DE19637224A1 - Pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Pumpen nämlich Rollenzellen­ pumpen, Flügelzellenpumpen und Zahnradpumpen gemäß Oberbegriff der Ansprüche 1 und 7.

Problematisch bei Pumpen der hier angesprochenen Art ist, daß im Saugbereich ein Unterdruck entste­ hen kann, aufgrund dessen Kavitation eintritt, die einerseits zu einer hohen Geräuschentwicklung führt, andererseits Schäden verursachen kann.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe zu schaffen, die diese Nachteile nicht aufweist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Pumpe vorge­ schlagen, die die in Anspruch 1 und 7 genannten Merkmale aufweist. Dadurch, daß der Saugbereich der Pumpen durch von einem Verbraucher zurückgeführtes, unter Druck stehendes Fluid aufgeladen wird, das heißt, dadurch, daß dem Saugbereich ein Fluid unter einem Überdruck zugeführt wird, können Kavitations­ effekte sicher vermieden werden.

Bevorzugt wird eine Ausführungsform der Erfindung, bei der das von dem Verbraucher zurückgeführte Fluid in einen Druckraum geleitet wird, der einen sich zum Saugraum der Pumpe öffnenden Auslaß auf­ weist. Der Querschnitt dieses Auslasses ist kleiner als der des das Fluid heranführenden Kanals. Durch diese Ausgestaltung wird das herangeführte Fluid beim Durchtritt durch den Auslaß beschleunigt. Das mit großer Geschwindigkeit in den Saugraum eintre­ tende Fluid kann daher ein dort vorhandenes Fluid mitreißen und dem Saugbereich der Pumpe zuführen.

Bevorzugt wird weiterhin eine Ausführungsform der Pumpe, bei der der Querschnitt des Saugraums größer ist als der des Auslasses. Durch hydraulische Ener­ gieumwandlung wird durch das aus dem Auslaß mit hoher Geschwindigkeit austretende Fluid ein Aufla­ dedruck im Saugraum aufgebaut, der dazu beiträgt, daß Kavitation im Saugbereich der Pumpe vermieden wird.

Bevorzugt wird schließlich noch eine Ausführungs­ form der Pumpe, bei der ein Wandabschnitt vorgese­ hen ist, der den Saugbereich der Pumpe vom Saugan­ schluß abgrenzt. Durch diesen Wandbereich kann einerseits die Strömung vorn Sauganschluß in den Saugbereich beeinflußt werden, beispielsweise um eine Beschleunigung des durchtretenden Fluidstroms zu bewirken, andererseits kann ein Leerlaufen des Pumpenraums bei Stillstand der Pumpe vermieden wer­ den, so daß sich ein besseres Anlaufverhalten der Pumpe einstellt.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den übri­ gen Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeich­ nung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Eine Draufsicht auf ein erstes Ausfüh­ rungsbeispiel einer geöffneten Flügelzel­ lenpumpe und

Fig. 2 eine Draufsicht auf ein zweites Ausfüh­ rungsbeispiel einer geöffneten Flügelzel­ lenpumpe.

Die Erfindung betrifft Zahnradpumpen, Rollenzellen­ pumpen und Flügelzellenpumpen. Im folgenden wird rein beispielhaft eine Flügelzellenpumpe beschrie­ ben. Es ist jedoch festzuhalten, daß die hier be­ schriebenen Aufladung des Saugbereichs der Flügel­ zellenpumpe auch bei Rollenzellen- und Zahnradpum­ pen einsetzbar ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Flügelzellenpumpe 1 weist einen Rotor 3 auf, in dessen Umfangswandung radial verlaufende Schlitze 5 eingebracht sind, die radial bewegliche Flügel 7 aufnehmen.

Der Rotor 3 ist drehbar in einem Konturring 9 ange­ ordnet, dessen Innenfläche 11 so ausgebildet ist, daß zwei einander gegenüberliegende, hier identisch ausgebildete Förderräume 13 und 15 ausgebildet wer­ den, die im wesentlichen sichelförmig sind. Bei einer Drehung des Rotors 3 im Inneren des Kontur­ rings 9 fahren die Flügel in den Schlitzen ein und aus, so daß in den Förderräumen 13 und 15 Saug- und Druckbereiche ausgebildet werden. Bei einer Drehung des Rotors 3 ergeben sich hier zwei gegenüberlie­ gende Saugbereiche 17 und 19 sowie zwei gegenüber­ liegende Druckbereiche 21 und 23, deren in der Fig. 1 angegebene Anordnung bei einer Drehung des Rotors gegen den Uhrzeigersinn gegeben ist.

