DE19631846A1 - Pumpe - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere
Flügelzellenpumpe, gemäß Oberbegriff des Anspruchs
1. Pumpen, insbesondere Rollenzellen- und Flügel
zellenpumpen der hier angesprochenen Art sind be
kannt. Beispielsweise zeigt die DE 28 35 816 A1
eine Pumpe mit einem Rotor, in dessen Umfangswan
dung Flügel aufnehmende Schlitze eingebracht sind.
Der Rotor dreht sich innerhalb eines Konturrings,
der mindestens einen, hier zwei sichelförmige För
derräume bildet, die von den Flügeln durchlaufen
werden. Bei einer Drehung des Rotors ergeben sich
größer und kleiner werdende Räume, damit Saug- und
Druckbereiche. Bei einem Konturring mit zwei För
derräumen ergeben sich zwei getrennte Pumpenab
schnitte mit je einem Saug- und einem Druckbereich.
Wird eine Flügelzellenpumpe betriebswarm stillge
setzt, gleiten die obenliegenden Flügel aufgrund
ihrer Schwerkraft in die in den Rotor eingebrachten
Schlitze zurück. Damit entfällt die zwischen Saug-
und Druckbereich sonst durch die Flügel gegebene
Trennung, es entsteht quasi ein Kurzschluß in die
sem Pumpenabschnitt. Auf der gegenüberliegenden
Seite gleiten die Flügel der Schwerkraft folgend
aus ihren Schlitzen heraus. In diesem Pumpenab
schnitt werden der Saug- und der Druckbereich durch
die ausgefahrenen Flügel getrennt.
Erkaltet nun das von der Flügelzellenpumpe geför
derte Fluid, beispielsweise Hydrauliköl, erhöht
sich dessen Viskosität, so daß die Beweglichkeit
der Flügel nachläßt. Wird die Pumpe nun in Betrieb
genommen, stellt sich bei einem Kaltstart aufgrund
des Kurzschlusses in einem Pumpenabschnitt allen
falls eine stark reduzierte Förderleistung ein.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe zu
schaffen, die diese Kaltstarteigenschaften nicht
beziehungsweise nicht so ausgeprägt aufweist.
Diese Aufgabe wird mit Hilfe einer Pumpe, insbeson
dere Flügelzellenpumpe gelöst, die die in Anspruch
1 genannten Merkmale aufweist. Dadurch, daß zwi
schen den Druckbereichen ein hydraulisches Wider
standselement vorgesehen ist, fließt das während
des Starts der Pumpe geförderte zähflüssige Hydrau
liköl aufgrund des geringeren Widerstands bevorzugt
in einen Unterflügelbereich.
Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines
Dichtelements als hydraulisches Widerstandselement.
Da das Dichtelement einen Fluidpfad vollständig ab
dichtet ist es also ein Widerstandselement mit ei
nem unendlichem Widerstand. Dadurch, daß das Dicht
element insbesondere die Verbindung der beiden
Druckbereiche untereinander, hier auch den Fluidpfad
von der Druckseite der Pumpe zu einem Verbrau
cher, unterbricht, wird das während des Starts der
Pumpe geförderte Hydrauliköl ausschließlich für den
Unterflügelbereich genutzt, also ausschließlich da
für, die Flügel (bei einer Rollenzellenpumpe die
Rollen) in ihre Funktionsstellung nach außen zu
drängen.
Bevorzugt wird eine Ausführungsform einer Flügel
zellenpumpe, bei der zunächst eine Fluidverbindung
zu einem der Förderöffnung voreilenden Unterflügel
bereich hergestellt wird. Damit wird der Unterflü
gelbereich derjenigen Flügel mit einem Druck beauf
schlagt, die gerade den Saugbereich durchfahren. Es
wird hier also gerade der Pumpenabschnitt in seiner
Funktion unterstützt, der im Kaltstart sonst kein
Hydrauliköl fördert.
Bevorzugt wird auch eine Ausführungsform einer
Flügelzellenpumpe, bei der das hydraulische
Widerstandselement einen endlichen Widerstand
besitzt, wobei durch entsprechende Ausgestaltung
von Kanal- oder Nutquerschnitten eine Einstellung
des Widerstandswerts erreichbar ist.
Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri
gen Unteransprüchen. Die Erfindung wird im folgen
den anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zei
gen:
Fig. 1 eine Prinzipskizze eines ersten Ausfüh
rungsbeispiels einer Flügelzellenpumpe;
Fig. 2 eine Draufsicht einer ersten Ausführungs
form einer der Kaltstartplatte zugewand
ten Oberfläche einer Druckplatte;
Fig. 3 eine zweite Ausführungsform einer der
Kaltstartplatte zugewandten Oberfläche
einer Druckplatte;
Fig. 4 eine Prinzipskizze zur Darstellung der
Fluidführung zwischen einer Druck- und
einer Kaltstartplatte;
Fig. 5 eine Prinzipskizze eines zweiten Ausfüh
rungsbeispiels einer Flügelzellenpumpe;
Fig. 6 eine Prinzipskizze eines dritten Ausfüh
rungsbeispiels einer Flügelzellenpumpe;
Fig. 7 eine Prinzipskizze einer einhubigen
Pumpe;
Fig. 8 eine Prinzipskizze eines Querschnitts ei
ner in Fig. 7 gezeigten einhubigen
Pumpe;
Fig. 9 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausfüh
rungsbeispiels einer einhubigen Pumpe,
und
Fig. 10 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausfüh
rungsbeispiels einer Flügelzellenpumpe;
Fig. 11 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausfüh
rungsbeispiels einer Flügelzellenpumpe;
Fig. 12 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausfüh
rungsbeispiels einer Flügelzellenpumpe;
Fig. 13 eine Prinzipskizze eines weiteren Ausfüh
rungsbeispiels einer Flügelzellenpumpe,
und
Fig. 14a-14c Prinzipskizzen weitere Ausführungsbei
spiele einer Flügelzellenpumpe.
Die im folgenden beschriebene Erfindung betrifft
sowohl Flügelzellenpumpen als auch Rollenzellenpum
pen. Die folgende Beschreibung geht rein beispiel
haft von Flügelzellenpumpen aus.
In Fig. 1 ist ein erstes Ausführungsbeispiel einer
als Flügelzellenpumpe 1 ausgebildeten Pumpe stark
schematisiert im Längsschnitt wiedergegeben. Sie
weist ein Grundgehäuse 3 auf, das von einer An
triebswelle 5 durchdrungen wird, die in einen Rotor
7 eingreift. Der Rotor 7 ist auf seiner Umfangsflä
che mit radial verlaufenden Schlitzen versehen, in
denen Flügel beweglich angeordnet sind. Der Rotor 7
wird von einem Konturring 9 umgeben, dessen Innen
fläche so ausgebildet ist, daß mindestens ein, vor
zugsweise zwei sichelförmige Förderräume ausgebil
det werden. Diese werden von den Flügeln durchlau
fen, wobei zwei Pumpenabschnitte mit je einem Saug-
und einem Druckbereich realisiert werden.
Der Rotor 7 und der Konturring 9 liegen dichtend an
einer Dichtfläche des Grundgehäuses 3 an. Auf der
anderen Seite dieser beiden Teile ist eine Druck
platte 11 vorgesehen, durch die das von der Flügel
zellenpumpe 1 geförderte Fluid von der Druckseite
der Pumpe in einen Druckraum 13 geleitet wird, der
Teil eines von der Druckseite zu einem Verbraucher
führenden Fluidpfades ist. Die Druckplatte 11 ist
dazu mit Druckkanälen 15 durchzogen, die sich ei
nerseits zum Druckbereich der Pumpenabschnitte und
andererseits zum Druckraum 13 öffnen.
Die in den Druckraum 13 mündenden Förderöffnungen
der Druckkanäle 15 werden von einem hier als Kalt
startplatte 17 bezeichneten und ausgebildeten
Dichtelement verschlossen, die durch eine Anpreßfe
der 19 beispielsweise einer Tellerfeder mit einer
Vorspannkraft an die Druckplatte 11 gedrückt wird.
