DE19710379C1 - Sauggedrosselte Pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine sauggedrosselte Pumpe mit mindestens einem der Förderung eines Mediums dienenden Verdrängerkörper gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.

Sauggedrosselte Pumpen sind bekannt. Sie werden beispielsweise in Kraftfahrzeugen eingesetzt und mit wechselnden Drehzahlen angetrieben. Der für den Verbraucher der Pumpe erforderliche Medienstrom ist begrenzt. Bei hohen Drehzahlen der Pumpe würde die Förderung des Mediums zu hoch sein. Daher ist im Saugbereich der Pumpe, nämlich zwischen der Pumpe und einem Vorratsbehälter beziehungsweise Tank, ein auch als Saugregelventil bezeichnetes Drosselventil vorgesehen, das die Menge des angesaugten Mediums begrenzt. Werden derartige Pumpen im Zusammenhang mit einem flüssigen Medium, beispielsweise Hydrau­ liköl verwendet, kann der statische Druck im Saug­ bereich der Pumpe unter Atmosphärendruck sinken, so daß sich Schaum bildet. Durch das schaumhaltige Öl­ volumen werden die dynamischen Eigenschaften der Pumpe nachhaltig beeinträchtigt. Außerdem wird durch den Schaum ein Verdränger der Pumpe, der der Förderung des Mediums dient, nicht gleichmäßig ge­ füllt, so daß sich eine ungleichmäßige Förderlei­ stung ergibt. Darüber hinaus erhöhen sich die Be­ triebsgeräusche der Pumpe beträchtlich.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster DE 86 14 289 U1 ist eine sauggedrosselte Pumpe bekannt, bei der dem Pumpeneinlaß ein verstellbares Drosselelement zuge­ ordnet ist. Sofern die Pumpe mehrere Verdrängerkör­ per aufweist, die jeweils in einem Förderraum be­ wegbar sind, ist es dennoch möglich, daß in einer Hydraulikverbindung zwischen dem Pumpeneinlaß und dem jeweiligen Förderraum die erwähnte Schaumbil­ dung auftritt. Sofern nun jedem Förderraum bezie­ hungsweise Verdrängerkörper ein eigenes ver­ stellbares Drosselelement zugeordnet werden soll, ergibt sich ein hoher Materialaufwand. Zudem wird ein hoher Steuerungsaufwand notwendig, um jedes der Drosselelemente ansteuern zu können.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 21 03 645 A1 ist eine sauggedrosselte Pumpe ersichtlich, die ein in einem Pumpeneinlaß angeordnetes Saugregel­ ventil mit einem zylinderförmigen Ventilkörper auf­ weist. Auch bei dieser bekannten Pumpe ergibt sich der Nachteil, daß - sofern mehrere Förderräume vor­ gesehen sind - mehrere Saugregelventile entsprechend der Anzahl der Förderräume vorgesehen werden kön­ nen, deren Ansteuerung ebenfalls aufwendig ist.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine saugge­ drosselte Pumpe mit einem konstruktiv einfachen Saugregelventil zu schaffen, das dennoch ein Auf­ schäumen des Mediums im wesentlichen verhindert.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine sauggedrosselte Pumpe vorgeschlagen, die die in Anspruch 1 genann­ ten Merkmale aufweist. Diese Pumpe zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine Nut mit einer Ringfläche vorgesehen ist, in die ein beziehungs­ weise mehrere Zuströmkanäle für mindestens einen Förderraum münden, daß ein Ventilkörper des Saugre­ gelventils auf dieser Ringfläche aufliegt und daß der Ventilkörper als Ringscheibe oder als zylindri­ scher Ring ausgebildet oder durch Ringsegmente ge­ bildet ist. Die Nut ist in einen Zylinderblock eingebracht, in dem der mindestens eine För­ derraum liegt. Der er­ findungsgemäße Ventilkörper des Saugregelventils wirkt mit der Ringfläche zusammen, so daß der Zu­ strömkanal beziehungsweise die Zuströmkanäle geöff­ net und verschlossen werden können. Es ergibt sich damit ein sehr einfacher aber wirkungsvoller Auf­ bau, der kostengünstig realisierbar ist und sich dadurch auszeichnet, daß allenfalls ein sehr klei­ nes schaumhaltiges Ölvolumen zwischen dem Förder­ raum und dem Saugregelventil auftreten kann.

