DE102018105144A1

DE102018105144A1 - Axiales Dichtelement Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE102018105144A1
Application number: DE102018105144.1A
Authority: DE
Inventors: Thomas Wahl
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 2018-03-06
Filing date: 2018-03-06
Publication date: 2019-09-12

Abstract

Rotationspumpe, insbesondere Vakuumpumpe, zum Beispiel eine Vakuumpumpe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Förderraum (21), der einen Einlass auf einer Niederdruckseite und einen Auslass auf einer Druckseite aufweist, wenigstens einem Rotor (22), der in dem Förderraum (21) angeordnet ist und ein Fluid von dem Einlass in den Förderraum (21) zu dem Auslass aus dem Förderraum (21) fördert, und einer Antriebswelle (3), die antriebstechnisch mit dem Rotor (22) verbunden ist, gekennzeichnet durch wenigstens ein um die Antriebswelle (3) verlaufendes Dichtelement (5, 5'), das zusammen mit dem Rotor (22) einen axialen Dichtspalt bildet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe, zum Beispiel eine Vakuumpumpe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Förderraum, der einen Einlass auf einer Niederdruckseite und einen Auslass auf einer Druckseite aufweist, mit wenigstens einem Rotor, der in dem Förderraum angeordnet ist und ein Fluid von dem Einlass in den Förderraum zu dem Auslass aus dem Förderraum fördert, und mit einer Antriebswelle, die antriebstechnisch mit dem Rotor verbunden ist.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die Rotationspumpe zu verbessern.
Ein Aspekt der Erfindung betrifft eine Rotationspumpe, insbesondere eine Vakuumpumpe, zum Beispiel eine Vakuumpumpe für ein Kraftfahrzeug, mit einem Förderraum, der einen Einlass auf einer Niederdruckseite und einen Auslass auf einer Druckseite aufweist, wenigstens einem Rotor, der in dem Förderraum angeordnet ist und ein Fluid von dem Einlass in den Förderraum zu dem Auslass aus dem Förderraum fördert, und einer Antriebswelle, die antriebstechnisch mit dem Rotor verbunden ist. Die Rotationspumpe weist wenigstens ein um die Antriebswelle verlaufendes Dichtelement auf, das zusammen mit dem Rotor einen axialen Dichtspalt bildet. Das Dichtelement ist vorzugsweise vollständig außerhalb des Förderraums angeordnet.
Das Dichtelement dichtet die Rotationspumpe bevorzugt an einer axialen Stirnseite ab, so dass kein oder möglichst wenig Fluid aus dem Förderraum in Axialrichtung austreten kann. Das Dichtelement kann eine Kompensationseinrichtung bilden, die Fertigungstoleranzen entlang der Antriebswelle ausgleichen kann.
Der Rotor kann einen separaten Rotorkörper umfassen oder diesen Rotorkörper bilden, der mit der Antriebswelle form-, kraft-und/oder stoffschlüssig so verbunden werden kann, dass sich der Rotor relativ zur Antriebswelle nicht drehen und bevorzugt relativ zur Antriebswelle auch nicht linear verschoben werden kann. Dazu kann der Rotor oder Rotorkörper zum Beispiel auf die Antriebswelle aufgepresst und/oder verschweißt oder verschraubt sein. Der Rotorkörper kann einteilig sein mit einer zentralen Öffnung, oder aus zwei Halbschalen bestehen, die zum Verbinden mit dem Rotor miteinander gefügt und dabei beispielsweise form-, kraft-und/oder stoffschlüssig mit der Antriebswelle verbunden werden.
Der Rotor ist bei zusammengebauter Rotationspumpe vorzugsweise vollständig im Förderraum angeordnet. Vorzugsweise bildet der Rotor zum Beispiel mit einem weiteren Rotor oder mittels Förderelementen, wie Zähnen, Flügeln, Pendelschiebern, etc. Förderzellen, die das Fluid vom Einlass zum Auslass fördern. Dabei kann das Fluid zum Beispiel bei einer exzentrischen Anordnung des Rotors im Förderraum verdichtet oder bei einem wenig komprimierbaren Fluid der Druck im Fluid erhöht werden.
Vorteilhaft ist der Rotor zumindest teilweise einstückig mit der Antriebswelle ausgebildet. Das heißt, zum Beispiel die Antriebswelle kann den Teil des Rotors oder den Rotorkörper mit bilden, der die Flügel, Pendel, etc. aufnehmen kann, die dann im Betrieb der Rotationspumpe entlang einer Innenumfangswand des Förderraums geführt werden und zusammen mit der Innenumfangswand die Förderzellen bilden. In diesem Fall wird der Rotor vom Rotorkörper und den besagten Förderelementen, wie beispielweise Flügeln oder Pendeln, gebildet. Dabei ist der Rotorkörper vorzugsweise einstückig mit der Antriebswelle ausgebildet. Alternativ kann die Antriebswelle den gesamten Rotor, beispielsweise ein Zahnrad bilden, das mit einem weiteren Zahnrad kämmt, das mit einer radialen Außenumfangsseite an der Innenumfangswand des Förderraums geführt wird. Unter „einstückig“ soll insbesondere in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch ein Trennen, Formen und/oder Herstellen aus einem Rohling oder durch eine Herstellung aus einem Guss.
Wird das Fluid beim Transport im Förderraum vom Einlass zum Auslass nicht nur gefördert, sondern gleichzeitig verdichtet bzw. ein Druckniveau des Fluids angehoben, kann der Rotor im Förderraum exzentrisch angeordnet sein, was dann bei einer Drehung des Rotors zu Förderzellen mit sich ändernden Volumen führt.
Das Dichtelement ist bevorzugt nicht mit der Antriebswelle verbunden, sondern auf der Antriebswelle relativ zur Antriebswelle drehbar und/oder axial verschiebbar angeordnet. Das heißt, dass zum Beispiel bei stehender Antriebswelle das Dichtelement relativ zu der Antriebswelle in eine Richtung und bevorzugt auch die der Richtung entgegengesetzte Gegenrichtung verdreht werden kann und/oder axial auf der Antriebswelle zum Beispiel in Richtung des Rotors oder von diesem weg bewegt werden kann. Das Dichtelement ist vorzugsweise zur Antriebswelle kontaktlos auf der Antriebswelle angeordnet.
