DE102017211880A1

DE102017211880A1 - Delivery unit and water injection device

Info

Publication number: DE102017211880A1
Application number: DE102017211880.6A
Authority: DE
Inventors: Hubert Stier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-07-12
Filing date: 2017-07-12
Publication date: 2019-01-17

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Förderaggregat (1) für ein Fluid (2), vorzugsweise Wasser, umfassend ein Gehäuse (3), eine Antriebswelle (4), die in dem Gehäuse (3) drehbar um eine Antriebsachse (5) angeordnet ist, und einen Rotor (8) mit einer Rotorachse (9), wobei die Antriebswelle (4) mit dem Rotor (8) zusammenwirkt und das Fluid (2) von einem Zulaufbereich (10) zu einem Ablaufbereich (11) fördert, und wobei mindestens ein Verbindungskanal (12) in dem Förderaggregat (1) vorgesehen ist, durch den ein Hochdruckbereich (31) mit einem Niederdruckbereich (32) verbunden ist.

The invention relates to a delivery unit (1) for a fluid (2), preferably water, comprising a housing (3), a drive shaft (4) which is arranged rotatably in the housing (3) about a drive axis (5), and a Rotor (8) having a rotor axis (9), wherein the drive shaft (4) cooperates with the rotor (8) and conveys the fluid (2) from an inlet region (10) to a drainage region (11), and wherein at least one connecting channel ( 12) is provided in the delivery unit (1) through which a high pressure area (31) is connected to a low pressure area (32).

Description

Stand der TechnikState of the art

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Förderaggregat, sowie eine Wassereinspritzvorrichtung mit einem solchen Förderaggregat mit einem Verbindungskanal zwischen einem Zulaufbereich und einem Ablaufbereich.The present invention relates to a delivery unit, as well as a water injection device with such a delivery unit with a connecting channel between an inlet area and a drain area.

Wassereinspritzvorrichtungen mit einem Förderaggregat sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Das Förderaggregat besteht typischerweise aus einer Antriebswelle und einem von der Antriebswelle angetriebenen, drehbar angeordneten Rotor. Die Antriebswelle ist in einem Gehäuse durch hydrodynamische Gleitlager gelagert. An einer ersten freien Stirnseite der Antriebswelle ist eine schiefe Gleitfläche angeordnet, die den Rotor mit seiner Rotorachse um eine Antriebsachse der Antriebswelle taumeln lässt. Durch die Taumelbewegung des Rotors wird nach dem Verdrängungsprinzip durch das Zusammenwirken des Rotors mit dem Gehäuse ein mittels eines Zulaufbereichs zugeführtes Fluid zu einem Ablaufbereich gepumpt. Um eine ausreichende Flüssigkeitsreibung in den Gleitlagern zu gewährleisten, ist eine Mindestdrehzahl der Antriebswelle nicht zu unterschreiten.Water injection devices with a delivery unit are known from the prior art in different configurations. The delivery unit typically consists of a drive shaft and a rotatably mounted rotor driven by the drive shaft. The drive shaft is mounted in a housing by hydrodynamic sliding bearings. At a first free end face of the drive shaft, an inclined sliding surface is arranged, which can tumble the rotor with its rotor axis about a drive axis of the drive shaft. Due to the tumbling motion of the rotor, a fluid supplied by means of an inlet region is pumped to a drainage region by the interaction of the rotor with the housing according to the displacement principle. To ensure sufficient fluid friction in the plain bearings, a minimum speed of the drive shaft is not to fall below.

Das Förderaggregat als Bestandteil einer Wassereinspritzvorrichtung stellt somit kontinuierlich beispielsweise für Wassereinspritzung einer Arbeitskraftmaschine verdichtetes Wasser zur Verfügung, unabhängig ob dieses benötigt ist oder nicht. Die Wassereinspritzvorrichtung nach dem Stand der Technik umfasst somit typischerweise einen Kreislauf, in dem das nicht benötigte Fluid zirkuliert, umfassend einen Tank, dass Förderaggregat und eine Rücklaufleitung zu dem Tank, wobei in der Rücklaufleitung zu dem Tank eine Drossel vorgesehen ist, durch die das Druckniveau des Fluids aufrechterhalten ist.The delivery unit as part of a water injection device thus provides continuously, for example, for water injection of a working machine compressed water available, regardless of whether this is needed or not. The water injector of the prior art thus typically comprises a circuit in which the unnecessary fluid circulates, comprising a tank, the delivery unit and a return line to the tank, wherein in the return line to the tank, a throttle is provided, through which the pressure level of the fluid is maintained.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Das erfindungsgemäße Förderaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und die erfindungsgemäße Wassereinspritzvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass das Förderaggregat keine separate Rücklaufleitung benötigt und somit die erfindungsgemäße Wassereinspritzvorrichtung einen äußerst geringen Bauraum einnimmt, einfach in der Montage ist, kostengünstig herzustellen ist, ein geringes Gewicht aufweist und eine hohe Systemsicherheit aufweist. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Förderaggregat ein Gehäuse, eine Antriebswelle, die in dem Gehäuse drehbar um eine Antriebsachse angeordnet ist, und einen Rotor mit einer Rotorachse umfasst, wobei die Antriebswelle mit dem Rotor zusammenwirkt und das Fluid von einem Zulaufbereich zu einem Ablaufbereich fördert, und wobei mindestens ein Verbindungskanal vorgesehen ist, durch den ein Hochdruckbereich mit einem Niederdruckbereich innerhalb des Förderaggregats verbunden ist. Ist der Mengenbedarf an Fluid unterhalb der Fördermenge des Förderaggregats, kann das in dem Hochdruckbereich unter Druck stehende Fluid durch den Verbindungskanal zurück in den Zulaufbereich bzw. den Niederdruckbereich fließen.The delivery unit according to the invention with the features of claim 1 and the water injection device according to the invention with the features of claim 11 has the advantage that the delivery unit does not require a separate return line and thus the water injection device according to the invention occupies a very small space, is easy to install, inexpensive is to produce, has a low weight and has a high system security. This is inventively achieved in that the delivery unit comprises a housing, a drive shaft which is rotatably disposed in the housing about a drive axis, and a rotor having a rotor axis, wherein the drive shaft cooperates with the rotor and the fluid from an inlet region to a drain region promotes, and wherein at least one connecting channel is provided, through which a high-pressure region is connected to a low-pressure region within the delivery unit. If the amount of fluid required is below the delivery rate of the delivery unit, the fluid under pressure in the high-pressure region can flow back into the inlet region or the low-pressure region through the connection channel.

Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.The dependent claims show preferred developments of the invention.

Gemäß einer vorteilhaften Ausbildung der vorliegenden Erfindung weist die Antriebswelle eine mit dem Rotor zusammenwirkenden schiefe Gleitebene auf, die an einem ersten freien Ende der Antriebswelle ausgebildet ist und den Rotor mit der Rotorachse um die Antriebsachse taumeln lässt. Durch die Taumelbewegung des Rotors wirkt der Rotor mit dem Gehäuse derart zusammen, dass das Fluid von dem Zulaufbereich zu dem Ablaufbereich gefördert ist. Durch diese Anordnung arbeitet das Förderaggregat besonders effizient.According to an advantageous embodiment of the present invention, the drive shaft has a cooperating with the rotor inclined sliding plane, which is formed at a first free end of the drive shaft and can tumble the rotor with the rotor axis about the drive axis. As a result of the tumbling motion of the rotor, the rotor cooperates with the housing in such a way that the fluid is conveyed from the inlet area to the outlet area. With this arrangement, the delivery unit works very efficiently.

Vorzugsweise ist in der Antriebswelle ein Kanal ausgebildet, wodurch der Zulaufbereich an dem ersten freien Ende der Antriebswelle und der Ablaufbereich verbunden sind. Das Fluid strömt somit von einer äußeren Mantelfläche der Antriebswelle am ersten freien Ende in den Rotor, ist dort durch die Rotation der Antriebswelle verdichtet und anschließend durch den Kanal, der koaxial in der Antriebswelle angeordnet ist, abgeführt.Preferably, a channel is formed in the drive shaft, whereby the inlet region at the first free end of the drive shaft and the drainage region are connected. The fluid thus flows from an outer surface of the drive shaft at the first free end into the rotor, where it is compressed by the rotation of the drive shaft and then discharged through the channel, which is arranged coaxially in the drive shaft.

Darüber hinaus ist besonders vorteilhaft, wenn die Antriebswelle durch ein erstes Gleitlager und ein zweites Gleitlager in dem Gehäuse gelagert ist. Die Gleitlager bilden eine Dichtung zwischen dem mit dem Fluid unter Druck stehenden Ablaufbereich (Hockdruckbereich) und dem nicht druckbeaufschlagten Zulaufbereich (Niederdruckbereich). Durch die sich einstellende Leckageströmung zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich erfolgt eine Flüssigkeitsschmierung der Gleitlager.Moreover, it is particularly advantageous if the drive shaft is supported by a first sliding bearing and a second sliding bearing in the housing. The plain bearings form a seal between the fluid area under pressure (high pressure area) and the non-pressurized inlet area (low pressure area). Due to the self-adjusting leakage flow between the high-pressure region and the low-pressure region, fluid lubrication of the plain bearings takes place.

Bevorzugt ist in Axialrichtung des Förderaggregats zwischen dem ersten Gleitlager und dem zweiten Gleitlager in dem Rotor ein Anker vorgesehen, der mit einer elektrischen Wicklung eines elektrischen Stators in dem Gehäuse zusammenwirkt. Auf diese Weise ist ein kostengünstiger elektrischer Antrieb realisiert, dessen Anker in der Antriebswelle des Förderaggregats integriert ist und eine kompakte platzsparende Bauform ermöglicht.Preferably, in the axial direction of the delivery unit between the first sliding bearing and the second sliding bearing in the rotor, an armature is provided, which cooperates with an electrical winding of an electric stator in the housing. In this way, a cost-effective electric drive is realized, the anchor is integrated in the drive shaft of the delivery unit and allows a compact space-saving design.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der mindestens eine Verbindungskanal in dem Gehäuse angeordnet oder der mindestens eine Verbindungskanal als eine Nut in wenigstens eine innere Mantelfläche des Gehäuses im Bereich mindestens eines der Gleitlager eingearbeitet. According to a further preferred embodiment of the present invention, the at least one connecting channel is arranged in the housing or the at least one connecting channel is incorporated as a groove in at least one inner circumferential surface of the housing in the region of at least one of the plain bearings.

