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Die Erfindung betrifft eine Fluidfördereinrichtung mit einer Vorpumpe und einer strömungstechnisch an die Vorpumpe angeschlossene Hauptpumpe, wobei die Vorpumpe über eine Vorpumpeneingangswelle und die Hauptpumpe über eine Hauptpumpeneingangswelle antreibbar sind.
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Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift
DE 10 2007 032 103 A1 bekannt. Diese betrifft eine Pumpeneinheit mit einer Hauptpumpe und einer in ihrem Fördervolumen verstellbaren Ladepumpe. Zur Verstellung des Fördervolumens der Ladepumpe ist ein Hubring vorgesehen. Der Hubring ist mit einer vom Eingangsdruck der Hauptpumpe abhängigen Stellkraft beaufschlagt.
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Weiterhin offenbart die Druckschrift
US 2015 / 0 377 235 A1 eine zweistufige Pumpe, mit einer ersten Pumpe, die ein von einer Antriebswelle angetriebenes Pumpenelement aufweist, mit einer zweiten Pumpe, die ein einem Abtriebsritzel kämmendes Antriebsritzel aufweist, und mit einem Getriebe, das das Antriebsritzel mit der Antriebswelle verbindet, wobei das Getriebe in der zweiten Pumpe enthalten ist. Dabei ist vorgesehen, dass die Antriebswelle teilweise in einer Bohrung aufgenommen ist, die durch das Abtriebsritzel hindurch verläuft, und in der Bohrung durch ein erstes Lager abgestützt wird, das zwischen der Antriebswelle und dem Abtriebsritzel gebildet ist.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Fluidfördereinrichtung vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Fluidfördereinrichtungen Vorteile aufweist, insbesondere eine ideale Abstimmung der Vorpumpe und der Hauptpumpe aufeinander und mithin eine lange Lebensdauer der Fluidfördereinrichtung, vor allem der Hauptpumpe, realisiert.
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Dies wird erfindungsgemäß mit einer Fluidfördereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass die Vorpumpe über ein mit der Vorpumpeneingangswelle gekoppeltes Vorpumpenantriebsrad und ein mit dem Vorpumpenantriebsrad zur Fluidförderung zusammenwirkendes Vorpumpenförderrad verfügt, wobei die Vorpumpe und die Hauptpumpe mit einer gemeinsamen Antriebswelle antriebstechnisch gekoppelt sind, und wobei das Vorpumpenförderrad und die Hauptpumpeneingangswelle über eine Verbindungswelle miteinander verbunden sind, sodass die Vorpumpeneingangswelle direkt und die Hauptpumpeneingangswelle über die Verbindungswelle mit der Antriebswelle gekoppelt ist.
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Die Fluidfördereinrichtung dient dem Fördern eines Fluids, beispielsweise einer Flüssigkeit oder eines Gases. Hierzu verfügt die Fluidfördereinrichtung über die Vorpumpe und die Hauptpumpe, wobei die Hauptpumpe strömungstechnisch an die Vorpumpe angeschlossen ist. Das bedeutet, dass das Fluid zunächst der Vorpumpe zugeführt wird, welche das Fluid in Richtung der Hauptpumpe fördert. Das von der Vorpumpe geförderte Fluid wird also der Hauptpumpe zur Verfügung gestellt, welche das Fluid weiterfördert, nämlich beispielsweise in Richtung eines Fluidauslasses der Fluidfördereinrichtung, welche auch als Fördereinrichtungsfluidauslass bezeichnet werden kann.
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Jede der Pumpen verfügt über eine Eingangswelle, über welche sie antreibbar ist, nämlich die Vorpumpe über die Vorpumpeneingangswelle und die Hauptpumpe über die Hauptpumpeneingangswelle. Die Vorpumpe weist zudem zur Fluidförderung zwei Räder, nämlich das Vorpumpenantriebsrad und das Vorpumpenförderrad auf. Das Vorpumpenantriebsrad und das Vorpumpenförderrad sind zur Fluidförderung vorgesehen und aus diesem Grund derart ausgestaltet, dass sie bei einer Drehbewegung der Vorpumpeneingangswelle zum Fördern des Fluids zusammenwirken und hierbei beispielsweise ineinander eingreifen.
