DE202018103582U1

DE202018103582U1 - Wasserpumpe

Info

Publication number: DE202018103582U1
Application number: DE202018103582.7U
Authority: DE
Original assignee: O M P Officine Mazzocco Pagnoni Srl
Current assignee: O M P Officine Mazzocco Pagnoni Srl
Priority date: 2017-06-27
Filing date: 2018-06-25
Publication date: 2018-09-05
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: US20180372093A1; CN208718776U; FR3068089B3; FR3068089A3; JP3218747U

Abstract

Wasserpumpe (10) mit einem Stator (12), einer im Inneren des Stators (12) gebildeten Kammer (13) und einem im Inneren der Kammer (13) um eine Drehachse (O) drehbaren Rotor (14), der mit mehreren Schiebern (18) versehen ist, die längs entsprechender Radialrichtungen bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserpumpe (10) einen Ring (23) umfasst, der innerhalb der Kammer (13) in einer bezüglich des Rotors (14) radial äußeren Stellung angeordnet ist, wobei der Ring (23) eine radial äußere Fläche (23b), die mit einer radial inneren Fläche (12a) des Stators (12) in Berührung steht, und eine radial innere Fläche (23a) aufweist, die mit radial äußeren Enden (18a) der Schieber (18) in Berührung steht, wobei der Ring (23) aus einem Werkstoff mit einem Reibungskoeffizienten besteht, der niedriger als der Reibungskoeffizient von Metallwerkstoffen ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserpumpe.
Diese Wasserpumpe kommt vorzugsweise in der Kraftfahrzeugbranche zum Einsatz, insbesondere in einem Kühlkreis eines Verbrennungsmotors.
Die Erfindung betrifft auch einen Kühlkreis eines Verbrennungsmotors mit der Wasserpumpe.
Im Folgenden wird insbesondere auf einen Benzin- oder Diesel-Verbrennungsmotor eines Kraftfahrzeugs Bezug genommen, wobei jedoch klar ist, dass das Gesagte ganz allgemein auch für Verbrennungsmotoren eines anderen Typs und für andere Fahrzeugtypen gilt.
Die oben genannte Wasserpumpe kann auf jeden Fall in anderen Bereichen als der Kraftfahrzeugbranche anstelle der derzeit in diesen anderen Bereichen verwendeten Wasserpumpe zur Anwendung kommen.
Zur Sicherstellung des ordnungsgemäßen Betriebs eines Verbrennungsmotors ist es üblicherweise erforderlich, einen speziellen Kühlkreis vorzusehen, der so eingerichtet ist, dass er eine Überhitzung des Motors verhindert.
Der Kühlkreis umfasst üblicherweise eine Wasserpumpe, die in der Regel von der Motorwelle drehend angetrieben wird. Eine solche Pumpe ist Motorkühlleitungen zugeordnet, die in der Regel im Motorgehäuse ausgebildete Hohlräume, insbesondere an den Wänden des Verbrennungsraums des Motors, aufweisen. Die Motorkühlung erfolgt über einen Wärmeaustausch durch Konvektion zwischen dem Motorgehäuse und dem von der Wasserpumpe in die Kühlleitungen abgegebenen Kühlwasser.
Die Wasserpumpe kann auch dazu dienen, andere Verbraucher des Motors zu kühlen, wobei die Verbraucher parallel zum Motor angeordnet sind. Insbesondere kann in dem konkreten Fall eines Benzin- oder Dieselverbrennungsmotors das von der Wasserpumpe geförderte Wasser auch einem Wärmetauscher zugeführt werden, um das Öl des Schmierkreislaufs des Verbrennungsmotors aufzubereiten, während im konkreten Fall eines Dieselverbrennungsmotors das von der Wasserpumpe geförderte Wasser auch einem weiteren Wärmetauscher zur Kühlung des Ventils zur Rückführung der Abgase des Motors zugeführt werden kann.
Die im Kühlkreis von Verbrennungsmotoren üblicherweise eingesetzten Wasserpumpen sind Kreiselpumpen. Diese Pumpen umfassen in der Regel eine Kammer und ein in der Kammer untergebrachtes Pumpenrad, das so ausgeführt ist, dass es das Wasser durch eine entsprechende Auslassöffnung zu den Kühlleitungen des Verbrennungsmotors hin drückt.
Die Anmelderin hat eine Lösungsalternative zu herkömmlichen Wasserpumpen angestrebt und sich überlegt, in den Kühlkreisen eine Flügelzellen-Wasserpumpe zu verwenden, wie sie beispielsweise in anderen Bereichen als der Kraftfahrzeugsparte zum Einsatz kommen.
Solche Flügelzellen-Wasserpumpen umfassen einen Stator, eine im Inneren des Stators gebildete Kammer und einen im Inneren der Kammer um eine Drehachse drehbaren Rotor, der mit mehreren Schiebern versehen ist, die längs entsprechender Radialrichtungen bewegbar sind und mit der radial inneren Fläche des Stators in Berührung stehen.