Weiter bevorzugt ist der mindestens eine Verbindungskanal in dem Rotor als eine Nut in einer Gleitebene ausgebildet ist. Durch eine Ausgestaltung der Nut, kann durch eine Verjüngung der Nut die Drossel in den Verbindungskanal integriert werden. Der Verbindungskanal ist hierdurch besonders kostengünstig und einfach herzustellen.More preferably, the at least one connecting channel is formed in the rotor as a groove in a sliding plane. By an embodiment of the groove, the throttle can be integrated into the connecting channel by a taper of the groove. The connecting channel is thus particularly inexpensive and easy to manufacture.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung kann der Verbindungskanal nach Art einer Nut auf der äußeren Mantelfläche der Antriebswelle oder an dem freien Ende der Antriebsachse im Bereich der Gleitebene angeordnet sein. Durch eine entsprechende Dimensionierung der Nut, kann die gewünschte Drosselwirkung des Verbindungskanals erreicht werden.According to a further preferred embodiment of the present invention, the connecting channel may be arranged in the manner of a groove on the outer circumferential surface of the drive shaft or at the free end of the drive axle in the region of the sliding plane. By appropriate dimensioning of the groove, the desired throttle effect of the connection channel can be achieved.

Weiter bevorzugt ist der mindestens eine Verbindungskanal im Bereich der Antriebswelle angeordnet. Der Verbindungskanal verbindet somit den Kanal im Inneren der Antriebswelle mit der äußeren Mantelfläche der Antriebswelle, wobei die Drossel beispielsweise durch eine Verjüngung des Querschnittes des Verbindungskanals hergestellt ist. Der Verbindungskanal mündet demnach an der äußeren Mantelfläche in einem Bereich zwischen dem ersten und dem zweiten Gleitlager, oder auf der dem Zulaufbereich zugewandten Seite des zweiten Gleitlagers.More preferably, the at least one connecting channel is arranged in the region of the drive shaft. The connecting channel thus connects the channel in the interior of the drive shaft with the outer lateral surface of the drive shaft, wherein the throttle is produced for example by a taper of the cross section of the connecting channel. Accordingly, the connecting channel opens on the outer lateral surface in a region between the first and the second sliding bearing, or on the side of the second sliding bearing facing the inlet region.

Darüber hinaus ist es besonders vorteilhaft, wenn die Drossel durch das Lagerspiel des ersten Gleitlagers und/oder des zweiten Gleitlagers gebildet ist und/oder die Drossel aus einer Querschnittsverjüngung in dem Verbindungskanal ausgebildet ist. Die Drossel hält das erforderliche Druckniveau in dem Hochdruckbereich aufrecht und stellt eine ausreichende Schmierung der Gleitlager durch eine sich einstellende Leckageströmung sicher.Moreover, it is particularly advantageous if the throttle is formed by the bearing clearance of the first sliding bearing and / or the second sliding bearing and / or the throttle is formed from a cross-sectional taper in the connecting channel. The throttle maintains the required pressure level in the high pressure area and ensures adequate lubrication of the sliding bearings through self-adjusting leakage flow.

Gemäß einer weiteren besonders bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist der Durchmesser D2 des Verbindungskanals größer bemessen als der Durchmesser D1 der Drossel. Der Durchmesser D2 des Verbindungskanals ist vorzugsweise größer als 1,5 D1.According to a further particularly preferred embodiment of the present invention, the diameter D2 of the connecting channel sized larger than the diameter D1 the throttle. The diameter D2 the connecting channel is preferably greater than 1.5 D1 ,

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das erste Gleitlager einen größeren Durchmesser als das zweite Gleitlager aufweist. Somit ist das dem Rotor zugewandte Gleitlager größer bemessen und entsprechend höher belastbar. Dadurch ist die effektive durchströmte Fläche in dem Lagerspiel des ersten Gleitlagers vergrößert und die Drosselwirkung für den sich einstellenden Leckagestrom geringer.Furthermore, it is advantageous if the first sliding bearing has a larger diameter than the second sliding bearing. Thus, the rotor facing sliding bearing is sized larger and correspondingly higher load capacity. As a result, the effective area flowed through in the bearing clearance of the first sliding bearing is increased and the throttling effect for the self-adjusting leakage current is lower.

Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Wassereinspritzvorrichtung mit einem erfindungsgemäßen Förderaggregat. Die Wassereinspritzung ist somit in der Baugröße besonders klein bemessen und kann aufgrund des in dem Förderaggregat integrierten Rücklaufsystems Flüssigkeit aus einem Tank einem System zur Verfügung stellen.Furthermore, the present invention relates to a water injection device with a delivery unit according to the invention. The water injection is thus dimensioned particularly small in size and can provide a system of liquid from a tank due to the integrated in the delivery unit return flow system.

