DE19833374B4 - Verdrängerpumpe - Google Patents

Abstract

Verdrängerpumpe zum Fördern eines Druckfluids von einem Behälter zu einem Verbraucher, wobei die Verdrängerpumpe ein Gehäuse (2) aufweist, in dem ein Rotor (5) gelagert ist, der mit einer Antriebswelle (12) verbunden ist, die zur Abdichtung mittels eines Wellendichtringes (14) im Gehäuse (2) gelagert ist, und wobei ein Verbindungskanal (9) zwischen Wellendichtring (14) und einem saugseitigen Anschluß (13) der Pumpe zur Ableitung von am Wellendichtring (14) anstehendem Lecköl vorgesehen ist, wobei in den Verbindungskanal (9) ein Profil (16) eingesetzt ist, das den Querschnitt des Verbindungskanals (9) in mehrere kleine Teilquerschnitte (19, 19', 19'' ...) unterteilt, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (16) derart in den Verbindungskanal (9) integriert ist, daß die durch die kleinen Teilquerschnitte (19, 19', 19'' ...) gebildeten Teil-Verbindungskanäle jeweils partiell aus der inneren Mantelfläche des Verbindungskanals (9) und partiell aus der Umfangsfläche des Profils (16) gebildet werden.

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdrängerpumpe, insbesondere eine Flügelzellenpumpe zum Fördern eines Druckmittels von einem Behälter zu einem Verbraucher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Zur Druckölversorgung von Hilfskraftlenkungen in Kraftfahrzeugen setzt man häufig Flügelzellenpumpen ein. Eine derartige Flügelzellenpumpe weist einen Rotor auf, der drehbar in einem Kurvenring eingesetzt ist und der mit radial gerichteten Schlitzen versehen ist, in denen Flügel verschiebbar gelagert sind. Zwischen dem Kurvenring, dem Rotor und den Flügeln sind Arbeitskammern vorhanden, die von Steuerflächen benachbarter Steuerplatten in axialer Richtung begrenzt sind. Diese Bauteile sind in einen druckmittelgefüllten Innenraum eines Gehäuses eingesetzt, das aus einem Lagergehäuse und einem Gehäusedeckel besteht.
• Im Lagergehäuse ist der Rotor an einer Antriebswelle gelagert, die sich üblicherweise in axialer Richtung am Gehäusedeckel abstützt. Im Lagergehäuse ist ferner ein Sauganschluß für den Anschluß des Behälters und ein Druckanschluß für den Anschluß des Verbrauchers angeordnet. Ein Stromregelventil im Gehäuse dient der Regelung des zum Druckanschluß geförderten Druckmittels, während außerdem noch ein Druckbegrenzungsventil vorhanden sein kann.
• Eine derartige Flügelzellenpumpe ist in der DE A 44 16 077 der Anmelderin beschrieben. Sie dient insbesondere dem Fördern von Drucköl aus einem Vorratstank zu einer Hilfskraftlenkung und weist ein Lagergehäuse auf, in dem der Rotor an einer Antriebswelle gelagert ist. Die Antriebswelle, die entweder direkt oder über einen Riementrieb antreibbar ist, ist gegenüber der Pumpe mittels eines Wellendichtringes abgedichtet.
• Da das am Wellendichtring ankommende Lecköl zur Saugseite der Pumpe abgeleitet werden muß, steht auch der beim Kaltstart an der Saugseite der Pumpe auftretende Unterdruck am Wellendichtring an. Besteht nun der Wellendichtring aus einem Werkstoff, der nicht kälteflexibel genug ist, so saugt die Pumpe Luft an bei niedrigen Temperaturen mit der Folge einer starken Geräuschentwicklung und ggf. eines Überlaufens des Ölbehälters.
• Da die Kraftfahrzeughersteller, um teure Sekundärmaßnahmen einzusparen, d. h. einen Ölkühler, ihre Temperaturanforderungen an die Funktionsweise einer Verdrängerpumpe ständig heraufsetzen, muß der Wellendichtring einen immer größeren Temperaturbereich abdecken, der üblicherweise zwischen –40 °C und 120 °C, kurzzeitig sogar bei 135 °C liegt. Die bekannten Werkstoffe für die Wellendichtringe der Antriebswellen von Verdrängerpumpen, die für die oben genannten hohen Temperaturen geeignet sind (insbesondere FPM und HNBR) sind für sehr niedrige Temperaturen im Bereich von –25 °C bis –40 °C nicht kälteflexibel genug.
• Da außerdem bei hohen Temperaturen zusammen mit den hohen Pumpendrücken relativ große Leckölmengen anfallen, ist bei den herkömmlichen Verdrängerpumpen der Verbindungskanal vom Wellendichtring zur Saugseite der Pumpe meistens entsprechend groß dimensioniert und oftmals sogar überdimensioniert. So beträgt bei einer bekannten Flügelzellenpumpe der Anmelderin, wie sie unter der Bezeichnung CP1 gefertigt wird, der Querschnitt des des Verbindungskanals zwischen Wellendichtring und Saugseite ca. 13 mm². Dies bedeutet, daß der an der Saugseite der Verdrängerpume anstehende Unterdruck nahezu ungehindert zum Wellendichtring-Raum übertragen wird.
• In der EP 0 669 465 A2 wird eine Lageranordnung mit einem Lager für eine Pumpenwelle einer Pumpe für das Fördern von Flüssigkeiten mit unterschiedlicher Viskosität beschrieben, welche mindestens eine an der Lagerrückseite bzw. -niederdruckseite angeordnete Auffang- oder Entlastungszone für das Auffangen von entlang der Welle durch das Lager durchtretende Leckageflüssigkeit aufweist. Diese Auffang- oder Entlastungszone ist mit der Saugseite der Pumpe über mindestens zwei Rückführkanäle verbunden. Ein Rückführkanal wird zur Rückführung der niedrig viskosen Flüssigkeit verwandt und zwar derart, dass die Rückführung zu einem Zeitpunkt erfolgt, wenn der andere Rückführkanal noch durch ein hochviskoses Medium verstopft ist. Dabei wird dieser Rückführkanal erst beim Umschalten auf die niedrig viskose Flüssigkeit geöffnet. Für Flüssigkeiten mit einer annährend gleichen viskosität ist ein derartiger Aufbau zu aufwändig.
• Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verdrängerpumpe zu schaffen, bei der der am Wellendichtring bei niedrigen Temperaturen anstehende Unterdruck stark vermindert bzw. unterdrückt ist, um so unnötiges Luftansaugen zu vermeiden und dadurch die Geräuschentwicklung und ein Überlaufen des Ölbehälters zu verhindern.
• Ausgehend von einer Verdrängerpumpe der eingangs näher genannten Art erfolgt die Lösung dieser Aufgabe mit dem im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenem Merkmal.
• Mit dem erfindungsgemäß ausgestalteten stark viskositätsabhängigen Verbindungskanal zwischen dem Wellendichtring und der Saugseite der Pumpe wird der Vorteil erzielt, daß am Wellendichtring der Unterdruck nur zum geringen Teil und außerdem zeitverzögert ankommt; ein Luftansaugen wird dadurch vermieden zusammen mit der nach dem Start erfolgenden Erwärmung der Dichtlinie des Wellendichtringes. Die starke Viskositätsabhängigkeit im Verbindungskanal wird dadurch erzielt, daß ein entsprechendes Profil in den Verbindungskanal eingesetzt wird, das dessen Querschnitt in viele kleine Querschnitte unterteilt, die zusammen mit der großen Profillänge eine hohe Flussigkeitsreibung und damit die erwünschte große Viskositätsabhängigkeit ergeben, bei gleichzeitig ausreichend großem Querschnitt zur Ableitung des Lecköls.
• Der gleiche Effekt läßt sich mit einer Vielzahl kleiner nebeneinander liegender Bohrungen erzielen, wobei jedoch diese Lösung erheblich teurer ist.
• Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel dargestellt ist; es zeigen:
• 1 einen Querschnitt durch eine geeignete Verdrängerpumpe und
• 2 einen Querschnitt durch den Verbindungskanal mit eingesetztem Profil.
• 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Flügelzellenpumpe der Anmelderin, wie sie in der eingangs erwähnten DE A 44 16 077 ausführlich beschrieben ist. In dem druckmittelgefüllten Innenraum 1 des Gehäuses 2 ist ein Rotorensatz 3 eingesetzt, der aus einem Kurvenring 4 und einem Rotor 5 besteht. Der Rotor 5 ist im Inneren des Kurvenringes angeordnet und weist radial ausgerichtete Schlitze auf, in denen Flügel 6 verschiebbar gelagert sind. Zwischen dem Kurvenring 4, dem Rotor 5 und den Flügeln 6 sind Arbeitskammern gebildet, die von Steuerflächen benachbarter Steuerplatten 7 und 8 in axialer Richtung begrenzt sind.
• Das Gehäuse 2 besteht aus einem Lagergehäuse 10 und einem topfförmigen Gehäusedeckel 11, die an ihren Flächen 17, 18 über eine Dichtung 20 miteinander verbunden sind. Mit 21 ist eine die beiden Teile zusammenhaltende Schraube bezeichnet, mit 22 ein Sicherungsring und mit 23 ein Dichtring, zwischen Stirnplatte 8 und Deckel 11.
• Der Rotor 5 ist bei diesem Ausführungsbeispiel einer Flügelzellenpumpe über eine Antriebswelle 12 im Lagergehäuse 10 gelagert. Die Antriebswelle 12 durchsetzt dabei einen Wellendichtring 14, der über einen Verbindungskanal 9 mit dem saugseitigen Anschluß 13 der Flügelzellenpumpe verbunden ist. Mit 15 ist ferner ein übliches Stromregelventil bezeichnet.
• Das am Wellendichtring 14 ankommende Lecköl wird über den Verbindungskanal 9 dem saugseitigen Anschluß 13 zugeführt, wodurch der beim Kaltstart an der Saugseite 13 der Flügelzellenpumpe auftretende Unterdruck auch am Wellendichtring 14 ansteht. Da der Wellendichtring 14 üblicherweise aus einem Werkstoff besteht, der nicht kälteflexibel genug ist, saugt die Pumpe Luft an, wodurch eine starke Geräuschentwicklung und ggf. ein Überlaufen des (nicht dargestellten) Ölbehälters erfolgt.
• Um diese Nachteile zu vermeiden und den Verbindungskanal 9 stark viskositätsabhängig auszugestalten wird, nun in diesen, wie 2 zeigt, ein Profil 16 eingesetzt, das den ursprünglichen Querschnitt des hier ovalförmig ausgestalteten Verbindungskanals 9 in eine Vielzahl kleiner Querschnitte 19, 19', 19'' ... unterteilt. Das Profil 16 ist derart in den Verbindungskanal 9 integriert, dass die durch die kleinen Teilquerschnitte 19, 19', 19'' ... gebildeten Teil-Verbindungskanäle jeweils partiell aus der inneren Mantelfläche des Verbindungskanals 9 und partiell aus der Umfangsfläche des Profils 16 gebildet werden. Dadurch wird erreicht, daß am Wellendichtring 14 der Unterdruck nicht in voller Höhe und nur zeitverzögert ankommt. Ein Luftansaugen wird dadurch vermieden.
• Die vielen kleinen Querschnitte 19, 19', 19'' ... im Verbindungskanal 9 und die große Profillänge des eingesetzten Profils 16 ergeben eine hohe Flüssigkeitsreibung und damit eine hohe Viskositätsabhängigkeit, wobei gleichzeitig ein ausreichend großer Querschnitt zur Ableitung des Lecköles vorhanden ist.

