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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Fluidförderpumpe. Die Fluidförderpumpe weist insbesondere eine Druckentlastung auf, um einen Antrieb der Fluidförderpumpe zu entlasten.
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Aus dem Stand der Technik sind Fluidförderpumpen bekannt. Solche Pumpen werden eingesetzt, um Fluide, wie insbesondere Hydraulikfluide oder Öle, zu fördern. Dazu ist innerhalb einer Pumpenkammer eine Verdrängerbaugruppe angebracht. Diese Verdrängerbaugruppe wird von einer Welle angetrieben. Wird die Fluidförderpumpe reversibel betrieben, d.h. die Pumpenrichtung ist nicht vorab festgelegt, so ist eine Abdichtung der Fluidförderpumpe erschwert. Ist die Fluidförderpumpe vorgesehen, um hohe Drücke zu generieren, so gelangt das Fluid oftmals in eine Antriebseinheit der Fluidförderpumpe, die dann hohen Fluiddrücken ausgesetzt ist. Somit muss die Fluidförderpumpe mit hohen Wandstärken versehen werden, um auftretende hohe Kräfte und hohe Impulskräfte aufzunehmen. Dies führt zu einem hohen Gewicht der Fluidförderpumpe. Außerdem ist in herkömmlichen Fluidförderpumpen aufgrund des reversiblen Betriebs und der auftretenden hohen Drücke die Verwendung von Radialwellendichtringen nicht möglich.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Fluidförderpumpe bereitzustellen, die bei einfacher und kostengünstiger Herstellung und Montage eine sichere und zuverlässige Reduktion des auf die Antriebseinheit wirkenden Drucks aufweist.
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Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs. Die Unteransprüche haben bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung zum Inhalt.
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Somit wird die Aufgabe insbesondere durch eine Fluidförderpumpe gelöst, die eine Pumpenkammer und eine in der Pumpenkammer angeordnete Verdrängerbaugruppe aufweist. Die Verdrängerbaugruppe ist über eine Welle antreibbar. Insbesondere handelte es sich bei der Verdrängerbaugruppe um eine Zahnradpumpvorrichtung. Die Pumpenkammer weist einen ersten Bereich und einen von dem ersten Bereich verschiedenen zweiten Bereich auf. Je nach Pumprichtung ist die Verdrängerbaugruppe eingerichtet, entweder Fluid von dem ersten Bereich zu dem zweiten Bereich oder von dem zweiten Bereich zu dem ersten Bereich zu pumpen. Des Weiteren weist die Fluidförderpumpe eine erste Anschlussleitung und eine von der ersten Anschlussleitung separate zweite Anschlussleitung auf. Sowohl die erste Anschlussleitung als auch die zweite Anschlussleitung dienen zur Fluidkommunikation mit der Pumpenkammer. Die erste Anschlussleitung dient zur Fluidkommunikation mit dem ersten Bereich der Pumpenkammer und die zweite Anschlussleitung dient zur Fluidkommunikation mit dem zweiten Bereich der Pumpenkammer. Dabei ist vorgesehen, dass die erste Anschlussleitung und die zweite Anschlussleitung je nach Pumprichtung entweder als Zufuhrleitung zum Zuführen von Fluid zu der Pumpenkammer oder als Abfuhrleitung zum Abführen von Fluid von der Pumpenkammer dienen. Somit münden die erste Anschlussleitung und die zweite Anschlussleitung vorteilhafterweise auf gegenüberliegenden Seiten der Welle in die Pumpenkammer, d.h. der erste Bereich und der zweite Bereich sind auf gegenüberliegend Seiten der Welle angeordnet. Die Welle ist in einer Wellenkammer gelagert, wobei die Wellenkammer mit der Pumpenkammer zur Fluidkommunikation verbunden ist. Es ist vorgesehen, dass die Wellenkammer mit der ersten Anschlussleitung und/oder der zweiten Anschlussleitung zur Fluidübertragung verbunden ist. Alternativ oder zusätzlich ist die Wellenkammer mit dem ersten Bereich und/oder dem zweiten Bereich der Pumpenkammer verbunden. Ein Fluiddruck in der ersten Anschlussleitung und in dem ersten Bereich ist identisch, ebenso wie ein Fluiddruck in der zweiten Anschlussleitung und in dem zweiten Bereich identisch ist. Daher ist es unerheblich, ob der jeweilige Bereich der Pumpenkammer oder die zugehörige Anschlussleitung mit