Figurenlistelist of figures

Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Vielzahl von möglichen Anordnungen eines oder mehrere Verbindungskanäle unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:

1 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht eines Förderaggregates mit zwei Verbindungskanälen,
2 eine schematische, teilweise geschnittene Ansicht des Förderaggregates gemäß 1 mit alternativen Anordnungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Verbindungskanäle,
3 eine perspektivische Ansicht der Antriebswelle des Förderaggregats gemäß 1, und
4 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Verbindungskanals.

Hereinafter, a preferred embodiment of the invention with a plurality of possible arrangements of one or more connecting channels with reference to the accompanying drawings will be described in detail. In the drawing is:

1 a schematic, partially sectioned view of a delivery unit with two connecting channels,
2 a schematic, partially sectioned view of the delivery unit according to 1 with alternative arrangement possibilities of the connection channels according to the invention,
3 a perspective view of the drive shaft of the delivery unit according to 1 , and
4 a schematic view of a connecting channel according to the invention.

Bevorzugte Ausführungsform der ErfindungPreferred embodiment of the invention

Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 ein Förderaggregat 1 gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben.The following is with reference to the 1 to 4 a delivery unit 1 according to a first preferred embodiment of the invention described in detail.

Das Förderaggregat 1, beispielsweise eine Pumpe oder ein Verdichteter zum Verdichten eines Fluids 2, ist typischerweise Bestandteil einer Wassereinspritzvorrichtung, die das Fluid 2 aus einem Tank zu einem Motor einer Arbeitskraftmaschine fördert und eine vorgegebene Fördermenge unter einem Systemdruck bereitstellt. In Abhängigkeit von dem Arbeitspunkt der Arbeitskraftmaschine kann der Mengenbedarf des Fluids 2 stark variieren.The delivery unit 1 For example, a pump or a compressor for compressing a fluid 2 , is typically part of a water injection device containing the fluid 2 conveys from a tank to a motor of a working machine and provides a predetermined flow under a system pressure. Depending on the operating point of the working engine, the amount required by the fluid 2 vary greatly.

Das Förderaggregat 1 umfasst ein Gehäuse 3, eine Antriebswelle 4 (Motorrotor) und einen Rotor 8. Die Antriebswelle 4 ist entlang einer Antriebsachse 5 in dem Gehäuse 3 gelagert und treibt den in dem Gehäuse 3 drehbar angeordneten Rotor 8 an. Die Antriebswelle weist an einem dem Rotor 8 zugewandten ersten freien Ende 6 eine schiefe Gleitebene 7 auf, durch die der Rotor 8 trieblich mit der Antriebswelle 4 gekoppelt ist und bei einer Rotation der Antriebswelle 4 den Rotor 8 mit seiner Rotorachse 9 um die Antriebsachse 5 der Antriebswelle 4 taumeln lässt.The delivery unit 1 includes a housing 3 , a drive shaft 4 (Motor rotor) and a rotor 8th , The drive shaft 4 is along a drive axle 5 in the case 3 stored and drives in the housing 3 rotatably mounted rotor 8th at. The drive shaft points to a rotor 8th facing first free end 6 a crooked slip plane 7 on, through which the rotor 8th driving with the drive shaft 4 is coupled and during a rotation of drive shaft 4 the rotor 8th with its rotor axis 9 around the drive axle 5 the drive shaft 4 staggering.

Der Rotor 8 weist an seiner der Antriebswelle 4 zugewandten Seite eine mit der schiefen Gleitebene 7 zusammenwirkende Gleitebene 17 und an seiner der Antriebswelle 4 abgewandten Stirnseite eine Verzahnung 18 auf, die mit einer beispielsweise an dem Gehäuse 3 ausgebildeten Verzahnung 19 kämmt. Zwischen der Verzahnung 18 des Rotors 8 und der Verzahnung 19 des Gehäuses 3 sind Arbeitsräume 20 gebildet, die über einen Zulaufbereich 10 des Förderaggregats 1 befüllbar und über einen Ablaufbereich 11 des Förderaggregat 1 entleerbar sind. Die Verzahnung 18 des Rotors 8 und die Verzahnung 19 des Gehäuses 3 sind beispielsweise als Zykloidenverzahnung ausgeführt, jedoch können sie auch andere Verzahnungsformen aufweisen.The rotor 8th indicates at its the drive shaft 4 facing side one with the inclined sliding plane 7 interacting slip plane 17 and at its the drive shaft 4 facing away a toothing 18 on that with one example on the housing 3 trained gearing 19 combs. Between the teeth 18 of the rotor 8th and the gearing 19 of the housing 3 are workrooms 20 formed over an inlet area 10 of the delivery unit 1 fillable and over a drainage area 11 the delivery unit 1 be emptied. The gearing 18 of the rotor 8th and the gearing 19 of the housing 3 For example, they are designed as cycloidal teeth, but they can also have other types of teeth.