Das Dichtelement kann einteilig gebildet sein, wie beispielsweise eine Scheibe, ein Ring oder eine Platte, oder aus zwei, drei oder mehr Teilen bestehen, die zusammen das Dichtelement bilden. Das Dichtelement kann einen Kunststoff und/oder ein Metall, bevorzugt Leichtmetall, wie beispielsweise Kupfer oder Aluminium, umfassen, es kann einschichtig aufgebaut sein oder aus mehreren sich überlappenden Schichten bestehen, wobei zwei oder mehr der mehreren sich überlappenden Schichten fest miteinander verbunden sein können, so dass sie zerstörungsfrei nicht voneinander getrennt werden können. Das Dichtelement kann aus einem Halbmaterial urgeformt, zum Beispiel mittels einer Presse geformt und ausgestanzt, ausgeschnitten oder mittels eines Spritzguß-, 3-D Druck oder Sinterverfahrens hergestellt sein. Alternativ können mehr als ein Bearbeitungsschritt notwendig sein, um das Dichtelement herzustellen.
Das Dichtelement und der Rotor bilden bei der zusammengebauten Pumpe einen axialen Dichtspalt zum Abdichten des Förderraums. Umfasst der Rotor einen Rotorkörper und von dem Rotorkörper verschieblich aufgenommene Förderelemente, wie Flügel oder Pendel, kann das Dichtelement den Dichtspalt mit dem gesamten Rotor, nur dem Rotorkörper und/oder mit einem axial gerichteten Endabschnitt der Förderelemente bilden.
Alternativ oder zusätzlich kann das Dichtelement zusammen mit einem Gehäuse der Pumpe oder einem Gehäuseteil der Pumpe, beispielsweise einem Deckel oder Boden, der den Förderraum axial an einer Stirnseite abschließt, einen Dichtspalt, bevorzugt einen radialen Dichtspalt zum Abdichten des Förderraums bilden. Das Dichtelement kann eine radial gerichtete äußere Umfangsfläche aufweisen, die zusammen mit dem Gehäuse oder dem Gehäuseteil, das eine radial gerichtete innere Umfangsfläche aufweist, einen radialen Dichtspalt bildet. Ferner kann das Dichtelement eine radial gerichtete innere Umfangsfläche aufweisen, die zusammen mit einer radial gerichteten äußeren Umfangsfläche der Antriebswelle einen Radialspalt bildet. Vorzugsweise ist der Radialspalt größer als der radiale Dichtspalt. Das Dichtelement ist vorteilhaft lediglich an seiner radial gerichteten äußeren Umfangsfläche, insbesondere im Gehäuse, geführt. Vorteilhaft ist das Dichtelement kontaktlos zur Antriebswelle angeordnet. Der radial gerichteten inneren Umfangsfläche des Dichtelements fehlt vorzugsweise ein Kontakt mit der Antriebswelle.
In dem Gehäuse der Rotationspumpe kann eine Vertiefung eingebracht sein, in der das Dichtelement bei zusammengebauter Rotationspumpe angeordnet ist. Das Dichtelement ist vorteilhaft in der Vertiefung radial außen geführt. Die Vertiefung kann in dem Gehäuse angrenzend an den Förderraum gebildet sein, so dass sich im Gehäuse eine umlaufende Nut ergibt, die bevorzugt unmittelbar an den Förderraum angrenzt. Vorzugsweise ist die Vertiefung zum Förderraum axial offen ausgeführt. Die Vertiefung kann im Deckel und/oder im Boden des Förderraums eingebracht sein. Ein radialer Außendurchmesser der Nut kann gleich, kleiner oder größer sein, als ein radialer Innendurchmesser des Förderraums. Als radialer Durchmesser der Nut soll hier der Abstand zweier sich bezogen auf eine Längsmittelachse des Förderraums gegenüberliegenden Punkten in der radial gerichteten äußere Umfangsfläche der Nut.
Das Gehäuse der Rotationspumpe kann beispielsweise einen Deckel aufweisen, der den Förderraum an einer ersten axialen Seite oder einem ersten axialen Ende abschließt, einen Boden, der dem Deckel bezogen auf den Förderraum axial gegenüberliegend angeordnet ist und eine zweite axiale Seite des Förderraums abschließt. Dabei kann der Boden mit dem Gehäuse als Einheit gebildet sein, so dass der Förderraum topfförmig ist und mit dem Deckel verschlossen werden kann. Das Dichtungselement respektive die Vertiefung für die Aufnahme des Dichtelements, wie den Dichtring oder die Dichtscheibe, kann im Deckel und/oder im Boden, eingebracht sein. Der Deckel kann den Förderraum der Rotationspumpe zum Beispiel von einer weiteren Rotationspumpe, wie einer Fluidförderpumpe, trennen, wenn die Rotationspumpe ein Teil einer Tandempumpe oder einer anderen Pumpenanordnung mit mehr als einer Rotationspumpe ist.
Die Vertiefung kann eine axiale Tiefe oder eine Erstreckung in Axialrichtung des Förderraums aufweisen, die größer ist, als eine entsprechende axiale Erstreckung des Dichtelements. Das heißt, das Dichtelement füllt die Vertiefung zumindest in der axialen Richtung nicht aus. Vorzugsweise wird in der Vertiefung zwischen einer dem Rotor abgewandten Seite oder Rückseite des Dichtelements und einer vom Rotor entfernten Grundfläche der Vertiefung ein Hohlraum oder Axialspalt gebildet, der beispielsweise mit einem Fluid gefüllt werden kann. Vorzugsweise kann sich das Dichtelement durch ein Fluid, insbesondere durch das von der Rotationspumpe und/oder durch das von einer weiteren Rotationspumpe einer Tandempumpe geförderten Fluid, in Radialrichtung und/oder in Axialrichtung verformen und/oder verschieben.