Weitere Ausgestaltungen ergeben sich aus den Un­ teransprüchen.

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

Fig. 1 einen Teillängsschnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer Pumpe;

Fig. 2 eine Ansicht des Saugregelventils der in Fig. 1 dargestellten Pumpe;

Fig. 3 einen Teillängsschnitt durch ein zweites Ausführungsbeispiel einer Pumpe;

Fig. 4 einen Querschnitt durch die in Fig. 3 dargestellte Pumpe und

Fig. 5 einen Teillängsschnitt durch eine Pumpe mit einem gegenüber Fig. 3 abgewandelten Saugregelventil.

Die erfindungsgemäße sauggedrosselte Pumpe weist mindestens einen der Förderung eines Mediums die­ nenden Verdrängerkörper auf. Die Ausgestaltung der Pumpe ist für die hier beschriebene erfinderische Lösung irrelevant. Die Pumpe kann also als Axial- oder Radialkolbenpumpe ausgelegt sein. Auch ist es möglich, die Pumpe als Gerotorpumpe auszubilden.

Im folgenden wird rein beispielhaft von einer Radi­ alkolbenpumpe ausgegangen, die vier Verdrängerkör­ per umfaßt und der Förderung eines flüssigen Medi­ ums dient.

Fig. 1 zeigt also im Teillängsschnitt das Innere einer Pumpe 1, die als Radialkolbenpumpe ausgebil­ det ist und einen Zylinderblock 3 umfaßt, in dem mindestens ein, hier mehrere Verdrängerkörper be­ weglich gelagert sind. In der Darstellung ist hier ein oberer Verdrängerkörper 5a und ein unterer Ver­ drängerkörper 5b im Längsschnitt erkennbar. Die Verdrängerkörper, die im folgenden verkürzt mit der Bezugsziffer 5 gekennzeichnet werden, sind in ra­ dial zu einer Antriebswelle 7 verlaufenden Bohrun­ gen 9a beziehungsweise 9b untergebracht, die im folgenden kurz mit der Bezugsziffer 9 bezeichnet werden. Die Verdrängerkörper 5 sind zylindrisch ausgebildet und quasi napfförmig, also innen hohl, wobei der Boden 11a, 11b, im folgenden kurz 11, der Antriebswelle 7 zugewandt ist und in den Innenraum der Verdrängerkörper 5 ein als Schraubenfeder 13 ausgebildetes elastisches Element eingesetzt ist, das sich an einem Deckel 15 abstützt, der die Boh­ rung 9 an ihrem radial äußeren Ende verschließt. Der von den Verdrängerkörpern 5 und den Deckeln 15 abgeschlossene Raum bildet den Förderraum 17a be­ ziehungsweise 17b, der im folgenden kurz mit der Bezugsziffer 17 gekennzeichnet wird. Der Boden 11 der Verdrängerkörper 5 wirkt mit einem an der An­ triebswelle 7 vorgesehenen Exzenter 19 zusammen, dessen Mittelachse 21 gegenüber der Drehachse 23 der Antriebswelle 7 versetzt ist, so daß bei einer Drehung der Antriebswelle 7 die Verdrängerkörper 5 gegen die Kraft der Schraubenfeder 13 mehr oder we­ niger weit in die Bohrungen 9 zurückgedrängt wer­ den. Bei der hier wiedergegebenen Darstellung be­ findet sich der obere Verdrängerkörper 5a im oberen Totpunkt, das heißt in einer Position, in der der Boden 11a den maximalen Abstand gegenüber der Drehachse 23 aufweist. Demgegenüber befindet sich der Verdrängerkörper 5b in seinem unteren Totpunkt, in dem sich dessen Boden 11b in seinem geringsten Abstand gegenüber der Drehachse 23 befindet. Durch die Hin- und Herbewegung der Verdrängerkörper 5 wird der Förderraum 17 abwechselnd größer und klei­ ner, so daß sich eine Ansaugung des zu fördernden Mediums beziehungsweise ein Auspressen dieses Medi­ ums ergibt.