Das Förderaggregat 1 arbeitet nach dem Verdrängungsprinzip, so dass das Fluid 2 selbstansaugend über den Zulaufbereich 10 angesaugt und aus diesem druckerhöht über den Ablaufbereich 11 ausgestoßen wird. In dem Ablaufbereich 11 steht unter dem Systemdruck und somit ist der Ablaufbereich 11 teil eines Hochdruckbereichs 32.The delivery unit 1 works on the displacement principle, so that the fluid 2 self-priming via the inlet area 10 sucked in and out of this pressure increases over the drain area 11 is ejected. In the drain area 11 is under system pressure and thus is the drain area 11 part of a high pressure area 32 ,

Die Antriebswelle 4 ist rohrförmig mit einem Kanal 14 ausgebildet, der Teil des Ablaufbereiches 11 und des Hochdruckbereichs 32 ist und durch den das druckerhöhte Fluid 2 entlang der Antriebsachse 5 von dem Rotor 8 weg strömen kann.The drive shaft 4 is tubular with a channel 14 formed, the part of the drain area 11 and the high pressure area 32 is and by the pressure-increased fluid 2 along the drive axle 5 from the rotor 8th can flow away.

Der Abschnitt des Gehäuses 3 an dem die Verzahnung 19 vorgesehen ist, ist beispielsweise als separater Gehäusedeckel 16 ausgeführt, der einen anderen Abschnitt des Gehäuses 3, der beispielsweise zylinderförmig oder topfförmig ausgeführt ist, verschließt.The section of the housing 3 where the gearing 19 is provided, for example, as a separate housing cover 16 Running a different section of the housing 3 , which is for example cylindrical or cup-shaped, closes.

Die Antriebswelle 4 ist in dem Gehäuse 3 auf der dem Rotor 8 zugewandten Seite mit einem ersten Gleitlager 21 und der dem Rotor 8 abgewandten mit einem zweiten Gleitlager 22 abgestützt. Während des Betriebes des Förderaggregats 1 ist somit das Fluid 2 durch den Zulaufbereich 10 beispielsweise aus einem Tank angesaugt, durch das Zusammenwirken der Antriebswelle 4 mit dem Rotor 8 druckerhöht und über den Hochdruckbereich 32 bzw. Ablaufbereich 11 aus dem Förderaggregat 1 ausgestoßen. Der Druck bzw. Systemdruck des Fluids in dem Hochdruckbereich 32 beträgt dabei typischerweise Werte zwischen 5 × 10⁵ Pa bis 5 × 10⁶ Pa. Der Zulaufbereich 10 und der Ablaufbereich 11 sind dabei einerseits durch die Antriebswelle 4 und andererseits durch das erste Gleitlager 21 und das zweite Gleitlager 22, welche einen Ringraum 28 zwischen der Antriebswelle 4 und dem Gehäuse 3 verschließen, getrennt. Während in dem Hochdruckbereich 32 Systemdruck herrscht, liegen einem Niederdruckbereich 31 geringere Drücke als der Systemdruck vor. Folglich umfasst der Niederdruckbereich 31 den gesamten dem Rotor 8 zugewandten Bereich zwischen der äußeren Mantelfläche 24 der Antriebswelle und der inneren Mantelfläche 23 des Gehäuses 3 jenseits des zweiten Gleitlagers 22. Folglich umfasst der Niederdruckbereich 31 den Ringraum 28 das erste Gleitlager 21 und den Zulaufbereich 10.The drive shaft 4 is in the case 3 on the rotor 8th facing side with a first sliding bearing 21 and the rotor 8th facing away with a second sliding bearing 22 supported. During operation of the delivery unit 1 is thus the fluid 2 through the inlet area 10 for example, sucked from a tank, by the interaction of the drive shaft 4 with the rotor 8th pressure increases and over the high pressure area 32 or drainage area 11 from the delivery unit 1 pushed out. The pressure or system pressure of the fluid in the high-pressure region 32 is typically between 5 × 10 ⁵ Pa and 5 × 10 ⁶ Pa. The inlet area 10 and the drain area 11 are on the one hand by the drive shaft 4 and on the other hand by the first sliding bearing 21 and the second sliding bearing 22 which is an annulus 28 between the drive shaft 4 and the housing 3 close, separated. While in the high pressure area 32 System pressure prevails, are a low pressure range 31 lower pressures than the system pressure. Consequently, the low pressure area includes 31 the whole of the rotor 8th facing area between the outer surface 24 the drive shaft and the inner circumferential surface 23 of the housing 3 beyond the second sliding bearing 22 , Consequently, the low pressure area includes 31 the annulus 28 the first plain bearing 21 and the inlet area 10 ,