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Das Vorpumpenantriebsrad ist mit der Vorpumpeneingangswelle gekoppelt, vorzugsweise starr und/oder permanent. Das Vorpumpenantriebsrad ist dabei bevorzugt auf der Vorpumpeneingangswelle angeordnet, sodass es während des Betriebs der Vorpumpe stets dieselbe Drehzahl aufweist wie die Vorpumpeneingangswelle. Die Vorpumpeneingangswelle ist mit der gemeinsamen Antriebswelle antriebstechnisch gekoppelt, vorzugsweise wiederum starr und/oder permanent. Beispielsweise sind die Vorpumpeneingangswelle und die gemeinsame Antriebswelle einstückig ausgestaltet, sodass die Vorpumpeneingangswelle von der Antriebswelle ausgebildet ist und/oder umgekehrt. Insoweit ist die Vorpumpe über die Antriebswelle direkt und unmittelbar antreibbar.
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Die Hauptpumpe hingegen soll lediglich mittelbar über die Antriebswelle antreibbar sein. Hierzu ist die Hauptpumpe über die Vorpumpe an die Antriebswelle antriebstechnisch angeschlossen, sodass bei einer Drehbewegung der Antriebswelle die Hauptpumpe über die Vorpumpe angetrieben wird. Hierzu sind das Vorpumpenantriebsrad und das Vorpumpenförderrad antriebstechnisch miteinander verbunden. Hierunter ist zu verstehen, dass das Vorpumpenantriebsrad zum Antreiben des Vorpumpenförderrad vorgesehen und ausgestaltet ist, sodass bei einer Drehbewegung der Vorpumpeneingangswelle eine Drehbewegung sowohl des Vorpumpenantriebsrads als auch des Vorpumpenförderrads vorliegt.
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Das Vorpumpenförderrad ist nun mit der Hauptpumpeneingangswelle antriebstechnisch verbunden, nämlich über die Verbindungswelle. In anderen Worten ist die Hauptpumpe mit dem Vorpumpenförderrad antriebstechnisch verbunden, sodass bevorzugt bei einer Drehbewegung des Vorpumpenförderrads auch eine Drehbewegung der Hauptpumpeneingangswelle vorliegt. Die Hauptpumpeneingangswelle und die Verbindungswelle können separat oder einstückig miteinander ausgestaltet sein. In letzterem Fall bildet die Hauptpumpeneingangswelle die Verbindungswelle aus und/oder umgekehrt. Beispielsweise ist also das Vorpumpenförderrad mittels der Verbindungswelle und/oder der Hauptpumpeneingangswelle drehbar gelagert.
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In anderen Worten ist die Fluidfördereinrichtung derart ausgestaltet, dass die Vorpumpeneingangswelle direkt und unmittelbar mit der Antriebswelle gekoppelt ist. Die Hauptpumpeneingangswelle ist hingegen lediglich mittelbar über die Verbindungswelle und/oder die Vorpumpe mit der Antriebswelle gekoppelt. Eine derartige Ausgestaltung der Fluidfördereinrichtung hat den Vorteil, dass die Drehzahl der Vorpumpe und der Hauptpumpe beziehungsweise der jeweiligen Eingangswelle in einer festen Beziehung miteinander stehen, sodass beispielsweise zwischen den Drehzahlen ein bestimmtes Verhältnis vorliegt. Hierdurch wird eine sehr gute Abstimmung zwischen der Vorpumpe und der Hauptpumpe während des Betriebs der Fluidfördereinrichtung erzielt.
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Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Vorpumpenantriebsrad und das Vorpumpenförderrad ein Übersetzungsgetriebe für die Hauptpumpe mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis ausbilden. In anderen Worten liegt das bestimmte Übersetzungsverhältnis zwischen dem Vorpumpenantriebsrad und dem Vorpumpenförderrad vor und mithin auch zwischen der Vorpumpeneingangswelle und/oder der Antriebswelle einerseits und der Verbindungswelle und/oder Hauptpumpeneingangswelle andererseits.
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Das Übersetzungsverhältnis ist vorzugsweise von eins verschieden, sodass aufgrund des Übersetzungsgetriebes während eines Betriebs der Fluidfördereinrichtung das Vorpumpenförderrad eine Drehzahl aufweist, welche von einer Drehzahl des Vorpumpenantriebsrads verschieden ist beziehungsweise zwischen der Drehzahl des Vorpumpenförderrads und der Drehzahl des Vorpumpenantriebsrads ein bestimmtes Drehzahlverhältnis vorliegt, welches dem Übersetzungsverhältnis entspricht.