Der Konturring 9 ist in ein Pumpengehäuse 25 einge­ setzt, in dessen Inneren ein Sauganschluß 27 mün­ det. An den Sauganschluß 27 ist eine Verbindung an­ geschlossen, die zu einem Tank führt, in den von dem Verbraucher zurückgeführtes, unter einem allen­ falls geringen Druck stehendes Fluid eingeleitet wird. Der Sauganschluß steht in Verbindung mit einem den Konturring 9 praktisch vollständig umge­ benden Saugraum 29, der mit den Saugbereichen 17 und 19 der Pumpe in Fluidverbindung steht. Der Saugraum 29 wird an seinem, dem Sauganschluß 27 ab­ gewandten Ende über einen Dichtungswulst 31 abge­ schlossen. Jenseits des Dichtungswulstes liegt ein Druckraum 33, der einerseits von dem Gehäuse 25 und andererseits von dem Konturring 9 abgegrenzt wird und der einen Auslaß 35 zum Saugraum 29 aufweist. In den Druckraum 33 mündet ein Rücklaufanschluß 37, über den ein unter Druck stehendes Fluid von einem Verbraucher zur Flügelzellenpumpe 1 gelangt. Der Querschnitt des Rücklaufanschlusses ist wesentlich größer als der des Auslasses 35.

Aus Fig. 1 ist ersichtlich, daß zwischen dem Druckraum 33 und dem Sauganschluß 27 ein Wandab­ schnitt 39 liegt, der das aus dem Sauganschluß 27 in den Saugraum 29 strömende Fluid ablenkt, der ge­ gebenenfalls auch eine Querschnittsverjüngung im Übergangsbereich zwischen Rücklaufanschluß 37 be­ ziehungsweise Druckraum 33 und Saugraum 29 bewirkt, so daß aus dem Rücklaufanschluß 37 in den Saugraum 29 strömende Fluid beschleunigt wird.

Aus dem Auslaß 35 ausströmendes Fluid beziehungs­ weise Hydrauliköl reißt das im Bereich des Saugan­ schluß vorhandene Hydrauliköl mit, das heißt die von dem Verbraucher direkt zur Pumpe rückgeführte unter Überdruck stehende Flüssigkeit überträgt ihre Energie auf die aus dem Sauganschluß mitgerissene Flüssigkeit.

Da der Querschnitt des Saugraums 29 nach dem Auslaß 35 wesentlich größer ist als der Querschnitt des Auslasses selbst, findet im Saugraum eine Ener­ gieumwandlung statt, aufgrund derer sich im Saug­ raum 29 ein Aufladedruck einstellt, der bis in die Saugbereiche 17 und 19 wirkt, so daß die Flügelzel­ lenpumpe 1 das Fluid kavitationsarm ansaugen kann.

Eine abgewandelte Ausführungsform einer Flügelzel­ lenpumpe ergibt sich aus Fig. 2. Gleiche Teile sind hier mit gleichen Bezugsziffern versehen, so daß insofern auf dessen ausführliche Beschreibung verzichtet werden kann.

Auch bei den hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Flügelzellenpumpe 1 einen innerhalb eines Konturrings 9 drehbar gelagerten Rotor 3 auf. Die Saugbereiche 17 und 19 der beiden Pumpenabschnitte sind, ebenso wie deren Druckbereich 21 und 23, ge­ strichelt angedeutet. Zur besseren Übersichtlich­ keit wurden hier die Flügel 7 nicht dargestellt.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel mün­ det der Rücklaufanschluß 37 in einem in einem Ab­ stand zum Konturring 9 angeordneten Druckraum 33, der sich über Auslässe 35a und 35b zum Sauganschluß 27 öffnet. Der Querschnitt der Auslässe 35a und 35b ist wesentlich kleiner als der des Rücklaufan­ schlusses 37. Durch den Rücklaufanschluß 37 in den Druckraum 33 geförderte Flüssigkeit tritt daher mit einer wesentlich größeren Geschwindigkeit durch die Auslässe 35a und 35b aus, als sie im Rücklaufan­ schluß 37 gegeben ist.

Die mit hoher Geschwindigkeit in den Sauganschluß 27 eintretende Flüssigkeit reißt das hier vorhan­ dene Fluid mit und überträgt seine Energie auf die­ ses Fluid. Durch den Wandabschnitt 39 ergibt sich eine optimale Durchmischung der beiden Fluide, so daß die Energie des unter einem Überdruck durch den Rücklaufanschluß 37 angelieferten Fluids optimal auf das Fluid im Sauganschluß 27 überträgt.

Die Auslässe 35a und 35b sind so angeordnet und ausgebildet, daß aus diesen austretende Flüssigkeit nicht auf die gegenüberliegende Begrenzungswand 41 des Sauganschlusses prallt, was zu Energieverlusten führen würde. Die Begrenzungswand 41 ist Teil eines senkrecht zur Bildebene verlaufenden Rohranschlus­ ses, der zum Tank führt.

