleitung in einer den Arbeitsraum begrenzenden Umfangswand des Gehäuses in den Arbeitsraum mündet.Structurally particularly simple design and thus associated with reduced manufacturing costs is a further preferred embodiment in which the second fluid line opens into a working space bounding peripheral wall of the housing in the working space.

Experimentelle Untersuchungen und theoretische Simulationsrechnungen haben gezeigt, dass ein bzgl. unerwünschter Kavitationsbildung besonders günstiges Strömungsbild im Arbeitsvolumen erzeugt werden kann, wenn die zweite Fluidleitung relativ zur axialen Richtung schräg in den Arbeitsraum mündet.Experimental investigations and theoretical simulation calculations have shown that a particularly favorable flow pattern in the working volume can be generated with regard to unwanted formation of cavitation if the second fluid line opens obliquely into the working space relative to the axial direction.

Gleiches gilt für eine Anordnung der ersten Fluidleitung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform derart, dass die erste Fluidleitung den Arbeitsraum entlang der axialen Richtung verlängert.The same applies to an arrangement of the first fluid conduit according to a further preferred embodiment such that the first fluid conduit extends the working space along the axial direction.

Analog zum ersten Ventilelement kann in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform auch das zweite Ventilelement ein zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position verstellbares Rückschlag-Ventil sein. Das zweite Rückschlag-Ventil ist dann derart eingerichtet, dass es von der geschlossenen in die geöffnete Position verstellt wird, wenn der Fluiddruck im Arbeitsraum größer ist als in der zweite Fluidleitung und die Druckdifferenz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Entsprechend kann das zweite Rückschlag-Ventil in die geschlossene Position zurückverstellt werden, wenn die Druckdifferenz wieder unter besagten Schwellwert fällt.Analogously to the first valve element, in a further preferred embodiment, the second valve element may also be a non-return valve which can be adjusted between an open and a closed position. The second check valve is then arranged such that it is adjusted from the closed to the open position when the fluid pressure in the working space is greater than in the second fluid line and the pressure difference exceeds a predetermined threshold. Accordingly, the second check valve can be returned to the closed position when the pressure difference falls below said threshold again.

In einer anderen bevorzugten Ausführungsform kann eine Mündungsöffnung der zweiten Fluidleitung in den Arbeitsraum hinein bezüglich seiner axialen Position derart angeordnet sein, dass der Kolben diese in seiner zweiten Position gerade nicht verschließt.In another preferred embodiment, an orifice of the second fluid conduit into the working space with respect to its axial position may be arranged such that the piston just does not close it in its second position.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ragt das erste Ventilelement derart in den Arbeitsraum hinein, dass das verbleibende Volumen zwischen dem Kolben in seiner zweiten Position und dem ersten Ventilelement einen Minimalwert annimmt. Auch diese Maßnahme wirkt unerwünschten Strömungs- und Kompressionsverlusten des Fluids im Arbeitsvolumen entgegen.In a further preferred embodiment, the first valve element projects into the working space in such a way that the remaining volume between the piston in its second position and the first valve element assumes a minimum value. This measure counteracts unwanted flow and compression losses of the fluid in the working volume.

Um das Einleiten von Fluid in den Arbeitsraum und die damit verbundene translatorische Bewegung von der Mündung der ersten Fluidleitung weg zu unterstützen, kann im Arbeitsraum ein federelastisches Element angeordnet werden. Dieses stützt sich vorzugsweise einenends am ersten Ventilelement und anderenends am Kolben ab und spannt somit den Kolben zur ersten Position hin vor.In order to support the introduction of fluid into the working space and the associated translational movement away from the mouth of the first fluid line, a resilient element can be arranged in the working space. This is preferably supported at one end on the first valve element and the other end on the piston and thus biases the piston towards the first position.

Überschreitet die in einer bestimmte Anwendung gewünschte Förderleistung die von der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung tatsächlich erbringbare Förderleistung, so bietet es sich an, zur Steigerung der Förderleistung mehrere erfindungsgemäße Pumpvorrichtung miteinander in Wirkverbindung zu setzten und diese fluidisch parallel zu schalten. Die Erfindung betrifft daher auch eine Pump-Anordnung mit drei vorangehend vorgestellten, erfindungsgemäßen Pumpvorrichtungen, deren Arbeitsräume mit den Durchbrüchen zwischen Arbeitsraum und erster Fluidleitung jeweils bezüglich der axialen Richtung parallel zueinander angeordnet sind. Die Anordnung der drei Arbeitsräume mit den Durchbrüchen zwischen der ersten Fluidleitung und dem Arbeitsraum weist dabei in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung bezüglich eines vordefinierten Symmetriepunkts eine 120°-Drehsymmetrie auf. Demnach sind die drei ersten Fluidleitungen als gemeinsamer ringförmiger Fluidkanal mit dem bereits genannten Symmetriepunkt als Ringmittelpunkt des ringförmigen Fluidkanals ausgebildet. Auf diese Weise kann der für die drei Pumpvorrichtungen benötigte Bauraum gering gehalten. Der symmetrische Aufbau der drei Pumpvorrichtungen führt darüber hinaus dazu, dass auch bei dem fluidischen Zusammenschalten dreier Pumpvorrichtungen das Auftreten unerwünschter Kavitation weitgehend oder gar vollständig vermieden werden kann.If the delivery rate desired in a specific application exceeds the delivery rate that can actually be achieved by the pumping device according to the invention, then it is advisable to set a plurality of pumping devices according to the invention in operative connection with each other and to connect them fluidically in parallel to increase the delivery rate. The invention therefore also relates to a pump arrangement with three previously proposed pump devices according to the invention, whose working chambers are arranged parallel to each other with the openings between the working space and the first fluid line in each case with respect to the axial direction. The arrangement of the three working chambers with the openings between the first fluid line and the working space in this case has a 120 ° rotational symmetry in a cross section perpendicular to the axial direction with respect to a predefined point of symmetry. Accordingly, the three first fluid lines are formed as a common annular fluid channel with the already mentioned point of symmetry as the ring center of the annular fluid channel. In this way, the space required for the three pumping devices can be kept low. The symmetrical design of the three pumping devices moreover leads to the fact that even with the fluidic interconnection of three pumping devices the occurrence of undesired cavitation can be largely or even completely avoided.