Der Durchmesser des ersten Gleitlagers 21 an der Antriebswelle 4 ist dabei größer ausgeführt als der Durchmesser des zweiten Gleitlagers 22. Dadurch wird die Tragfähigkeit des dem Rotor 8 zugewandten ersten Gleitlagers 21 erhöht. Die schiefe Gleitebene 7 schließt sich stirnseitig unmittelbar an das erste Gleitlager 21 an und zwar im Wesentlichen stufenlos oder zumindest ohne Erweiterung des Durchmessers der Antriebswelle 4.The diameter of the first plain bearing 21 on the drive shaft 4 is designed to be larger than the diameter of the second sliding bearing 22 , This will increase the carrying capacity of the rotor 8th facing first slide bearing 21 elevated. The crooked slip plane 7 closes the end face directly to the first plain bearing 21 at and substantially continuously or at least without extension of the diameter of the drive shaft 4 ,

An der Antriebswelle 4 ist zwischen dem ersten Gleitlager 21 und dem zweiten Gleitlager 22 ein Anker 25 vorgesehen, der an seinem Umfang Permanentmagnete aufweist, die mit einer elektrischen Wicklung 26 eines elektrischen Stators 27 zusammenwirken, der den Anker 25 im Wesentlichen ringförmig umgibt. Auf diese Weise wird ein Elektromotor gebildet, der die Antriebswelle 4 in eine gewünschte Rotation versetzt.At the drive shaft 4 is between the first slide bearing 21 and the second sliding bearing 22 an anchor 25 provided, which has permanent magnets on its circumference, with an electrical winding 26 an electric stator 27 interact, the anchor 25 surrounds substantially annular. In this way, an electric motor is formed, which drives the drive shaft 4 put in a desired rotation.

Bei dem Betrieb des so angetriebenen Förderaggregats 1 ist eine Mindestdrehzahl der Antriebswelle 4, die typischer Weise ca. 1000 U/min beträgt, erforderlich, um eine ausreichende Flüssigkeitsreibung in dem ersten Gleitlager 21 und dem zweiten Gleitlager 22 zu gewährleisten. In diesem Betriebspunkt liefert das Förderaggregat 1 bereits eine Fördermenge des Fluids 2 mit vorgegebenem Systemdruck. Liegt im Betrieb des Förderaggregats 1 bzw. der Wassereinspritzvorrichtung der Mengenbedarf an Fluid 2 unterhalb der Fördermenge des Förderaggregats 1, ist das Fluid 2 von dem Hochdruckbereich 32 in den Niederdruckbereich 31 bzw. dem Zulaufbereich10 zurückzuführen.In the operation of the thus-driven delivery unit 1 is a minimum speed of the drive shaft 4 , which is typically about 1000 rpm, required to provide sufficient fluid friction in the first journal bearing 21 and the second sliding bearing 22 to ensure. At this operating point delivers the delivery unit 1 already a delivery of the fluid 2 with predetermined system pressure. Is in operation of the delivery unit 1 or the water injection device of the quantity requirement of fluid 2 below the delivery rate of the delivery unit 1 , is the fluid 2 from the high pressure area 32 in the low pressure area 31 or the inlet area 10.

Die Rückführung des Fluids 2 wird durch mindestens einen Verbindungskanal 12, insbesondere mit einer in diesem Verbindungskanal 12 angeordneten Drossel 13, realisiert.The return of the fluid 2 is through at least one connection channel 12 , in particular with a in this connection channel 12 arranged throttle 13 , realized.

Der Verbindungskanal 12 verbindet somit den unter Druck stehenden Hochdruckbereich 32, mit dem Niederdruckbereich 31 und aufgrund des Druckgefälles mit dem Zulaufbereich 10, in dem gewöhnlich Umgebungsdruck bzw. ein geringfügiger Unterdruck vorliegt. Somit strömt das Fluid 2 aufgrund des Druckgefälles zwischen dem Hochdruckbereich 32 und dem Niederdruckbereich 31 in Richtung des Zulaufbereichs 10. Das Druckniveau, also der Systemdruck, in dem Hochdruckbereich 32 wird durch eine in dem Verbindungskanal 12 angeordnete Drossel 13 oder einen Druckregler aufrechterhalten, wobei solche Drosseln 13 oder Druckregler hinreichend aus dem Stand der Technik bekannt sind.The connection channel 12 thus connects the pressurized high pressure area 32 , with the low pressure area 31 and due to the pressure gradient with the inlet area 10 in which there is usually ambient pressure or a slight negative pressure. Thus, the fluid flows 2 due to the pressure gradient between the high pressure area 32 and the low pressure area 31 in the direction of the inlet area 10 , The pressure level, ie the system pressure, in the high pressure area 32 is through a in the connection channel 12 arranged throttle 13 or maintain a pressure regulator, such throttles 13 or pressure regulator sufficiently well known in the art.