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Mithilfe der Vorpumpe wird insoweit die Drehzahl der Antriebswelle für die Hauptpumpe angepasst. Hierdurch kann sowohl für die Vorpumpe als auch für die Hauptpumpe jeweils eine optimale Drehzahl realisiert werden, ohne ein zusätzliches Getriebe vorsehen zu müssen, über welches die Vorpumpeneingangswelle und die Hauptpumpeneingangswelle miteinander verbunden sind. In anderen Worten wird durch das Antreiben der Hauptpumpe über die Vorpumpe eine besonders kompakte Ausgestaltung der Fluidfördereinrichtung realisiert.
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Im Rahmen einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Vorpumpe als Zahnradpumpe und/oder die Hauptpumpe als Rotationskolbenpumpe ausgebildet ist. Die Ausgestaltung der Vorpumpe als Zahnradpumpe ermöglicht eine besonders vorteilhafte und zuverlässige Verwendung der Vorpumpe als Übersetzungsgetriebe. Unter der Zahnradpumpe wird beispielsweise eine Außenzahnradpumpe oder eine Innenzahnradpumpe verstanden. Besonders bevorzugt ist die Vorpumpe beziehungsweise die Zahnradpumpe spaltkompensiert. Liegt die Vorpumpe in Form der Zahnradpumpe vor, so kann das Vorpumpenantriebsrad als Vorpumpenantriebszahnrad und das Vorpumpenförderrad als Vorpumpenförderzahnrad bezeichnet werden und liegen entsprechend ihrer Bezeichnung als Zahnräder vor. Das Zusammenwirken der Zahnräder zur Fluidförderung erfolgt durch ein Eingreifen ineinander beziehungsweise ein Kämmen miteinander. Anders ausgedrückt kämmt das Vorpumpenantriebszahnrad mit dem Vorpumpenförderzahnrad zur Fluidförderung, wobei gleichzeitig das Übersetzungsgetriebe ausgebildet ist. Eine Verzahnung des Vorpumpenantriebszahnrads und eine Verzahnung des Vorpumpenförderzahnrads sind vorzugsweise als Schrägverzahnungen ausgestaltet. Hierdurch kann eine Geräuschbildung der Vorpumpe im Vergleich zu einer Geradverzahnung deutlich reduziert werden. Selbstverständlich können jedoch alternativ die Verzahnungen auch als Geradverzahnungen ausgebildet sein.
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Zusätzlich oder alternativ liegt die Hauptpumpe als Rotationskolbenpumpe vor. Unter der Rotationskolbenpumpe wird beispielsweise eine Drehkolbenpumpe, eine Drehschieberpumpe, eine Kreiskolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe verstanden. Die Zahnradpumpe kann wiederum als Außenzahnradpumpe und als Innenzahnradpumpe ausgestaltet sein. Auch die Hauptpumpe ist besonders bevorzugt spaltkompensiert ausgestaltet, nämlich insbesondere im Falle ihrer Ausgestaltung als Zahnradpumpe. Besonders bevorzugt ist die Hauptpumpe als Zahnradpumpe ausgestaltet, also beispielsweise als Außenzahnradpumpe oder als Innenzahnradpumpe, wobei letzteres im Rahmen einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der Fluidfördereinrichtung der Fall ist. Besonders hervorragende Eigenschaften der Fluidfördereinrichtung ergeben sich im Falle der Ausgestaltung der Vorpumpe sowie der Hauptpumpe als Zahnradpumpen, sodass also beide Pumpen jeweils als Zahnradpumpe vorliegen. Beispielsweise ist die Vorpumpe als Außenzahnradpumpe und die Hauptpumpe als Innenzahnradpumpe ausgestaltet. Hierdurch wird eine besonders zuverlässige Bereitstellung des Fluids für die Hauptpumpe durch die Vorpumpe realisiert.