In den Förderraum 17a mündet ein hier parallel zur Drehachse 23 verlaufender Zuführkanal 25a. Entspre­ chend ist dem Förderraum 17b ein parallel zur Drehachse 23 verlaufender Zuströmkanal 25b zugeord­ net. Über den Zuströmkanal 25 kann das zu fördernde Medium aus einem Ansaugraum 27 in den Förderraum 17 gelangen. Der Ansaugraum ist hier als kreisringför­ mige Nut 29 ausgebildet, deren den Verdrängerkör­ pern 5 zugewandter Boden eine Ringfläche 31 bildet.

Die mit den Ansaugräumen 17 in Verbindung stehenden Zuströmkanäle 25 münden in den Ansaugraum 27. Aus der Darstellung ist ersichtlich, daß unmittelbar mit den Zuströmkanälen 25 ein Saugregelventil 33 zusammenwirkt, das einen Ventilkörper 35 umfaßt. Dieser kann mehrere Ringsegmente umfassen oder als durchgehende Ringscheibe ausgebildet sein, die auf der Ringfläche 31 aufliegt und damit alle in den Ansaugraum 27 mündende Zuströmkanäle 25 regelt. In den Ventilkörper 35 sind im folgenden kurz als Öff­ nungen 37 bezeichnete Ventilöffnungen eingebracht, von denen jeweils vorzugsweise eine einer Mündung eines Zuströmkanals 25 zugeordnet ist und diese mehr oder weniger abschließt.

Das Saugregelventil, das hier also in unmittelbarer Nähe vor dem Förderraum 17 angeordnet ist, ist ver­ stellbar ausgelegt und wirkt mit einer Betätigungs­ einrichtung 39 zusammen, die eine Drehbewegung des scheibenförmigen Ventilkörpers 35 bewirken kann, so daß die Öffnungen 37 die Mündungen der Zu­ strömkanäle 25 in den Ansaugraum 27 mehr oder weni­ ger weit verdecken.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Saugregelventils 33. Deutlich ist der hier als durchgehende Ringscheibe ausgebildete Ventilkörper 35 erkennbar, der hier vier Öffnungen 37a, 37b, 37c und 37d aufweist, die im folgenden kurz mit der Bezugsziffer 37 gekenn­ zeichnet werden. Fig. 2 zeigt auch, daß die Pumpe 1 vier Verdrängerkörper 5a bis 5d aufweist, die mit dem auf der Antriebswelle 7 angebrachten Exzenter 5 zusammenwirken und variable Förderräume 17 bilden, in die das zu fördernde Medium über Zuströmkanäle 25a bis 25d gelangt. Die Mündungen der Zu­ strömkanäle 25 sind hier als Kreise gekennzeichnet, die von dem Ventilkörper 35 abgedeckt werden kön­ nen, wobei die Öffnungen 37 die Mündungen der Zu­ strömkanäle 25 mehr oder weniger weit freigeben. Eine durch einen Doppelpfeil angedeutete Hin- und Herbewegung der Betätigungseinrichtung 39, von der hier nur eine Betätigungsstange angedeutet ist und die dabei im wesentlichen eine in horizontaler Richtung verlaufende translatorische Bewegung aus­ führt, führt zu einer durch einen Doppelpfeil ange­ deuteten hin und her verlaufenden Rotationsbewegung des Ventilkörpers 35, so daß dessen Öffnungen 37 die Mündungen der Zuströmkanäle 25 mehr oder weni­ ger freigeben. Durch den beweglich ausgebildeten Ventilkörper 35 wird also ein verstellbares Saugre­ gelventil 33 realisiert.

Fig. 3 zeigt einen Teillängsschnitt durch ein ab­ gewandeltes Ausführungsbeispiel einer Pumpe 10. Teile die mit denen in Fig. 1 übereinstimmen, sind mit gleichen Bezugsziffern versehen. Es wird inso­ weit auf die Beschreibung zu Fig. 1 verwiesen.