Um die Reibung zwischen den radial äußeren Enden der Schieber und dem Stator und folglich den Verschleiß an den Schiebern und der radial inneren Fläche des Stators zu begrenzen, ist es bekannt, die Schieber und den Stator aus Kohlenstoffgraphit herzustellen.
Die Anmelderin hat festgestellt, dass ein Nachteil dieser Lösung die übermäßig hohen Kosten des Stators sind.
Die Anmelderin hat Überlegungen angestellt, wie dieser Nachteil überwunden werden kann.
Die Anmelderin hat erkannt, dass dies möglich ist, indem zwischen die radial äußeren Enden der Schieber und die radial innere Fläche des Stators ein Bauteil aus einem Material mit niedrigem Reibungskoeffizienten zwischengefügt wird.
Die vorliegende Erfindung betrifft also in einem ersten Aspekt eine Wasserpumpe nach Anspruch 1.
Die Wasserpumpe umfasst einen Stator, eine im Inneren des Stators gebildete Kammer und einen im Inneren der Kammer um eine Drehachse drehbaren Rotor, der mit mehreren Schiebern versehen ist, die längs entsprechender Radialrichtungen bewegbar sind.
Die Wasserpumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Ring umfasst, der innerhalb der Kammer in einer bezüglich des Rotors radial äußeren Stellung angeordnet ist, wobei der Ring eine radial äußere Fläche, die mit einer radial inneren Fläche des Stators in Berührung steht, und eine radial innere Fläche aufweist, die mit radial äußeren Enden der Schieber in Berührung steht, wobei der Ring aus einem Werkstoff mit einem Reibungskoeffizienten besteht, der niedriger als der Reibungskoeffizient von Metallwerkstoffen ist.
Vorteilhafterweise gleiten die Schieber in der Wasserpumpe auf einem Bauteil (Ring) mit niedrigem Reibungskoeffizienten. Dadurch kann der Verschleiß der Schieber verringert und die Lebensdauer der Wasserpumpe erhöht werden.
Bei einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung einen Kühlkreis eines Verbrennungsmotors mit der Wasserpumpe.
Bevorzugte Merkmale der oben erläuterten Wasserpumpe und des oben erläuterten Kühlkreises sind in den Unteransprüchen offenbart. Sofern dies nicht ausdrücklich ausgeschlossen ist, können die Merkmale der Unteransprüche jeweils einzeln oder in Kombination mit den in den anderen Unteransprüchen offenbarten Merkmalen verwendet werden.
Die Schieber bestehen vorzugsweise aus einem nichtmetallischen Werkstoff, wie zum Beispiel Kohlenstoffgraphit oder einem Kunststoff, Thermoplast oder Duroplast, mit oder ohne Füllstoffe oder Zusatzstoffe.
Bevorzugter bestehen die Schieber aus Kohlenstoffgraphit.
Der Rotor besteht vorzugsweise aus einem nichtmetallischen Werkstoff, wie zum Beispiel Kohlenstoffgraphit oder einem Kunststoff, Thermoplast oder Duroplast, mit oder ohne Füllstoffe oder Zusatzstoffe.
Bevorzugter besteht der Rotor aus Kohlenstoffgraphit.
Der Ring besteht vorzugsweise aus einem nichtmetallischen Werkstoff, wie zum Beispiel Kohlenstoffgraphit oder einem Kunststoff, Thermoplast oder Duroplast, mit oder ohne Füllstoffe oder Zusatzstoffe.
Bevorzugter besteht der Ring aus Kohlenstoffgraphit.
Der Ring kann mit dem Stator einstückig ausgebildet (zum Beispiel daran angebracht oder angeformt), d.h. relativ zum Stator nicht drehbar, oder aufgrund des als Folge der Drehung des Rotors von den Schiebern ausgeübten Schubs relativ zum Stator drehbar sein.
Der Stator selbst kann den Außenkörper der Pumpe bilden oder ein vom Außenkörper der Pumpe verschiedenes Bauteil sein.
Der Stator kann aus einem Metallwerkstoff, wie zum Beispiel Aluminium oder dessen Legierungen oder Stahl oder dessen Legierungen oder aus einem nichtmetallischen Werkstoff, wie zum Beispiel Kohlenstoffgraphit oder einem Kunststoff, Thermoplast oder Duroplast, mit oder ohne Füllstoffe oder Zusatzstoffe bestehen.
Der Stator besteht vorzugsweise aus einem Metallwerkstoff. Dies ist vor allem dann der Fall, wenn der Stator den Außenkörper der Pumpe bildet.