Das Fluid kann beispielsweise eine Schmier- und/oder Dichtflüssigkeit für die Rotationspumpe sein, die von außen in Richtung des Förderraums fließt und das Dichtelement dabei an eine Stirnseite des Rotors und/oder die Förderelemente andrückt, um die Dichtigkeit des Förderraums zu erhöhen. Zusätzlich zu dem oder anstatt des Drucks im Axialspalt kann ein im Förderraum beim Betrieb der Rotationspumpe gegenüber der Umgebung herrschender Unterdruck das Dichtelement an die Stirnseite des Rotors ansaugen, was ebenfalls vorteilhaft die Dichtigkeit des Fluidraums erhöht.
Der Zufluss des Fluids in die Vertiefung zur Rückseite des Dichtelements kann beispielsweise ein Leckagefluss entlang der Rotor- oder Antriebswelle von einer Fluidförderpumpe einer Pumpenanordnung zu einer Vakuumpumpe der Pumpenanordnung sein und/oder ein Fluid, insbesondere das von der Fluidförderpumpe geförderte Fluid, kann über Kanäle der dem Förderraum der Vakuumpumpe abgewandten Rückseite des Dichtelements zugeführt werden.
Die Antriebswelle ist vorzugsweise im Gehäuse außerhalb des Förderraums gelagert, insbesondere gleitgelagert. Die Antriebswelle weist zumindest einen Lagerbereich auf. Das Dichtelement ist vorzugsweise axial zwischen einem Lagerbereich und dem Förderraum angeordnet. Eine axiale Erstreckung des Lagerbereichs der Antriebswelle ist vorzugsweise wesentlich größer als eine axiale Erstreckung des Dichtelements, insbesondere als eine axiale Erstreckung des radialen Dichtspalts zwischen dem Gehäuse und dem Dichtelement. Die axiale Erstreckung des Lagerbereichs der Antriebswelle ist vorteilhaft mindestens zweimal, besonders vorteilhaft mindestens dreimal und ganz besonders vorteilhaft mindestens dreimal so groß wie die axiale Erstreckung des Dichtelements, insbesondere wie die axiale Erstreckung des radialen Dichtspalts zwischen dem Gehäuse und dem Dichtelement.
Zur Aufnahme eines Förderelements kann der Rotorkörper des Rotors einen Rotorschlitz aufweisen, der sich vorzugsweise axial in die Antriebswelle erstreckt, so dass das Dichtelement den Rotorschlitz axial überlappt. Der Rotorschlitz erstreckt sich vorteilhaft zumindest an einer Axialseite axial aus dem Förderraum hinaus. Der Rotorschlitz erstreckt sich vorteilhaft zumindest an einer Axialseite axial in einen Lagerbereich der Antriebswelle hinein. Dadurch kann ein Schmier- und/oder Dichtmittel, insbesondere Fluid, aus dem Lagerbereich der Antriebswelle in den Förderraum gelangen.
Vorzugsweise weist der Rotorkörper des Rotors, der zumindest ein Förderelement verschieblich aufnimmt, einen Außendurchmesser auf, der kleiner ist als ein Außendurchmesser der Vertiefung. Dadurch kann der Rotor axial in die Vertiefung eingreifen, wodurch Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden können.
Ein zweiter Aspekt der Erfindung betrifft eine Pumpeneinheit mit einer ersten Rotationspumpe mit einem Förderraum in dem wenigstens ein Rotor angeordnet ist, der ein erstes Fluid von einem Einlass in den Förderraum auf einer Niederdruckseite der ersten Rotationspumpe zu einem Auslass aus dem Förderraum auf einer Druckseite der ersten Rotationspumpe fördert, eine zweite Rotationspumpe mit einem Förderraum in dem wenigstens ein Rotor angeordnet ist, der ein zweites Fluid von einem Einlass in den Förderraum auf einer Niederdruckseite der zweiten Rotationspumpe zu einem Auslass aus dem Förderraum auf einer Druckseite der zweiten Rotationspumpe fördert, und eine Antriebswelle zum Antrieb beider Rotationspumpen, wobei der Rotor der ersten Rotationspumpe und der Rotor der zweiten Rotationspumpe axial verschiebefest mit der Antriebswelle verbunden sind.
Bei der Antriebswelle handelt es sich um eine einteilige Antriebswelle mit einer durchgängigen Rotationsachse. Die Antriebswelle kann wenigstens einen Teil des Rotors der ersten Rotationspumpe und/oder einen Teil des Rotors der zweiten Rotationspumpe einteilig ausbilden, wie dies zum ersten Aspekt beschrieben wurde. Wenigsten ein Teil zumindest eines der Rotoren kann auf die Rotorwelle aufgepresst oder auf andere Weise mit dem Rotor drehfest und bevorzugt auch linear in Axialrichtung nicht bewegbar oder verstellbar verbunden sein. Siehe hierzu auch die Beschreibung der Antriebswelle zum ersten Aspekt.
Bevorzugt handelt es sich bei dem ersten Fluid und dem zweiten Fluid um unterschiedliche Fluide. Das Fluid der ersten Rotationspumpe, die beispielsweise eine Flüssigkeitsförderpumpe sein kann, kann ein Schmieröl sein, mit dem die erste Rotationspumpe und/oder die zweite Rotationspumpe und/oder wenigstens ein Aggregat zum Beispiel eines Antriebsmotors, wie einem Verbrennungs-, einem Hybrid- oder Elektromotor, mit Schmieröl versorgt werden. Das zweite Fluid der zweiten Rotationspumpe, die eine Gaspumpe oder Vakuumpumpe sein kann, kann ein Gas sein, das zur Erzeugung eines Vakuums zum Beispiel einem Aggregat, insbesondere einem Bremskraftverstärker eines Kraftfahrzeugs, entzogen wird.