Die Erfindung betrifft schließlich eine Abwärmenutzungseinrichtung, die einen von einem Arbeitsmedium – einem Fluid – durchströmten oder durchströmbaren Fluidkreislauf umfasst. In dem Fluidkreislauf ist zum Antreiben des Arbeitsmediums eine oben vorgestellte, erfindungsgemäße Pumpvorrichtung oder eine vorangehend vorgestellte, erfindungsgemäße Pump-Anordnung mit drei Pumpvorrichtungen angeordnet.Finally, the invention relates to a waste heat utilization device which comprises a fluid circuit through which a working fluid flows or which can flow. In the fluid circuit for driving the working medium, an above-presented, inventive pumping device or a previously presented, inventive pumping arrangement with three pumping devices is arranged.

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.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the particular combination given, but also in other combinations or in isolation, without departing from the scope of the present invention.

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 Komponenten 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.

Es zeigen, jeweils schematisch:It show, each schematically:

1 in einer perspektivischen Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Pump-Anordnung, 1 in a perspective view an example of a pumping arrangement according to the invention,

2 eine Detaildarstellung der 1, in welcher der Aufbau einer Pumpvorrichtung 1 der Pumpanordnung näher dargestellt ist, 2 a detailed view of the 1 in which the construction of a pumping device 1 the pumping arrangement is shown in more detail,

3 eine Detaildarstellung der Pumpvorrichtung der 2 im Bereich eines Arbeitsraums 3 der Pumpvorrichtung 1, 3 a detailed view of the pumping device of 2 in the area of a workroom 3 the pumping device 1 .

4 ein erstes Realisierungsbeispiel des in der Pumpvorrichtung der 3 verbauten Druckschwankungskompensators in einem Querschnitt, 4 a first implementation example of the in the pumping device of 3 installed pressure fluctuation compensator in a cross section,

5 ein zweites Realisierungsbeispiel des in der Pumpvorrichtung der 3 verbauten Druckschwankungskompensators in einem Querschnitt, 5 a second implementation example of the in the pumping device of 3 installed pressure fluctuation compensator in a cross section,

6 den Druckschwankungskompensator der 5 in einem Längsschnitt, 6 the pressure fluctuation compensator of 5 in a longitudinal section,

7 ein drittes Realisierungsbeispiel des in der Pumpvorrichtung der 3 verbauten Druckschwankungskompensators in einem Längsschnitt, 7 a third implementation example of the in the pumping device of 3 installed pressure fluctuation compensator in a longitudinal section,

8 ein viertes technisches Realisierungsbeispiel des in der Pumpvorrichtung der 3 verbauten Druckschwankungskompensators in einem Längsschnitt, 8th a fourth technical realization example of the in the pumping device of 3 installed pressure fluctuation compensator in a longitudinal section,

9 eine den tripod-artigen Aufbau der drei Pumpvorrichtungen der 1 in schematischer Form illustrierende, skizzenhafte Darstellung. 9 a tripod-like construction of the three pumping devices of 1 Schematic illustration in sketchy form.

Die 1 illustriert in einer perspektivischen Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Pump-Anordnung 20. Die 2 zeigt eine Detaildarstellung der 1, in welcher der Aufbau einer Pumpvorrichtung 1 der Pumpanordnung 20 näher dargestellt ist. Die 3 zeigt wiederum eine Detaildarstellung der 2 im Bereich eines Arbeitsraums 3 der Pumpvorrichtung 1.The 1 Illustrates in a perspective view an example of a pump arrangement according to the invention 20 , The 2 shows a detailed representation of the 1 in which the construction of a pumping device 1 the pumping arrangement 20 is shown in more detail. The 3 again shows a detailed representation of the 2 in the area of a workroom 3 the pumping device 1 ,