Im folgenden wird nur noch auf die Unterschiede der Pumpe 10 gegenüber der anhand von Fig. 1 erläuter­ ten Pumpe 1 eingegangen: Der Zylinderblock 3 der Pumpe 10 weist eine ringförmige Nut 29' auf, in der ein Saugregelventil 33' angeordnet ist. Dieses um­ faßt einen Ventilkörper 35', der als zylindrischer Ring ausgebildet ist, zumindest zylindrische Ring­ segmente umfaßt. In den Ventilkörper 35 sind auch als Ventilöffnungen bezeichnete Öffnungen 37 einge­ bracht, die Zuströmkanälen 25'a und 25'b zugeordnet sind, die einen parallel zur Drehachse 23 der An­ triebswelle 7 verlaufenden Kanalabschnitt 41 und einen diesen schneidenden jedoch senkrecht dazu verlaufenden Kanalabschnitt 43 umfassen. Durch die damit quasi abgewinkelten Zuströmkanäle 25 kann das zu fördernde Medium aus der den Ansaugraum 27 bil­ denden Nut 29' in die Förderräume 17 beziehungs­ weise 17a, 17b gelangen. Der Boden der Nut 29' bil­ det hier eine zylindrische Ringfläche 31', die kon­ zentrisch zur Drehachse 23 liegt, während die in Fig. 1 dargestellte Ringfläche 31 in einer Ebene liegt, auf der die Drehachse 23 senkrecht steht. Auf dieser Ringfläche 31' liegt der Ventilkörper 35' auf. Er wirkt auch hier mit einer Betätigungs­ einrichtung 39 zusammen, so daß der hier verlager­ bar ausgebildete Ventilkörper 35' verstellt werden kann. Dabei werden bei einer rotatorischen Hin- und Herbewegung des Ventilkörpers 35' dessen Öffnungen 37 mehr oder weniger mit den sich in den Ansaugraum 27 öffnenden Mündungen der Zuströmkanäle bezie­ hungsweise deren radial verlaufenden Kanalab­ schnitte 43 in Überdeckung gebracht. Das Saugregel­ ventil 33' kann also die Zufuhr des geförderten Me­ diums in die Förderräume 17 beeinflussen, wobei auch hier zwischen dem Saugregelventil 33' und den Förderräumen 17 nur sehr kleine Restvolumina gege­ ben sind, so daß sich auch nur äußerst geringe Schaummengen ausbilden können.

Fig. 4 zeigt einen Querschnitt durch die anhand von Fig. 3 erläuterte Pumpe 10. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugsziffern versehen, so daß inso­ fern auf die Beschreibung anhand der Fig. 3 und 1 verwiesen wird.

Die Darstellung in Fig. 4 läßt die Zuströmkanäle 25 beziehungsweise deren in axialer beziehungsweise radialer Richtung verlaufende Kanalabschnitte 41a bis 41d und 43a bis 43d erkennen. Die Schnittdar­ stellung zeigt auch, daß die Öffnungen 37a bis 37d die radial äußeren Mündungen der radial verlaufen­ den Kanalabschnitte 43a bis 43d mehr oder weniger weit abdecken, wobei eine durch einen Doppelpfeil angedeutete translatorische Bewegung der Verstell­ einrichtung 39 eine ebenfalls durch einen Doppel­ pfeil angedeutete rotatorische Hin- und Herbewegung des Ventilkörpers 35' bewirkt.

Fig. 5 zeigt schließlich einen Teillängsschnitt durch eine Pumpe 10, bei der das Saugregelventil 33'' gegenüber dem anhand von Fig. 3 dargestellten Saugregelventil 33' dadurch abgewandelt ist, daß durch eine Betätigungseinrichtung 39' keine rotato­ rische Bewegung des Ventilkörpers 35'' bewirkt wird, sondern eine translatorische Hin- und Herbe­ wegung, die durch einen Doppelpfeil sowohl an der Betätigungseinrichtung 39' als auch am Ventilkörper 35'' angedeutet ist. Bei einer translatorischen Be­ wegung wird der Ventilkörper 35'' nicht verdreht sondern mehr oder weniger weit in die Nut 29' ein­ geschoben, so daß also eine parallel zur Drehachse 23 verlaufende Verlagerung des Ventilkörpers 35'' auf der Ringfläche 31' der Nut 29' erfolgt. Damit werden die Mündungen der radial verlaufenden Kanal­ abschnitte 43a, 43b usw. durch die Öffnungen 37a beziehungsweise 37b usw. mehr oder weniger weit überdeckt, so daß sich ein variabler Drosselquer­ schnitt ergibt. Es sei hier noch darauf hingewie­ sen, daß auch eine translatorische Bewegung mit ei­ ner Drehbewegung überlagert werden kann, um einen variablen Drosselquerschnitt zu realisieren.