Bei der zweiten Rotationspumpe kann es sich insbesondere um eine Rotationspumpe nach dem ersten Aspekt handeln, mit einem Dichtelement, das in einer Vertiefung im Gehäuse der zweiten Rotationspumpe oder Pumpeneinheit aufgenommen ist und den Förderraum der zweiten Rotationspumpe wenigstens an der der ersten Rotationspumpe zugewandten axialen Stirnwand verschließt. Ein entsprechendes Dichtelement kann auch in entsprechenden Vertiefungen im Gehäuse des jeweiligen Pumpengehäuses oder im Gehäuse der Pumpeneinheit am Boden des Förderraums der zweiten Rotationspumpe angeordnet sein und/oder am Deckel und/oder Boden der ersten Rotationspumpe. Durch das Dichtelement oder die Dichtelemente kann bei dieser Anordnung insbesondere eine Fertigungstoleranz in einem Abstand zwischen dem Rotor der ersten Rotationspumpe und dem Rotor der zweiten Rotationspumpe ausgeglichen werden, die beispielweise durch das Aufpressen wenigstens eines der Rotoren auf die Antriebswelle in das System oder die Anordnung eingetragen werden. Das heißt mit anderen Worten, das in der Vertiefung liegende Dichtelement bildet bei der zusammengebauten Pumpe oder Pumpeneinheit eine Kompensationsvorrichtung, mit der ein axiales Spiel im System entlang der Antriebsachse aufgrund von zum Beispiel Fertigungstoleranzen ausgeglichen werden kann.
Die Rotorwelle oder Antriebswelle kann im Bereich der Vertiefung im Deckel und/oder Boden der Vakuumpumpe eine Fluidnut aufweisen. Die Fluidnut kann in der Welle bevorzugt umlaufend ausgebildet sein.
Bei der Fluid- oder Flüssigkeitsförderpumpe kann es sich insbesondere um eine innenachsige Pumpe, wie etwa eine Rotationskolbenpumpe, eine Kolbenpendelpumpe, eine Flügelzellenpumpe, eine Pendelschieberpumpe, eine Innenzahnradpumpe oder eine im Stand der Technik bekannte innenachsige Pumpe, oder um eine außenachsige Pumpe, wie etwa eine Außenzahnradpumpe, handeln.
Bei der Gas- oder Vakuumpumpe kann es sich insbesondere um eine innenachsige Pumpe, wie zum Beispiel eine Rotationskolbenpumpe, eine Kolbenpendelpumpe, eine Flügelzellenpumpe, eine Pendelschieberpumpe, eine Innenzahnradpumpe oder eine im Stand der Technik bekannte innenachsige Pumpe, oder um eine außenachsige Pumpe, wie etwa eine Außenzahnradpumpe, handeln.
Die Pumpeneinheit, bestehend aus wenigstens einer Fluidförderpumpe und wenigstens einer Vakuumpumpe, kann zum Beispiel an einen Motor, insbesondere einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs angebracht oder kann für den Anbau an diesen Motor vorgesehen sein. Die Antriebswelle der Pumpeneinheit kann antriebstechnisch mit dem Motor verbunden sein, so dass die Pumpeneinheit zumindest zeitweise in Anhängigkeit vom Motor oder von einem Kennfeld mit motorabhängigen Parametern angetrieben respektive gesteuert oder geregelt wird. Alternativ kann die Pumpeneinheit über einen eigenen Antrieb, wie beispielsweise einen Elektromotor, angetrieben werden.
Im Folgenden werden Merkmale der Pumpeneinheit und der Gaspumpe in Anspruchsform als Aspekte# wiedergegeben. Alle in den Aspekten# genannten Merkmale können, soweit aus dem Vorbeschriebenen nicht bereits bekannt, den Gegenstand vorteilhaft weiterbilden.

Aspekt#1. Tandempumpe umfassend:
- eine Fluidförderpumpe mit einem Förderraum in dem wenigstens ein Rotor angeordnet ist, der ein Fluid von einem Einlass in den Förderraum auf einer Niederdruckseite der Fluidförderpumpe zu einem Auslass aus dem Förderraum auf einer Druckseite der Fluidförderpumpe fördert,
- eine Vakuumpumpe mit einem Förderraum in dem wenigstens ein Rotor angeordnet ist, der ein Gas von einem Einlass in den Förderraum auf einer Niederdruckseite der Vakuumpumpe zu einem Auslass aus dem Förderraum auf einer Druckseite der Vakuumpumpe fördert, und eine Rotorwelle, mit der der Rotor der Fluidförderpumpe und der Rotor der Vakuumpumpe bevorzugt drehfest verbunden sind und/oder wenigstens einer der Rotoren der Fluidförderpumpe oder der Vakuumpumpe einteilig mit der Rotorwelle gebildet ist.
Aspelt#2. Tandempumpe nach Aspekt#1, wobei zumindest der Rotor der Fluidförderpumpe auf die Rotorwelle aufgepresst und dadurch mit der Rotorwelle drehfest verbunden ist.
Aspekt#3. Tandempumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei die Tandempumpe in Axialrichtung der Rotorwelle eine Kompensationseinrichtung aufweist, um axiale Fertigungstoleranzen beim Verbinden des Rotors der Fluidförderpumpe oder des Rotors der Vakuumpumpe mit der Rotorwelle auszugleichen.
Aspekt#4. Tandempumpe nach dem vorhergehenden Aspekt#, wobei die Kompensationseinrichtung im Bereich der Vakuumpumpe gebildet ist.
Aspekt#5. Tandempumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei die Vakuumpumpe einen Deckel umfasst, der den Förderraum an einer der Fluidförderpumpe zugewandten ersten axialen Seite abschließt, einen Boden, der dem Deckel bezogen auf den Förderraum axial gegenüberliegt angeordnet ist und eine zweite axiale Seite des Förderraums abschließt, wobei im Deckel und/oder im Boden eine Vertiefung zur Aufnahme eines Dichtungselements, wie zum Beispiel ein Dichtring oder eine Dichtscheibe, eingebracht sind.
Aspekt#6. Tandempumpe nach dem vorhergehenden Aspekte#, wobei die Vertiefung eine axiale Tiefe aufweist, die größer ist als eine axiale Erstreckung des Dichtungselements, so dass eine dem Rotor der Vakuumpumpe abgewandte Rückseite des Dichtungselements und eine vom Rotor der Vakuumpumpe entfernte Grundfläche der Vertiefung einen Axialspalt bilden, der die Kompensationseinrichtung des Aspekts# 3 bilden kann.
