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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpenleitvorrichtung für eine Pumpe zum Fördern einer Flüssigkeit umfassend ein Gehäuse und darin angeordnet ein erstes Ringelement, wobei das erste Ringelement über ein elastisches Element in eine axiale Richtung vorgespannt ist, ein feststehendes zweites Ringelement, wobei das zweite Ringelement im Wesentlichen parallel zu dem ersten Ringelement angeordnet ist, ein drehbares drittes Ringelement, wobei das dritte Ringelement antriebswirksam mit dem ersten Ringelement verbunden ist, sowie mehrere Leitschaufeln, die umfänglich gleichmäßig beabstandet zwischen dem ersten Ringelement und dem zweiten Ringelement drehbar gelagert sind und über das dritte Ringelement zu einer Schwenkbewegung aktuierbar sind.
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Stand der Technik
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Pumpenleitvorrichtungen werden unter anderem bei Pumpen innerhalb eines Kraftfahrzeugs eingesetzt. Vermittels solcher Pumpenleitvorrichtungen wird die Kühlflüssigkeitsmenge und/oder -geschwindigkeit gezielt beeinflusst. Ein großes Problem im Bereich des Pumpenbaus, das durch den Einsatz einer Pumpenleitvorrichtung erheblich reduziert werden kann, stellt beispielsweise die Pumpenkavitation, insbesondere bei Kreiselpumpen, dar. Nach Bernoulli ist der statische Druck in einem Medium umso geringer, je höher die Geschwindigkeit ist. Sinkt der statische Druck unter den Verdampfungsdruck einer Flüssigkeit, bilden sich Dampf- oder Gasblasen, die in Zonen höheren Drucks dann mit sehr hohen Druck- und Temperaturspitzen kondensieren. Zum Beispiel entstehen bei einer Kreiselpumpe an dem saugseitigen Pumpeneintritt Dampfblasen, die von der Strömung mitgerissen werden und im Innern der Pumpe wieder schlagartig zusammenfallen. Dadurch entsteht ein Micro-Flüssigkeitsstrahl, der sich mit sehr hoher Geschwindigkeit und hohem Druck auf die umgebenden Oberflächen richtet, wobei diese Oberflächen abrasiv stark belastet werden.
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Das Dokument
US 6 309 193 B1 beschreibt beispielsweise eine elektromotorisch angetriebene Pumpe zum Fördern einer Kühlflüssigkeit innerhalb eines Kühlsystems zur Kühlung einer Verbrennungskraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. Die Pumpe umfasst verstellbare Eintritts-Leitschaufeln die den Vordrall bzw. die Eintrittsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit in die Pumpe sowie die Durchflussmenge, die Förderhöhe etc. der Kühlflüssigkeit verändern. Die Eintritts-Leitschaufeln haben die Aufgabe den Kühlflüssigkeits-Durchfluss durch den Pumpenläufer zu erhöhen, oder zu reduzieren. Aus der
DE 10 2008 027 157 B4 ist eine Pumpe zur Kühlung eines Kraftfahrzeugs bekannt, die Leitschaufeln umfasst.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung eine Pumpenleitvorrichtung, insbesondere für eine Pumpe innerhalb eines Kraftfahrzeugs, vorzuschlagen, die ein effizientes Leiten von Flüssigkeiten ohne unerwünschte parasitäre Verluste und negative Einflüsse erlaubt.
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Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch eine Pumpenleitvorrichtung für eine Pumpe zum Fördern einer Flüssigkeit umfassend ein Gehäuse und darin angeordnet, ein erstes Ringelement, wobei das erste Ringelement über ein elastisches Element in eine axiale Richtung vorgespannt ist, ein feststehendes zweites Ringelement, wobei das zweite Ringelement im Wesentlichen parallel zu dem ersten Ringelement angeordnet ist, ein drehbares drittes Ringelement, wobei das dritte Ringelement antriebswirksam mit dem ersten Ringelement verbunden ist, sowie mehrere Leitschaufeln, die umfänglich gleichmäßig beabstandet zwischen dem ersten Ringelement und dem zweiten Ringelement drehbar gelagert sind und über das dritte Ringelement zu einer Schwenkbewegung aktuierbar sind, wobei die Leitschaufeln jeweils an einer ersten Stirnseite und/oder an einer zweiten Stirnseite eine Dichtungsgeometrie aufweisen.
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Erfindungsgemäß weist die Pumpenleitvorrichtung ein Gehäuse sowie drei in dem Gehäuse angeordnete Ringelemente, nämlich ein erstes Ringelement, ein zweites Ringelement und ein drittes Ringelement, und weiterhin mehrere Leitschaufeln auf.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das erste Ringelement über ein elastisches Element axial in Richtung zum zweiten Ringelement der Pumpenleitvorrichtung vorgespannt. Das zweite Ringelement ist erfindungsgemäß feststehend, d.h. nicht bewegbar, ausgebildet und im Wesentlichen parallel zu dem ersten Ringelement angeordnet. Das dritte Ringelement ist erfindungsgemäß drehbar ausgebildet und antriebswirksam mit dem ersten Ringelement verbunden.