Wenn der Ring relativ zum Stator drehbar ist, ermöglicht die Herstellung des Rings aus einem Werkstoff mit einem Reibungskoeffizienten, der niedriger ist als der Reibungskoeffizient von Metallwerkstoffen, die Reibung zwischen dem Ring und den beiden Flächen, die sich senkrecht zur Drehachse des Rotors erstrecken und hydraulisch abgeschlossen mit dem Ring und den Schiebern in Kontakt stehen, in Grenzen zu halten.
Zusätzliche Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung einer beispielhaften und nicht einschränkenden, bevorzugten Ausführungsform unter Bezug auf die beigefügte 1 deutlicher ersichtlich.
In 1 ist schematisch ein Querschnitt einer bevorzugten Ausführungsform der Wasserpumpe der vorliegenden Erfindung gezeigt.
Mit Bezug auf 1 ist eine erste Ausführungsform einer Wasserpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt. Die Wasserpumpe ist mit 10 bezeichnet.
Die Wasserpumpe 10 hat eine konstante Verdrängung (bzw. Strömung).
Die Wasserpumpe 10 ist für den Einsatz in einem Kühlkreis eines Verbrennungsmotors für Kraftfahrzeuge, vorzugsweise eines Benzin- oder Dieselverbrennungsmotors, ausgeführt.
Die Pumpe 10 umfasst einen Stator 12, in dem eine Kammer 13 gebildet ist.
In der Kammer 13 ist ein Rotor 14 vorgesehen. Der Rotor 14 ist um eine Drehachse O drehbar und mit mehreren radialen Hohlräumen versehen, in denen jeweilige Schieber 18 verschiebbar untergebracht sind. Der Übersichtlichkeit der Darstellung halber ist das Bezugszeichen 18 nur zweien der dargestellten Schieber zugeordnet.
Die Schieber 18 stehen in hydraulisch abgeschlossener Weise mit zwei nicht gezeigten Flächen senkrecht zur Drehachse O des Rotors 14 in Berührung.
Zwischen den Stator 12 und den Rotor 14 ist ein Ring 23 radial zwischengelegt. Der Ring 23 hat eine radial äußere Fläche 23b in Kontakt mit der radial inneren Fläche 12a des Stators 12.
Der Ring 23 kann mit dem Stator 12 einstückig ausgebildet oder relativ zum Stator 12 drehbar sein.
Die radial äußeren Enden 18a der Schieber 18 berühren in hydraulisch abgeschlossener Weise die radial innere Fläche 23a des Rings 23. Zwischen jedem Paar Schieber 18, dem Ring 23, dem Rotor 14 und den Flächen senkrecht zur Drehachse O des Rotors 14 ist somit eine Druckkammer 24 begrenzt. Der Übersichtlichkeit der Darstellung halber ist das Bezugszeichen 24 nur einer der dargestellten Druckkammern zugeordnet.
Der Stator 12 weist eine Wassereinlass- (bzw. -ansaug-)-öffnung 13a, die von einer nicht gezeigten Saugleitung in eine Druckkammer 24 führt, und eine Wasserauslass- (bzw. -zuführ-)-öffnung 13b auf, die von der Druckkammer 24 zum Verbrennungsmotor und eventuellen Wärmetauschern führt, die stromabwärts der Wasserpumpe 10 vorgesehen sind.
Während der Drehung des Rotors 14 wird das Volumen im Inneren der Druckkammern 24, in die Wasser durch die Einlassöffnung 13a geleitet wurde, verringert, wodurch der gewünschte Druck für die Zuführung des Wassers zum Motorkühlkreis durch die Auslassöffnung 13b erreicht wird.
Der Ring 23 besteht aus einem Material mit einem Reibungskoeffizienten, der niedriger ist als der Reibungskoeffizient metallischer Werkstoffe.
Vorzugsweise besteht der Ring 23 aus Kohlenstoffgraphit.
Alternativ dazu besteht der Ring 23 aus Kunststoffen, Thermoplasten oder Duroplasten, mit oder ohne Füllstoffe oder Zusatzstoffe.
Der Ring 23 kann mit dem Stator 12 einstückig ausgebildet (zum Beispiel daran angebracht) oder aufgrund des als Folge der Drehung des Rotors 14 von den Schiebern 18 ausgeübten Schubs relativ zum Stator drehbar sein.
Der Stator 12 kann aus einem nichtmetallischen Werkstoff, wie zum Beispiel Kohlenstoffgraphit oder einem Kunststoff, Thermoplast oder Duroplast, mit oder ohne Füllstoffe oder Zusatzstoffe bestehen.
Vorzugsweise besteht der Stator 12 aus einem metallischen Werkstoff, wie zum Beispiel Aluminium oder dessen Legierungen oder Stahl oder dessen Legierungen.
Die Schieber 18 und der Rotor 14 bestehen aus nichtmetallischen Werkstoffen, vorzugsweise aus Kohlenstoffgraphit oder alternativ aus Kunststoffen, Thermoplasten oder Duroplasten, mit oder ohne Füllstoffe oder Zusatzstoffe.
Zum Zwecke der Erfüllung bestimmter und eventueller Anforderungen kann der Fachmann an der oben beschriebenen Wasserpumpe 10 zahlreiche Modifikationen und Abänderungen vornehmen, die alle im durch die folgenden Ansprüche definierten Schutzbereich liegen.