Aspekt#7. Tandempumpe nach einem der zwei vorhergehenden Aspekte#, wobei das Dichtungselement durch einen Zufluss des Fluids der Fluidförderpumpe und/oder den im Förderraum der Vakuumpumpe herrschenden Unterdruck an eine Stirnseite des Rotors der Vakuumpumpe angedrückt bzw. angesaugt wird.
Aspekt#8. Tandempumpe nach dem vorhergehenden Aspekt#, wobei der Zufluss des Fluids ein Leckagefluss entlang der Rotorwelle von der Fluidförderpumpe zu der Vakuumpumpe und/oder über Kanäle, die ein Fluid, bevorzugt das in der Fluidförderpumpe gepumpte Fluid, der dem Förderraum der Vakuumpumpe angewandten Rückseite des Dichtungselements zuführen, erfolgt.
Aspekt#9. Tandempumpe nach einem der vier vorhergehenden Aspekte#, wobei das Dichtungselement aus einem Kunststoff oder einem Metall, vorzugsweise einem Leichtmetall wie Aluminium, gebildet ist.
Aspekt#10. Tandempumpe nach einem der fünf vorhergehenden Aspekte#, wobei die Rotorwelle im Bereich der Vertiefung im Deckel und/oder Boden der Vakuumpumpe eine bevorzugt umlaufende Fluidnut hat.
Aspekt#11. Tandempumpe nach einem der sechs vorhergehenden Aspekte#, wobei das Dichtungselement zumindest eine radiale Abdichtung des Förderraums der Vakuumpumpe an deren Stirnseiten bildet.
Aspekt#12. Tandempumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei es sich bei der Fluidförderpumpe um eine innenachsige Pumpe, wie etwa eine Rotationkolbenpumpe, eine Kolbenpendelpumpe, eine Flügelzellenpumpe, eine Innenzahnradpumpe oder eine andere im Stand der Technik bekannte innenachsige Pumpe, oder um eine außenachsige Pumpe, wie etwa eine Außenzahnradpumpe, handelt.
Aspekt#13. Tandempumpe nach einem der vorhergehenden Aspekte#, wobei es sich bei der Vakuumpumpe um eine innenachsige Pumpe, wie etwa eine Rotationkolbenpumpe, eine Kolbenpendelpumpe, eine Flügelzellenpumpe, eine Innenzahnradpumpe oder eine andere im Stand der Technik bekannte innenachsige Pumpe, oder um eine außenachsige Pumpe, wie etwa eine Außenzahnradpumpe, handelt.
Aspekt#14. Tandempumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Tandempumpe für den Anbau an einen Verbrennungsmotor bevorzugt eines Automobils vorgesehen ist und die Rotorwelle bevorzugt antriebstechnisch mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist.
Aspekt#15. Rotationspumpe mit einer axialen Kompensationseinrichtung nach einem der Aspekte#3 bis 13.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird jetzt anhand von Figuren näher erläutert. Erfindungswesentliche Merkmale, die nur den Figuren entnommen werden können, gehören zum Umfang der Erfindung und können den Gegenstand der Erfindung alleine und/oder in den gezeigten Kombinationen vorteilhaft weiterbilden.
Die Figuren zeigen im Einzelnen:

1: Pumpenanordnung mit Flüssigkeitspumpe und Gaspumpe in einer ersten Schnittansicht.
2: Vergrößerter Ausschnitt eines Bereichs der Gaspumpe aus 1.
3: Pumpenanordnung mit Flüssigkeitspumpe und Gaspumpe in einer zweiten Schnittansicht.
4: Vergrößerter Ausschnitt eines Bereichs der Gaspumpe aus 3.
5: Explosionszeichnung der Gaspumpe der 1 ohne Flüssigkeitspumpe.

Die 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Ausführungsbeispiel einer Pumpenanordnung oder Pumpeinheit gemäß der Erfindung. Die Pumpenanordnung umfasst eine erste Rotationspumpe 1, die als Flüssigkeitsförderpumpe ausgebildet ist, und eine zweite Rotationspumpe 2, die als Vakuumpumpe ausgebildet ist. Die Pumpenanordnung kann als Tandempumpe bezeichnet werden.
Die Rotationspumpe 1 umfasst einen Förderraum 11, in dem ein Rotor 12 angeordnet ist. Die Rotationspumpe 2 umfasst einen Förderraum 21, in dem ein Rotor 22 angeordnet ist. Der Rotor 12 und der Rotor 22 sind antriebstechnisch mit einer gemeinsamen durchgehenden Rotorwelle 3 oder Antriebswelle 3 verbunden. Die Rotoren 12, 22 werden durch die Antriebswelle 3 rotatorisch angetrieben.
Der Rotor 12 ist vollständig in dem Förderraum 11 angeordnet. Der Rotor 12 umfasst einen Rotorkörper 12a und mehrere Förderelemente 15, die radial verschieblich von dem Rotorkörper 12a aufgenommen sind. Zur verschieblichen Aufnahme der Förderelemente 15 weist der Rotorkörper 12a mehrere Rotorschlitze auf. Der Rotorkörper 12a ist als ein Förderelementträger ausgebildet. Der Rotorkörper 12a ist drehfest und verschiebefest mit der Antriebswelle 3 verbunden. Der Rotorkörper 12a ist auf die Antriebswelle 3 aufgepresst. Die Förderelemente 15 sind als Flügel ausgebildet. Die erste Rotationspumpe 1 ist als eine Flügelzellenpumpe ausgebildet. Sie ist als eine Schmierölpumpe für einen Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs ausgebildet.