der Wellenkammer verbunden ist. In jedem Fall kann ein Druck, der innerhalb der Wellenkammer wirkt, in die erste Anschlussleitung und/oder die zweite Anschlussleitung und/oder den ersten Bereich und/oder den zweiten Bereich abgebaut werden. Es ist vorgesehen, dass die Fluidförderpumpe eine Regeleinheit aufweist. Die Regeleinheit dient zum Verbinden der Wellenkammer mit derjenigen Anschlussleitung von erster Anschlussleitung und zweiter Anschlussleitung, die als Zufuhrleitung zur Zuführung von Fluid zu der Pumpenkammer fungiert. Alternativ oder zusätzlich dient die Regeleinheit zum Verbinden der Wellenkammer mit demjenigen Bereich aus erstem Bereich und zweitem Bereich, der ein Niederdruckbereich der Pumpenkammer ist. Wie bereits beschrieben, dient entweder die erste Anschlussleitung als Zufuhrleitung und die zweite Anschlussleitung als Abfuhrleitung oder es dient die erste Anschlussleitung als Abfuhrleitung und die zweite Anschlussleitung als Zufuhrleitung. Ebenso kann der erste Bereich oder der zweite Bereich als Niederdruckbereich fungieren, was davon abhängig ist, welcher Bereich aktuell mit der Zufuhrleitung verbunden ist. In der Zufuhrleitung herrscht definitionsgemäß ein geringerer Druck als in der Abfuhrleitung. Somit ist die Regeleinheit ausgebildet, die Wellenkammer stets mit der Zufuhrleitung zu verbinden. Somit verbindet die Regeleinheit wahlweise die Wellenkammer entweder mit der ersten Anschlussleitung oder mit der zweiten Anschlussleitung, je nach dem, welche dieser Anschlussleitungen bei einer aktuellen Pumprichtung als Zufuhrleitung dient. Somit ist die Wellenkammer stets auf demjenigen Druckniveau gehalten, das in der Zufuhrleitung herrscht. Dadurch ist der Fluiddruck innerhalb der Wellenkammer reduziert. Dies führt zu einer Entlastung des Wellenraums sowie einer Antriebseinheit der Fluidförderpumpe. Hierzu ist insbesondere kein Ausgleichsbehälter erforderlich. Vielmehr kann die Fluidförderpumpe ein geschlossenes System bilden, wobei dennoch ein Druckausgleich über die besagte Verbindung zwischen Wellenkammer und erster Anschlussleitung und/oder zweiter Anschlussleitung ermöglicht ist.
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Vorteilhafterweise weist die Fluidförderpumpe zumindest eine Druckausgleichsnut auf, die sich parallel zu der Welle durch die Verdrängerbaugruppe erstreckt. Die Druckausgleichsnut kann insbesondere in der Welle oder in ein mit der Welle unmittelbar gekoppeltes Element, beispielsweise Zahnrad, der Verdrängerbaugruppe eingebracht sein. Durch die Druckausgleichsnut ist weiterhin eine Selbstzentrierung der Verdrängerbaugruppe innerhalb der Pumpenkammer ermöglicht, da auf axial auf beiden Seiten der Verdrängerbaugruppe derselbe Fluiddruck herrscht. Insbesondere ist hierzu vorgesehen, dass sich die Wellenkammer axial auf beiden Seiten der Verdrängerbaugruppe erstreckt, wobei durch die Druckausgleichsnut in allen Bereichen der Wellenkammer der gleiche Fluiddruck wirkt. Insbesondere ist durch die zuvor beschriebene Druckentlastung ein Druckungleichgewicht innerhalb der Wellenkammer hergestellt, das durch die Druckausgleichsnut ausgeglichen wird. Die Verdrängerbaugruppe, insbesondere die Zahnräder, sind somit axial mittig in der Pumpenkammer zentrierbar, so dass keine Berührung mit anderen Bauelementen stattfindet. Eine radiale Zentrierung findet insbesondere über Lager, bevorzugt Nadellager, der Welle statt. Dies führt zu einem verschleißarmen Betrieb der Fluidförderpumpe und somit zu einer langen Lebensdauer. Außerdem ist die Fluidförderpumpe einfach und aufwandsarm aufbaubar. Insbesondere lassen sich die Komponenten der Fluidförderpumpe günstig, leicht, klein, dynamisch und effizient herstellen. Zusätzlich lässt sich bei geeigneten Druckverhältnissen ein Radialwellendichtring integrieren, was im Stand der Technik nicht sinnvoll möglich war. Grundsätzlich ist eine Druckbelastung und Impulsbelastung von druckbeaufschlagten Flächen innerhalb der Antriebseinheit stark reduziert. Dadurch ist generell eine höhere Lebensdauer der Fluidförderpumpe sichergestellt.