Aus dem Druckraum 13 gelangt das von der Flügelzel
lenpumpe 1 geförderte Fluid, vorzugsweise Öl zu ei
nem Verbraucher, beispielsweise einer Lenkhelfein
richtung oder zu einem Getriebe.
Fig. 2 zeigt stark vergrößert eine Oberfläche 33
der Druckplatte 11, die der in Fig. 2 nicht darge
stellten Kaltstartplatte 17 zugewandt ist. Es sind
hier zwei nierenförmige Förderöffnungen 21 und 23
erkennbar, die über die Druckkanäle 15 zu den
Druckbereichen der Pumpenabschnitte führen. Vor
zugsweise besitzen die Druckkanäle 15 eine Durch
trittsfläche, die maximal 1/3 der Durchtrittsfläche
der Förderöffnungen 21, 23 beträgt.
Zu dem der Förderöffnung 21 zugeordneten Druckbe
reich gehört ein hier angedeuteter Saugbereich 25
des ersten Pumpenabschnitts. Entsprechend ist dem
der Förderöffnung 23 zugehörige Druckbereich der
Saugbereich 27 des zweiten Pumpenabschnitts zuge
ordnet.
Die Druckplatte 11 ist hier mit im wesentlichen
senkrecht zur Bildebene verlaufenden Zufuhrkanälen
versehen, durch die das unter Druck stehende Fluid
beziehungsweise Hydrauliköl zu den Unterflügelbe
reichen der Pumpenabschnitte gelangt. Es ist hier
eine erste Zufuhröffnung 29 erkennbar, in der der
Zufuhrkanal des ersten Unterflügelabschnitts mün
det, außerdem eine zweite Zufuhröffnung 31, in der
sich der dem zweiten Unterflügelbereich zugeordnete
Zufuhrkanal in der Druckplattenoberfläche 33 öff
net.
Fig. 2 läßt erkennen, daß in die Druckplattenober
fläche 33 als Fluidverbindungen dienende Nuten 35
und 37 eingebracht sind. Die erste Nut 35 verläuft
von der Förderöffnung 21 zur Zufuhröffnung 31, die
zweite Nut 37 erstreckt sich von der Förderöffnung
23 zur Zufuhröffnung 29. Die Förderöffnungen eines
Pumpenabschnitts versorgen also jeweils den Unter
flügelbereich des anderen, voreilenden Pumpenab
schnitts.
Durch eine gestrichelte Diagonale 39 ist die ge
dachte Trennlinie zwischen den beiden Pumpenab
schnitten angedeutet.
Fig. 3 zeigt wiederum die Druckplattenoberfläche
33 einer Druckplatte 11. Teile, die mit denen in
Fig. 2 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugs
ziffern versehen, so daß auf deren Beschreibung
hier verzichtet werden kann.
In die Druckplattenoberfläche 33 sind auch hier als
Nuten ausgebildete Fluidverbindungen eingebracht,
doch weicht deren Verlauf gegenüber dem anhand von
Fig. 2 erläuterten insofern ab, als die Förderöff
nung 21 keine Verbindung zu irgendwelchen Nuten
aufweist. Dagegen sind an der Förderöffnung 23 zwei
Nuten 37a und 37b vorgesehen, die zu den Zufuhröff
nungen 29 und 31 führen. Beide Unterflügelbereiche
werden also von der Förderöffnung eines Pumpenab
schnitts mit Hydrauliköl versorgt.
Anhand der Prinzipskizze gemäß Fig. 4 werden die
Strömungsverhältnisse erläutert, die sich bei dem
Aufbringen einer Kaltstartplatte auf eine Druck
platte ergeben.
Bei der in Fig. 4 gewählten Darstellung ist die
Kaltstartplatte abgenommen, um die Konturen auf der
Druckplattenoberfläche 33 besser erkennbar werden
zu lassen. In Fig. 4 ist der Auflagebereich bezie
hungsweise Berührungsbereich 41 zwischen Druck
platte 11 und Kaltstartplatte 17 gestrichelt einge
zeichnet. Es ist ersichtlich, daß der Berührungsbe
reich zwischen den beiden Platten wesentlich klei
ner ist als deren Oberfläche beziehungsweise Ge
samtquerschnitt. Die äußere Kontur 43 der Kalt
startplatte 17 ist ebenfalls in Fig. 4 angedeutet.
Auch in Fig. 4 ist erkennbar, daß die Druckplat
tenoberfläche 33 Förderöffnungen 21 und 23 sowie
Zufuhröffnungen 29 und 31 aufweist. Bei dem hier
dargestellten Ausführungsbeispiel der Druckplatte
11 erstreckt sich eine als Kanal 37c ausgebildete
Fluidverbindung von der Förderöffnung 23 zur Zu
fuhröffnung 29. Die beiden Zufuhröffnungen 29 und
31 sind durch eine Ringnut 45 miteinander verbun
den, die mit dem Kanal 37c in Fluidverbindung
steht. Die Ringnut 45 ist also über den als Nut
ausgebildeten Kanal 37c ebenfalls mit der Förder
öffnung 23 verbunden.
Bei der hier dargestellten Ausführungsform der
Druckplatte 11 ist der zwischen Förderöffnung 23
und Zufuhröffnung 29 verlaufende Kanal 37c tiefer
ausgebildet als die Ringnut 45. Es ist im übrigen
möglich, den Kanal 37c auch spiegelbildlich auszu
bilden und nicht zur Zufuhröffnung 29 sondern zur
Zufuhröffnung 31 verlaufen zu lassen.
Der Berührungsbereich 41 ist so gelegt, daß die
Druckbereiche der Pumpenabschnitte, die über die
Förderöffnungen 21 und 23 in der Druckplattenober
fläche 33 münden, nach außen abgedeckt sind. Die
Kaltstarteigenschaften der Pumpe sind allerdings
schon wesentlich verbessert, wenn lediglich die
Förderöffnung 23 des unteren Pumpenabschnitts durch
die Kaltstartplatte 17 verschlossen wird. Bei die
ser Ausführungsform hat sich insbesondere als vor
teilhaft herausgestellt, daß sich die Geräuschent
wicklung positiv beeinflussen läßt bedingt durch
die Vermeidung eines undefinierten Flatterns der
Kaltstartplatte.
Zusätzlich ist bei dem in Fig. 4 dargestellten
Ausführungsbeispiel zu erkennen, daß der Berüh
rungsbereich 41 die Zufuhröffnungen 29 und 31 sowie
die Förderöffnung 23 vollständig umgibt und den von
der Förderöffnung 21 entspringenden Fluidpfad zum
Druckraum 13 beziehungsweise zum Verbraucher ab
schließt. Auf diese Weise werden die Druckbereiche
der Flügelzellenpumpe 1 durch die auf der Druck
platte 11 aufliegende, als Dichtelemente bezie
hungsweise als hydraulisches Widerstandselement mit
unendlichem Widerstand dienende Kaltstartplatte 17
voneinander getrennt.
Im folgenden wird auf die Funktion der Flügelzel
lenpumpe 1 beziehungsweise auf die Wirkung des als
Kaltstartplatte 17 ausgebildeten Dichtelements nä
her eingegangen:
Im Stillstand der Flügelzellenpumpe 1 sind die Druckbereiche der Pumpenabschnitte sowie die Druckkanäle 15 drucklos, so daß die Kaltstartplatte 17 von der Anpreßfeder 19 gegen die Druckplatte 11 angedrückt wird. Dadurch werden die Förderöffnungen 21 und 23 gegenüber dem Druckraum 13 abgeschlossen.
Im Stillstand der Flügelzellenpumpe 1 sind die Druckbereiche der Pumpenabschnitte sowie die Druckkanäle 15 drucklos, so daß die Kaltstartplatte 17 von der Anpreßfeder 19 gegen die Druckplatte 11 angedrückt wird. Dadurch werden die Förderöffnungen 21 und 23 gegenüber dem Druckraum 13 abgeschlossen.