Die Pump-Anordnung 20 umfasst drei jeweils als Hub- oder Axialkolbenpumpe ausgebildete Pumpvorrichtungen 1, die zur Ausbildung der Pump-Anordnung 20 in Form einer Tripod-Anordnung realisiert sind. Dies bedeutet, dass die jeweiligen Kolben 2 der drei Pumpvorrichtungen 1 sowie die den jeweiligen Kolben 2 beherbergenden Arbeitsräume 3, die jeweils von einem Pumpengehäuse 4 begrenzt werden, bezüglich ihrer axialen Achse parallel zueinander angeordnet sind. In jedem der drei Arbeitsräume 3 ist ein entlang einer axialen Richtung A verstellbarer Kolben 2 angeordnet. Jeder der drei Kolben 2 ist zwischen einer ersten Position, in welcher der Arbeitsraum 3 ein maximales Volumen aufweist, und einer zweiten Position, in welcher der Arbeitsraum 3 ein minimales Volumen aufweist, axial verstellbar. Zum Verstellen der drei Kolben 3 dient ein gemeinsamer Elektromotor 22, der in einem das Pumpengehäuse 4 entgegen der axialen Richtung A verlängernden Motorgehäuse 21 angeordnet ist. Die Steuerung des Elektromotors 22 kann mit Hilfe einer elektrischen/elektronischen Steuerungseinheit 25 erfolgen, die auf einer axial vom Pumpengehäuse 4 abgewandten Seite des Motorgehäuses 22 an diesem befestigt ist.The pump arrangement 20 comprises three each designed as a stroke or axial piston pump devices 1 leading to the formation of the pumping arrangement 20 realized in the form of a tripod arrangement. This means that the respective pistons 2 the three pumping devices 1 as well as the respective piston 2 harboring workrooms 3 , each from a pump housing 4 are limited, are arranged with respect to their axial axis parallel to each other. In each of the three workrooms 3 is an adjustable along an axial direction A piston 2 arranged. Each of the three pistons 2 is between a first position in which the working space 3 having a maximum volume, and a second position in which the working space 3 having a minimal volume, axially adjustable. For adjusting the three pistons 3 serves a common electric motor 22 which is in a pump housing 4 opposite the axial direction A extending engine housing 21 is arranged. The control of the electric motor 22 can with the help of an electrical / electronic control unit 25 take place on an axially from the pump housing 4 opposite side of the motor housing 22 attached to this.

Im Folgenden wird anhand der Darstellung der 2 der Aufbau einer der drei Pumpvorrichtungen 1 detailliert erläutert:
Das Pumpengehäuse 4 begrenzt zusammen mit dem Kolben 2 den Arbeitsraum 3, der mit einem Fluid – dem Arbeitsmedium der Pumpvorrichtung 1 – befüllbar ist. Hierzu besitzt die Pumpvorrichtung 1 eine erste Fluidleitung 5, welche mittels eines Durchbruchs 9 fluidisch mit dem Arbeitsraum 3 verbunden ist. Der Durchbruch 9 ist an einer an einer dem Kolben 2 gegenüberliegenden Stirnseite 7 des Arbeitsraums 3 im Pumpengehäuse 4 ausgebildet. Die erste Fluidleitung 5 verläuft im Bereich des Durchbruchs 9 quer zur axialen Richtung A. Dabei erstreckt sich die erste Fluidleitung 5 im Bereich des Durchbruchs 9 in besagter Ebene senkrecht zur axialen Richtung A. Im Beispiel der Figuren ist die erste Fluidleitung 5 als geschlossener ringförmiger Fluidkanal 23 ausgebildet, der sich vollständig in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung A erstreckt. Folglich ist die erste Fluidleitung 5 im Bereich des Durchbruchs 9 gekrümmt ausgebildet.The following is based on the representation of the 2 the structure of one of the three pumping devices 1 explained in detail:
The pump housing 4 limited together with the piston 2 the workroom 3 with a fluid - the working medium of the pumping device 1 - is fillable. For this purpose, the pump device has 1 a first fluid line 5 which by means of a breakthrough 9 fluidly with the working space 3 connected is. The breakthrough 9 is on one of the pistons 2 opposite end face 7 of the workroom 3 in the pump housing 4 educated. The first fluid line 5 runs in the area of the breakthrough 9 transverse to the axial direction A. In this case, the first fluid line extends 5 in the area of the breakthrough 9 in said plane perpendicular to the axial direction A. In the example of the figures, the first fluid line 5 as a closed annular fluid channel 23 formed, which extends completely in a plane perpendicular to the axial direction A. Consequently, the first fluid line 5 in the area of the breakthrough 9 formed curved.

Im Bereich des Durchbruchs 9 ist in der ersten Fluidleitung 5 ein erstes Ventilelement 10 zum Verschließen der ersten Fluidleitung 5 vorgesehen. Das erste Ventilelement 10 ragt durch den Durchbruch 9 hindurch in den Arbeitsraum 3 hinein, und zwar vorzugsweise derart, dass das Totvolumen des Arbeitsraumes minimal wird. Im Beispiel der Figuren ist das erste Ventilelement 10 ein zwischen einer geöffneten und einer geschlossenen Position verstellbares Rückschlag-Ventil 11. In der geschlossenen Position verschließt das erste Ventilelement 10 die erste Fluidleitung 5 gegen den Arbeitsraum 3 fluiddicht. In der geöffneten Position gibt das erste Ventilelement 10 die Fluidverbindung zwischen erster Fluidleitung 5 und dem Arbeitsraum 3 frei, so dass das Fluid von der ersten Fluidleitung 5 in den Arbeitsraum 3 eingeleitet werden kann. Das Rückschlag-Ventil 11 wird von seiner geschlossenen Position in seine geöffnete Position verstellt, wenn der Fluiddruck in der ersten Fluidleitung 5 größer ist als im Arbeitsraum 3 und die Druckdifferenz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Dies geschieht durch eine Axialbewegung des Kolbens 2 vom Durchbruch 9 weg.In the area of the breakthrough 9 is in the first fluid line 5 a first valve element 10 for closing the first fluid line 5 intended. The first valve element 10 sticks out through the breakthrough 9 through into the workroom 3 into, preferably in such a way that the dead volume of the working space is minimal. In the example of the figures, the first valve element 10 an adjustable between an open and a closed position check valve 11 , In the closed position, the first valve element closes 10 the first fluid line 5 against the workroom 3 fluid-tight. In the open position, there is the first valve element 10 the fluid connection between the first fluid line 5 and the workroom 3 free, allowing the fluid from the first fluid line 5 in the workroom 3 can be initiated. The check valve 11 is moved from its closed position to its open position when the fluid pressure in the first fluid line 5 larger than in the workroom 3 and the pressure difference exceeds a predetermined threshold. This is done by an axial movement of the piston 2 from the breakthrough 9 path.