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In einer weiter bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Regeleinheit ein erstes Ventil, insbesondere ein Überdruckventil oder Zweidruckventil, und/oder ein zweites Ventil, insbesondere ein Überdruckventil oder Zweidruckventil, aufweist. Das erste Ventil ist zwischen der Wellenkammer und der ersten Anschlussleitung oder dem ersten Bereich angeordnet. Das zweite Ventil ist zwischen der Wellenkammer und der zweiten Anschlussleitung oder dem zweiten Bereich angeordnet. Es ist vorgesehen, dass das erste Ventil eine Verbindung zwischen Wellenkammer und erster Anschlussleitung oder erstem Bereich freigibt, wenn in der Wellenkammer ein Überdruck gegenüber der ersten Anschlussleitung oder dem ersten Bereich vorherrscht. In gleicher Weise ist vorgesehen, dass das zweite Ventil eine Verbindung zwischen Wellenkammer und zweiter Anschlussleitung oder zweitem Bereich freigibt, wenn ein Überdruck in der Wellenkammer gegenüber der zweiten Anschlussleitung oder dem zweiten Bereich vorherrscht. Durch die Verdrängerbaugruppe wird die Wellenkammer mit einem Druck beaufschlagt, der größer ist als der Druck des zugeführten Fluids, aber gleichzeitig kleiner als der Druck des abgeführten Fluids. Somit herrscht ein Überdruck stets gegenüber der Zufuhrleitung oder dem ersten Bereich, so dass das erste Ventil die Verbindung nur dann freigibt, wenn die erste Anschlussleitung als Zufuhrleitung oder der erste Bereich als Niederdruckbereich dient, während ebenso die Verbindung zwischen zweiter Anschlussleitung und Wellenkammer durch das zweite Ventil nur dann freigegeben wird, wenn die zweite Anschlussleitung als Zufuhrleitung oder der zweite Bereich als Hochdruckbereich fungiert. Somit ist sichergestellt, dass die Wellenkammer stets mit der druckärmeren Anschlussleitung aus erster Anschlussleitung und zweiter Anschlussleitung oder dem druckärmeren aus erstem Bereich und zweitem Bereich verbunden wird.
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Schließlich ist besonders vorteilhaft vorgesehen, dass das erste Ventil bei Überdruck in der ersten Anschlussleitung oder dem ersten Bereich gegenüber der Wellenkammer geschlossen bleibt und/oder dass das zweite Ventil bei Überdruck in der zweiten Anschlussleitung oder dem zweiten Bereich gegenüber der Wellenkammer geschlossen bleibt. Somit ist verhindert, dass durch die Verbindung zwischen erster Anschlussleitung oder erstem Bereich und Wellenkammer und/oder zweiter Anschlussleitung oder zweitem Bereich und Wellenkammer eine Druckbeaufschlagung der Wellenkammer erfolgen kann. Vielmehr kann somit besagte Verbindung zwischen erster Anschlussleitung oder erstem Bereich und Wellenkammer und zweiter Anschlussleitung und zweitem Bereich und Wellenkammer ausschließlich zur Druckentlastung verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist das erste Ventil somit als Wechselventil ausgebildet. Die Eingänge des Wechselventils sind mit der Wellenkammer und der ersten Anschlussleitung oder dem ersten Bereich gekoppelt. Ein Ausgang des Wechselventils ist ebenfalls mit der ersten Anschlussleitung oder dem ersten Bereich gekoppelt. Somit ist eine Verbindung zwischen Wellenkammer und erster Anschlussleitung oder erstem Bereich nur dann ermöglicht, wenn ein Überdruck in der Wellenkammer gegenüber der ersten Anschlussleitung oder dem ersten Bereich vorherrscht. Ist hingegen ein Überdruck in der ersten Anschlussleitung oder dem ersten Bereich gegenüber der Wellenkammer vorhanden, so bleibt die Verbindung zwischen Wellenkammer und erster Anschlussleitung oder erstem Bereich durch das Wechselventil geschlossen. Dieselbe Ausgestaltung gilt vorteilhafterweise für das zweite Ventil. Auch das zweite Ventil ist bevorzugt als Wechselventil ausgebildet, wobei die Eingänge des Wechselventils mit der Wellenkammer und der zweiten Anschlussleitung oder dem zweiten Bereich verbunden sind. Der Ausgang des Wechselventils ist ebenfalls mit der zweiten Anschlussleitung oder dem zweiten Bereich gekoppelt. Das Wechselventil ist insbesondere nicht vorgespannt oder federbelastet. Dies bedeutet, dass das Wechselventil in seiner aktuellen Stellung verbleibt, wenn keine Druckdifferenz zwischen Wellenkammer und erster Anschlussleitung oder erstem Bereich bzw. zweiter Anschlussleitung oder zweitem Bereich vorhanden ist. Eine Änderung des Schaltzustands erfolgt bei einem Wechsel des Überdrucks selbstständig.
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Die Wellenkammer ist mit der ersten Anschlussleitung oder dem ersten Bereich vorteilhafterweise über ein erstes Drosselventil verbunden. Alternativ oder zusätzlich ist die Wellenkammer mit der zweiten Anschlussleitung oder dem zweiten Bereich vorteilhafterweise über ein zweites Drosselventil verbunden. Somit ist ermöglicht, ein Angleichen des Drucks innerhalb der Wellenkammer und der ersten Anschlussleitung oder erstem Bereich und/oder zweiten Anschlussleitung oder zweitem Bereich zu dämpfen. Damit sind insbesondere Impulsbelastungen innerhalb der Fluidförderpumpe vermieden oder zumindest reduziert. Im Falle der zuvor beschriebenen Auslegung des Ventils als Wechselventil ist insbesondere vorgesehen, dass das Drosselventil mit dem Ausgang des Wechselventils gekoppelt ist.