Claims

Wasserpumpe (10) mit einem Stator (12), einer im Inneren des Stators (12) gebildeten Kammer (13) und einem im Inneren der Kammer (13) um eine Drehachse (O) drehbaren Rotor (14), der mit mehreren Schiebern (18) versehen ist, die längs entsprechender Radialrichtungen bewegbar sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wasserpumpe (10) einen Ring (23) umfasst, der innerhalb der Kammer (13) in einer bezüglich des Rotors (14) radial äußeren Stellung angeordnet ist, wobei der Ring (23) eine radial äußere Fläche (23b), die mit einer radial inneren Fläche (12a) des Stators (12) in Berührung steht, und eine radial innere Fläche (23a) aufweist, die mit radial äußeren Enden (18a) der Schieber (18) in Berührung steht, wobei der Ring (23) aus einem Werkstoff mit einem Reibungskoeffizienten besteht, der niedriger als der Reibungskoeffizient von Metallwerkstoffen ist.
Wasserpumpe (10) nach Anspruch 1, bei der der Ring (23) aus Kohlenstoffgraphit besteht.
Wasserpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Ring (23) relativ zum Stator (12) drehbar ist.
Wasserpumpe (10) nach Anspruch 1 oder 2, bei der der Ring (23) einstückig mit dem Stator (12) ausgebildet ist.
Wasserpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der der Stator (12) aus einem Metallwerkstoff besteht.
Wasserpumpe (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Stator (12) aus einem Kunststoff besteht.
Wasserpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der die Schieber (18) und der Rotor (14) aus Kohlenstoffgraphit bestehen.
Kühlkreis eines Verbrennungsmotors, mit einer Wasserpumpe (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.