Entsprechend der 2 umfasst die Pumpvorrichtung 1 auch eine Fluid-Zuführungsleitung 24 zum Einleiten des Fluids in die erste Fluidleitung 5. Die Fluid-Zuführungsleitung 24 mündet tangential in die als ringförmiger Fluidkanal 23 ausgebildete erste Fluidleitung 5. Alternativ oder zusätzlich kann die Fluid-Zuführungsleitung 24 auch schräg in die erste Fluidleitung 5 münden. Dies kann insbesondere bedeuten, dass in einem Längsschnitt der Pumpvorrichtung 1 entlang der axialen Richtung A die Fluid-Zuführungsleitung 24 einen spitzen Winkel mit der Ebene senkrecht zur axialen Richtung A ausbildet, in welcher der ringförmige Fluidkanal 23 angeordnet ist. Entsprechend 2 verlängert die erste Fluidleitung 5 den Arbeitsraum 3 entlang der axialen Richtung A.According to the 2 includes the pumping device 1 also a fluid supply line 24 for introducing the fluid into the first fluid line 5 , The fluid supply line 24 opens tangentially into the annular fluid channel 23 formed first fluid line 5 , Alternatively or additionally, the fluid supply line 24 also obliquely in the first fluid line 5 lead. This may in particular mean that in a longitudinal section of the pumping device 1 along the axial direction A, the fluid supply line 24 forms an acute angle with the plane perpendicular to the axial direction A, in which the annular fluid channel 23 is arranged. Corresponding 2 extends the first fluid line 5 the workroom 3 along the axial direction A.

Zum Ausleiten des Fluids aus dem Arbeitsraum 3 ist eine zweite Fluidleitung 6 vorgesehen, die im Bereich der zweiten Position des Kolbens 2 – diese Position ist in 2 und auch in der Detaildarstellung der 3 gezeigt – in den Arbeitsraum 3 mündet. Der Mündungsbereich 12 der zweiten Fluidleitung 6 ist also – ebenso wie die stirnseitig eingeleitete erste Fluidleitung 5 – in einem der ersten Fluidleitung 5 zugewandten axialen Endabschnitt 14 des Arbeitsraums 3 angeordnet. Die zweite Fluidleitung 6 mündet in einer den Arbeitsraum 3 begrenzenden Umfangswand 15 des Pumpengehäuses 4 in den Arbeitsraum 3. Die zweite Fluidleitung 6 mündet relativ zur axialen Richtung A schräg in den Arbeitsraum 3. Eine Mündungsöffnung 16 der zweiten Fluidleitung 6 ist bezüglich seiner axialen Position derart angeordnet, dass der Kolben 2 die Mündungsöffnung 16 in seiner zweiten Position gerade nicht verschließt.For discharging the fluid from the working space 3 is a second fluid line 6 provided in the area of the second position of the piston 2 - this position is in 2 and in the detail of the 3 shown - in the workroom 3 empties. The mouth area 12 the second fluid line 6 So is - as well as the front-side introduced first fluid line 5 - In one of the first fluid line 5 facing axial end portion 14 of the workroom 3 arranged. The second fluid line 6 culminates in a work space 3 limiting peripheral wall 15 of the pump housing 4 in the workroom 3 , The second fluid line 6 opens relative to the axial direction A obliquely into the working space 3 , A mouth opening 16 the second fluid line 6 is arranged with respect to its axial position such that the piston 2 the mouth opening 16 just does not close in its second position.

Entsprechend zum Durchbruch 9 der ersten Fluidleitung 5 ist auch im Mündungsbereich 12 der zweiten Fluidleitung 6 in den Arbeitsraum 3 hinein ein zweites Ventilelement 13 zum wahlweisen fluiddichten Verschließen der zweiten Fluidleitung 6 gegenüber dem Arbeitsraum vorgesehen. Auch das zweite Ventilelement 13 ist, ebenso wie das erste Ventilelement 10, als Rückschlagventil 17 realisiert. Im Gegensatz zum ersten Ventilelement 10 wird es jedoch von der geschlossenen in die geöffnete Position verstellt, wenn der Fluiddruck im Arbeitsraum 3 größer ist als in der zweiten Fluidleitung und die Druckdifferenz einen vorbestimmten Schwellwert überschreitet. Dies geschieht, wenn der Kolben entlang der axialen Richtung A zum Durchbruch 9 hinbewegt wird.According to the breakthrough 9 the first fluid line 5 is also in the estuarine area 12 the second fluid line 6 in the workroom 3 into a second valve element 13 for selectively sealing the second fluid line fluid-tight 6 provided opposite the work space. Also the second valve element 13 is, as well as the first valve element 10 , as a check valve 17 realized. In contrast to the first valve element 10 However, it is adjusted from the closed to the open position when the fluid pressure in the working space 3 is greater than in the second fluid line and the pressure difference exceeds a predetermined threshold. This happens when the piston breaks through along the axial direction A. 9 is moved.