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In die Wellenkammer wird durch die Verdrängerbaugruppe bevorzugt ein Fluiddruck, der zwischen 70% und 30%, insbesondere zwischen 60% und 40%, weiter insbesondere 50%, des von der Verdrängerbaugruppe generierten Ausgangsdrucks aufgebracht. Der Ausgangsdruck wirkt in der Abfuhrleitung und somit entweder in der ersten Anschlussleitung oder in der zweiten Anschlussleitung. Der in der Wellenkammer vorherrschende Fluiddruck ist somit größer als ein Fluiddruck in der Zufuhrleitung aber kleiner als der Fluiddruck in der Abfuhrleitung. Durch die Verbindung von Wellenkammer und erster Anschlussleitung und/oder zweiter Anschlussleitung, insbesondere in Verbindung mit der zuvor beschriebenen Regeleinheit, ist sichergestellt, dass die Wellenkammer somit stets mit der druckärmeren Seite von erster Anschlussleitung und zweiter Anschlussleitung zur Druckentlastung gekoppelt wird. Dies wird dadurch erreicht, dass die Wellenkammer mit der Zufuhrseite der Fluidförderpumpe gekoppelt wird, um so den Fluiddruck innerhalb der Wellenkammer zu reduzieren.
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Die Fluidförderpumpe weist in einer bevorzugten Ausführungsform eine Antriebseinheit auf. Die Antriebseinheit dient zum Antreiben der Welle, um somit die Verdrängerbaugruppe anzutreiben. Die Antriebseinheit ist besonders vorteilhaft ein Elektromotor. Insbesondere ist der Elektromotor mit der Wellenkammer hydraulisch verbunden, sodass auf den Elektromotor derselbe Fluiddruck wirkt, der in der Wellenkammer vorherrscht. Durch die zuvor beschriebene Druckentlastung ist die Wellenkammer von hohen Drücken entlastet, sodass in der Wellenkammer ein reduzierter Druck vorherrscht. Dies führt auch dazu, dass der auf die Antriebseinheit wirkende Druck reduziert ist, sodass auch die Antriebseinheit von hohen Drücken entlastet ist. Somit ist eine Lebensdauer der Antriebseinheit, insbesondere des Elektromotors, verlängert. Gleichzeitig ist die Antriebseinheit einfach und kostengünstig herstellbar.
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Besonders vorteilhaft umfasst die Fluidförderpumpe ein Gehäuseelement, in dem die Wellenkammer ausgebildet ist. Dabei ist vorgesehen, dass zwischen der Antriebseinheit und dem Gehäuseelement eine Zusatzkammer gebildet ist. Die Wellenkammer ist mit der Zusatzkammer zur Fluidübertragung verbunden. Außerdem ist die Zusatzkammer mit dem ersten Bereich und/oder dem zweiten Bereich zur Fluidübertragung verbunden. Über die Zusatzkammer ist somit eine Verbindung zur Fluidübertragung zwischen Wellenkammer und erstem Bereich und/oder zweitem Bereich ermöglicht. Somit erfolgt insbesondere eine Entlastung der Antriebseinheit, da ein Fluiddruck in der Zusatzkammer zumindest teilweise zu dem ersten Bereich oder dem zweiten Bereich abgebaut werden kann. Insbesondere kann Fluid durch Leckage in die Zusatzkammer gelangen. Durch die Verbindung mit dem ersten Bereich und/oder zweiten Bereich können negative Einflüsse dieser Leckage, insbesondere resultierende hohe Drücke, auf die Antriebseinheit vermindert werden.
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Die erste Anschlussleitung, die zweite Anschlussleitung und die Wellenkammer sind insbesondere auf derselben axialen Seite bezüglich der Welle angeordnet, um in die Pumpenkammer zu münden. Somit weist die Pumpenkammer auf einer axialen Seite sämtliche Anschlüsse für erste Anschlussleitung, zweite Anschlussleitung und Wellenkammer auf. Durch diesen Aufbau ist einerseits das Aufbringen des zuvor beschriebenen Fluiddrucks in der Wellenkammer realisiert, gleichzeitig ist der Aufbau von erster Anschlussleitung und zweiter Anschlussleitung einfach und aufwandsarm durchführbar. Durch die Druckentlastung ist sichergestellt, dass trotz dieses Aufbaues ein Fluiddruck innerhalb der Wellenkammer nicht höher ist als der Fluiddruck in der Zufuhrleitung.