Bei einem Kaltstart der Flügelzellenpumpe 1, wenn
also das geförderte Hydrauliköl sehr zäh ist und
die Flügel daher relativ unbeweglich in den Schlit
zen im Rotor 7 gelagert sind, wird bei dem Ausfüh
rungsbeispiel gemäß Fig. 2 das aus den Förderöff
nungen 21, 23 austretende Förderöl durch die Nuten
35 und 37 zu den Zufuhröffnungen 31 und 29
geleitet, damit also zu den Unterflügelbereichen
der Pumpenabschnitte. Auf diese Weise wird sicher
gestellt, daß im Kaltstart die Flügel nach außen in
ihre Funktionsstellung gedrängt werden und damit
die Saug- und Druckbereiche der Pumpenabschnitte
gegeneinander abgedichtet sind. Darüber hinaus wird
auf diese Weise sichergestellt, daß die Flügelzel
lenpumpe 1 im Kaltstart Hydrauliköl fördert.
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei
spiel stehen keine Nuten mit der Förderöffnung 21
in Verbindung. Es ist vielmehr so, daß die Förder
öffnung 23 des untenliegenden Pumpenabschnitts die
Unterflügelbereiche beider Pumpenabschnitte mit
Hydrauliköl versorgt. Dies geschieht dadurch, daß
einerseits durch die Nut 37a aus der Förderöffnung
23 austretendes Hydrauliköl zur Zufuhröffnung 29
gelangt und andererseits dadurch, daß durch die Nut
37b aus der Förderöffnung 23 austretendes Hydrau
liköl zur Zufuhröffnung 31 geführt wird. Damit wer
den also die Unterflügelbereiche beider Pumpenab
schnitte durch das Hydrauliköl einer einzigen För
deröffnung 23 mit gefördertem Öl und damit mit
Druck beaufschlagt.
Bei dem in Fig. 4 dargestellten Ausführungsbei
spiel gelangt das im Kaltstart sehr zähe Hydrau
liköl durch den Kanal 37c zunächst zur Zufuhröff
nung 29, da hier der größere Förderquerschnitt ge
geben ist. Ein wesentlich kleinerer Anteil des ge
förderten Öls wird durch die Ringnut 45 zur Zufuhr
öffnung 31 gefördert, da hier aufgrund der geringe
ren Tiefe der Ringnut 45 ein größerer hydraulischer
Widerstand gegeben ist. Zunächst wird also dem Un
terflügelbereich des der Förderöffnung 23 voreilen
den Saugbereichs Hydrauliköl zugeführt. Bei der De
finition des Begriffs "voreilend" wird davon ausge
gangen, daß sich der Rotor 7 bei allen dargestell
ten Ausführungsformen der Fig. 2 bis 4 im Uhr
zeigersinn dreht.
Dadurch, daß die Kaltstartplatte 17 dichtend an die
Druckplatte 11 angepreßt wird, ergibt sich im Kalt
start zunächst eine reine Unterflügelversorgung. Es
wird also kein Hydrauliköl an die Druckkammer 13
und damit an einen Verbraucher abgegeben, sondern
ausschließlich die Funktion der Flügelzellenpumpe 1
sichergestellt.
Sobald die Flügelzellenpumpe 1 einen höheren Druck
aufbauen kann, hebt die Kaltstartplatte 17 gegen
die Kraft der Anpreßfeder 19 von der Druckplatte 11
ab, so daß die beiden Förderöffnungen 21 und 23
freigegeben werden und das geförderte Öl über den
Druckraum 13 zum Verbraucher gelangen kann.
Der Berührungsbereich 41 wird möglichst klein ge
wählt, damit die Kaltstartplatte 17 nicht an der
Druckplatte 11 haften bleibt, außerdem wird so ver
mieden, daß das hydrodynamische Paradoxon zur Wir
kung kommt und die Kaltstartplatte 17 durch aus
strömendes Öl an die Druckplatte 11 angezogen wird.
Aus dem Obengesagten wird deutlich, daß die Funk
tion der Kaltstartplatte 17 nur dann gewährleistet
ist, wenn die sich aus Fig. 4 ergebende Orientie
rung gegenüber der Druckplatte 11 gewährleistet
ist. Es bedarf also sowohl einer Zentrierung als
auch einer Verdrehsicherung der Kaltstartplatte 17,
beispielsweise durch Stifte 47 und 49, die in Fig.
4 dargestellt sind. Vorzugsweise werden die bereits
zur Zentrierung der Druckplatte und des Konturrings
eingesetzten Stifte verlängert ausgebildet, so daß
sie in entsprechende Bohrungen in der Kaltstart
platte 17 eingreifen können. Als besonders vorteil
haft hat sich jedoch herausgestellt, die Stifte
47, 49 auch zur Zentrierung der Anpreßfeder 19 zu
verwenden. Dadurch, daß die Stifte die
Kaltstartplatte 17 durchdringen und mit der Feder
zusammenwirken, lassen sich die in Flügelzellen
pumpen bereits vorhandenen Stifte für eine weitere
Funktion heranziehen. Für die Zentrierung der Feder
müssen folglich keine zusätzlichen Teile vorgesehen
werden.
Dadurch, daß die Förderöffnung 21 gegenüber der
Förderöffnung 23 druckdicht abgeschlossen ist, wird
im Start verhindert, daß das von dem unteren Pum
penabschnitt über die Förderöffnung 23 geförderte
Öl in die Förderöffnung 21 des oberen Pumpenab
schnitts eintritt und von dort -wegen der eingefah
renen Flügel- unmittelbar in den Saugbereich des
oberen Pumpenabschnitts zurückgelangt, ohne daß ein
für die Versorgung der Unterflügelbereiche erfor
derlicher Druck aufgebaut werden könnte.
Zur Unterstützung der Kaltstarteigenschaften kann
eine durchgehend umlaufende in Fig. 1 mit 50
gekennzeichnete Nut, die auf der der Druckplatte 11
gegenüberliegenden Seite des Rotors 7 angeordnet
ist, durch hydraulische Widerstände, beispielsweise
durch Stege, zweigeteilt sein, wobei jeweils ein
Bereich der Nut 50 einem Unterflügelbereich eines
Pumpenabschnitts zugeordnet ist. Damit wird sicher
gestellt, daß einem Unterflügelbereich zugeführtes
Hydrauliköl im Kaltstart nicht zu dem Unter
flügelbereich des anderen Pumpenabschnitts ab
fließt, der noch keine Förderfunktion aufweist.
Wesentlich ist dabei, daß der hydraulische Wider
stand zwischen dem Saug- und dem Druckbereich eines
Pumpenabschnitts größer ist als zwischen diesen
Bereichen und dem Saug- und Druckbereich des ande
ren Druckbereichs der Pumpe.
Aus der Beschreibung zu den Fig. 1 bis 4 wird
ohne weiteres ersichtlich, daß die in der Druck
plattenoberfläche 33 vorgesehenen, als Nuten 35,
37, 37a, 37b, 37c ausgebildeten Fluidverbindungen
auch in der der Druckplatte 11 zugewandten Oberflä
che der Kaltstartplatte 17 eingebracht sein können.
Es ist überdies auch möglich, sowohl in der Druck
plattenoberfläche 33 als auch in der Kaltstart
platte 17 Nuten zur Versorgung der Unterflügelbe
reiche vorzusehen. Wesentlich ist, daß im Kaltstart
die Druckbereiche der Flügelzellenpumpe 1 un
tereinander und hier auch vom Druckraum 13 getrennt
werden und ein reiner Unterflügelbetrieb gewährlei
stet ist, in dem das in der Startphase geförderte
Hydrauliköl ausschließlich den Unterflügelbereichen
zugeführt wird.
Die Kaltstartplatte 17 kann aus einem geeigneten
Metall oder Kunststoff hergestellt werden. Die
Druckkraft der Anpreßfeder 17 kann auf das Be
triebsverhalten der Flügelzellenpumpe 1 im Einzel
fall abgestimmt werden. Es ist auch möglich, die
auf die Kaltstartplatte wirkende Anpreßkraft durch
die die Druckplatte gegen den Rotor 7 anpressende
Druckfeder zu gewährleisten.