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Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Vorpumpe ein größeres Fördervolumen aufweist als die Hauptpumpe. Das Fördervolumen kann auch als Verdrängungsvolumen bezeichnet werden. Beispielsweise ist das Fördervolumen der Vorpumpe um mindestens 5 %, mindestens 10 %, mindestens 15 %, mindestens 20 % oder mindestens 25 % größer als das Fördervolumen der Hauptpumpe. Mit einer derartigen Ausgestaltung der Fluidfördereinrichtung wird sichergestellt, dass der Hauptpumpe stets eine ausreichende Menge an Fluid von der Vorpumpe zur Verfügung gestellt wird. Hierdurch wird ein besonders guter Wirkungsgrad der Hauptpumpe und mithin eine gute Effizienz der Fluidfördereinrichtung erzielt.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Hauptpumpe ein Hauptpumpenantriebsrad und ein mit dem Hauptpumpenantriebsrad zur Fluidförderung zusammenwirkendes Hauptpumpenförderrad aufweist, wobei das Vorpumpenförderrad und das Hauptpumpenantriebsrad antriebstechnisch mit der Verbindungswelle verbunden sind. Für das Hauptpumpenantriebsrad und das Hauptpumpenförderrad gilt insoweit vorzugsweise das für das Vorpumpenantriebsrad und das Vorpumpenförderrad Gesagte. Auch das Hauptpumpenantriebsrad wirkt mit dem Hauptpumpenförderrad zur Fluidförderung zusammen, beispielsweise durch ineinander Eingreifen beziehungsweise miteinander Kämmen. Im Falle der Ausgestaltung der Hauptpumpe als Zahnradpumpe kann das Hauptpumpenantriebsrad als Hauptpumpenantriebszahnrad und das Hauptpumpenförderrad als Hauptpumpenförderzahnrad bezeichnet werden.
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Das Hauptpumpenantriebsrad ist mit der Hauptpumpeneingangswelle antriebstechnisch gekoppelt, vorzugsweise starr und/oder permanent. Beispielsweise sitzt das Hauptpumpenantriebsrad auf der Hauptpumpeneingangswelle, sodass bei einem Betrieb der Fluidfördereinrichtung die Drehzahl des Hauptpumpenantriebsrads der Drehzahl der Hauptpumpeneingangswelle entspricht. Das Hauptpumpenantriebsrad und das Hauptpumpenförderrad wirken zur Fluidförderung derart zusammen, dass das Hauptpumpenförderrad während des Betriebs der Fluidfördereinrichtung von dem Hauptpumpenantriebsrad angetrieben wird. Bei einer Drehbewegung des Hauptpumpenantriebsrads liegt insoweit auch eine Drehbewegung des Hauptpumpenförderrads vor, wodurch insgesamt die Fluidförderwirkung erzielt wird.
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Zur antriebstechnischen Kopplung der Hauptpumpe mit der Vorpumpe sind das Vorpumpenförderrad und das Hauptpumpenantriebsrad antriebstechnisch mit der Verbindungswelle verbunden, nämlich vorzugsweise starr und/oder permanent. Hierzu ist es beispielsweise vorgesehen, dass die Verbindungswelle einstückig mit der Hauptpumpeneingangswelle ausgebildet ist beziehungsweise diese ausbildet. Bevorzugt sind sowohl das Vorpumpenförderrad als auch das Hauptpumpenantriebsrad auf der Verbindungswelle angeordnet und antriebstechnisch mit ihr verbunden. Zum Beispiel sind das Vorpumpenförderrad und das Hauptpumpenantriebsrad über die Verbindungswelle drehbar gelagert. Hierdurch wird eine zusätzliche Lagerung des Vorpumpenförderrads beziehungsweise des Hauptpumpenantriebsrads vermieden, sodass der Bauraumbedarf der Fluidfördereinrichtung weiter reduziert wird.
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Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Hauptpumpe als Innenzahnradpumpe, insbesondere als Sichelpumpe, vorliegt, wobei das Hauptpumpenantriebsrad als Ritzelzahnrad und das Hauptpumpenförderrad als Hohlrad ausgestaltet sind. Die Innenzahnradpumpe ist besonders bevorzugt spaltkompensiert ausgestaltet. Die Innenzahnradpumpe kann ohne Füllstück, insoweit also füllstücklos, oder mit Füllstück ausgebildet sein. In letzterem Fall liegt sie in Form der Sichelpumpe vor, bei welcher das (sichelförmige) Füllstück zwischen dem Ritzelzahnrad und dem Hohlrad angeordnet ist, sodass das Füllstück - im Querschnitt bezüglich einer Drehachse des Ritzelzahnrads und/oder einer Drehachse des Hauptpumpenförderrads gesehen - mit einer in radialer Richtung innen gelegenen Innenseite an dem Ritzelzahnrad, insbesondere an Zähnen des Ritzelzahnrads, und mit seiner in radialer Richtung außen gelegenen Seite an dem Hohlrad, insbesondere an Zähnen des Hohlrads, anliegt. Die Ausgestaltung der Hauptpumpe als Innenzahnradpumpe ermöglicht eine besonders hohe Effizienz der Fluidfördereinrichtung.