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Die Wellenkammer ist vorteilhafterweise an die Pumpenkammer anschließend ausgebildet. Somit bilden Wellenkammer und Pumpenkammer einen gemeinsamen Freiraum, in dem die Welle und die Verdrängerbaugruppe angeordnet sind. Welle und Verdrängerbaugruppe sind insbesondere eine gemeinsame Baugruppe. Insbesondere dient die Welle zum Antreiben eines Zahnrads der Verdrängerbaugruppe, die vorteilhafterweise als Zahnradverdrängerpumpvorrichtung ausgebildet ist.
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Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die Verdrängerbaugruppe eine Zahnringpumpvorrichtung ist. Die Zahnringpumpvorrichtung weist einen Zahnring und ein exzentrisch in dem Zahnring laufendes Zahnrad auf. Auf diese Weise ist eine Verdrängerbaugruppe realisiert, mittels der Fluid von der als Zufuhrleitung fungierenden ersten Anschlussleitung oder zweiten Anschlussleitung zu der als Abfuhrleitung fungierenden zweiten Anschlussleitung oder ersten Anschlussleitung gefördert werden kann.
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher beschrieben. Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Abbildung einer Fluidförderpumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 2 ein schematischer Fluidlaufplan der Fluidförderpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
- 3 eine schematische Abbildung der Fluidförderpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Betrieb mit einer ersten Pumprichtung,
- 4 eine schematische Abbildung der Fluidförderpumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Betrieb mit einer zweiten Pumprichtung,
- 5 eine schematische Abbildung einer Fluidförderpumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung
- 6 eine schematische Abbildung der Fluidförderpumpe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Betrieb mit einer ersten Pumprichtung, und
- 7 eine schematische Abbildung der Fluidförderpumpe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Betrieb mit einer zweiten Pumprichtung.
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1 zeigt schematisch eine Fluidförderpumpe 1 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fluidförderpumpe 1 umfasst eine Pumpenkammer 2, in der eine Verdrängerbaugruppe 3 angeordnet ist. Die Verdrängerbaugruppe 3 umfasst eine Welle 6. Dabei ist vorgesehen, dass die Verdrängerbaugruppe 3 eine Zahnringpumpvorrichtung umfasst, bei der ein Zahnrad exzentrisch in einem Zahnring läuft. Die Welle 6 dient insbesondere zum Antreiben des Zahnrads.
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Weiterhin sind eine erste Anschlussleitung 4 und eine zweite Anschlussleitung 5 vorgesehen. Die erste Anschlussleitung 4 und die zweite Anschlussleitung 5 münden auf einer selben bezüglich der Welle 6 axialen Seite in die Pumpenkammer 2. Es ist vorgesehen, dass die erste Anschlussleitung 4 und die zweite Anschlussleitung 5 auf gegenüberliegenden Seiten der Welle 6 in die Pumpenkammer 2 münden. Somit kann die Verdrängerbaugruppe 3 Fluid von der ersten Anschlussleitung 4 zu der zweiten Anschlussleitung 5 oder umgekehrt fördern. Die erste Anschlussleitung 4 und die zweite Anschlussleitung 5 können somit wahlweise als Zufuhrleitung oder Abfuhrleitung fungieren.
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Dies ist davon abhängig, in welcher Pumprichtung die Verdrängerbaugruppe 3 betrieben wird.
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Auf derselben Seite der Pumpenkammer 2, auf der die erste Anschlussleitung 4 und die zweite Anschlussleitung 5 in die Pumpenkammer 2 münden, erstreckt sich eine Wellenkammer 7. Die Wellenkammer 7 ist unmittelbar anschließend an die Pumpenkammer 2 ausgebildet, so dass ein gemeinsamer Leerraum durch die Pumpenkammer 2 und die Wellenkammer 7 gebildet ist. In der Pumpenkammer 2 ist die Verdrängerbaugruppe 3 angeordnet. In der Wellenkammer 7 ist die Welle 6 drehbar gelagert.
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Durch eine derartige Ausgestaltung der Pumpenkammer 2 bewirkt die Verdrängerbaugruppe 3 einerseits, dass ein Ausgangspumpendruck in der als Abfuhrleitung fungierenden ersten Anschlussleitung 4 oder zweiten Anschlussleitung 5 vorherrscht. Gleichzeitig wird ein Fluiddruck in die Wellenkammer 7 eingebracht, der zwischen 70% und 30%, insbesondere zwischen 60% und 40%, weiter insbesondere 50%, des Ausgangspumpendrucks beträgt. Abhängig von dem Ausgangspumpendruck ist somit ein hoher Fluiddruck innerhalb der Wellenkammer 7 vorhanden. Um diesen Fluiddruck zu verringern, ist ein Druckausgleich realisiert, der über eine Regeleinheit 12 geregelt wird. Die Regeleinheit 12 ist schematisch in 2 als Schaltbild dargestellt. In 1 ist eine beispielhafte Repräsentation besagter Regeleinheit 12 gezeigt. So ist vorgesehen, dass die Wellenkammer 7 mit der ersten Anschlussleitung 4 und der zweiten Anschlussleitung 5 zur Fluidübertragung verbunden ist. Die Regeleinheit 12 umfasst dazu ein erstes Ventil 8, das zwischen der Wellenkammer 7 und der ersten Anschlussleitung 4 angeordnet ist. Außerdem umfasst die Regeleinheit 12 ein zweites Ventil 9, das zwischen der Wellenkammer 7 und der zweiten Anschlussleitung 5 angeordnet ist.