Insgesamt wird überdies ersichtlich, daß während
des Kaltstarts der der Förderöffnung 23 zugehörige
nacheilende Unterflügelbereich über die Zufuhröff
nung 31 und/oder der voreilende Unterflügelbereich
des anderen Pumpenabschnitts über die Zufuhröffnung
29 mit Hydrauliköl versorgt werden kann. Denkbar
ist es also auch, daß beide Unterflügelbereiche mit
Öl beaufschlagt werden, wobei durch verschiedene
Nutenquerschnitte unterschiedliche Förderleistungen
auf die Unterflügelbereiche verteilt werden können.
Bei einer derartigen Ausgestaltung kann Öl auch
über ein leeres Saugrohr gefördert werden. Die
Pumpe kann also in der Anlaufphase Luft fördern,
wobei auch dann die Kaltstart- beziehungsweise An
laufeigenschaften der Pumpe durch das als Kalt
startplatte bezeichnete hydraulische Widerstands
element (Dichtelement) wesentlich verbessert wer
den. In diesem Fall wird also beim Anlaufen der
Pumpe den Unterflügelbereichen Luft zugeführt.
Anhand der folgenden Fig. 5 und 6 werden Ausfüh
rungsbeispiele von Pumpen beschrieben, die zwei
Druckplatten aufweisen. Es handelt sich hier, wie
bei den anhand der Fig. 1 bis 4 dargestellten
Ausführungsbeispielen, um doppelhubige Flügelzel
lenpumpen. Gleiche Teile, die anhand von Fig. 1
bereits erläutert wurden, tragen gleiche Bezugszif
fern, so daß auf deren Beschreibung hier verzichtet
werden kann.
Die in Fig. 5 dargestellte Flügelzellenpumpe 101
weist einen in einem Grundgehäuse 3 untergebrachten
Rotor 7 auf, der drehbar innerhalb eines Kontur
rings 9 gelagert ist. Aus der Schnittdarstellung in
Fig. 5 ist ersichtlich, daß an beiden Stirnseiten
des Rotors 7 und des Konturrings 9 Druckplatten 11a
und 11b vorgesehen sind. Die rechte Druckplatte 11a
ist identisch aufgebaut wie die des anhand von
Fig. 1 erläuterten Ausführungsbeispiels. Sie weist
zwei die Druckplatte durchdringende Druckkanäle 15
auf, die über anhand der Fig. 2 bis 4 erläuterte
Förderöffnungen in einen Druckraum 13 münden, an
dem auf geeignete Weise, beispielsweise über einen
Anschluß 51 ein Verbraucher angeschlossen sein
kann. Auf der dem Rotor 17 abgewandten Oberfläche
der Druckplatte 11a liegt ein als Anlauf- bezie
hungsweise Kaltstartplatte 17 bezeichnetes Dicht
element an, das den unteren Druckkanal 15 des unte
ren Pumpenabschnitts der Pumpe 101 abschließt. Der
untere Druckkanal 15 ist über eine geeignete Fluid
verbindung 51′, die anhand der Fig. 2 bis 4 im
einzelnen erläutert wurde, mit dem Unterflügelbe
reich 53 des unteren und/oder oberen Pumpenab
schnitts verbunden. Die Kaltstartplatte 17 schließt
die Fluidverbindung 51′ gegenüber dem Druckraum 13
ab, so daß, während die Kaltstartplatte 17 an der
Druckplatte 11a dichtend anliegt, ein aus dem
Druckkanal 15 austretendes Fluid über die Fluid
verbindung 51′ zum Unterflügelbereich 53 gelangt.
Obwohl die Kaltstartplatte die obere Förderöffnung
des oberen Pumpenabschnitts nicht verschließt, kann
über den Druckraum 13 kein gefördertes Fluid von
dem unteren Druckkanal 15 zum oberen Druckkanal 15
gelangen. Es ist also möglich, die Kaltstartplatte
17 so klein auszubilden, daß diese lediglich die
Förderöffnung des unteren Pumpenabschnitts gegen
über dem Druckraum abschließt.
Auf der linken Seite des Rotors 7 beziehungsweise
des Konturrings 9 ist eine zweite Druckplatte 11b
vorgesehen, die einen dem Druckbereich des unteren
Pumpenabschnitts zugeordneten Durchlaß 55 zu einem
abgeschlossenen Raum 57 aufweist. Durch den Durch
laß 55 in den Raum 57 gefördertes Fluid führt zu
einem Überdruck in diesem Raum, so daß die linke
Druckplatte 11b dichtend gegen Rotor und Konturring
gepreßt wird.
Beim Anlaufen der Pumpe 101 wird aus dem Druckbe
reich 15′ austretendes Fluid über den Durchlaß 55
in den Raum 57 gelangen, außerdem über den Druck
kanal 15′′ und über die Fluidverbindung 51′ zum
Unterflügelbereich 53 des unteren und/oder oberen
Pumpenabschnitts. Dabei kann aufgrund der Wirkung
des Dichtelements, das hier als Kaltstartplatte 17
bezeichnet und ausgestaltet ist, kein Fluid aus dem
Druckkanal 15′ in den Druckraum 13 beziehungsweise
in den Fluidpfad zum Verbraucher und zur oberen
Druckniere 15 gelangen. Es zeigt sich hier, daß das
Dichtelement praktisch beliebig ausgebildet sein
kann. Wesentlich ist nur, daß der Fluidpfad zum
Verbraucher unterbrochen ist und daß das von der
Pumpe 101 geförderte Fluid während der Anlaufphase
beziehungsweise während des Kaltstarts ausschließ
lich dem Unterflügelbereich zugute kommt.
Dies gilt auch für das in Fig. 6 dargestellte Aus
führungsbeispiel einer Flügelzellenpumpe 201, die
ebenfalls als doppelhubige Pumpe mit zwei Druck
platten 11a und 11b ausgestaltet ist, die, wie aus
der Schnittdarstellung gemäß Fig. 6 ersichtlich,
an den Stirnseiten eines Rotors 7 beziehungsweise
eines zugehörigen Konturrings 9 anliegen. Gleiche
Teile sind auch hier mit gleichen Bezugsziffern
versehen, so daß auf die Beschreibung gemäß Fig. 5
und auf die gemäß Fig. 1 verwiesen werden kann.
Die linke Druckplatte 11b ist hier mit einem Druckkanal
15′′ versehen, der über eine Fluidverbindung
51 mit einem Unterflügelbereich 53 in Fluid
verbindung steht. Es bedarf hier keines Ab
schlusses der Fluidverbindung, da der Druckkanal
15′′, ebenso wie der Unterflügelbereich 53, in den
druckdicht abgeschlossenen Raum 57 münden. Die
Druckplatte 11a enthält den Druckkanal 15′, der
hier auf der rechten Seite des Rotors 7 angeordnet
ist und von dem Dichtelement, das hier wiederum als
Kaltstartplatte ausgebildet ist, gegenüber dein
Druckraum 13 verschlossen ist. Dabei ist davon aus
zugehen, daß die Fig. 5 und 6, ebenso wie die
übrigen Fig. 7 bis 9 und 1 Pumpen darstellen,
die sich in der Anlauf- beziehungsweise Kaltstart
phase befinden, in denen der geförderte Druck nicht
ausreicht, das Dichtelement beziehungsweise die
Kaltstartplatte 17 von der zugehörigen Druckplatte
abzuheben.
Aus Fig. 6 wird deutlich, daß es für die Funkti
onsweise der Pumpe in allen Fällen nicht erforder
lich ist, beide den Druckbereichen der zweihubigen
Pumpe zugeordneten Förderöffnungen zu verschließen.
Es reicht vielmehr aus, allein den unteren Druckka
nal gegenüber dem Druckraum abzuschließen und damit
eine Fluidverbindung zum oberen Druckraum bezie
hungsweise zu einem Verbraucher abzusperren. In der
Anlauf- beziehungsweise Kaltstartphase ist durch
eine Kaltstartplatte 17 die fördernde Druckniere
der Pumpe von der nicht fördernden hydraulisch ge
trennt. Gleichzeitig wird verhindert, daß das ge
förderte Fluid von der fördernden Druckniere ab
fließt, beispielsweise über den Druckraum zu einem
Verbraucher gelangt. Zusätzlich wird sicherge
stellt, daß die fördernde Druckniere mit mindestens
einem Unterflügelbereich der Pumpe verbunden ist,
um sicherzustellen, daß die Flügel beziehungsweise
Rollen nach außen gegen den Konturring bewegt wer
den, so daß die Fördereigenschaften der Pumpe wäh
rend der Anlaufphase verbessert werden.
Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbei
spiel der Pumpe 201 stellt die Kaltstartplatte 17
in der Anlauf- beziehungsweise Kaltstartphase si
cher, daß aus dem unteren Pumpenbereich kein
Hydrauliköl über den Druckraum 13 zu einem Verbrau
cher gelangt. Das geförderte Öl wird vielmehr über
den linken Druckkanal 15′′ zum abgeschlossenen Raum
57 gefördert und gelangt über eine Fluidverbindung,
die hier nur beispielhaft als Nut in der Druck
platte 11b ausgebildet ist, zum Unterflügelbereich
53 des unteren Pumpenabschnitts. Bei dem in Fig. 6
dargestellten Ausführungsbeispiel muß die Fluidver
bindung 51 nicht als Nut in die Oberfläche der
Druckplatte 11b eingebracht werden, da eine Fluid
verbindung von dem unteren Druckkanal 15′′, über
den hermetisch abgeschlossenen Raum 57 zum Unter
flügelbereich 53 besteht.
Anhand der Fig. 7 bis 9 soll erläutert werden,
daß das hier beschriebene Prinzip der Verbesserung
der Anlauf- beziehungsweise Kaltstarteigenschaften
auch bei einhubigen Pumpen, also sowohl bei Flügel
zellen- als auch bei Rollenzellenpumpen eine we
sentliche Verbesserung darstellt. Aus der stark
schematisierten in Fig. 7 dargestellten Draufsicht
auf einen Rotor 7 und einen Konturring 9, wird das
Grundprinzip einer einhubigen Pumpe 301 deutlich.
Der Rotor ist mit radial verlaufenden Schlitzen 59
versehen, in die hier beispielhaft Flügel 61 beweg
lich untergebracht sind. Der Rotor 7 ist exzen
trisch im Konturring 9 untergebracht, so daß ein
praktisch sichelförmiger Förderraum 63 ausgebildet
wird, der von den Flügeln 61 - hier gegen den Uhr
zeigersinn - durchlaufen wird. Dabei ergibt sich
aufgrund der von den Flügeln abgetrennten Teilvolu
mina ein Saugbereich 65 und ein Druckbereich 67. In
der auf der Stirnseite des Rotors 7 beziehungsweise
des Konturrings 9 anliegenden Druckplatte sind im
wesentlichen ringförmig umlaufende Nuten 69 und 71
vorgesehen, die den Unterflügelbereichen zugeordnet
sind.
Fig. 8 zeigt eine erste Ausführungsform der in
Fig. 7 angesprochenen Pumpe 301 mit zwei Druckplat
ten 11a und 11b, die rechts und links von einem Ro
tor 7 und einem diesen zugeordneten Konturring 9
angeordnet sind. Die rechte Druckplatte 11a ist bei
dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 mit den Nuten
69 und 71 versehen, von denen die dem Saugbereich
65 zugeordnete Nut 69 mit dem Druckbereich bezie
hungsweise mit einem dem den Druckbereich zugeord
neten Druckkanal 15 über eine Fluidverbindung 51 in
hydraulischer Verbindung steht. Die Fluidverbindung
51 ist hier als eine in die Druckplatte 11a einge
brachte Nut ausgebildet, die sich in der dem Rotor
7 abgewandten Oberfläche der Druckplatte befindet.
Die Fluidverbindung 51 zwischen dem Druckkanal 15
und der Nut 69 ist durch ein als Kaltstartplatte 17
ausgebildetes Dichtelement abgeschlossen, so daß
aus dem Druckkanal 15 austretendes Fluid nicht in
den Druckraum 13 gelangen kann. Die Kaltstartplatte
17 wird durch eine Anpreßfeder 19 gegen die Druck
platte 11a angedrückt.
Gegenüber der Druckplatte 11a befindet sich auf der
anderen Seite des Rotors 7 beziehungsweise Kontur
rings 9 eine zweite Druckplatte 11b, die mit einer
umlaufenden Nut 73 versehen ist, die die Unterflü
gelbereiche sowohl des Saugbereichs 65 als auch des
Druckbereichs 67 miteinander verbindet. Die im
Druckbereich einfahrenden Flügel liefern Hydraulik
öl an die im Saugbereich 65 ausfahrenden Flügel,
wodurch die Funktionssicherheit der Pumpe erhöht
wird.
Der Druckbereich 67 der Pumpe 301 kann über einen
Durchlaß 55 mit einem abgeschlossenen Raum 57 in
Verbindung stehen. Dadurch wird sichergestellt, daß
die linke Druckplatte 11b gegen den Rotor 7 und den
Konturring 9 angepreßt und die Leckage auf einen
Minimum reduziert wird.
Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß die linke Druck
platte 11b entfallen kann und daß hier unmittelbar
durch das Gehäuse eine Dichtfläche gebildet werden
kann, die an Rotor und Konturring anliegt. Wenn je
doch die Pumpe 301 als Pumpe mit zwei Druckplatten
ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn der
Durchlaß 55 die Druckplatte durchdringt, so daß Öl
in den Raum 57 gelangen kann und die Druckplatte
gegen den Rotor angepreßt wird.
Aus Fig. 8 wird deutlich, daß in der Anlaufphase
das Fluid nicht aus dem Druckbereich 67 über den
Druckkanal 15 in den Druckraum 13 beziehungsweise
zum Verbraucher gelangen kann. Das geförderte Fluid
steht über die Fluidverbindung 51 ausschließlich
dem Unterflügelbereich des Saugbereichs 65 zur Ver
fügung, so daß die Fördereigenschaften der Pumpe in
der Anlauf- beziehungsweise Kaltstartphase wesent
lich verbessert werden.
Fig. 9 zeigt schließlich ein weiteres Ausführungs
beispiel einer Pumpe 401, bei der letztlich die
Druckplatten 11a und 11b der anhand von Fig. 8 er
läuterten Pumpe 301 vertauscht sind. Gleiche Teile
sind daher mit gleichen Bezugsziffern versehen. Der
Druckkanal 15 der rechten Druckplatte 11b ist durch
ein Dichtelement, hier durch eine Kaltstartplatte
17 verschlossen. Es wird deutlich, daß der Druckka
nal 15 durch jedes beliebige Dichtelement ver
schlossen werden kann. Auf der dem Druckkanal 15
gegenüberliegenden Seite des Rotors 7 ist ein
Durchlaß 55 vorgesehen, der in einen hydraulisch
abgeschlossenen Raum 57 mündet und der damit eine
Fluidverbindung zu einem Unterflügelbereich 53 her
stellt, der dem Saugbereich 65 zugeordnet ist. Da
der Druckkanal 15 in der Anlauf- beziehungsweise
Kaltstartphase der Pumpe 401 gegenüber dem Druck
raum 13 verschlossen ist, gelangt das in der Start
phase geförderte Fluid ausschließlich über den
Durchlaß 55 und über die Fluidverbindung, die bei
spielsweise durch den Raum 57 dargestellt wird, zum
Unterflügelbereich 53. Die linke Druckplatte 11a
kann hier auch eine als Nut ausgebildete Fluidver
bindung 51 aufweisen, wie sie bei der Druckplatte
11a der Pumpe 301 gemäß Fig. 8 vorgesehen war.
Die Druckplatte 11b ist wiederum mit einer umlau
fenden Nut 73 versehen.
Es wird deutlich, daß bei dem Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 9 in der Anlauf- beziehungsweise Kalt
startphase das im Druckbereich 67 vorhandene Fluid
nicht zum Verbraucher gelangen kann. Durch das
Dichtungselement beziehungsweise die Kaltstart
platte 17 wird sichergestellt, daß das Fluid aus
schließlich dem Unterflügelbereich 53 des Saugbe
reichs 65 zur Verfügung steht, so daß die Förderei
genschaften der Pumpe 401 sehr rasch verbessert
werden.