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Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass in der Wirkverbindung zwischen dem Vorpumpenförderrad und der Hauptpumpeneingangswelle ein weiteres Übersetzungsgetriebe angeordnet ist. Das weitere Übersetzungsgetriebe tritt also zu dem von dem Vorpumpenantriebsrad und dem Vorpumpenförderrad ausgebildeten Übersetzungsgetriebe hinzu, sodass die Hauptpumpe über das Übersetzungsgetriebe und das weitere Übersetzungsgetriebe, welche in Reihe miteinander geschaltet sind, an die Antriebswelle angeschlossen ist. Das weitere Übersetzungsgetriebe liegt beispielsweise als Zahnradgetriebe, beispielsweise als Stirnzahnradgetriebe, vor. Insbesondere ist es als Umlaufrädergetriebe beziehungsweise Planetengetriebe ausgestaltet.
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Das weitere Übersetzungsgetriebe weist ein Übersetzungsverhältnis auf, welches vorzugsweise von eins verschieden ist, sodass zwischen der Drehzahl der Hauptpumpeneingangswelle und der Drehzahl des Vorpumpenförderrads ein bestimmtes Drehzahlverhältnis vorliegt, welches dem Übersetzungsverhältnis des weiteren Übersetzungsgetriebes entspricht. Bei der von eins verschiedenen Übersetzung des weiteren Übersetzungsgetriebes sind während eines Betriebs der Fluidfördereinrichtung die Drehzahlen von Vorpumpenförderrad und Hauptpumpeneingangswelle voneinander verschieden. Die Verwendung des weiteren Übersetzungsgetriebes ermöglicht einen Betrieb sowohl der Vorpumpe als auch der Hauptpumpe bei einer jeweils optimalen Drehzahl.
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Eine weitere Ausführungsform der Erfindung sieht vor, dass die Vorpumpe einen Vorpumpenfluideinlass und einen Vorpumpenfluidauslass sowie die Hauptpumpe einen Hauptpumpenfluideinlass und einen Hauptpumpenfluidauslass aufweist, wobei ein Fördereinrichtungsfluideinlass der Fluidfördereinrichtung an den Vorpumpenfluideinlass, der Vorpumpenfluidauslass an den Hauptpumpenfluideinlass und der Hauptpumpenfluidauslass an den Fördereinrichtungsfluidauslass der Fördereinrichtung strömungstechnisch angeschlossen ist. Die Fluidfördereinrichtung selbst verfügt also über den Fördereinrichtungsfluideinlass und den Fördereinrichtungsfluidauslass. Über den Fördereinrichtungsfluideinlass wird der Fluidfördereinrichtung das Fluid bereitgestellt, über den Fördereinrichtungsfluidauslass stellt sie das mittels der Vorpumpe und der Hauptpumpe geförderte Fluid bereit. In anderen Worten wird der Fluidfördereinrichtung über den Fördereinrichtungsfluideinlass Fluid zugeführt und über den Fördereinrichtungsfluidauslass Fluid entnommen.
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Die Vorpumpe weist den Vorpumpenfluideinlass und den Vorpumpenfluidauslass auf. Über den Vorpumpenfluideinlass wird der Vorpumpe Fluid bereitgestellt und über den Vorpumpenfluidauslass das mittels der Vorpumpe geförderte Fluid entnommen. Entsprechend verhält es sich für die Hauptpumpe, welche insoweit den Hauptpumpenfluideinlass und den Hauptpumpenfluidauslass aufweist. Der Hauptpumpe wird das Fluid über den Hauptpumpenfluidauslass bereitgestellt, welches nach seinem Fördern durch die Hauptpumpe durch den Hauptpumpenfluidauslass entnommen wird.
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Die Vorpumpe und die Hauptpumpe sind strömungstechnisch in Reihe geschaltet. Hierzu ist der Vorpumpenfluideinlass strömungstechnisch an den Fördereinrichtungsfluideinlass angeschlossen, sodass der Vorpumpe unmittelbar das Fluid zugeführt wird, welches der Fluidfördereinrichtung zugeführt wird. Der Vorpumpenfluidauslass ist an den Hauptpumpeneinlass angeschlossen, sodass der Hauptpumpe mittels der Vorpumpe gefördertes Fluid bereitgestellt wird. Der Hauptpumpenfluidauslass wiederum ist an den Fördereinrichtungsfluidauslass strömungstechnisch angeschlossen, sodass über den Fördereinrichtungsfluidauslass der Fluidfördereinrichtung das mittels der Vorpumpe und der Hauptpumpe geförderte Fluid entnommen wird beziehungsweise entnommen werden kann.