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Das erste Ventil 8 erlaubt eine Freigabe der Verbindung zwischen Wellenkammer 7 und erster Anschlussleitung 4 nur dann, wenn ein Überdruck in der Wellenkammer 7 gegenüber der ersten Anschlussleitung 4 vorherrscht. Ebenso ermöglicht das zweite Ventil 9 eine Freigabe der Verbindung zwischen Wellenkammer 7 und zweiter Anschlussleitung 5 nur dann, wenn ein Überdruck zwischen Wellenkammer 7 und zweiter Anschlussleitung 5 vorherrscht. Besonders vorteilhaft sind das erste Ventil 8 und das zweite Ventil 9 als Wechselventil ausgebildet. Somit ist sichergestellt, dass die Verbindung zwischen Wellenkammer 7 und erster Anschlussleitung 4 geschlossen bleibt, wenn ein Überdruck in der ersten Anschlussleitung 4 vorherrscht. Ebenso bleibt die Verbindung zwischen Wellenkammer 7 und zweiter Anschlussleitung 5 geschlossen, wenn ein Überdruck in der zweiten Anschlussleitung 5 vorherrscht. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Verbindungen zwischen Wellenkammer 7 und erster Anschlussleitung 4 und zweiter Anschlussleitung 5 nur zur Druckentlastung der Wellenkammer 7 genutzt werden.
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Besonders vorteilhaft sind Drosselventile vorhanden, um die Wellenkammer 7 mit der ersten Anschlussleitung 4 und der zweiten Anschlussleitung 5 zu koppeln. Insbesondere ist ein erstes Drosselventil 10 zwischen der Wellenkammer 7 und der ersten Anschlussleitung 4 angebracht. Ein zweites Drosselventil 11 ist zwischen der Wellenkammer 7 und der zweiten Anschlussleitung 5 angebracht. Besonders vorteilhaft ist vorgesehen, dass das erste Drosselventil 10 mit einem Ausgang des als Wechselventil ausgebildeten ersten Ventils 8 gekoppelt ist. Die Eingänge des als Wechselventil ausgebildeten ersten Ventils 8 sind mit der Wellenkammer 7 und der ersten Anschlussleitung 4 gekoppelt. In gleicher Weise gilt dies für das als Wechselventil ausgebildete zweite Ventil 9. Auch hier sind die Eingänge bevorzugt mit der Wellenkammer 7 und zweiten Anschlussleitung 5 gekoppelt, während das zweite Drosselventil 11 mit dem Ausgang gekoppelt ist. Somit erfolgt durch die Verwendung von Wechselventilen ein sicheres und zuverlässiges Regeln der Druckentlastung, bei der zuverlässig nur diejenige erste Anschlussleitung 4 oder zweite Anschlussleitung 5 mit der Wellenkammer 7 verbunden werden, die einen geringeren Fluiddruck als in der Wellenkammer 7 aufweisen. In einer alternativen Ausgestaltung kann auf das erste Drosselventil 10 und auf das zweite Drosselventil 11 verzichtet werden.
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Die Druckentlastung durch die Regeleinheit 12 wirkt lediglich einseitig auf die Wellenkammer 7. Die Wellenkammer 7 erstreckt sich bezüglich der Welle auf beiden axialen Seiten der Pumpenkammer 2, wobei die Regeleinheit 12 lediglich auf einer dieser axialen Seiten angebracht ist. Um eine lediglich einseitige Druckentlastung zu vermeiden, die zu einem Ungleichgewicht der Verdrängerbaugruppe 3 führen würde, sind Druckausgleichsnuten 16 vorgesehen. Diese erstrecken sich parallel zu der Welle 6 durch die gesamte Pumpenkammer 2 hindurch. Somit ist sichergestellt, dass in der Wellenkammer 7 ein einheitlicher Druck vorherrscht, der dem Druck des der Fluidförderpumpe 1 zugeführten Fluids entspricht. Die Druckentlastungsnuten 14 sind vorteilhafterweise gleichmäßig um den Umfang der Welle 6 verteilt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Druckentlastungsnuten 14 in das mit der Welle 6 gekoppelte Zahnrad der Verdrängerbaugruppe 3 eingebracht.