In Fig. 10 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer doppelhubigen Flügelzellenpumpe 1 im Längs
schnitt wiedergegeben, wobei die obere Hälfte einen
Schnitt durch den Druckbereich und die untere
Hälfte einen Schnitt durch den Saugbereich dar
stellt. Die Flügelzellenpumpe entspricht im wesent
lichen der in Fig. 1 gezeigten, so daß auf eine
nochmalige Beschreibung der mit gleichen Bezugszei
chen gekennzeichneten Teile verzichtet wird.
Der wesentliche Unterschied zu der in Fig. 1 ge
zeigten Pumpe liegt darin, daß in diesem Ausfüh
rungsbeispiel die Kaltstartplatte als hydraulisches
Widerstandselement mit unendlichem Widerstand er
setzt ist durch ein hydraulisches Widerstandsele
ment mit endlichem Widerstand.
Ein weiterer Unterschied ist in der Ausbildung von
Kanälen 117 zu erkennen, die an der dem Rotor zuge
wandten Seite in nicht dargestellte Unterflügelbe
reiche und auf der gegenüberliegenden Seite in den
Druckraum 13 beziehungsweise in die Druckkanäle 15
münden. Zur besseren Verbindung von Druckkanal 15
mit dem jeweiligen Kanal 117 sind den Nuten 35, 37
der vorhergehenden Ausführungsbeispiele im wesent
lichen entsprechende Nuten 119 in die Oberfläche
der Druckplatte 11 eingebracht.
In der Fig. 10 ist nicht zu erkennen, daß die
hydraulischen Widerstände der Fluidpfade zwischen
Druckbereich und Unterflügelbereich einerseits und
Druckbereich und Verbraucher beziehungsweise an
derem Druckbereich andererseits für ein zähflüs
siges Fluid unterschiedlich ausgelegt sind. So ist
bei der in Fig. 2 gezeigten Druckplatte, angewen
det auf das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 10, der
hydraulische Widerstand der Verbindung von Förder
öffnung 21 beziehungsweise 23 zu der Zufuhröffnung
29 beziehungsweise 31 kleiner als der hydraulische
Widerstand zwischen Förderöffnung 21 beziehungs
weise 23 zum Verbraucher beziehungsweise zu der ge
genüberliegenden Förderöffnung 23 beziehungsweise
21 über den Druckraum 13. Gleiches gilt selbstver
ständlich auch für die in Fig. 3 gezeigte Druck
platte bei einem Einsatz in diesem Ausführungsbei
spiel.
Diese erfindungsgemäße Auslegung der hydraulischen
Widerstände führt dazu, daß das kalte zähflüssige
Fluid zunächst den Weg des geringsten Widerstandes
geht und auf diese Weise bevorzugt aus den Druckbe
reichen in die Unterflügelbereiche strömt.
Im folgenden soll nun auf die Funktion der Flügel
zellenpumpe 1 beziehungsweise auf die Wirkung der
zuvor genannten Auslegung der hydraulischen Wider
stände näher eingegangen werden:
Wie bereits erwähnt, wird bei einem Kaltstart der
Flügelzellenpumpe 1, wenn also das geförderte Fluid
sehr zäh ist und die Flügel daher relativ unbeweg
lich in den Schlitzen im Rotor 7 gelagert sind,
zunächst nur der untere Pumpenabschnitt fördern, da
im oberen Pumpenabschnitt die Flügel nicht am Kon
turring anliegen.
Um auch die Flügel im oberen Pumpenabschnitt aus
den Schlitzen gegen den Widerstand des zähflüssigen
Fluids herauszudrücken, wird die Förderleistung des
unteren Pumpenabschnitts zur Unterflügelversorgung
des oberen Pumpenabschnitts genutzt. Das geförderte
Fluid strömt dazu über einen Druckkanal 15 durch
die Förderöffnung 23 und die Nut 119 zur Zufuhröff
nung 29 und durch den Zufuhrkanal 117 in den Unter
flügelbereich. Der so aufgebaute Druck in diesem
Unterflügelbereich bewirkt ein Herausdrücken der
Flügel.
Mit Hilfe der erwähnten Auslegung der hydraulischen
Widerstände läßt sich gewährleisten, daß das vom
unteren Pumpenabschnitt geförderte Fluid im wesent
lichen vollständig dem Unterflügelbereich zugute
kommt und nicht über den Druckraum 13 und den
Druckkanal 15 des oberen Pumpenabschnitts wieder
zurück in den Saugbereich beziehungsweise zum Ver
braucher strömt. In diesem Fall könnte kein Druck
aufgebaut werden.
Sobald die Pumpe ihre volle Förderleistung bringt
und das Fluid warm und damit weniger zähflüssig ge
worden ist, haben die genannten hydraulischen Wi
derstände keinen Einfluß mehr auf die Funktions
weise der Pumpe.
In der Funktionsweise unterscheiden sich die in den
Fig. 2 und 3 gezeigten Druckplatte beim Einsatz
in der Flügelzellenpumpe gemäß Fig. 10 nicht. Die
in Fig. 2 dargestellte getrennte Nutenführung hat
jedoch den Vorteil, daß die Funktion unabhängig von
der Einbaulage der Pumpe ist. So kann nämlich der
obere Pumpenabschnitt im eingebauten Zustand auch
unten liegen. Dies ist mit der in Fig. 3 darge
stellten Ausführungsform nicht möglich, da dann der
nicht arbeitende obere Pumpenabschnitt für die Un
terflügelversorgung zuständig wäre, aber dafür
nicht ausgelegt ist.
Wie schon zuvor ausgeführt, spielt es auch bei die
sem Ausführungsbeispiel keine Rolle, ob die Nuten
in der Druckplattenoberfläche oder an der angren
zenden Gehäusewandung vorgesehen sind. Auch eine
Kombination von Nuten sowohl in der Druckplatte als
auch in der Gehäusewandung ist denkbar. Wesentlich
ist dabei nur, daß der hydraulische Widerstand zwi
schen Druckbereich und Unterflügelbereich für ein
zähflüssiges Fluid deutlich geringer ist als zum
Verbraucher beziehungsweise zum anderen Druck
bereich. Es muß also auf jeden fall gewährleistet
sein, daß das geförderte Fluid des unteren Pumpen
abschnitts einen Druck aufbauen kann und nicht
drucklos abfließt.
In den Fig. 11 bis 13 sind weitere Ausführungs
beispiele dargestellt, die sich gegenüber den zuvor
beschriebenen Ausführungsbeispielen durch eine wei
tere Druckplatte 11.2 auszeichnen. Es handelt sich
also auch hier um doppelhubige Flügelzellenpumpen,
wobei gleiche Teile, die anhand von Fig. 10 be
reits erläutert wurden, gleiche Bezugszeichen tra
gen, so daß auf deren Beschreibung hier verzichtet
werden kann.
Die in Fig. 11 dargestellte Flügelzellenpumpe 1
weist ebenfalls einen in einem Grundgehäuse unter
gebrachten Rotor 7 auf, der drehbar innerhalb eines
Konturrings 9 gelagert ist. Aus der Schnittdarstel
lung ist ersichtlich, daß an beiden Stirnseiten des
Rotors 7 und des Konturrings 9 Druckplatten 11.1
und 11.2 vorgesehen sind. Die rechte Druckplatte 11.1
ist identisch aufgebaut wie die des anhand von
Fig. 10 erläuterten Ausführungsbeispiels. Sie
weist zwei die Druckplatte durchdringende
Druckkanäle 15 auf, die in einen Druckraum 13 mün
den, an dem auf geeignete Weise ein Verbraucher an
geschlossen sein kann. Mit Hilfe der Kanäle 15 und
117 wird also ein Fluidpfad 141 ausgebildet, der
zur Versorgung zumindest eines Unterflügelbereichs
dient. Durch geeignete Wahl des hydraulischen Wi
derstands, beispielsweise durch Vorsehen von Ste
gen, tiefere Nuten, Drosseln etc., wird gewährlei
stet, daß das zähflüssige Fluid bevorzugt diesen
Weg nimmt und nicht den gestrichelt eingezeichneten
Fluidpfad 143.
