DE3444392C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine umlaufende Verdrängerpumpe für eine flüchtige Flüssigkeit nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine Verdrängerpumpe dieser Gattung ist aus der DE-OS 33 27 453 bekannt. Bei der dort gezeigten Pumpe liegt an der der Auslaßkammer zugeordneten Stirnseite der beiden Rotoren eine flexible Scheibe an, die die Pumpkammern zur Auslaßkammer hin abdichtet. Die Scheibe dient hier­ bei als Auslaßventil, welches einerseits ein Abfließen von Druckmittel in die Auslaßkammer erlaubt und anderer­ seits ein Rückströmen von Druckmittel in den Einlaß­ bereich verhindert. Hierdurch stellt die Scheibe einen Schutz gegen Kavitation sowie eine durch Kavitation bedingte Geräuschbildung dar. Ferner ist bei der vorbe­ kannten Verdrängerpumpe im Einlaßgehäuse eine Auslaß­ öffnung vorgesehen, durch die der maximale Druck im Auslaßbereich der Pumpenkammern abgebaut wird, um auf diese Weise ein Rückströmen von Druckmittel zum Einlaß­ bereich zu verhindern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ver­ drängerpumpe der im Oberbegriff des Patentanspruchs angegebenen Gattung so weiterzubilden, daß der Schutz gegen Kavitation und ein Rückströmen von Strömungsmittel vom Auslaßbereich zum Einlaßbereich hin verbessert wird.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

Die erfindungsgemäß vorgesehene zusätzliche Scheibe sorgt dafür, daß im Auslaßbereich der Pumpenkammern entstehender Überdruck zur Auslaßöffnung im Einlaß­ gehäuse hin abgebaut werden kann. Dies wird dadurch erreicht, daß der den Auslaßbereich überdeckende Ab­ schnitt der zweiten Scheibe durch den Überdruck in die angrenzende flache Ausnehmung des Auslaßgehäuses hinein­ gedrückt wird. Hierdurch kann im Auslaßbereich vor­ handene Flüssigkeit zur Auslaßöffnung hin abfließen. Die zweite Scheibe ergänzt somit die Wirkung der ersten Scheibe, wodurch der Schutz gegen Kavitation und Ge­ räuschbildung verbessert wird.

Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine elektrisch betriebene Verdrängerpumpe;

Fig. 2 eine Aufsicht auf eine bei dieser Pumpe ver­ wendete Scheibe;

Fig. 3 eine Seitenansicht der Scheibe nach Fig. 2;

Fig. 4 eine Endansicht eines Gehäuseteils der Pumpe in Blickrichtung des Pfeils 14 in Fig. 6;

Fig. 5 eine Endansicht des Gehäuseteils der Pumpe in Blickrichtung des Pfeils 15 in Fig. 6;

Fig. 6 eine Schnittansicht des Gehäuseteils entlang der Linie 16-16 in Fig. 5.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt der Zahnradpumpe. Ein Einlaßgehäuse 290, das ein Spritzguß- oder Formteil sein kann, liegt gegen einen Nockenring 122 an, der einen kleineren Flansch 124 aufweist, der in ein Ende eines Magnetringes 126 eingeschoben ist. Am anderen Ende des Magnetringes 126 befindet sich ein Auslaßgehäuse 128.

Das Einlaßende und das Auslaßende haben jeweils gegen­ überliegende Schultern, an denen Dichtungsringe 130 anliegen und von umgebogenen Enden 132, 134 eines metal­ lischen Außengehäuses 136 fixiert werden.

In Fig. 1 ist ein Anker 140 gezeigt, der einen zylindri­ schen Mitnehmervorgang 142 aufweist, der an einem Ende mit über den Umfang des Vorsprungs 142 verteilt angeord­ neten vorstehenden dünnen Fingern 144 versehen ist. Am anderen Ende des Ankers 140 befindet sich eine Kommutator­ scheibe 146.

Die Ankerwelle 160 am Kommutatorende ist in einer zentra­ len Ausnehmung 162 im Auslaßgehäuse 128 aufgenommen. Gemäß Fig. 1 besitzt das Auslaßgehäuse 128 einen axial verlaufenden Kanal 164, der zusammen mit einem aus Messing bestehenden Auslaßanschluß 166 als Pumpenauslaß dient; der Auslaßanschluß 166 trägt ein federbelastetes Einweg- Auslaßventil 168. Der Auslaßanschluß ist in das Auslaß­ gehäuse 128 eingeformt, das aus einem glasfaserverstärkten Kunststoff besteht, der gegenüber Kohlenwasserstoffen hoch widerstandsfähig ist, ebenso wie die anderen Kunst­ stoffteile der Anordnung. Eine Schraube 170 zur Einstellung des Abflusses aus dem Auslaß ist in einer Ausnehmung 172 im Auslaßgehäuse 128 eingeschraubt, um einen in das Innere der Pumpenanordnung führenden Kanal 174 zu steuern. Eine Filterscheibe 176 ist in einer zum Kanal 174 führenden Öffnung 178 angeordnet.

Das Auslaßgehäuse 128 besitzt axial verlaufende geteilte Finger 180, die Spreizfedern 182 tragen. Die Finger 180 halten halbrunde Dauermagnete 184, die den Anker außer­ halb eines Luftspaltes umgeben und das Motorfeld bilden.