Wie in 2 schematisch angedeutet, sind sowohl in der ersten Fluidleitung 5 als auch in den drei zweiten Fluidleitungen 6 (in 2 sind nur zwei dieser Fluidleitungen 6 erkennbar) Druckschwankungskompensatoren 30 zur Minimierung von Druckschwankungen in dem durch die Pumpvorrichtung 1 strömenden Fluid angeordnet. Wie 2 erkennen lässt, sind die Druckschwankungskompensatoren 30 jeweils im Bereich eines Durchbruchs 9 in der als ringförmiger Fluidkanal 23 realisierten ersten Fluidleitung 5 angeordnet. Auch in der Fluid-Zuführungsleitung 24 kann wenigstens ein zusätzlicher Druckschwankungskompensator 30 angeordnet sein.As in 2 indicated schematically, are both in the first fluid line 5 as well as in the three second fluid lines 6 (in 2 are only two of these fluid lines 6 recognizable) pressure fluctuation compensators 30 to minimize pressure fluctuations in the pumping device 1 arranged flowing fluid. As 2 are the pressure fluctuation compensators 30 each in the area of a breakthrough 9 in the as annular fluid channel 23 realized first fluid line 5 arranged. Also in the fluid supply line 24 may be at least one additional pressure fluctuation compensator 30 be arranged.

Entsprechend 2 münden die zweiten Fluidleitungen 6 in eine gemeinsame Fluid-Abführungsleitung 8. Auch im Mündungsbereich 27 der Fluid-Abführungsleitung 8, in welchem die zweiten Fluidleitungen 6 in die Fluid-Abführungsleitung 6 münden, kann ein Druckschwankungskompensator 30 angeordnet sein. In 2 sind die Druckschwankungskompensatoren 30 grobschematisch jeweils in Form eines Kreises gezeigt, um ihre Position in der Pumpvorrichtung zu verdeutlichen.Corresponding 2 open the second fluid lines 6 in a common fluid discharge line 8th , Also in the estuarine area 27 the fluid discharge line 8th in which the second fluid lines 6 in the fluid discharge line 6 can lead to a pressure fluctuation compensator 30 be arranged. In 2 are the pressure fluctuation compensators 30 roughly schematically each shown in the form of a circle to illustrate their position in the pumping device.

4 zeigt in schematischer Darstellung eine erste Realisierungsform des erfindungswesentlichen Druckschwankungskompensators 30, wie er in der ersten Fluidleitung 5, in der zweiten Fluidleitung 6, im Fluid-Zuführungskanal 24 oder im Fluid-Abführungskanal 8 angeordnet sein kann. In der Darstellung der 4 wird angenommen, dass der Druckschwankungskompensator 30 in der ersten Fluidleitung 5 angeordnet ist. Die 4 zeigt die erste Fluidleitung 5 in einem Querschnitt senkrecht zur Hauptströmungsrichtung X des durch die erste Fluidleitung 5 strömenden Fluids. Die erste Fluidleitung 5 wird von wenigstens einer Leitungswand 26 begrenzt. Der Druckschwankungskompensator 30 umfasst eine membranartige ausgebildete, fluiddichte Umhüllung 31, welche einen Umhüllungs-Innenraum 32 einschließt. Der Umhüllungs-Innenraum 32 ist mit einem Gas 33 befüllt. Als Material für die Umhüllung 31 kommt ein fluiddichtes Elastomer in Betracht. Der Druckschwankungskompensator 30 ist derart ausgebildet, dass das Volumen des Druckschwankungskompensators 30 in Abhängigkeit von dem auf den Druckschwankungskompensator 30 wirkenden Fluiddruck des Arbeitsmediums variiert. Der Druckschwankungskompensator 30 kann volumen-kompressibel ausgebildet sein. 4 shows a schematic representation of a first implementation form of the pressure fluctuation compensator essential to the invention 30 as in the first fluid line 5 in the second fluid line 6 in the fluid supply channel 24 or in the fluid discharge channel 8th can be arranged. In the presentation of the 4 it is assumed that the pressure fluctuation compensator 30 in the first fluid line 5 is arranged. The 4 shows the first fluid line 5 in a cross section perpendicular to the main flow direction X of the first fluid conduit 5 flowing fluid. The first fluid line 5 is from at least one conduit wall 26 limited. The pressure fluctuation compensator 30 comprises a membrane-like, fluid-tight envelope 31 a serving interior 32 includes. The Serving Interior 32 is with a gas 33 filled. As material for the wrapping 31 is a fluid-tight elastomer into consideration. The pressure fluctuation compensator 30 is formed such that the volume of the pressure fluctuation compensator 30 depending on the pressure fluctuation compensator 30 acting fluid pressure of the working fluid varies. The pressure fluctuation compensator 30 can be designed volume-compressible.