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Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Vorpumpenfluidauslass über eine eine Ventilanordnung, insbesondere ein Rückschlagventil, aufweisende Bypassleitung an den Vorpumpenfluideinlass strömungstechnisch angeschlossen ist. Über die Bypassleitung ist eine unmittelbare Strömungsverbindung zwischen dem Vorpumpenfluideinlass und dem Vorpumpenfluidauslass herstellbar, welche nicht über die Vorpumpe selbst verläuft. Über die Bypassleitung kann insoweit Fluid von dem Vorpumpenfluidauslass zu dem Vorpumpenfluideinlass unter Umgehung der Vorpumpe zurückströmen. In der Bypassleitung ist die Ventilanordnung angeordnet, mittels welcher die Strömungsverbindung einstellbar ist. So ist beispielsweise in einer ersten Einstellung der Ventilanordnung die Strömungsverbindung zwischen dem Vorpumpenfluidauslass und dem Vorpumpenfluideinlass über die Bypassleitung unterbrochen, wohingegen sie bei einer zweiten Einstellung hergestellt ist.
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Die Ventilanordnung liegt besonders bevorzugt in Form des Rückschlagventils vor oder weist ein solches zumindest auf. Dieses ist derart ausgestaltet, dass es eine Strömung von dem Vorpumpenfluidauslass hin zu dem Vorpumpenfluideinlass zulässt, eine Strömung in umgekehrter Richtung jedoch unterbindet. Beispielsweise ist das Rückschlagventil derart ausgestaltet, dass es die Strömungsverbindung zwischen dem Vorpumpenfluidauslass und dem Vorpumpenfluideinlass in Richtung des Vorpumpenfluideinlasses lediglich herstellt, wenn eine Druckdifferenz zwischen dem Vorpumpenfluidauslass und dem Vorpumpenfluideinlass eine bestimmte Druckdifferenz überschreitet. Mithilfe der Bypassleitung und der darin vorliegenden Ventilanordnung wird eine bedarfsgerechte Versorgung der Hauptpumpe mit Fluid sichergestellt. Hierbei wirkt das Rückschlagventil insbesondere als Druckbegrenzungsventil, sodass der eingangsseitig an der Hauptpumpe anliegende, mittels der Vorpumpe bewirkte Druck auf einen bestimmten Wert begrenzt ist.
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Die Bypassleitung und das Rückschlagventil beziehungsweise Druckbegrenzungsventil dienen einer bedarfsgerechten Beaufschlagung der Hauptpumpe mit Fluid. Sie sind insbesondere dann notwendig, falls die Vorpumpe in zumindest einem Betriebszustand mehr Fluid in Richtung Hauptpumpe fördert als diese aufnehmen kann. Besonders ideal ist daher eine Ausgestaltung, bei welcher die Bypassleitung und die Ventilanordnung beziehungsweise das Rückschlagventil entfallen und die Vorpumpe derart auf die Hauptpumpe abgestimmt ist, dass stets eine ideale Beaufschlagung der Hauptpumpe mit dem Fluid erfolgt. Hierzu stellt die Vorpumpe der Hauptpumpe exakt oder zumindest nahezu exakt die Fluidmenge bereit, die diese aufnehmen kann, insbesondere bei genaue einer Drehzahl der Antriebswelle, wenigstens einer Drehzahl der Antriebswelle oder mehreren unterschiedlichen Drehzahlen der Antriebswelle, besonders bevorzugt über einen Nenndrehzahlbereich der Antriebswelle hinweg, der bei einem bestimmungsgemäßen Betrieb der Fluidfördereinrichtung auftritt oder zumindest auftreten kann.
