DE102018210005A1 - pump assembly - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung (1) mit mindestens zwei Pumpen (4,5), die durch eine gemeinsame Antriebswelle (3) angetrieben sind.Um den Betrieb von modernen Brennkraftmaschinen mit der Pumpenanordnung (1) zu verbessern, ist mindestens eine der Pumpen (4) als Radialkolbenpumpe mit mindestens zwei in Umfangsrichtung versetzt angeordneten Pumpenelementen (7) ausgeführt, wobei mindestens eine der Pumpen (5) als Reihenkolbenpumpe mit mindestens zwei in axialer Richtung versetzt angeordneten Pumpenelementen (8,9) ausgeführt ist.The invention relates to a pump arrangement (1) with at least two pumps (4, 5) which are driven by a common drive shaft (3). In order to improve the operation of modern internal combustion engines with the pump arrangement (1), at least one of the pumps ( 4) as a radial piston pump with at least two pump elements (7) arranged offset in the circumferential direction, at least one of the pumps (5) being designed as a series piston pump with at least two pump elements (8,9) arranged offset in the axial direction.
Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung mit mindestens zwei Pumpen, die durch eine gemeinsame Antriebswelle angetrieben sind. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Betreiben einer derartigen Pumpenanordnung.The invention relates to a pump arrangement with at least two pumps which are driven by a common drive shaft. The invention further relates to a method for operating such a pump arrangement.
Stand der TechnikState of the art
Aus der europäischen Patentschrift
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Aufgabe der Erfindung ist es, den Betrieb von modernen Brennkraftmaschinen mit einer Pumpenanordnung, die mindestens zwei Pumpen umfasst, die durch eine gemeinsame Antriebswelle angetrieben sind, zu verbessern.The object of the invention is to improve the operation of modern internal combustion engines with a pump arrangement which comprises at least two pumps which are driven by a common drive shaft.
Die Aufgabe ist bei einer Pumpenanordnung mit mindestens zwei Pumpen, die durch eine gemeinsame Antriebswelle angetrieben sind, dadurch gelöst, dass mindestens eine der Pumpen als Radialkolbenpumpe mit mindestens zwei in Umfangsrichtung versetzt angeordneten Pumpenelementen ausgeführt ist, wobei mindestens eine der Pumpen als Reihenkolbenpumpe mit mindestens zwei in axialer Richtung versetzt angeordneten Pumpenelementen ausgeführt ist. Die Begriffe axial und radial beziehen sich auf eine Drehachse der gemeinsamen Antriebswelle. Axial bedeutet in Richtung oder parallel zur Drehachse. Radial bedeutet quer zur Drehachse. Durch die beanspruchte Pumpenanordnung wird vorteilhaft ein sehr effizienter Betrieb von modernen Brennkraftmaschinen mit Kraftstoff, insbesondere mit Dieselkraftstoff, und mit Gas ermöglicht. Die Erfindung betrifft gegebenenfalls auch eine Pumpenanordnung oder Pumpenkombination, die auf einer CR-Seite mit Diesel arbeitet und auf einer Hydraulikseite mit Hydrauliköl/Prüföl oder einem anderen Medium. Die Großbuchstaben CR stehen für die englischen Begriffe Common Rail. Die englischen Begriffe Common Rail bezeichnen im Deutschen einen zentralen oder gemeinsamen Kraftstoffhochdruckspeicher. Eine der Pumpen der Pumpenanordnung, insbesondere die Radialkolbenpumpe, kann zum Beispiel auch Öl fördern, aber mit Dieselkraftstoff geschmiert werden. Die Pumpenanordnung kann einen gemeinsamen Triebwerksraum umfassen, der mit Dieselkraftstoff geschmiert wird. Die beanspruchte Pumpenanordnung oder Pumpenkombination kann auch einen Durchtrieb umfassen. Dadurch wird die Darstellung von zwei nahezu unabhängigen Pumpen in der Pumpenanordnung oder Pumpenkombination ermöglicht.The object is achieved in a pump arrangement with at least two pumps which are driven by a common drive shaft in that at least one of the pumps is designed as a radial piston pump with at least two pump elements arranged offset in the circumferential direction, at least one of the pumps as a series piston pump with at least two pump elements arranged offset in the axial direction. The terms axial and radial refer to an axis of rotation of the common drive shaft. Axial means in the direction or parallel to the axis of rotation. Radial means transverse to the axis of rotation. The claimed pump arrangement advantageously enables very efficient operation of modern internal combustion engines with fuel, in particular with diesel fuel, and with gas. The invention optionally also relates to a pump arrangement or pump combination which works on a CR side with diesel and on a hydraulic side with hydraulic oil / test oil or another medium. The capital letters CR stand for the English terms common rail. The English terms common rail refer to a central or common high-pressure fuel accumulator in German. One of the pumps of the pump arrangement, in particular the radial piston pump, can also deliver oil, for example, but be lubricated with diesel fuel. The pump assembly may include a common engine room that is lubricated with diesel fuel. The claimed pump arrangement or pump combination can also include a through drive. This enables the representation of two almost independent pumps in the pump arrangement or pump combination.