Ohne weiteres ist ersichtlich, daß bei entsprechen­ der Auslegung der anhand der Fig. 3 bis 5 erläu­ terten Radialkolbenpumpe 10 das Saugregelventil auch im Bereich des Deckels 15 vorgesehen werden kann, wobei dann ein außen um den Zylinderblock 3 herumlaufender Ansaugraum 27 gegeben wäre. Für die Funktion des Saugregelventils wäre aber auch hier sichergestellt, daß sich zwischen dem Förderraum 17 und dem Saugregelventil nur ein sehr kleines Ölvo­ lumen ausbildet, in dem nur äußerst geringe Schaum­ mengen entstehen können.

Nach allem wird auch deutlich, daß das hier be­ schriebene Saugregelventil auch in Zusammenhang mit Pumpen verwendet werden kann, deren Verdrängerkör­ per nicht radial sondern axial verläuft, das heißt, parallel zur Drehachse 23, wodurch dann Axialkol­ benpumpen realisiert sind, die auch mehrere Ver­ drängerkörper aufweisen können. Selbstverständlich ist es möglich, ein Saugregelventil der hier be­ schriebenen Art zusammen mit einer Gerotorpumpe zu verwenden.

In allen Fällen zeigt sich, daß die Pumpe sehr kom­ pakt aufgebaut ist und daß das Saugregelventil un­ mittelbar mit den Zuströmkanälen zusammenwirkt, die in die Förderräume münden. Bei der Realisierung des Saugregelventils ist es möglich, den Ventilkörper mit einer Anzahl von Mündungen der Zuströmkanäle zusammenwirken zu lassen, beispielsweise also Ring­ segmente als Ventilkörper zu verwenden und diese vorzugsweise beweglich auszugestalten. Besonders einfach ist jedoch der Aufbau der Pumpen, wenn der Ventilkörper als durchgehendes Ringelement ausge­ bildet ist, das scheibenförmig oder zylindrisch ist. In diesem Fall können mit einer Betätigungs­ einrichtung alle Zuströmkanäle beeinflußt werden.

Durch den hier dargestellten Aufbau des Saugregel­ ventils ergibt sich eine besonders gute Dynamik der Pumpe, das heißt sie spricht sehr schnell auf eine Veränderung der Stellung des Ventilkörpers an. Außerdem sind die Förderräume besser und gleich­ mäßiger gefüllt, da hier nur äußerst geringe Schaumvolumina das Verhalten der Pumpe stören. Da­ durch ergibt sich auch eine bessere und gleichmäßi­ gere Förderung der Pumpe. Überdies ist die Ge­ räuschentwicklung wesentlich reduziert.

Claims (6)

1. Sauggedrosselte Pumpe mit mindestens einem der Förderung eines Mediums dienenden Verdrängerkörper, der in einem in einem Zylinderblock angeordneten Förderraum bewegbar ist, in den zumindest ein Zu­ strömkanal mündet, der zwischen dem Förderraum und einem Ansaugraum verläuft, und mit einem Saugregel­ ventil, das unmittelbar mit dem Zuströmkanal zusam­ menwirkt und an dessen dem Ansaugraum zugewandten Ende angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylinderblock (3) eine Nut (29, 29') mit einer Ringfläche (31, 31') einge­ bracht ist, in die der Zuströmkanal beziehungsweise die Zuströmkanäle (25, 25') münden, daß der Ventil­ körper (35, 35', 35'') des Saugregelventils (33; 33'; 33'') auf der Ringfläche (31, 31') aufliegt, und daß der Ventilkörper (35; 35'; 35'') als Ringscheibe oder als zylindrischer Ring ausgebildet oder durch Ring­ segmente gebildet ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Verdrängerkörper (5a, 5b, 5c, 5d) vorgese­ hen sind, die jeweils in einem Förderraum (17a, 17b, 17c, 17d) hin und her bewegbar sind, in die jeweils ein Zuströmkanal (25a, 25b, 25c, 25d; 25'a, 25'b, 25'c, 25'd) mündet.

3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Saugregelventil (33, 33', 33'') verstellbar ist.

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (35, 35', 35'') drehbeweglich und/oder translatorisch bewegbar gelagert ist.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Radial- oder als Axial­ kolbenpumpe ausgebildet ist.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie als Gerotorpumpe ausgelegt ist.