Der Wandabschnitt 39 verengt auch den Sauganschluß 27 im Übergangsbereich zum Saugraum 29, so daß hier quasi eine Mischkammer ausgebildet wird. Durch die Verengung wird das hindurchströmende Fluid be­ schleunigt. Nach dem Ende des Wandabschnitts 39 vergrößert sich der Querschnitt des Saugraums 29, so daß hier auf Grund der Energieumwandlung ein Aufladedruck aufgebaut wird, auf Grund dessen das Fluid mit einem Überdruck in die Saugbereiche 17 und 19 eingebracht wird.

Das in Fig. 2 dargestellt Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe 1 zeichnet sich dadurch aus, daß der Wandabschnitt 39 den den Rotor 3 aufnehmenden Innenraum der Pumpe gegenüber dem Rücklaufanschluß 37 und gegenüber dem Sauganschluß 27 abgrenzt, so daß bei Stillstand der Flügelzellenpumpe 1 ein Leerlaufen sicher vermieden wird. Der Rotor ist also auch nach Stillegung der Pumpe vollständig in das Fluid eingetaucht und zeichnet sich daher durch ein optimales Anlaufverhalten aus. Mit anderen Wor­ ten, es wird sichergestellt, daß die Flügelzellen­ pumpe 1 beim Start nicht leerläuft und unverzüglich mit der Förderung des Fluids beginnt. Wesentlich ist allerdings, daß die Verbindung zwischen Saugan­ schluß 27 und Saugraum 29 sowie der mit der Ar­ beitsdruckseite der Flügelzellenpumpe 1 verbundene Druckabgang der Drucknieren 21 und 23 so weit oben­ liegend angeordnet ist, daß ein Ölsammelraum ent­ steht. Das dort vorhandene Öl verbessert die Start­ eigenschaften der Pumpe.

Aus der Beschreibung zu den Fig. 1 und 2 wird ohne weiteres ersichtlich, daß die Flügelzellen­ pumpe 1, ebenso wie die hier nicht im einzelnen er­ wähnten Rollenzellenpumpen und Zahnradpumpen ähn­ lichen Aufbaus, kein Stromregelventil aufweisen, wie dies bei herkömmlichen Pumpen der hier ange­ sprochenen Art üblich ist und wie sie beispiels­ weise bei Flügelzellenpumpen für Lenkhelfsysteme verwendet werden. Derartige Stromregelventile sind aufwendig aufgebaut und bedingen hohe Fertigungsko­ sten. Überdies kann eine Aufladung des Saugraums von Pumpen, die mit einem Stromregelventil versehen sind, nur dann gewährleistet werden, wenn das Stromregelventil angesprochen hat und ein Fluid von der Druckseite der Pumpe unmittelbar zu deren Saug­ bereich zurückleitet.

Dem gegenüber ist also der Aufbau der anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Pumpen wesentlich vereinfacht. Außerdem ist die Aufladung des Saugbe­ reichs immer dann gewährleistet, wenn von dem Ver­ braucher ein unter Druck stehendes Fluid zurückge­ leitet wird.

Die anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Pumpen zeichnen sich also durch einen sehr einfachen Auf­ bau aus. Durch die Aufladung des Saugbereichs mit Hilfe des unter Druck stehenden Fluids des Verbrau­ chers wird mit hoher Sicherheit Kavitation im Saug­ bereich der Pumpe vermieden, so daß die Ge­ räuschentwicklung und der Verschleiß stark vermin­ dert sind und die Drehzahlgrenze der Pumpe angeho­ ben werden kann.

Claims (7)

1. Pumpe, nämlich Rollenzellenpumpe oder Flügelzel­ lenpumpe zur Versorgung eines Verbrauchers mit einem Fluid, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufla­ dung des Saugbereiches (29) vom Verbraucher zurück­ geführtes, unter Druck stehendes Fluid verwendet wird.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das vom Verbraucher zurückgeführte Fluid in einen Druckraum (33) geleitet wird, der einen sich zum Saugraum (29) in der Pumpe (1) öffnenden Auslaß (35; 35 a; 35 b) dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt des das Fluid heranführenden Kanals.

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Saugraum (29) in Fluidverbindung zu einem Sauganschluß (27) steht, über den ein Fluid aus einem Tank angesaugt wird.

4. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Saugraums (29) größer ist als der Querschnitt des Auslasses (35; 35a; 35b).

5. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaß (35a; 35b) des Druckraums unmittelbar in den Sauganschluß (27) mündet.

6. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen den Saugbereich (29) der Pumpe (1) vom Sauganschluß (27) abgrenzenden Wandabschnitt (39).

7. Pumpe nämlich Zahnradpumpe zur Versorgung eines Verbrauchers mit einem Fluid, dadurch gekennzeich­ net, daß zur Aufladung des Saugbereichs vorn Ver­ braucher zurückgeführtes unter Druck stehendes Fluid verwendet wird.