Im Beispiel der 4 umschließt die Umhüllung 31 den Umhüllungs-Innenraum 32 vollständig. Dies bedeutet, dass das Gas 33 ist von dem durch die erste Fluidleitung 5 strömenden und von der Pumpvorrichtung 1 zu fördernden Fluid – in 4 schematisch angedeutet und mit dem Bezugszeichen 34 bezeichnet – fluidisch getrennt ist.In the example of 4 encloses the serving 31 the serving interior 32 Completely. This means that the gas 33 is from the through the first fluid line 5 flowing and from the pumping device 1 to be pumped fluid - in 4 indicated schematically and by the reference numeral 34 designated - is fluidically isolated.

Der Querschnitt der 5 zeigt eine Variante des Beispiels der 4. Im Beispiel der 5 umhüllt die Umhüllung 31 den Umhüllungs-Innenraum 33 nicht vollständig, sondern ist als Schlauch 37 ausgebildet und besitzt endseitig eine Einlassöffnung 35 und eine der Einlassöffnung 35 gegenüberliegende Auslassöffnung 36. Dieses Szenario ist in 6 wiedergegeben, die die erste Fluidleitung 5 in einem Längsschnitt entlang der Hauptdurchströmungsrichtung X zeigt. Die Umhüllung 31 bildet einen von dem Fluid 34 durchströmbaren, inneren Kanal 38 aus. Ein Zwischenraum 39 zwischen der Leitungswand 26 der ersten Fluidleitung 5 und der Umhüllung 31 ist mit dem Gas 33 befüllt. In dem in 5 gezeigten Querschnitt besitzt die erste Fluidleitung 5 mit der darin angeordneten Umhüllung 31 im Querschnitt eine ringförmige Geometrie. Der mit Gas 33 befüllte Zwischenraum 39 ist radial innen von der Umhüllung 31 und radial außen von der Leitungswand 26 der ersten Fluidleitung 5 begrenzt. Die membranartige Umhüllung 31 der 4 bis 6 kann ein federelastisches Umhüllungs-Material umfassen oder sogar aus einem federelastischen Umhüllungs-Material bestehen.The cross section of the 5 shows a variant of the example of 4 , In the example of 5 envelops the serving 31 the serving interior 33 not complete, but is as a hose 37 formed and has an inlet end opening 35 and one of the inlet opening 35 opposite outlet opening 36 , This scenario is in 6 reproduced that the first fluid line 5 in a longitudinal section along the main flow direction X shows. The serving 31 forms one of the fluid 34 permeable, inner channel 38 out. A gap 39 between the conduit wall 26 the first fluid line 5 and the serving 31 is with the gas 33 filled. In the in 5 shown cross-section has the first fluid line 5 with the enclosure disposed therein 31 in cross-section an annular geometry. The one with gas 33 filled gap 39 is radially inward of the cladding 31 and radially outward of the conduit wall 26 the first fluid line 5 limited. The membranous cladding 31 of the 4 to 6 may comprise a resilient wrapping material or even consist of a resilient wrapping material.

Die 7 zeigt eine weitere Variante des erfindungswesentlichen Druckschwankungskompensators 30. Die 7 zeigt in analoger Weise zur 6 die erste Fluidleitung 5 im Längsschnitt entlang der Hauptdurchströmungsrichtung X des Fluids. Demnach umfasst der Druckschwankungskompensator 30 eine Ausnehmung 41, die in der die erste Fluidleitung 5 begrenzenden Leitungswand 26 ausgebildet ist. Die Ausnehmung 41 ist mittels einer membranartigen Abdeckung 40, die Teil des Druckschwankungskompensators 30 ist, fluiddicht verschlossen. Zur Ausbildung des Druckschwankungskompensators 30 ist besagte Ausnehmung 41 mit dem Gas 33 befüllt.The 7 shows a further variant of the inventive pressure fluctuation compensator 30 , The 7 shows in an analogous manner to 6 the first fluid line 5 in longitudinal section along the main flow direction X of the fluid. Accordingly, the pressure fluctuation compensator includes 30 a recess 41 that in the the first fluid line 5 limiting conduit wall 26 is trained. The recess 41 is by means of a membrane-like cover 40 , the part of the pressure fluctuation compensator 30 is, sealed fluid-tight. To form the pressure fluctuation compensator 30 is said recess 41 with the gas 33 filled.

In der Variante der 8 ist der der Druckschwankungskompensator 30 als geschlossen-poriger Kompensator-Körper 42 ausgebildet, der auf der die erste Fluidleitung 5 begrenzenden Leitungswand 26 angebracht ist. Soll möglichst wenig Bauraum für den Druckschwankungskompensator 30 verlorengehen, so empfiehlt es sich, den Kompensator-Körper 42 plattenartig auszubilden. In 8 ist innenseitig an der Gehäusewand 26 eine solche Kompensator-Platte 43 befestigt, die als Druckschwankungskompensator 30 wirkt.In the variant of 8th is the pressure fluctuation compensator 30 as a closed-porous compensator body 42 formed on the the first fluid line 5 limiting conduit wall 26 is appropriate. Should be as little space for the pressure fluctuation compensator 30 lost, so it is recommended to the compensator body 42 form plate-like. In 8th is inside on the housing wall 26 such a compensator plate 43 attached as a pressure fluctuation compensator 30 acts.