In der der ersten Druckplatte 11.1 gegenüberliegen
den Druckplatte 11.2 ist eine umlaufende Nut 145
vorgesehen, die der Unterflügelversorgung dient.
Zur Unterstützung der Kaltstarteigenschaften kann
die durchgehend umlaufende Nut 145 durch hydrauli
sche Widerstände, beispielsweise durch Stege, zwei
geteilt sein, wobei jeweils ein Bereich der Nut ei
nem Pumpenabschnitt zugeordnet ist. Damit wird si
chergestellt, das einem Unterflügelbereich zuge
führtes Hydrauliköl im Kaltstart nicht zu dem Un
terflügelbereich des anderen Pumpenabschnitts ab
fließt, der noch keine Förderfunktion aufweist. We
sentlich ist dabei, daß der hydraulische Widerstand
zwischen dem Saug- und dem Druckbereich eines Pum
penabschnitts größer ist als zwischen diesen Berei
chen und den Saug- und Druckbereich des anderen
Druckbereichs der Pumpe.
Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel ei
ner Flügelzellenpumpe 1, bei der die Druckplatte
11.1 jedoch lediglich Druckkanäle 15 aufweist. Eine
Versorgung der Unterflügelbereiche erfolgt nicht
über diese Druckplatte. Die gegenüberliegende
Druckplatte 11.2 weist demgegenüber neben einem
Druckkanal 15 auch einen Zufuhrkanal 117 in zumin
dest einen Unterflügelbereich auf. Der Druckkanal
15 mündet in einen hermetisch abgeschlossenen
Druckraum 147, in den auch der Zufuhrkanal 17 mün
det. Im Betrieb der Pumpe baut sich in diesem
Druckraum 147 ein Druck auf, der einerseits die
Druckplatte 11.2 dicht an Konturring und Rotor an
preßt und andererseits beide Unterflügelbereiche
mit Druck beaufschlagt.
Da der Druckraum 147 hermetisch abgeschlossen ist,
kann die in Fig. 12 dargestellte Nut 149 in der
zweiten Druckplatte 11.2 ohne weiteres weggelassen
werden, sofern gewährleistet ist, daß der hydrauli
sche Widerstand des Fluidpfads 141 (Druckbereich-
Druckraum-Unterflügelbereich) kleiner ist als der
Fluidpfad 143 zwischen beiden Druckbereichen.
Die Funktion der in Fig. 12 dargestellten Flügel
zellenpumpe entspricht im übrigen der der bereits
zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele. Aller
dings ist die in Fig. 2 gezeigte Druckplatte nicht
verwendbar.
Auch das in Fig. 13 gezeigte Ausführungsbeispiel
einer Flügelzellenpumpe 1 arbeitet in gleicher
Weise. Im Gegensatz zu dem in Fig. 12 dargestell
ten Ausführungsbeispiel weist die zweite Druck
platte 11.2 lediglich einen Druckkanal 15 auf, der
in den hermetisch abgeschlossenen Druckraum 147
mündet. Auch hier ist somit eine Fluidverbindung
zwischen den beiden Druckbereichen über den Druck
raum 147 ausgeschlossen. Der zu einem Unterflügel
bereich führende Zufuhrkanal 117 ist wiederum in
der ersten Druckplatte 11.1 vorgesehen. Selbstver
ständlich läßt sich die Druckplatte 11.2 auch in
diesem Fall entsprechend den Ausführungsbeispielen
gemäß Fig. 2 und 3 ausgestalten.
Bei der in Fig. 13 dargestellten Ausführungsform
ergibt sich häufig das Problem, daß sich im oberen
Bereich des Druckraums 147 Luft ansammelt, die auf
grund fehlender Öffnungen nicht mehr entweichen
kann. Die angesammelte Luft führt zu deutlich hör
baren und damit störenden Geräuschen. Mit den in
den Fig. 14a bis 14c gezeigten Ausführungsbeispie
len läßt sich dieses Problem lösen.
Die in Fig. 14a gezeigte Flügelzellenpumpe weist
dazu neben den bereits im Zusammenhang mit den vor
hergehenden Ausführungsbeispielen ausführlich be
schriebenen Teilen in der Druckplatte 11.2 einen
Entlüftungskanal 165 auf. Dieser Entlüftungskanal
durchsetzt die Druckplatte 11.2 und mündet in eine
Druckniere 167, die dem oberen Pumpenabschnitt zu
geordnet ist. Um zu verhindern, daß sich ein Fluid
strom vom unteren Druckbereich zum obere Druckbe
reich in der Kaltstartphase einstellt, weist der
Entlüftungskanal 165 eine geringe Strömungsquer
schnittsfläche auf. Der vom Entlüftungskanal 165
gebildete hydraulische Widerstand muß also für kal
tes zähflüssiges Hydrauliköl so groß gewählt wer
den, daß sich im wesentlichen kein Fluidstrom ein
stellt, so daß nahezu das gesamte vom unteren Pum
penabschnitt in den Druckraum 147 geförderte
Hydrauliköl dem Unterflügelbereich über den Kanal
145 zugute kommt.
In Fig. 14b ist eine weitere Realisierung gezeigt,
wobei in diesem Fall jeder der beiden Drucknieren
der Druckplatte 11.2 ein Entlüftungskanal 165 zuge
ordnet ist. Da im Fluidpfad von unterem Druck
bereich über Druckraum 147 zu oberem Druckbereich
zwei hydraulische Widerstände in Form der Entlüf
tungskanäle 165 liegen, läßt sich die Strömungs
querschnittsfläche des einzelnen Entlüftungskanals
etwas größer auslegen als im vorhergehenden Ausfüh
rungsbeispiel. Es muß lediglich dafür gesorgt wer
den, daß die Summe der beiden hydraulischen Wider
stände so groß ist, daß sich in der Anlaufphase bei
kaltem zähflüssigem Hydrauliköl im wesentlichen
kein Fluidstrom einstellt.
In beiden vorgenannten Ausführungsbeispielen reicht
der geringe Querschnitt des Entlüftungskanals 165
jedoch aus, im Druckraum 147 nach oben strömende
Luft aus diesem entweichen zu lassen.
Eine weitere Realisierung einer Entlüftung ist in
Fig. 14c dargestellt. Statt einen hydraulischen
Widerstand in Form von verengten Kanälen in der
Druckplatte 11.2 vorzusehen, ist an der den Druck
raum 147 begrenzenden Wand vorzugsweise ein Steg
169 ausgebildet. Dieser Steg 169 dient als hydrau
lisches Widerstandselement, daß im Fluidpfad zwi
schen unterem und oberem Druckbereich eingebracht
ist. Dessen Widerstandswert ist wiederum so groß
gewählt, daß kaltes zähflüssiges Hydrauliköl nicht
von einem dem unteren Pumpenabschnitt zugeordneten
Druckraumbereich in den dem oberen Pumpenabschnitt
zugeordneten Druckraumbereich abfließt, wobei die
Grenze der beiden Druckraumbereich der Steg 169
darstellt.
Selbstverständlich ist es auch möglich, durch ent
sprechende Ausbildung des Stegs 169 zwei vollstän
dig voneinander getrennte Druckraumbereiche herzu
stellen.
Zusammenfassend ist also festzustellen, daß den mit
Bezug auf die Fig. 10 bis 14 beschriebenen Aus
führungsbeispielen gemein ist, daß der hydraulische
Widerstand des zwischen zwei Druckbereichen vorhan
denen Fluidpfads 143 beziehungsweise des Fluidpfads
zwischen dem fördernden Druckbereich und dem Ver
braucher größer ausgelegt ist als der hydraulische
Widerstand des Fluidpfads 141 zwischen Druckbereich
und Unterflügelbereich. Damit wird auf jeden Fall
gewährleistet, daß beim Start der Flügelzellenpumpe
der fördernde untere Pumpenabschnitt im wesentli
chen zur Versorgung der Unterflügelbereiche einge
setzt wird, um damit die Förderleistung des oberen
Pumpenabschnitts zu steigern.