Der 1 sind zwei unterschiedlich positionierte Verbindungskanäle 12 zu entnehmen, wobei jedes eine in sich abgeschlossene Lösung darstellt. Die Verbindungskanäle 12 sind nach Art einer Durchgangsbohrung in die Antriebswelle 4 eingeformt oder eingearbeitet und verbinden den Kanal 14 mit der äußeren Mantelfläche 24 der Antriebswelle 4 bzw. dem Ringraum 28. Bei zu geringem Mengenbedarf des Fluids 2 strömt das Fluid 2 durch den Verbindungskanal 12 in den Ringraum 28 zwischen der inneren Mantelfläche 23 des Gehäuses 3 und der äußeren Mantelfläche 24 der Antriebswelle 4 in den Bereich zwischen dem ersten Gleitlager 21 und dem zweiten Gleitlager 22. Aufgrund des Druckgefälles zwischen dem Ringraum 28 und dem ersten Gleitlager 21 fließt das Fluid sodann über das erste Gleitlager 21 in den Zulaufbereich 10 ab. Die Drossel 13 kann in dem Verbindungskanal 12 angeordnet sein. Alternativ kann die Funktion der Drossel 13 durch eine entsprechende Auslegung des ersten Gleitlagers 21, bzw. von dessen Lagerspiel, übernommen werden.Of the 1 are two differently positioned connection channels 12 each being a self-contained solution. The connection channels 12 are in the manner of a through hole in the drive shaft 4 molded or incorporated and connect the channel 14 with the outer lateral surface 24 the drive shaft 4 or the annulus 28 , If the quantity of fluid required is too low 2 the fluid flows 2 through the connection channel 12 in the annulus 28 between the inner lateral surface 23 of the housing 3 and the outer lateral surface 24 the drive shaft 4 in the area between the first sliding bearing 21 and the second sliding bearing 22 , Due to the pressure gradient between the annulus 28 and the first slide bearing 21 then the fluid flows over the first plain bearing 21 in the inlet area 10 from. The throttle 13 can in the connection channel 12 be arranged. Alternatively, the function of the throttle 13 by a corresponding design of the first sliding bearing 21 , or of its bearing clearance, be taken over.

Der 2 sind eine Vielzahl von weiteren möglichen Anordnungen des Verbindungskanals in dem Förderaggregat 1 zu entnehmen. Die alternativen Anordnungsmöglichkeiten sind in 2 mit den Bezugszeichen 12a bis 12e gekennzeichnet, wobei die Verbindungskanäle einzeln oder in beliebigen Kombinationen vorgesehen werden können.Of the 2 are a variety of other possible arrangements of the connection channel in the delivery unit 1 refer to. The alternative arrangement possibilities are in 2 with the reference numerals 12a to 12e characterized in that the connection channels can be provided individually or in any combination.

Der Verbindungskanal 12 kann das Gehäuse 3 nach Art eines Bypasses den Ablaufbereich 11 mit dem Ringraum 28 zwischen dem ersten Gleitlager 21 und dem zweiten Gleitlager 22 verbinden. Darüber hinaus kann ein Verbindungskanal 12a ebenfalls als eine Nut 15 auf die äußere Mantelfläche 24 der Antriebswelle 4 in dem Bereich des zweiten Gleitlagers 22 oder als Nut 15 in die innere Mantelfläche 23 des Gehäuses 3 im Bereich des zweiten Gleitlagers 22 eingeformt sein, wobei das Fluid 2 analog zu den in 2 dargestellten Anordnungen über das erste Gleitlager 21 in den Zulaufbereich 10 zurückströmt. The connection channel 12 can the case 3 in the manner of a bypass the drainage area 11 with the annulus 28 between the first slide bearing 21 and the second sliding bearing 22 connect. In addition, a connection channel 12a also as a groove 15 on the outer surface 24 the drive shaft 4 in the area of the second sliding bearing 22 or as a groove 15 in the inner lateral surface 23 of the housing 3 in the area of the second sliding bearing 22 be formed, wherein the fluid 2 analogous to those in 2 illustrated arrangements on the first sliding bearing 21 in the inlet area 10 flowing back.

Darüber hinaus kann der mindestens ein Verbindungskanal 12b an dem ersten freien Ende 6 der Antriebswelle 4 den Kanal 14 des Ablaufbereichs 11 mit der äußeren Mantelfläche 24 der Antriebswelle 4 verbinden, wobei der Verbindungskanal 12b auf der dem Rotor 8 zugewandten Seite des zweiten Gleitlagers 22 mündet.In addition, the at least one connecting channel 12b at the first free end 6 the drive shaft 4 the channel 14 of the drain area 11 with the outer lateral surface 24 the drive shaft 4 connect, wherein the connection channel 12b on the rotor 8th facing side of the second sliding bearing 22 empties.

Ein Verbindungskanal 12c kann ebenfalls als eine Nut 15 im Bereich der Gleitebene 7 in die Antriebswelle 4 eingeformt oder eingearbeitet sein oder in die schiefe Gleitebene 17 des Rotors 8.A connection channel 12c can also act as a groove 15 in the area of the glide plane 7 in the drive shaft 4 molded or incorporated or in the inclined sliding plane 17 of the rotor 8th ,

In 2 ist ferner noch schematisch ein Verbindungskanal 12d vom Kanal 14 direkt in den Zulaufbereich 10 und ein Verbindungskanal 12e in Form einer Nut dargestellt.In 2 is still a schematic connection channel 12d from the canal 14 directly into the inlet area 10 and a connection channel 12e represented in the form of a groove.