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Die Begrifflichkeit „axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel zu der Längsachse der Pumpenleitvorrichtung
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Entsprechend der vorliegenden Erfindung sind die Leitschaufeln umfänglich gleichmäßig beabstandet zwischen dem ersten Ringelement und dem zweiten Ringelement drehbar gelagert angeordnet und über das dritte Ringelement zu einer Schwenkbewegung aktuierbar. Die Leitschaufeln sind in eine erste Position und eine zweite Position schwenkbar ausgebildet, wobei die erste Position einer Position der Leitschaufeln entspricht, die einen im Wesentlichen radialen Durchfluss von Flüssigkeit zwischen dem ersten Ringelement und dem zweiten Ringelement erlaubt und die zweite Position einer Position der Leitschaufeln entspricht, die keinen radialen Durchfluss von Flüssigkeit zwischen dem ersten Ringelement und dem zweiten Ringelement erlaubt.
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Die Begrifflichkeit „radial“ beschreibt eine Richtung normal auf die Längsachse der Pumpenleitvorrichtung.
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Weiterhin erfindungsgemäß weisen die Leitschaufeln jeweils an einer ersten Stirnseite und/oder an einer zweiten Stirnseite eine Dichtungsgeometrie auf.
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Durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Pumpenleitvorrichtung werden Dichtungslücken zwischen den jeweiligen Leitschaufeln und optional dem ersten Ringelement und/oder dem zweiten Ringelement reduziert. Derart ist es möglich Kontaminierungseffekte sowie Kavitationseffekte zu minimieren und eine verbesserte Arbeitsleistung der Pumpenleitvorrichtung zu realisieren.
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Weiterhin zeichnet sich die erfindungsgemäße Pumpenleitvorrichtung durch ein robustes Design aus, dass einen reibungs- sowie verschleißoptimierten Betrieb der Pumpenleitvorrichtung erlaubt.
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Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den beigefügten Zeichnungen angegeben.
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Bevorzugt ist die Dichtungsgeometrie an der ersten Stirnseite und/oder der zweiten Stirnseite der jeweiligen Leitschaufel durch zumindest eine Abschrägung oder zumindest eine Kante und/oder eine raue Oberfläche ausgebildet. Es sind jedoch sämtliche Ausbildungen der Dichtungsgeometrie vorstellbar, die eine Dichtung zwischen der jeweiligen Leitschaufel und dem ersten Ringelement und/oder dem zweiten Ringelement gewährleisten.
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Weiterhin bevorzugt weist das erste Ringelement und/oder das zweite Ringelement auf der der jeweiligen Stirnseite der jeweiligen Leitschaufel zugewandten Seite jeweils zumindest eine Gegendichtungsgeometrie auf.
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Die Gegendichtungsgeometrie ist vorzugsweise an dem ersten Ringelement und/oder dem zweiten Ringelement durch eine lineare Gegenfläche oder eine Gegenabschrägung oder eine Gegenkante und/oder eine raue Gegenoberfläche ausgebildet.
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Das zweite Ringelement kann einteilig mit dem Gehäuse ausgebildet sein. Durch die einteilige Ausbildung des zweiten Ringelements und des Gehäuses der Pumpenleitvorrichtung wird eine besonders einfache sowie kostenoptimiere Herstellung der Pumpenleitvorrichtung realisiert.
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Das elastische Element ist vorzugsweise zwischen dem Gehäuse und dem ersten Ringelement angeordnet.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer Pumpenleitvorrichtung.
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2 zeigt eine schematische Darstellung der Befestigung einer Leitschaufel zwischen einem ersten Ringelement und einem zweiten Ringelement.
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3a–3c zeigen jeweils unterschiedliche schematische Darstellungen jeweils einer Leitschaufel mit einer Abschrägung als Dichtungsgeometrie.
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4 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer Leitschaufel mit einer Kante als Dichtungsgeometrie.
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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1 zeigt eine schematische Darstellung einer beispielhaften Pumpenleitvorrichtung 1, wobei die Pumpenleitvorrichtung 1 in einem Gehäuse 10 angeordnet ist und stromaufwärts zu einem Pumpenlaufrad 12 einer Pumpe angeordnet ist.
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Das Gehäuse 10 der Pumpenleitvorrichtung 1 ist einteilig mit einem Pumpengehäuse (nicht dargestellt) ausgebildet.
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Die Pumpenleitvorrichtung 1 weist drei in dem Gehäuse 10 angeordnete Ringelemente 2, 3, 4, nämlich ein erstes Ringelement 2, ein zweites Ringelement 3 und ein drittes Ringelement 4 auf. Weiterhin weist die Pumpenleitvorrichtung 1 mehrere Leitschaufeln 5 auf.