Der Rotor 22 ist vollständig in dem Förderraum 21 angeordnet. Der Rotor 22 umfasst einen Rotorkörper 22a und ein Förderelement 7, das radial verschieblich von dem Rotorkörper 22a aufgenommen ist. Zur verschieblichen Aufnahme des Förderelements 7 weist der Rotorkörper 22a einen Rotorschlitz 32 auf. Der Rotorschlitz 32 erstreckt sich axial in die Antriebswelle 3 hinein. Der Rotorkörper 22a ist als ein Förderelementträger ausgebildet. Der Rotorkörper 22a ist drehfest und verschiebefest mit der Antriebswelle 3 verbunden. Der Rotorkörper 22a ist einstückig mit der Antriebswelle 3 ausgebildet. Die Antriebswelle 3 bildet den Rotorkörper 22a einstückig aus. Das Förderelement 7 ist als ein Flügel ausgebildet. Die zweite Rotationspumpe 2 ist als eine Flügelzellenpumpe ausgebildet. Sie ist als eine Vakuumpumpe für einen Bremskraftverstärker des Kraftfahrzeugs ausgebildet.
Die Förderelemente 15, 7 bilden gemeinsam mit einer Innenumfangswand des jeweiligen Förderraums 11, 21 Förderzellen, in denen das Fluid, ob Flüssigkeit oder Gas, von einem Einlass in den jeweiligen Förderraum 11, 21 zu einem Auslass aus diesem Förderraum 11, 21 transportiert wird und dabei bei einer exzentrischen Anordnung des Rotors 12, 22 im Förderraum 11, 21 verdichtet und/oder auf ein höheres Druckniveau gehoben werden kann.
Die Rotationspumpen 1, 2 umfassen ein gemeinsames Pumpenanordnungsgehäuse 13, 14, 23, 24. Das Pumpenanordnungsgehäuse weist die Gehäuseteile 13, 14, 23, 24 auf. Die zwei Gehäuseteile 13, 23 sind in einem Gehäuseteil vereint. Sie sind durch ein Gehäuseteil gebildet. Das Gehäuseteil 24 bildet im Ausführungsbeispiel einen Boden des Förderraums 21 der zweiten Rotationspumpe 2 mit einer zentralen Öffnung, durch den die Antriebswelle 3 mit einem nicht gezeigten Antrieb verbunden werden kann. Das Gehäuseteil 24 verschließt eine axiale Stirnseite 26 des Förderraums 21 auf der der ersten Rotationspumpe 1 abgewandten Seite. Auf der der ersten Rotationspumpe 1 zugewandten Stirnseite 25 wird der Förderraum 21 durch das Gehäuseteil 23 verschlossen, der im Ausführungsbeispiel gleichzeitig das Gehäuseteil 13 für eine axiale Stirnseite des Förderraums 11 der ersten Rotationspumpe 1 bildet und eine Öffnung umfasst, durch die sich die Antriebswelle 3 vom Förderraum 21 in den Förderraum 11 erstreckt. Die zweite axiale Stirnseite des Förderraums 11 wird durch das Gehäuseteil 14 verschlossen.
Die Antriebswelle 3 ist mittels drei Gleitlagern im Pumpenanordnungsgehäuse 13, 14, 23, 24 gelagert. Die Antriebswelle 3 weist einen ersten Lagerbereich 8, einen zweiten Lagerbereich 9 und einen dritten Lagerbereich 10 auf. Die Antriebswelle 3 ist mit dem ersten Lagerbereich 8 in dem Gehäuseteil 24, mit dem zweiten Lagerbereich 9 in dem Gehäuseteil 13 und 23 und mit dem dritten Lagerbereich 10 in dem Gehäuseteil 14 gelagert. Der Förderraum 11 der ersten Rotationspumpe 1 ist axial zwischen dem zweiten Lagerbereich 9 und dem dritten Lagerbereich 10 angeordnet. Der Förderraum 21 der zweiten Rotationspumpe 2 ist axial zwischen dem ersten Lagerbereich 8 und dem zweiten Lagerbereich 9 angeordnet. Der Rotorschlitz 32 des Rotorkörpers 22a erstreckt in den ersten Lagerbereich 8 und in den zweiten Lagerbereich 9.
Die 1 umfasst einen kreisförmig eingezirkelten Abschnitt Y1, der in einer Vergrößerung in der 2 gezeigt ist. Die 2 zeigt den Abschnitt Y1 der 1, der im Wesentlichen die zweite Rotationspumpe 2 zeigt, mit dem Förderraum 21 mit den axialen Stirnseiten 25, 26, dem Rotor 22 mit dem von der Antriebswelle 3 gebildeten Rotorkörper 22a und dem Förderelement 7, dem Gehäuseteil 24, dem Gehäuseteil 23 und der Antriebswelle 3. In dem Gehäuseteil 23 und dem Gehäuseteil 24 ist jeweils eine zu dem Förderraum 21 offene vorzugsweise umlaufende Vertiefung 41 gebildet, die von Förderraum 21 gesehen eine axiale Tiefe t_a in Axialrichtung des Förderraums 21 aufweist. Die Vertiefungen 41 weisen jeweils einen Außendurchmesser auf, der größer ist als ein Außendurchmesser des Rotorkörpers 22a.
In jeder der Vertiefungen 41 ist je ein Dichtelement 5, 5' angeordnet, mit einer dem Förderraum 21 zugewandten Vorderseite und einer dem Förderraum 21 abgewandten Rückseite 51. Bei dem Dichtelement 5, 5' kann es sich um einen Dichtring oder eine Dichtscheibe handeln, die vollständig innerhalb der Vertiefung 41 liegt und den Förderraum 21 wenigstens radial abdichtet. Die Dichtelemente 5, 5' sind in der jeweiligen Vertiefung 41 mit ihrer radial gerichteten, äußeren Umfangsfläche 54 radial geführt. Sie bilden jeweils in der jeweiligen Vertiefung 41 mit ihren radial gerichteten, äußeren Umfangsflächen 54 mit dem jeweiligen Gehäuseteil 23, 24 einen radialen Dichtspalt. Eine axiale Erstreckung eines radialen Dichtspalts ist wesentlich kleiner als eine axiale Erstreckung eines Lagerbereichs 8, 9 der Antriebswelle 3. Die axiale Erstreckung eines radialen Dichtspalts ist mindestens fünfmal kleiner als die axiale Erstreckung eines Lagerbereichs 8, 9 der Antriebswelle 3. Die Dichtelemente 5, 5' sind in der jeweiligen Vertiefung 41 mit ihrer radial gerichteten, inneren Umfangsfläche 54 radial beabstandet zu der Antriebswelle 3. Sie bilden jeweils in der jeweiligen Vertiefung 41 mit ihren radial gerichteten, inneren Umfangsflächen 54 mit der Antriebswelle 3 einen Radialspalt, der größer ist als der radiale Dichtspalt.