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Durch die Druckentlastung durch die Regeleinheit 12 ist neben der Wellenkammer 7 auch eine Antriebseinheit 13 der Fluidförderpumpe 1 entlastet. Die Antriebseinheit 13 ist insbesondere ein Elektromotor, der auf die Welle 6 wirkt. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Antriebseinheit 13 hydraulisch mit der Wellenkammer 7 verbunden ist. Somit wirkt die Druckentlastung der Wellenkammer 7 unmittelbar als Druckentlastung der Antriebseinheit 13, sodass auf die Antriebseinheit 13 lediglich der Fluiddruck des Eingangsfluids wirkt. Somit ist durch die Druckentlastung eine Belastung der Antriebseinheit 13, insbesondere des Elektromotors, verhindert oder zumindest reduziert.
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Die 3 und 4 zeigen beispielhaft einen Fluidverlauf bei unterschiedlichen Pumprichtungen der Fluidförderpumpe 1. Weiter zeigt 3 eine erste Pumprichtung, bei der die erste Anschlussleitung 4 als Zufuhrleitung und die zweite Anschlussleitung 5 als Abfuhrleitung fungiert. In diesem Fall ist ein Druckniveau innerhalb der ersten Anschlussleitung 4 geringer als ein Druckniveau innerhalb der Wellenkammer 7. Dies führt dazu, dass das erste Ventil 8 öffnet und eine Verbindung zwischen Wellenkammer 7 und erster Anschlussleitung 4 herstellt. Gleichzeitig bleibt das zweite Ventil 9 aufgrund des höheren Drucks innerhalb der zweiten Anschlussleitung 5 gegenüber der Wellenkammer 7 geschlossen. Es findet somit eine Druckentlastung zur ersten Anschlussleitung 4 statt.
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4 zeigt einen Fall, in dem eine umgekehrte Pumprichtung vorherrscht. Dabei fungiert die erste Anschlussleitung 4 als Abfuhrleitung, während die zweite Anschlussleitung 5 als Zufuhrleitung fungiert. Somit ist der Fluiddruck innerhalb der zweiten Anschlussleitung 5 geringer als in der Wellenkammer 7. Dadurch öffnet das zweite Ventil 9, während das erste Ventil 8 geschlossen bleibt. Somit erfolgt eine Druckentlastung zur zweiten Anschlussleitung 5.
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Durch die Regeleinheit 12 ist eine sichere und zuverlässige Druckentlastung gewährleistet. Dabei ist die Fluidförderpumpe 1 als geschlossenes System auslegbar und benötigt keine zusätzlichen Komponenten, wie insbesondere einen Ausgleichsbehälter.
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5 zeigt schematisch eine Fluidförderpumpe 1 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Fluidförderpumpe 1 weist grundsätzlich denselben Aufbau auf wie im ersten Ausführungsbeispiel, lediglich die Regeleinheit 12 und die Verbindungen der Wellenkammer 7 sind unterschiedlich. Dies wird nachfolgend erklärt.
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Die Pumpenkammer 2 weist einen ersten Bereich 2a und einen zweiten Bereich 2b auf. Der erste Bereich 2a ist mit der ersten Anschlussleitung 4 und der zweite Bereich 2b ist mit der zweiten Anschlussleitung 5 zur Fluidkommunikation verbunden. Somit herrscht in dem ersten Bereich 2a derselbe Fluiddruck wie in der ersten Anschlussleitung 4 und in dem zweiten Bereich 2b derselbe Fluiddruck wie in der zweiten Anschlussleitung 5. Die Verdrängerbaugruppe 3 dient zum Fördern von Fluid von dem ersten Bereich 2a zu dem zweiten Bereich 2b oder von dem zweiten Bereich 2b zu dem ersten Bereich 2a.
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Die Wellenkammer 7, in der die Welle 6 gelagert ist, ist mit dem ersten Bereich 2a und dem zweiten Bereich 2b zur Fluidkommunikation verbunden. Da, wie zuvor beschrieben, in diesen Bereichen dieselben Drücke vorherrschen wie in den zugehörigen Anschlussleitungen bewirkt eine Verbindung von Wellenkammer 7 und erstem Bereich 2a oder zweitem Bereich 2b dieselben Effekte wie im ersten Ausführungsbeispiel. Somit findet insbesondere eine Druckentlastung statt.
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In 5 ist die Antriebseinheit 13 schematisch durch ihr Gehäuse dargestellt. Das Gehäuse der Antriebseinheit 13 wirkt mit einem Gehäuseteil 14 der Fluidförderpumpe 1 zusammen, wobei das Gehäuseteil 14 die Wellenkammer 7 und die Pumpenkammer 2 begrenzt. Insbesondre erstreckt sich die Wellenkammer 7 durch das Gehäuseteil 14 hindurch. Die Wellenkammer7 ist somit hydraulisch mit der Antriebseinheit 13 verbunden.