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Schließlich kann im Rahmen einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen sein, dass die Vorpumpe und die Hauptpumpe in einem gemeinsamen Pumpengehäuse angeordnet sind. Die beiden Pumpen, also die Vorpumpe und die Hauptpumpe, liegen mithin nicht in unterschiedlichen Gehäusen vor, sondern sind vielmehr integriert in der Fluidfördereinrichtung zusammengefasst. Insbesondere sind sowohl das Vorpumpenantriebsrad und das Vorpumpenförderrad der Vorpumpe als auch das Hauptpumpenantriebsrad und das Hauptpumpenförderrad der Hauptpumpe in beziehungsweise an dem gemeinsamen Pumpengehäuse drehbar gelagert. Hieraus resultiert eine besonders kompakte Ausgestaltung der Fluidfördereinrichtung.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
- 1 eine schematische Darstellung einer Fluidfördereinrichtung mit einer Vorpumpe und einer Hauptpumpe in einer ersten Ansicht,
- 2 eine schematische Darstellung der Fluidfördereinrichtung in einer zweiten Ansicht, sowie
- 3 eine schematische Schnittdarstellung durch die Fluidfördereinrichtung, wobei die Vorpumpe und die Hauptpumpe in einem gemeinsamem Pumpengehäuse vorliegen.
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Die 1 zeigt eine schematische Darstellung einer Fluidfördereinrichtung 1, die eine Vorpumpe 2 und eine Hauptpumpe 3 aufweist. Die Vorpumpe 2 verfügt über einen Vorpumpenfluideinlass 4, der an einen Fördereinrichtungsfluideinlass 5 strömungstechnisch angeschlossen ist. Ein Vorpumpenfluidauslass 6 der Vorpumpe 2 ist an einen Hauptpumpenfluideinlass 7 strömungstechnisch angeschlossen. Ein Hauptpumpenfluidauslass 8 der Hauptpumpe 3 wiederum ist an einen Fördereinrichtungsfluidauslass 9 der Fluidfördereinrichtung 1 strömungstechnisch angeschlossen. Schlussendlich liegen also die Vorpumpe 2 und die Hauptpumpe 3 strömungstechnisch in Reihe geschaltet zwischen dem Fördereinrichtungsfluideinlass 5 und dem Fördereinrichtungsfluidauslass 9 vor. Es ist erkennbar, dass der Vorpumpenfluidauslass 6 und der Vorpumpenfluideinlass 4 über eine Bypassleitung 10 strömungstechnisch aneinander angeschlossen sind. In der Bypassleitung 10 ist eine Ventilanordnung 11 vorgesehen, welche ein Rückschlagventil 12 aufweist oder als ein solches ausgestaltet ist.
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Die Vorpumpe 2 ist über eine Vorpumpeneingangswelle 13 und die Hauptpumpe 3 über eine Hauptpumpeneingangswelle 14 antreibbar. Die Vorpumpe 2 und die Hauptpumpe 3 sind antriebstechnisch an eine gemeinsame Antriebswelle 15 angeschlossen. In anderen Worten sind die Vorpumpeneingangswelle 13 und die Hauptpumpeneingangswelle 14 beide antriebstechnisch mit der Antriebswelle 15 verbunden. Im Falle der Vorpumpeneingangswelle 13 liegt eine direkte Verbindung vor. Beispielsweise ist die Vorpumpeneingangswelle 13 einstückig mit der Antriebswelle 15 ausgebildet. Die Hauptpumpeneingangswelle 14 ist hingegen über die Vorpumpe 2 mit der Antriebswelle 15 antriebstechnisch verbunden. Hierzu bilden ein Vorpumpenantriebsrad 16 und ein Vorpumpenförderrad 17 der Vorpumpe 2 ein Übersetzungsgetriebe 18 für die Hauptpumpe 3 aus.
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Das Vorpumpenantriebsrad 16 ist mit der Vorpumpeneingangswelle 13 gekoppelt, vorzugsweise sitzt es auf dieser und ist mit ihr starr und/oder permanent verbunden. Das Vorpumpenförderrad 17 wird hingegen während eines Betriebs der Fluidfördereinrichtung 1, also bei einer Drehbewegung der Antriebswelle 15 von dem Vorpumpenantriebsrad 16 angetrieben. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Vorpumpe 2 als Zahnradpumpe, nämlich als Außenzahnradpumpe vor. Das Vorpumpenantriebsrad 16 und das Vorpumpenförderrad 17 liegen insoweit als Zahnräder vor, welche zur Ausbildung des Übersetzungsgetriebes 18 miteinander kämmen. Zudem wirken das Vorpumpenantriebsrad 16 und das Vorpumpenförderrad 17 zur Fluidförderung zusammen.