1

Innenraum

2

Gehäuse

3

Rotorensatz

4

Kurvenring

5

Rotor

6

Flügel

7

Steuerplatte

8

Steuerplatte

9

Verbindungskanal

10

Lagergehäuse

11

Gehäusedeckel

12

Antriebswelle

13

Sauganschluß

14

Wellendichtring

15

Stromregelventil

16

Profil

17

Fläche

18

Fläche

19,

Teilquerschnitt

19', 19''

Teilquerschnitt

20

Dichtung

21

Schraube

22

Sicherungsring

23

Dichtring

Claims (1)

1. Verdrängerpumpe zum Fördern eines Druckfluids von einem Behälter zu einem Verbraucher, wobei die Verdrängerpumpe ein Gehäuse (2) aufweist, in dem ein Rotor (5) gelagert ist, der mit einer Antriebswelle (12) verbunden ist, die zur Abdichtung mittels eines Wellendichtringes (14) im Gehäuse (2) gelagert ist, und wobei ein Verbindungskanal (9) zwischen Wellendichtring (14) und einem saugseitigen Anschluß (13) der Pumpe zur Ableitung von am Wellendichtring (14) anstehendem Lecköl vorgesehen ist, wobei in den Verbindungskanal (9) ein Profil (16) eingesetzt ist, das den Querschnitt des Verbindungskanals (9) in mehrere kleine Teilquerschnitte (19, 19', 19'' ...) unterteilt, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil (16) derart in den Verbindungskanal (9) integriert ist, daß die durch die kleinen Teilquerschnitte (19, 19', 19'' ...) gebildeten Teil-Verbindungskanäle jeweils partiell aus der inneren Mantelfläche des Verbindungskanals (9) und partiell aus der Umfangsfläche des Profils (16) gebildet werden.