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Insbesondere ist durch die Antriebseinheit 13 und das Gehäuseelement 14 eine Zusatzkammer 15 ausgebildet. Die Zusatzkammer 15 ist mit der Wellenkammer 7 zur Fluidkommunikation verbunden. Außerdem ist die Zusatzkammer 15 zur Fluidkommunikation mit dem ersten Bereich 2a und dem zweiten Bereich 2b der Pumpenkammer 2 verbunden. Insbesondere ist hierzu eine Regeleinheit 12 vorhanden, die analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel ausgebildet ist.
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Es sind wie im ersten Ausführungsbeispiel ein erstes Ventil 8 und ein zweites Ventil 9 vorhanden. Das erste Ventil 8 erlaubt eine Freigabe der Verbindung zwischen Zusatzkammer 15 und erstem Bereich 2a, wenn ein Überdruck in der Zusatzkammer 15 gegenüber dem ersten Bereich 2a vorherrscht. Ebenso ermöglicht das zweite Ventil 9 eine Freigabe der Verbindung zwischen Zusatzkammer 15 und zweitem Bereich 2b, wenn ein Überdruck zwischen Zusatzkammer 15 und zweitem Bereich 2b vorherrscht. Da die Zusatzkammer 15 mit der Wellenkammer 7 hydraulisch verbunden ist und der erste Bereich 2a mit der ersten Anschlussleitung 4 und der zweite Bereich 2b mit der zweiten Anschlussleitung 5 hydraulisch verbunden sind, ist eine Wirkweise analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel erreicht. Insbesondere ist eine Regeleinheit 12 wie im ersten Ausführungsbeispiel gebildet. Besonders vorteilhaft sind das erste Ventil 8 und das zweite Ventil 9 analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel als Wechselventil ausgebildet. Auch können Drosselventile analog zu dem ersten Ausführungsbeispiel vorhanden sein.
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Die 6 und 7 zeigen jeweils beispielhaft einen Fluidverlauf bei unterschiedlichen Pumprichtungen der Fluidförderpumpe 1. So zeigt 6 eine Pumprichtung, bei der die erste Anschlussleitung 4 als Zufuhrleitung und die zweite Anschlussleitung 5 als Abfuhrleitung fungiert. In diesem Fall ist ein Druckniveau innerhalb des ersten Bereichs 2a geringer als ein Druckniveau innerhalb des zweiten Bereichs 2b. Die Wellenkammer 7 wird mit einem Druck beaufschlagt, der insbesondere dem Mittel zwischen dem Druck im ersten Bereich 2a und zweitem Bereich 2b entspricht. Somit ist ein in der Zusatzkammer 15 vorherrschender Fluiddruck, der identisch zu dem Fluiddruck innerhalb der Wellenkammer 7 ist, größer als der Fluiddruck innerhalb des ersten Bereichs 2a aber geringer als der Fluiddruck innerhalb des zweiten Bereichs 2b. Dies führt dazu, dass das erste Ventil 8 öffnet und eine Verbindung zwischen Zusatzkammer 15 und erstem Bereich 2a herstellt. Gleichzeitig bleibt das zweite Ventil 9 geschlossen. Es findet somit eine Druckentlastung zur dem ersten Bereich 2a statt.
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7 zeigt einen Fall, in dem eine umgekehrte Pumprichtung vorherrscht. Dabei fungiert die erste Anschlussleitung 4 als Abfuhrleitung, während die zweite Anschlussleitung 5 als Zufuhrleitung fungiert. Somit ist der Fluiddruck innerhalb des zweiten Bereichs 2b geringer als in der Zusatzkammer 15. Dadurch öffnet das zweite Ventil 9, während das erste Ventil 8 geschlossen bleibt. Somit erfolgt eine Druckentlastung zur dem zweiten Bereich 2b.
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Es ist somit eine sichere und zuverlässige Druckentlastung vorhanden. Sowohl in dem ersten Ausführungsbeispiel als auch in dem zweiten Ausführungsbeispiel erfolgt die Druckentlastung nach demselben Prinzip, indem der Druck jeweils zu der Zufuhrleitung oder dem mit der Zufuhrleitung verbundenen Niederdruckbereich der Pumpenkammer abgebaut wird. Dadurch ist erreicht, dass die Antriebseinheit 13 von hohen Drücken entlastet ist, da lediglich der Druck des zugeführten Fluids auf die Antriebseinheit 13 wirken kann.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Fluidförderpumpe
- 2
- Pumpenkammer
- 3
- Verdrängerbaugruppe
- 4
- erste Anschlussleitung
- 5
- zweite Anschlussleitung
- 6
- Welle
- 7
- Wellenkammer
- 8
- erstes Ventil
- 9
- zweites Ventil
- 10
- erstes Drosselventil
- 11
- zweites Drosselventil
- 12
- Regeleinheit
- 13
- Antriebseinheit
- 14
- Gehäuseteil
- 15
- Zusatzkammer
- 16
- Druckausgleichsnut