Das Dichtelement 5, 5' hat eine axiale Erstreckung T_a in Axialrichtung des Förderraums 21 oder der Vertiefung 41 die kleiner ist als die axiale Tiefe t_a der Vertiefung 41. Dadurch ist innerhalb der Vertiefung 41 zwischen der der Rückseite 51 des Dichtelements 5, 5' und einer im Ausführungsbeispiel parallel zu der Stirnseite 25, 26 des Förderraums 21 verlaufenden, von der Stirnseite 25, 26 beabstandeten Grundfläche 42 der Vertiefung 41 ein Axialspalt 6 gebildet. Der Axialspalt 6 kann beispielsweise mit einem Fluid, bevorzugt dem von der ersten Rotationspumpe 1 geförderten Fluid, gefüllt werden, und das Dichtelement 5, 5' gegen die ihm zugewandte Stirnseite des Rotors 22 drückt. Gleichzeitig kann bei sich drehendem Rotor 22 ein innerhalb des Förderraums 21 gegenüber der Umgebung ausbildender Unterdruck das Dichtelement 5, 5' gegen die Stirnseite des Rotors 22 saugen. Im Ausführungsbeispiel hat die Antriebswelle 3 im Bereich der Vertiefung 41 eine zumindest im Wesentlichen umlaufende Fluidnut 31. Im Ausführungsbeispiel ist die Fluidnut 31 zweigeteilt und mündet in den in die Antriebswelle 3 hineinragenden Rotorschlitz 32.
Die 3 zeigt einen weiteren Längsschnitt durch die Pumpenanordnung, der im Vergleich zur 1 die Pumpenanordnung bezüglich einer Längsachse L in einer um eine viertelte Drehung oder um 90° gedrehten Ansicht zeigt. In der 3 ist wie in der 1 der Bereich der zweiten Rotationspumpe 2 durch einen kreisrunden Ausschnitt Y2 gekennzeichnet. Der Ausschnitt Y2 ist in der 4 in einer Lupenansicht zu sehen. Die 4 zeigt nicht, was nicht bereits aus den 1 bis 3 bekannt ist und wird daher nicht im Detail beschrieben. Das Dichtelement 5, 5' liegt an einer radialen Umfangswand 43 der Vertiefung 41 dichtend an.
Die 3 zeigt nichts anderes als die 1, nur aus einem anderen Blickwinkel. Zu sehen sind die erste Rotationspumpe 1, die zweite Rotationspumpe 2 und die Antriebswelle 3. In der Antriebswelle 3 ist im Bereich des von der Antriebswelle 3 mit gebildeten Rotorkörpers 22a der zweiten Rotationspumpe 2 der Rotorschlitz 32 ausgebildet, in dem sich ein Förderelement 7 quer zur Längsachse L bewegen kann, um gemeinsam mit einer Innenumfangswand 27 des Förderraums 21 Förderzellen zu bilden, mit der das Gas von einem Einlass in den Förderraum 21 zu einem Auslass aus dem Förderraum 21 gefördert werden kann. Im Gehäuseteil 24 und Gehäuseteil 25 der zweiten Rotationspumpe 2 ist je eine Vertiefung 41 eingebracht. In jeder der Vertiefungen 41 sitzt ein Dichtelement 5, 5', das den Förderraum 21 im Bereich des Übergangs vom Rotor 22 in den Gehäusedeckel 23 und Gehäusedeckel 24 radial abdichtet. Dadurch dass das Dichtelement 5, 5' in Axialrichtung kleiner dimensioniert ist als die Vertiefung 41, ist zwischen der Rückseite 52 des Dichtelements 5, 5' und der dem Rotor 22 abgewandten Grundfläche im Betrieb der Pumpenanordnung ein Axialspalt 6 gebildet. Vertiefung 41 und Dichtelement 5, 5' bilden gemeinsam eine Kompensationseinrichtung 4 mit der Fertigungstoleranzen in Axialrichtung, die beispielweise beim Aufpressen des Rotors 12 der ersten Rotationspumpe 1, in die Pumpenanordnung eingetragen werden können, ausgleichbar sind.
Die 5 zeigt eine Explosionszeichnung der zweiten Rotationspumpe 2, mit der in den vorhergehenden Figuren gezeigten Kompensationseinrichtung 4, bestehend aus den Dichtelement 5, 5' und der im Gehäuseteil 23 und Gehäuseteil 24 ausgebildeten, in der 5 nicht zu sehenden, Vertiefung 41. Im gezeigten Ausführungsbeispiel hat das Dichtelement 5, 5' einen dem Rotorkörper 22a zugewandten ringförmigen Bereich 52, der eine axiale Anlagefläche 53, eine äußere radiale Anlagefläche 54 und eine innere radiale Anlagefläche 55 bildet. Die axiale Anlagefläche 53 kann beispielsweise an einer Stirnseite des Rotorkörpers 22a anliegen, während die äußere radiale Anlagefläche 54 an der radialen Umfangswand 43 der Vertiefung 41 anliegt und die innere radiale Anlagefläche 55 beabstandet zur Antriebswelle 3 verläuft. Die Rückseite 51 des Dichtelements 5, 5' umfasst einen schrägen Bereich, der sich unmittelbar an den ringförmigen Bereich 52 anschließt. Der schräge Bereich kann die Wirkfläche für das Fluid, das der Rückseite 51 des Dichtelements 5, 5' beim Betrieb der zweiten Rotationspumpe 1 zugeführt wird, vergrößern.