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Das erste Ringelement 2 ist über ein elastisches Element 11, nämlich eine Feder, axial in Richtung zu dem zweiten Ringelement 3 vorgespannt (2). Das elastische Element 11 ist zwischen dem Gehäuse 10 und dem ersten Ringelement 2 angeordnet. Das zweite Ringelement 3 ist feststehend, d.h. nicht bewegbar, ausgebildet und parallel zu dem ersten Ringelement 2 angeordnet. Das zweite Ringelement ist in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel einteilig mit dem Gehäuse 10 der Pumpenleitvorrichtung 1 ausgebildet. Das dritte Ringelement 4 ist drehbar ausgebildet und antriebswirksam mit dem ersten Ringelement 2 verbunden. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umgibt das dritte Ringelement 4 das erste Ringelement 2 außenumfänglich.
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Die Begrifflichkeit „axial“ beschreibt eine Richtung entlang oder parallel einer Längsachse 13 der Pumpenleitvorrichtung 1.
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Die Leitschaufeln 5 der Pumpenleitvorrichtung 1 sind im Wesentlichen zwischen dem ersten Ringelement 2 und dem zweiten Ringelement 3 umfänglich gleichmäßig beabstandet angeordnet. Die Leitschaufeln 5 sind über das dritte Ringelement 4 zu einer Schwenkbewegung aktuierbar. Jede Leitschaufel 5 weist jeweils drei Pins 14, 15, 16 auf, wobei ein erster Pin 14 an einer ersten Stirnseite 6 der jeweiligen Leitschaufel 5 und ein zweiter Pin 15 an einer zweiten Stirnseite 7 der jeweiligen Leitschaufel 5 angeordnet ist. Entlang der axialen Erstreckung der jeweiligen Leitschaufel 5 bilden der erste Pin 14 und der zweite Pin 15 eine jeweilige Drehachse 17 aus. Der erste Pin 14 der jeweiligen Leitschaufel 5 ist in einer jeweiligen ersten Aufnahme 18 an dem ersten Ringelement 2 der Pumpenleitvorrichtung 1, entlang der jeweiligen ersten Aufnahme 18 bewegbar, aufgenommen; der zweite Pin 15 der jeweiligen Leitschaufel 5 ist in einer jeweiligen zweiten Aufnahme 19 an dem zweiten Ringelement 3 der Pumpenleitvorrichtung 1, entlang der jeweiligen zweiten Aufnahme 19 bewegbar, aufgenommen. Der dritte Pin 16 der jeweiligen Leitschaufel 5 ist in einer jeweiligen dritten Aufnahme 20 an dem dritten Ringelement 4 der Pumpenleitvorrichtung 1 drehbar angelenkt.
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Die Leitschaufeln 5 weisen in den in 3a, 3b, 3c sowie 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen jeweils an einer zweiten Stirnseite 7 eine Dichtungsgeometrie 8 auf. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Ausbildung der Dichtungsgeometrie 8 an der ersten Stirnseite 26 oder an der ersten Stirnseite 6 und der zweiten Stirnseite 7 der Leitschaufeln 5 ebenso denkbar.
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In 3b und 3c ist die Dichtungsgeometrie 8 an der zweiten Stirnseite 7 der jeweiligen Leitschaufel 5 durch eine Abschrägung 8‘ ausgebildet. In 3a ist die Dichtungsgeometrie 8 durch zwei Abschrägungen 8‘‘ ausgebildet.
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Das zweite Ringelement 3 weist in 3a und 3b auf der der zweiten Stirnseite 7 der jeweiligen Leitschaufel 5 zugewandten Seite eine Gegendichtungsgeometrie 9, nämlich eine lineare Gegenfläche 9‘, auf. In 3c ist die Gegendichtungsgeometrie 9 an der der zweiten Stirnseite 7 der jeweiligen Leitschaufel 5 zugewandten Seite als Gegenabschrägung 9‘‘ ausgebildet.
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In 4 ist die Dichtungsgeometrie 8 durch eine Kante 8‘‘ ausgebildet. Das zweite Ringelement 3 weist auf der der zweiten Stirnseite 7 der jeweiligen Leitschaufel 5 zugewandten Seite eine Gegendichtungsgeometrie 9, nämlich eine Gegenkante 9‘‘‘, auf.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Pumpenleitvorrichtung
- 2
- Erstes Ringelement
- 3
- Zweites Ringelement
- 4
- Drittes Ringelement
- 5
- Leitschaufel
- 6
- Erste Stirnseite
- 7
- Zweite Stirnseite
- 8
- Dichtungsgeometrie
- 8‘
- Abschrägung
- 8‘‘
- Kante
- 9
- Gegendichtungsgeometrie
- 9‘
- Lineare Gegenfläche
- 9‘‘
- Gegenabschrägung
- 9‘‘‘
- Gegenkante
- 10
- Gehäuse
- 11
- Elastisches Element
- 12
- Pumpenlaufrad
- 13
- Längsachse
- 14
- Erster Pin
- 15
- Zweiter Pin
- 16
- Dritter Pin
- 17
- Drehachse
- 18
- Erste Aufnahme
- 19
- Zweite Aufnahme
- 20
- Dritte Aufnahme