Insbesondere 3 ist die Ausgestaltung der Antriebswelle 4 mit einem erfindungsgemäßen Verbindungskanal 12, der als Nut in die Gleitebene 7 eingearbeitet ist, zu entnehmen.Especially 3 is the embodiment of the drive shaft 4 with a connecting channel according to the invention 12 acting as a groove in the slip plane 7 is incorporated, to remove.

In 4 ist eine bevorzugte Ausgestaltung des Verbindungskanals 12 dargestellt. Der Verbindungskanal 12 umfasst zwei Abschnitte A und B. Der Abschnitt A weist einen kleineren Durchmesser D1 auf als der Durchmesser D2 des Abschnittes B. Der Abschnitt A ist somit die Drossel 13, wobei das Verhältnis der Durchmesser D2 > 1,5 D1 beträgt. Die Drossel 13 ist somit derart ausgelegt, dass im Zustand der Mindestdrehzahl ohne Mengenbedarf an Fluid 2 der Systemdruck eingestellt ist.In 4 is a preferred embodiment of the connection channel 12 shown. The connection channel 12 includes two sections A and B , The section A has a smaller diameter D1 on as the diameter D2 of the section B , The section A is thus the throttle 13 , where the ratio of the diameter D2> 1.5 D1 is. The throttle 13 is thus designed so that in the state of minimum speed without volume requirement of fluid 2 the system pressure is set.

Es können eine Vielzahl von Verbindungskanälen 12 in die Antriebswelle 4, das Gehäuse 3 und den Rotor 8 angeordnet sein. Die in den Figuren dargestellten Ausbildungen der Verbindungskanäle 12 dienen dabei der Veranschaulichung der Vielzahl von möglichen Positionierungen der Verbindungskanäle 12, wobei die Form, der Verlauf der Verbindungskanäle 12, die Anzahl der Verbindungskanäle 12 in einem Förderaggregat 1, sowie die Positionierung einen großen gestalterischen Freiraum genießen.There can be a variety of connection channels 12 in the drive shaft 4 , the case 3 and the rotor 8th be arranged. The embodiments of the connecting channels shown in the figures 12 serve to illustrate the variety of possible positioning of the connection channels 12 , wherein the shape, the course of the connecting channels 12 , the number of connection channels 12 in a delivery unit 1 , as well as the positioning enjoy a great creative freedom.

Somit kann erfindungsgemäß ein Förderaggregat 1 bereitgestellt werden, welches ohne einen zusätzlichen rückführenden Kreislauf kostengünstig herzustellen ist, geringen Bauraum einnimmt und eine hohe Systemstabilität aufweist.Thus, according to the invention, a delivery unit 1 be provided which is inexpensive to produce without an additional recirculating circuit, takes up little space and has a high system stability.

Claims

Delivery unit (1) for a fluid (2), preferably water, comprising: a housing (3), - A drive shaft (4) which is arranged in the housing (3) rotatable about a drive axis (5), and a rotor (8) with a rotor axis (9), - Wherein the drive shaft (4) with the rotor (8) cooperates and the fluid (2) from an inlet region (10) to a discharge area (11) promotes, and - Wherein at least one connecting channel (12) in the delivery unit (1) is provided, through which a high pressure region (31) with a low pressure region (32) is connected.

Delivery unit (1) to Claim 1 , characterized in that the drive shaft (4) has an oblique sliding plane (7) cooperating with the rotor (8), which is formed at a first free end (6) of the drive shaft (4) and the rotor (8) with the rotor axis (9) about the drive axle (5) is wobbled, and that by the tumbling motion of the rotor (8) of the rotor (8) with the housing (3) cooperates and the fluid (2) from the inlet region (10) to the drain region (11) promotes.

Delivery unit (1) to Claim 1 or 2 , characterized in that in the drive shaft (4), a channel (14) is formed, via which the inlet region (10) at the first free end (6) of the drive shaft (4) with the drain region (11) is connected.

Delivery unit (1) according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the drive shaft (4) by means of a first sliding bearing (21) and a second sliding bearing (22) in the housing (3) is mounted.

Delivery unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one connecting channel (12) in the housing (3) is arranged, and / or that the at least one connecting channel (12) as a groove (15) in an inner Mantle surface (23) of the housing (3), in particular in the region of at least one of the sliding bearing (21, 22) is incorporated.

Delivery unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one connecting channel (12) in the rotor (8) as a groove (15) in the sliding plane (17) of the rotor is formed.

Delivery unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one connecting channel (12) on an outer circumferential surface (24) of the drive shaft and / or in the region of the sliding plane (7) of the drive shaft (4) as a groove (15). is trained.

Delivery unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one connecting channel (12) connects the channel (14) and the outer circumferential surface (24) of the drive shaft (4).

Delivery unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that a throttle (13) by a bearing clearance of the first or the second sliding bearing (21, 22) is formed and / or that the throttle (13) from a cross-sectional taper in the connecting channel (12) is formed.

Delivery unit (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the diameter D2 of the connecting channel (12) is dimensioned larger than the diameter D1 of the throttle (13), preferably in a ratio of D2> 1.5 D1.

Water injection device (30) in particular of a motor vehicle with a delivery unit (1) according to one of the preceding claims.