Bezugszeichenliste

1: Rotationspumpe
11: Förderraum
12: Rotor
12a: Rotorkörper
13: Gehäuseteil
14: Gehäuseteil
15: Förderelement
2: Rotationspumpe
21: Förderraum
22: Rotor
22a: Rotorkörper
23: Gehäuseteil
24: Gehäuseteil
25: Stirnseite
26: Stirnseite
27: Innenumfangswand
3: Rotorwelle, Antriebswelle
31: Fluidnut
32: Rotorschlitz
4: Kompensationseinrichtung
41: Vertiefung
42: Grundfläche
43: Umfangswand
5: Dichtelement, Dichtungselement
5': Dichtelement, Dichtungselement
51: Rückseite
52: ringförmiger Bereich
53: axiale Anlagefläche
54: radiale äußere Anlagefläche, Umfangsfläche
55: radiale innere Anlagefläche, Umfangsfläche
6: Axialspalt
7: Förderelement
8: Lagerbereich
9: Lagerbereich
10: Lagerbereich
L: Längsachse
t_a: axiale Tiefe der Fluidnut 31
T_a: axiale Erstreckung des Dichtelements 5, 5'
Y1: Ausschnitt
Y2: Ausschnitt

Claims

Rotationspumpe, insbesondere Vakuumpumpe, für ein Kraftfahrzeug, mit einem Förderraum (21), der einen Einlass auf einer Niederdruckseite und einen Auslass auf einer Druckseite aufweist, wenigstens einem Rotor (22), der in dem Förderraum (21) angeordnet ist und ein Fluid von dem Einlass in den Förderraum (21) zu dem Auslass aus dem Förderraum (21) fördert, und einer Antriebswelle (3), die antriebstechnisch mit dem Rotor (22) verbunden ist, gekennzeichnet durch wenigstens ein um die Antriebswelle (3) verlaufendes Dichtelement (5, 5'), das zusammen mit dem Rotor (22) einen axialen Dichtspalt bildet.
Rotationspumpe nach Anspruch 1, wobei das Dichtelement (5, 5') drehbar und/oder axial verschiebbar zur Antriebswelle (3) angeordnet ist.
Rotationspumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Dichtelement (5, 5') kontaktlos zur Antriebswelle (3) angeordnet ist.
Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein Gehäuseteil (23, 24), wobei das Dichtelement (5, 5') und das Gehäuseteil (23, 24) zusammen einen radialen Dichtspalt bilden.
Rotationspumpe nach Anspruch 4, wobei das Dichtelement (5, 5') eine radial gerichtete, äußere Umfangsfläche (54) aufweist, die mit dem Gehäuseteil (23, 24) den radialen Dichtspalt bildet, und eine radial gerichtete, innere Umfangsfläche (55) aufweist, die mit der Antriebswelle (3) einen Radialspalt bildet.
Rotationspumpe nach Anspruch 4 oder 5, wobei in dem Gehäuseteil (23, 24) eine zum Förderraum (21) axial offene Vertiefung (41) eingebracht ist, in der das Dichtelement (5, 5') angeordnet ist.
Rotationspumpe nach Anspruch 6, wobei die Vertiefung (41) eine axiale Tiefe (t_a) aufweist, die größer ist als eine axiale Erstreckung (T_a) des Dichtelements (5, 5'), so dass eine dem Rotor (22) abgewandte Rückseite (51) des Dichtelements (5, 5') und eine von dem Rotor (22) entfernte Grundfläche (42) der Vertiefung (41) einen Axialspalt (6) bilden.
Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (5, 5') durch einen Zufluss einer Schmier- und/oder Dichtflüssigkeit in Richtung des Förderraums (21) und/oder einem im Förderraum (21) herrschenden Unterdruck an eine Stirnseite (25, 26) des Rotors (22) angedrückt und/oder angesaugt wird.
Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Rotor (22) einen Rotorschlitz (32) zur verschieblichen Aufnahme zumindest eines Förderelements (7) aufweist, der sich axial in die Antriebswelle (3) erstreckt, so dass das Dichtelement (5, 5') den Rotorschlitz (32) axial überlappt.
Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Dichtelement (5, 5') aus einem Kunststoff oder einem Metall, vorzugsweise einem Leichtmetall wie Aluminium, gebildet ist.
Pumpeinheit für ein Kraftfahrzeug, umfassend: eine erste Rotationspumpe (1) mit einem Förderraum (11) in dem wenigstens ein Rotor (12) angeordnet ist, der ein Fluid von einem Einlass in den Förderraum (11) auf einer Niederdruckseite der ersten Rotationspumpe (1) zu einem Auslass aus dem Förderraum (11) auf einer Druckseite der ersten Rotationspumpe (1) fördert, eine zweite Rotationspumpe (2) mit einem Förderraum (21) in dem wenigstens ein Rotor (22) angeordnet ist, der ein Fluid von einem Einlass in den Förderraum (21) auf einer Niederdruckseite der zweiten Rotationspumpe (2) zu einem Auslass aus dem Förderraum (21) auf einer Druckseite der zweiten Rotationspumpe (2) fördert, und eine Antriebswelle (3) zum Antrieb der Rotationspumpen (1, 2), wobei der Rotor (12) der ersten Rotationspumpe (1) und der Rotor (22) der zweiten Rotationspumpe (2) axial verschiebefest mit der Antriebswelle (3) verbunden sind.
Pumpeinheit nach Anspruch 11, wobei wenigsten ein Teil zumindest eines der Rotoren (12) auf die Antriebswelle (3) aufgepresst ist.
Pumpeinheit nach Anspruch 11 oder 12, wobei wenigsten ein Teil zumindest eines der Rotoren (22) einteilig durch die Antriebswelle (3) gebildet ist.
Pumpeinheit nach Anspruch 11, 12 oder 13, wobei wenigstens die zweite Rotationspumpe (2) als eine Rotationspumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10 ausgebildet ist.
Pumpeinheit nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei die erste Rotationspumpe (1) als eine Flüssigkeitspumpe und die zweite Rotationspumpe (2) als eine Gaspumpe ausgebildet ist.