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass beide Pumpen als Hydraulikpumpen mit Dieselkraftstoff als Arbeitsmedium betrieben werden. Mit den Pumpen wird der Dieselkraftstoff auf ein Druckniveau gebracht, das deutlich größer als einhundert bar ist. Die Druckniveaus, auf die der Dieselkraftstoff mit den beiden Pumpen gebracht wird, können ungefähr gleich sein. Das Druckniveau liegt vorteilhaft im Bereich von fünfhundert bar.A preferred embodiment of the pump arrangement is characterized in that both pumps are operated as hydraulic pumps with diesel fuel as the working medium. The pumps bring the diesel fuel to a pressure level that is significantly greater than one hundred bar. The pressure levels to which the diesel fuel is brought with the two pumps can be approximately the same. The pressure level is advantageously in the range of five hundred bar.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die als Radialkolbenpumpe ausgeführte Pumpe als Kraftstoffhochdruckpumpe zum Bereitstellen von mit Hochdruck beaufschlagtem Kraftstoff ausgeführt ist. Die Radialkolbenpumpe ist vorteilhaft so oder so ähnlich ausgeführt wie eine klassische Dieselpumpe, die in Kraftfahrzeugen als Kraftstoffhochdruckpumpe verwendet wird.A further preferred exemplary embodiment of the pump arrangement is characterized in that the pump designed as a radial piston pump is designed as a high-pressure fuel pump for providing high-pressure fuel. The radial piston pump is advantageously designed in a way or similar to a classic diesel pump that is used in motor vehicles as a high-pressure fuel pump.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die als Reihenkolbenpumpe ausgeführte Pumpe mit einer Übersetzerpumpe zum Bereitstellen von mit Hochdruck beaufschlagtem Gas kombiniert ist. Die Übersetzerpumpe umfasst zum Beispiel mindestens einen Übersetzerkolben, der auf einer Seite mit dem von der Reihenkolbenpumpe bereitgestellten Hydraulikdruck beaufschlagt ist. Mit der anderen Seite beaufschlagt der Übersetzerkolben ein Gas, das mit Hilfe der Übersetzerpumpe in ein Gasrail gepumpt wird.Another preferred exemplary embodiment of the pump arrangement is characterized in that the pump, which is designed as an in-line piston pump, is combined with a booster pump for providing gas which is subjected to high pressure. The booster pump comprises, for example, at least one booster piston which is acted upon on one side by the hydraulic pressure provided by the in-line piston pump. On the other hand, the booster piston acts on a gas which is pumped into a gas rail using the booster pump.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Antriebswelle mindestens eine als Vorförderpumpe ausgeführte Pumpe antreibt, welche die Radialkolbenpumpe und die Reihenkolbenpumpe mit Kraftstoff versorgt. Die als Vorförderpumpe ausgeführte Pumpe fördert Kraftstoff zum Beispiel aus einem Kraftstofftank. Die Vorförderpumpe ist zum Beispiel als Zahnradpumpe ausgeführt. Die Vorförderpumpe kann mehr als eine Zahnradpumpe umfassen.A further preferred exemplary embodiment of the pump arrangement is characterized in that the common drive shaft drives at least one pump designed as a pre-feed pump, which supplies the radial piston pump and the in-line piston pump with fuel. The pump, which is designed as a pre-feed pump, delivers fuel, for example, from a fuel tank. The pre-feed pump is, for example, a gear pump executed. The pre-feed pump can comprise more than one gear pump.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenanordnung ein gemeinsames Gehäuse mit der gemeinsamen Antriebswelle umfasst. Durch das gemeinsame Gehäuse wird eine kompakte Pumpenanordnung geschaffen. Die Pumpenanordnung mit dem gemeinsamen Gehäuse wird vorzugsweise in Nutzfahrzeugen, insbesondere in Lastkraftwagen, eingesetzt.Another preferred exemplary embodiment of the pump arrangement is characterized in that the pump arrangement comprises a common housing with the common drive shaft. The common housing creates a compact pump arrangement. The pump arrangement with the common housing is preferably used in commercial vehicles, in particular in trucks.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Antriebswelle eine Lagerung umfasst, die zwischen der Radialkolbenpumpe und der Reihenkolbenpumpe angeordnet ist. Dadurch wird auf einfache Art und Weise eine stabile Lagerung der gemeinsamen Antriebswelle ermöglicht. Die Lagerung ist vorteilhaft als Gleitlager ausgeführt. Eine zweite Lagerung für die gemeinsame Antriebswelle ist vorteilhaft im Bereich eines Kopplungsendes der gemeinsamen Antriebswelle angeordnet. Das Kopplungsende dient vorteilhaft dazu, die gemeinsame Antriebswelle mit einem Antriebselement, wie einem Antriebsrad, zu koppeln. Die Reihenkolbenpumpe ist vorteilhaft zwischen den beiden Lagerungen angeordnet. Dadurch wird besonders vorteilhafteine gute Abstützung von Querkräften im Betrieb der Pumpenanordnung ermöglicht. Die zweite Lagerung ist vorteilhaft ebenfalls als Gleitlager ausgeführt.Another preferred exemplary embodiment of the pump arrangement is characterized in that the common drive shaft comprises a bearing which is arranged between the radial piston pump and the in-line piston pump. This enables a stable mounting of the common drive shaft in a simple manner. The bearing is advantageously designed as a plain bearing. A second bearing for the common drive shaft is advantageously arranged in the region of a coupling end of the common drive shaft. The coupling end advantageously serves to couple the common drive shaft to a drive element, such as a drive wheel. The in-line piston pump is advantageously arranged between the two bearings. This particularly advantageously enables good support of transverse forces during operation of the pump arrangement. The second bearing is advantageously also designed as a plain bearing.
Ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Radialkolbenpumpe eine deutlich geringere Menge fördert als die Reihenkolbenpumpe. Die Reihenkolbenpumpe fördert vorzugsweise mindestens viermal bis sechsmal mehr Menge als die Radialkolbenpumpe. Dieses Mengenverhältnis hat sich im Hinblick auf den Betrieb der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff, insbesondere mit Dieselkraftstoff, und mit Gas als besonders vorteilhaft erwiesen.Another preferred exemplary embodiment of the pump arrangement is characterized in that the radial piston pump delivers a significantly smaller amount than the inline piston pump. The in-line piston pump preferably delivers at least four to six times more quantity than the radial piston pump. This quantity ratio has proven to be particularly advantageous with regard to the operation of the internal combustion engine with fuel, in particular with diesel fuel, and with gas.
Bei einem Verfahren zum Betreiben einer vorab beschriebenen Pumpenanordnung ist die oben angegebene Aufgabe alternativ oder zusätzlich dadurch gelöst, dass eine der durch die gemeinsame Antriebswelle angetriebenen Pumpen mit Druck beaufschlagten Kraftstoff für einen Kraftstoffhochdruckspeicher bereitstellt, wobei die andere der durch die gemeinsame Antriebswelle angetriebenen Pumpen Hydraulikdruck für eine beziehungsweise die Übersetzerpumpe eines Gashochdruckspeichers bereitstellt.In a method for operating a pump arrangement described above, the above-mentioned object is alternatively or additionally achieved in that one of the pumps driven by the common drive shaft provides pressurized fuel for a high-pressure fuel reservoir, the other of the pumps driven by the common drive shaft providing hydraulic pressure for provides a or the translator pump of a high-pressure gas storage.
Die Radialkolbenpumpe stellt vorteilhaft den mit Druck beaufschlagten Kraftstoff für den Kraftstoffhochdruckspeicher bereit, der auch als Kraftstoffrail oder Dieselrail bezeichnet wird.The radial piston pump advantageously provides the pressurized fuel for the high-pressure fuel reservoir, which is also referred to as a fuel rail or diesel rail.
Die Reihenkolbenpumpe stellt vorteilhaft den Hydraulikdruck für die Übersetzerpumpe des Gashochdruckspeichers bereit, der auch als Gasrail bezeichnet wird.The in-line piston pump advantageously provides the hydraulic pressure for the booster pump of the high-pressure gas accumulator, which is also referred to as the gas rail.
Die Erfindung betrifft des Weiteren eine Antriebswelle, ein Gehäuse, eine Pumpe und/oder einen Baukasten für eine vorab beschriebene Pumpenanordnung. Die Antriebswelle, das Gehäuse und/oder die Pumpen sind separat handelbar.The invention further relates to a drive shaft, a housing, a pump and / or a kit for a pump arrangement described above. The drive shaft, the housing and / or the pumps can be traded separately.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der unter Bezugnahme auf die Zeichnung verschiedene Ausführungsbeispiele im Einzelnen beschrieben sind.Further advantages, features and details of the invention emerge from the following description, in which various exemplary embodiments are described in detail with reference to the drawing.
Figurenlistelist of figures
-
Die einzige beiliegende
1 zeigt eine Pumpenanordnung mit einer gemeinsamen Antriebswelle für mehrere Pumpen im Längsschnitt.The only enclosed1 shows a pump arrangement with a common drive shaft for several pumps in longitudinal section.
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In
Bei der Pumpe
Die Pumpe
Die beiden Pumpenelemente
Die Antriebsnocken
Die Pumpe
Die Vorförderpumpe
Das Kopplungsende
Die gemeinsame Antriebswelle
In dem Flansch
Der als Radialkolbenpumpe ausgeführten Pumpe
Durch eine Rechteck
Die Reihenkolbenpumpe
Durch ein Rechteck
Die Pumpenanordnung
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturPatent literature cited
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- DE 10248408 A1 [0002]DE 10248408 A1 [0002]
- DE 3904874 A1 [0002]DE 3904874 A1 [0002]
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