Ein verbesserter Druckausgleich mittels des Druckschwankungskompensators 30 kann erzielt werden, wenn der Druckschwankungskompensator 30 mit einer Vorspanneinrichtung ausgestattet ist, welche den Druckschwankungskompensator 30 gegen den Fluiddruck des durch die Pumpvorrichtung 1 strömenden Fluids 34 vorspannt. Eine solche Vorspanneinrichtung kann in der Art eines Federelements 44 ausgebildet sein, das wie in den 4, 5 und 7 grobschematisch angedeutet im Umhüllungs-Innenraum 32 bzw. in der Ausnehmung 41 angeordnet ist und sich an der Umhüllung 31 bzw. der Abdeckung 40 sowie der Leitungswand 26 abstützt.An improved pressure compensation by means of the pressure fluctuation compensator 30 can be achieved when the pressure fluctuation compensator 30 is equipped with a biasing device, which the pressure fluctuation compensator 30 against the fluid pressure of the pumping device 1 flowing fluid 34 biases. Such a biasing device may be in the nature of a spring element 44 be trained, like in the 4 . 5 and 7 roughly indicated in the serving interior 32 or in the recess 41 is arranged and attached to the wrapping 31 or the cover 40 as well as the conduit wall 26 supported.

Betrachtet man nun wieder die Darstellung der 2 und 3, so erkennt man, dass auch im Arbeitsraum 3 ein federelastisches Element 19 vorgesehen sein. Dieses stützt sich entsprechend 3, welches sich einendends am ersten Ventilelement 10 und anderenends am Kolben 2 ab und spannt den Kolben 2 somit zur ersten Position hin vor.Looking again at the representation of the 2 and 3 , so you realize that even in the workroom 3 a springy element 19 be provided. This is supported accordingly 3 , which at one end on the first valve element 10 and at the other end on the piston 2 off and cocking the piston 2 thus to the first position before.

Abschließend wird anhand der 9 die bereits eingangs erwähnte, tripodartige Anordnung der Pumpen-Anordnung 20 erläutert. Die 9 zeigt hierzu den Aufbau der 2 in einem Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A in einer grobschematischen Darstellung. Die drei Arbeitsräume 3 der drei Pumpvorrichtungen 1 – in 4 durch gestrichelte Linien angedeutet – sind entlang der axialen Richtung A parallel zueinander angeordnet. Wie 9 anschaulich belegt, weist die Anordnung der drei Arbeitsräume 3 im Querschnitt senkrecht zur axialen Richtung A bezüglich eines vordefinierten Symmetriepunkts S eine 120° Drehsymmetrie auf. Dabei sind die drei ersten Fluidleitungen 5 als gemeinsamer ringförmiger Fluidkanal 23 mit dem Symmetriepunkt S als Ringmittelpunkt M ausgebildet.Finally, based on the 9 already mentioned at the beginning, tripodartige arrangement of the pump assembly 20 explained. The 9 shows the structure of the 2 in a cross section perpendicular to the axial direction A in a rough schematic representation. The three workrooms 3 the three pumping devices 1 - in 4 indicated by dashed lines - are arranged along the axial direction A parallel to each other. As 9 clearly demonstrated, the arrangement of the three workrooms 3 in cross-section perpendicular to the axial direction A with respect to a predefined point of symmetry S a 120 ° rotational symmetry. Here are the first three fluid lines 5 as a common annular fluid channel 23 formed with the symmetry point S as the ring center M.

Auf diese Weise kann die Ausbildung der ersten Fluidleitung 5 als ringförmiger Fluidkanal 23 dazu genutzt werden, die Arbeitsräume 3 aller drei Pumpvorrichtungen 1 auf die oben beschriebene Weise mit dem Arbeitsmedium, also dem Fluid zu versorgen. Dadurch wird gewährleistet, dass die Ausbildung unerwünschter Kavitation sowohl im Fluidkanal 23 als auch in den drei Arbeitsräumen 3 weitgehend oder sogar vollständig unterbunden werden kann.In this way, the formation of the first fluid line 5 as an annular fluid channel 23 be used to the workrooms 3 all three pumping devices 1 to supply in the manner described above with the working fluid, so the fluid. This ensures that the formation of unwanted cavitation both in the fluid channel 23 as well as in the three workrooms 3 can be largely or even completely prevented.

Die drei zweiten Fluidleitungen 6 münden entsprechend der 2 in eine gemeinsame Fluid-Abführungsleitung 8.The three second fluid lines 6 lead according to the 2 in a common fluid discharge line 8th ,

Claims

Pumping device ( 1 ), in particular axial piston pump, for a waste heat utilization device of a motor vehicle, - with one of a pump housing ( 4 ) partially limited and can be filled with a fluid working space ( 3 ), in which a piston ( 2 ) between a first position in which the working space ( 3 ) has a maximum volume, and a second position in which the working space ( 3 ) has a minimum volume, along an axial direction (A) is adjustably arranged, - with a first fluid line ( 5 ) for introducing the fluid into the working space ( 3 ), wherein the first fluid line ( 5 ) by means of a breakthrough ( 9 ) attached to a piston ( 2 ) opposite end face ( 7 ) of the workspace ( 3 ) in the pump housing ( 4 ) is fluidly connected to the working space ( 3 ), and wherein in the region of the breakthrough ( 9 ) in the first fluid line ( 5 ) a first valve element ( 10 ) for fluid-tight closing of the first fluid line ( 5 ) against the working space ( 3 ), and wherein the first fluid line ( 5 ) at least in the area of the breakthrough ( 9 ) transversely to the axial direction (A), - with a second fluid line ( 6 ) for discharging the fluid from the working space ( 3 ), which in the region of the second position of the piston ( 2 ) in the working space ( 3 ), - wherein in the first fluid line ( 5 ) and / or in the second fluid line ( 6 ) at least one pressure fluctuation compensator ( 30 ) for minimizing pressure fluctuations in the pump ( 1 ) flowing fluid is arranged.