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Analog hierzu verfügt die Hauptpumpe 3 über ein Hauptpumpenantriebsrad 19 und ein Hauptpumpenförderrad 20. Auch diese wirken zum Bereitstellen einer Fluidförderwirkung der Hauptpumpe 3 zusammen. Zum antriebstechnischen Verbinden der Hauptpumpe 3 mit der Vorpumpe 2 ist eine Verbindungswelle 21 vorgesehen, welche das Vorpumpenförderrad 17 und die Hauptpumpeneingangswelle 14 und mithin das Hauptpumpenantriebsrad 19 miteinander verbindet. Insoweit wird deutlich, dass die Vorpumpeneingangswelle 13 direkt an die Antriebswelle 15 gekoppelt ist, wohingegen die Hauptpumpeneingangswelle 14 lediglich mittelbar über die Verbindungswelle 21 und die Vorpumpe 2 mit der Antriebswelle 15 antriebstechnisch gekoppelt ist, also über die Vorpumpe 2 von der Antriebswelle 15 angetrieben wird.
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Besonders vorteilhaft ist eine Ausgestaltung der Fluidfördereinrichtung 1, bei welcher sowohl die Vorpumpe 2 als auch die Hauptpumpe 3 als Zahnradpumpe ausgestaltet ist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel liegt die Vorpumpe 2 als Außenzahnradpumpe und die Hauptpumpe 3 als Innenzahnradpumpe vor. Hierbei stellt das Hauptpumpenantriebsrad 19 ein Ritzelzahnrad 22 und das Hauptpumpenförderrad 20 ein Hohlrad 23 der Innenzahnradpumpe dar. Das Ritzelzahnrad 22 und das Hohlrad 23 sind um parallel zueinander versetzt angeordnete Drehachsen drehbar gelagert. Das Ritzelzahnrad 2 weist im Querschnitt gesehen Außenabmessungen auf, welche kleiner sind als Innenabmessungen des Hohlrads 23, sodass lediglich ein Teil einer Verzahnung des Ritzelzahnrads 22 mit einer Verzahnung des Hohlrads 23 kämmt. Die Innenzahnradpumpe ist als Sichelpumpe ausgeführt, sodass zwischen dem Ritzelzahnrad 22 und dem Hohlrad 23 bereichsweise ein sichelförmiges Füllstück 24 angeordnet ist. Bevorzugt sind entweder die Vorpumpe 2 oder die Hauptpumpe 3 spaltkompensiert ausgebildet. Insbesondere ist eine Ausgestaltung bevorzugt, bei welcher die Hauptpumpe 3, nicht jedoch die Vorpumpe 2, spaltkompensiert ist. Die Vorpumpe 2 liegt insoweit spaltkompensationslos vor. Es können j edoch auch sowohl die Vorpumpe 2 als auch die Hauptpumpe 3 spaltkompensiert sein.
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Die 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Fluidfördereinrichtung 1. Es ist erkennbar, dass die Vorpumpe 2 beziehungsweise das Vorpumpenantriebsrad 16 und das Vorpumpenförderrad 17 jeweils eine Schrägverzahnung aufweisen. Hierdurch wird die Laufruhe der Vorpumpe 2 deutlich verbessert. Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltung der Fluidfördereinrichtung 1 wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen.
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Die 3 zeigt eine weitere schematische Darstellung der Fluidfördereinrichtung 1. Erneut wird vollumfänglich auf die vorstehenden Ausführungen Bezug genommen. Zusätzlich wird nun deutlich, dass die Vorpumpe 2 und die Hauptpumpe 3 in einem gemeinsamen Pumpengehäuse 25 angeordnet sind. Hierbei sind bevorzugt das Vorpumpenantriebsrad 16, das Vorpumpenförderrad 17, das Hauptpumpenantriebsrad 19 und das Hauptpumpenförderrad 20 drehbar in und/oder an dem Pumpengehäuse 25 gelagert. Eine Strömungsrichtung des Fluids durch die Fluidfördereinrichtung 1 ist durch die Pfeile 26 angedeutet.
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Die hier dargestellte Fluidfördereinrichtung 1 weist hervorragende Fördereigenschaften für das Fluid bei langer Lebensdauer auf, weil die Vorpumpe 2 und die Hauptpumpe 3 ideal aufeinander abgestimmt sind, nämlich mittels des Übersetzungsgetriebes 18.