Selbstverständlich sind auch andere Anordnungskom
binationen von Druckkanälen und Zufuhrkanälen in
einer oder zwei Druckplatten möglich. Für die er
findungsgemäße Funktion der Pumpe ist es letztend
lich nur notwendig, die hydraulischen Widerstände
in der vorgenannten Weise vorzusehen.
Nach allem wird deutlich, daß das hier dargestellte
Prinzip sowohl bei Flügelzellen- als auch bei Rol
lenzellenpumpen Verwendung finden kann. Es spielt
außerdem keine Rolle, ob die Pumpen als einhubige
oder doppelhubige Pumpen ausgebildet sind oder mehr
als zwei Förderräume aufweisen. Wesentlich ist, daß
im ersten Moment, also beim Anlaufen oder beim
Kaltstart, die Fluidverbindung zwischen dem för
dernden Druckbereich und einem Verbraucher stark
eingeschränkt oder unterbrochen ist, daß auch - bei
zwei - und mehrhubigen Pumpen - nahezu keine Verbin
dung zwischen dem fördernden Druckbereich und einem
beim Start nicht fördernden Druckbereich gegeben
ist, und daß schließlich durch ein hydraulisches
Widerstandselement mit endlichem oder unendlichem
Widerstand sichergestellt ist, daß das in der
Startphase vorhandene beziehungsweise geförderte
Fluid bevorzugt oder ausschließlich einem Unterflü
gelbereich zugeführt wird, um das Förderverhalten
der Pumpe im Start zu verbessern.
Claims (20)
1. Pumpe, insbesondere Flügelzellenpumpe, mit min
destens zwei jeweils einen Saugbereich und einen
Druckbereich aufweisenden Pumpenabschnitten, mit
einem von der Druckseite zu einem Verbraucher füh
renden ersten Fluidpfad, und mit mindestens einem
hydraulischen Widerstandselement, das im ersten
Fluidpfad zum Verbraucher angeordnet ist, dadurch
gekennzeichnet, daß das hydraulische Widerstands
element in einem die Druckbereiche verbindenden
zweiten Fluidpfad angeordnet ist.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das hydraulische Widerstandselement mit einem
unendlichen Widerstand als Dichtelement Kaltstart
platte (17) ausgebildet ist, durch das die Druckbe
reiche der Pumpenabschnitte voneinander trennbar
sind.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß sie als Flügelzellenpumpe ausgebildet
ist, die einen radialverlaufenden, Flügel aufneh
mende Schlitze umfassenden Rotor (7) eine an dessen
einer Stirnseite dicht anliegende Druckplatte (11)
und eine Fluidverbindung (51′) zwischen der Druck
seite der Flügelzellenpumpe und einem Unterflügel
bereich (53) aufweist.
4. Pumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Druckplatte (11) auf ihrer dem
als Kaltstartplatte (17) ausgebildeten Dichtelement
zugewandten Seite mit mindestens einer vorzugsweise
als Nut (35; 37) ausgebildeten Fluidverbindung ver
sehen ist, über die das Fluid von einer Förderöff
nung (21; 23) der Druckseite zu mindestens einem Un
terflügelbereich gelangt.
5. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltstartplatte
(17) mindestens eine Nut in der der Kaltstartplatte
(17) zugewandten Oberfläche (33) der Druckplatte
(11) gegenüber dem ersten und dem zweiten Fluidpfad
abschließt, über die das Fluid von der Förder
öffnung (21; 23) zu mindestens einem Unterflü
gelbereich gelangt.
6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Fluidverbindung
von einer Förderöffnung (23) zu einem Unterflügel
bereich besteht, der - in Drehrichtung gesehen - der
Förderöffnung nacheilt.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch
gekennzeichnet, daß eine Fluidverbindung von einer
Förderöffnung (23) zu einem Unterflügelbereich be
steht, der - in Drehrichtung gesehen - der Förderöff
nung voreilt.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß sowohl der nacheilende als auch
der voreilende Unterflügelbereich mit der Förder
öffnung (23) in Fluidverbindung stehen.
9. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidverbindung
durch in die Oberfläche der Druckplatte (11)
und/oder der Kaltstartplatte (17) eingebrachte Nu
ten realisiert wird, die vorzugsweise verschiedene
Tiefen aufweisen.
10. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kaltstartplatte
(17) mit einer vorzugsweise von einer Feder aufge
brachten Vorspannkraft gegen die Druckplatte (11)
gedrückt wird.
11. Pumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Vorspannkraft so gewählt ist, daß die Kalt
startplatte (17) nach dem Anlaufen abhebt und die
Verbindung der Druckbereiche zum Verbraucher frei
gibt.
12. Pumpe nach Anspruch 10 oder 11, mit zwei die
Druckplatte (11) zentrierenden Stiften (47, 49)
dadurch gekennzeichnet, daß die Stifte derart
ausgebildet sind, daß sie die Kaltstartplatte (17)
alleine oder die Kaltstartplatte (17) und die Feder
sowohl zentrieren als auch gegen Verdrehung
sichern.
13. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatte (11)
und/oder die Kaltstartplatte (17) so ausgebildet
ist, daß sich nur ein schmaler Auflage- beziehungs
weise Berührungsbereich (41) zwischen den Platten
ergibt.
14. Pumpe nach Anspruch 1, mit einem Flügel aufneh
menden Rotor (7) und mit mindestens einer an einer
Stirnseite des Rotors (7) dicht anliegenden Druck
platte (11), wobei ein dritter Fluidpfad (141) zwi
schen einer Druckseite der Pumpe und zumindest ei
nem Unterflügelbereich ausgebildet ist, dadurch ge
kennzeichnet, daß das hydraulische Widerstandsele
ment so ausgelegt ist, daß der hydraulische Wider
stand des dritten Fluidpfads (141) gegenüber dem
des zweiten Fluidpfads (143) so klein ist, daß zu
mindest bei kaltem zu förderndem Fluid dieses be
vorzugt den dritten Fluidpfad (141) durchströmt.
15. Pumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß die Druckplatte (11) auf ihrer dem Rotor (7)
abgewandten Seite eine Nut (119) aufweist, die zu
sammen mit einer Förderöffnung (21; 23) und zumin
dest einer Zufuhröffnung (29; 31) in der Druckplatte
den dritten Fluidpfad (141) bilden.
16. Pumpe nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß eine der anderen Stirnseite des Ro
tors (7) zugeordnete weitere Druckplatte (11.2)
vorgesehen ist, die eine umlaufende, die Unter
flügelbereiche verbindende Nut (145) aufweist, und
daß zwischen einem einem ersten Pumpenabschnitt
zugeordneten Nutbereich und einem einem zweiten
Pumpenabschnitt zugeordnete Nutbereich ein hydrau
lischer Widerstand, vorzugsweise eine Steg vor
gesehen ist.
17. Pumpe nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet,
daß in der weiteren Druckplatte (11.2) ein diese
durchsetzender Kanal (15) ausgebildet ist, der eine
Fluidverbindung zwischen einem Druckbereich und ei
nem Druckraum (147) herstellt.
18. Pumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet,
daß die weitere Druckplatte (11.2) einen weiteren
Kanal (165) aufweist, der eine Fluidverbindung zwi
schen dem Druckraum und dem anderen Druckbereich
herstellt, wobei im Fluidpfad zwischen den Druckbe
reichen über den Druckraum (147) ein hydraulisches
Widerstandselement (165; 169) ausgebildet ist, das
bei kaltem zähflüssigem Fluid eine Verbindung na
hezu unterbindet.
19. Pumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das hydraulische Widerstandselement in Form
eines hinsichtlich der Strömungsquerschnittsfläche
verkleinerten Kanals (165) vorgesehen ist.
20. Pumpe nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das hydraulische Widerstandselement in Form ei
nes im Druckraum (147) angeordneten Stegs (169)
vorgesehen ist.
Priority Applications (1)
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8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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Owner name: IXETIC BAD HOMBURG GMBH, 61352 BAD HOMBURG, DE |
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8131 | Rejection |