Pumping device according to claim 1, characterized in that the pressure fluctuation compensator ( 30 ) is designed volume-compressible, such that the volume of the pressure fluctuation compensator ( 30 ) depending on the pressure fluctuation compensator ( 30 ) acting fluid pressure of the fluid ( 34 ) varies.

Pumping device according to claim 1 or 2, characterized in that the pressure fluctuation compensator ( 30 ) a membrane-like, fluid-tight envelope ( 31 ), which has a casing interior ( 32 partially or completely enclosing, at least partially, a gas ( 33 ) is filled.

Pumping device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane-like, fluid-tight envelope ( 31 ) hose-like with an inlet opening ( 35 ) and an outlet opening ( 36 ) and in the first and / or second fluid line ( 5 . 6 ) is arranged such that the envelope ( 31 ) one with the fluid ( 34 ) through-flowable inner channel ( 38 ) and a gap ( 29 ) between at least one conduit wall ( 26 ) of the first and / or second fluid line ( 5 . 6 ) and the envelope ( 31 ) with a gas ( 33 ) is filled.

Pumping device according to claim 4, characterized in that the first and / or second fluid line ( 5 . 6 ) with the enclosure ( 31 ) in cross-section perpendicular to the flow direction of the fluid ( 34 ) has an annular geometry such that the gas ( 33 ) filled gap ( 39 ) radially inward of the enclosure ( 31 ) and radially outside of the conduit wall ( 26 ) of the first and second fluid line ( 5 . 6 ) is limited.

Pumping device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the membrane-like and fluid-tight envelope ( 31 ) comprises a resilient wrapping material or consists of a resilient wrapping material.

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure fluctuation compensator ( 30 ) a recess ( 41 ), which in one of the first and second fluid line ( 5 . 6 ) limiting conduit wall ( 26 ) is formed and by means of a membrane-like cover ( 40 ) is closed, wherein the recess ( 41 ) with a gas ( 33 ) is filled,

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that the pressure fluctuation compensator ( 30 ) a closed-pore compensator body ( 42 ), which on the inside on the first and second fluid line ( 5 . 6 ) limiting conduit wall ( 26 ) is arranged.

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that the compensator body ( 42 ) is plate-like and at least one compensator plate ( 43 ), which on the inside at the first and second fluid line ( 5 . 6 ) is attached.

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that a biasing device is provided, which the pressure fluctuation compensator ( 30 ) against the fluid pressure of the pumping device ( 1 ) flowing fluid ( 34 ).

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that - the pumping device ( 1 ) a fluid supply line ( 24 ) for introducing the fluid into the first fluid line ( 5 ), - in the fluid supply line ( 24 ) at least one pressure fluctuation compensator ( 30 ) is arranged.

Pumping device according to claim 11, characterized in that - the fluid supply line ( 24 ) tangentially and / or obliquely into the first fluid line ( 5 ) opens.

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two second fluid lines ( 6 ) are present, which in a common fluid-discharge line ( 8th ), wherein in at least one mouth region ( 25 ) of the fluid discharge line ( 8th ) a pressure fluctuation compensator ( 30 ) is arranged.

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that the first fluid line ( 5 ) as a closed annular fluid channel ( 23 ) is formed, which extends completely in the plane perpendicular to the axial direction (A).

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that the Druckschwankungskompensator ( 30 ) in the area of the breakthrough ( 9 ) is arranged.

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that the first fluid line ( 5 ) the working space ( 3 ) is extended along the axial direction (A).

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that the first valve element ( 5 ) adjustable between an open and a closed position check valve ( 11 ), which is moved from the closed to the open position when the fluid pressure in the first fluid line ( 5 ) is larger than in the workspace ( 3 ) and the pressure difference between the fluid in the working space ( 3 ) and the fluid in the first fluid line ( 5 ) exceeds a predetermined threshold.

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that the second fluid line ( 6 ) relative to the axial direction (A) obliquely into the working space ( 3 ) opens.

Pumping device according to one of the preceding claims, characterized in that the second fluid line ( 6 ) in a working space ( 3 ) circumference limiting peripheral wall ( 15 ) in the working space ( 3 ) opens.

Pump arrangement ( 20 ), - with three pumping devices ( 1 ) according to one of the preceding claims, whose working spaces ( 3 ) with the breakthroughs ( 9 ) are arranged parallel to each other with respect to the axial direction (A), - the arrangement of the three working spaces ( 3 ) with the breakthroughs ( 9 ) in a cross section perpendicular to the axial direction (A) with respect to a predefined point of symmetry (S) has a 120 ° rotational symmetry, - wherein the three first fluid lines ( 5 ) as a common annular fluid channel ( 23 ) with the point of symmetry (S) as the ring center (M) of the annular fluid channel ( 23 ) are formed.

Waste heat utilization device, with a fluid circuit through which a fluid can flow or through, in which a pumping device (for pumping the fluid) is provided (FIG. 1 ) according to one of claims 1 to 19 or a pumping arrangement ( 20 ) is arranged according to claim 12.