Das Einlaßgehäuse 290 auf der linken Seite der Fig. 1 besitzt eine zylindrische Einlaßhülse. Vom äußeren Ende her gesehen weist die Einlaßhülse eine sich zur Mitte hin erstreckende innere Ausbuchtung 192 auf. Die Aus­ buchtung 192 besitzt eine axiale Ausnehmung 194, die auf ihrer Innenfläche kerbverzahnt ist und zu einem Kanal 196 führt, der verkleinert ist, um einen Ventilsitz für ein Kugelventil 198 zu bilden. Das Kugelventil 198 ist durch eine Feder 200 abgestützt, die in einem mit Preßsitz aufgenommenen Knopf 202 gehalten ist. Der Kanal 196 ist mit einem Pumpenauslaßkanal 204 verbunden, so daß das Kugelventil als Rückschlagventil dienen kann.

Im Inneren der Einlaßhülse 190 und aus der Ausbuchtung 192 herauswachsend befindet sich eine weitere, einstückig mit dem Einlaßgehäuse ausgebildete Ausbuchtung, die eine zentrale Ausnehmung 210 aufweist, die eine Stummelwelle 220 aufnimmt.

Der Nockenring 122 besitzt eine große kreisförmige Öffnung 250, die exzentrisch zu der Hauptdrehachse an­ geordnet ist. Die Öffnung 250 nimmt den verzahnten äußeren Rotor 252 einer innenverzahnten Zahnradpumpe auf. Der Rotor 252 hat beispielsweise elf Zahnausneh­ mungen. Der verzahnte innere Rotor 254 ist auf der Stummelwelle 220 gelagert und besitzt zehn Zähne. Der Rotor 254 ist mit axialen Löchern versehen, die im Ab­ stand um den zentralen Wellenzapfen 220 angeordnet sind und die Finger 144 des Mitnehmervorsprungs 142 auf­ nehmen. Ein geringes Spiel ist zwischen den Fingern 114 und den Löchern im Rotor 254 für den Fall einer Fehl­ ausrichtung vorgesehen.

Gegen die Läuferanordnung ist eine kreisförmige Scheibe 260 gedrückt, die aus einem flexiblen Material besteht. Ein vom verwendeten Material abhängiger Dickenbereich von ca. 0,01 bis 0,02 cm ist zufriedenstellend. Das Material der Scheibe 260 ist vorzugsweise ein dünnes Metall, vorzugsweise rostfreier Stahl; einige dichte Kunststoffe oder Glasfaserstoffe können jedoch auch zufriedenstellend arbeiten. Eine Teflonbeschichtung oder ein ähnlicher reibungsarmer Belag auf der Scheibe kann zur Reibungsverringerung vorgesehen werden. Die kreis­ förmige Scheibe 260 ist fest an der Rotorkombination gehalten und dreht sich mit ihr, was eine gute Abdichtung, die Beseitigung jeglichen axialen Spiels und gleichzeitig eine geringe Reibung zur Folge hat. Hinter der Scheibe 260 befindet sich eine mehrfingerige Sternfeder 262 mit fünf Federfingern, die in axialer Richtung von einem mittleren Ringabschnitt herausgebogen sind. Wie in Fig. 1 gezeigt, passen die Finger der Sternfeder 262 zwischen die Vorsprünge 144 und drücken im eingebauten Zustand gegen die Scheibe 260. Ein geringes Spiel ist zwischen den Durchmesser der Stummelwelle und dem Innendurchmesser der Mitnehmerhülse 142 vorgesehen, um eine gewisse Winkel­ bewegung zwischen der Ankerwelle und dem stationären Läuferzapfen zu ermöglichen, wodurch ein Festfressen im Fall einer geringen Fehlausrichtung verhindert wird.

Eine gezeigte Versteifungsplatte 270 besitzt Löcher zur Aufnahme der Vorsprünge 144. Der Umfang der Platte 270 ist mit zehn radialen Fingern versehen. Die Platte 270 liegt zwischen der Scheibe 260 und der Sternfeder 262, so daß die Finger der Platte 270 den Rand der Scheibe 260 versteifen.

Die Scheibe 260, die aus einem dünnen korrosionsfreien Mittel oder einem dichten Kunststoff besteht, ist so flexibel, daß sie für eine abgemessene Abdichtung der Teile sorgt, wodurch die Notwendigkeit einer sehr ge­ nauen Bearbeitung und Positionierung einer Druckplatte auf dieser Seite des Rotors wegfällt. Außerdem werden dadurch schwierige Toleranzen beim Nockenring 122 und den beiden Rotoren vermieden. Im übrigen wird auch das zwischen starren Teilen erforderliche Arbeitsspiel ver­ mieden, wodurch Leckagenfälligkeit und Herstellungs­ kosten verringert werden.

Zwischen dem Einlaßgehäuse 290 und dem Nockenring 122 befindet sich eine dünne flexible Scheibe 300, die in Fig. 2 in Aufsicht und in Fig. 3 in Seitenansicht dar­ gestellt ist. Die Scheibe 300 besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material wie die flexible Scheibe 260. Die Scheibe 300 hat eine reibungsmindernde Funktion und ist vorzugsweise mit einer Teflonbeschichtung versehen, um dies zu erreichen. Ihre anderen Funktionen werden im folgenden beschrieben.

Die Scheibe 300 besitzt zwei diametral gegenüberliegende Löcher 302 zur Aufnahme von Halteschrauben und eine Randnut 304, die mit dem Auslaßkanal 204 in dem Einlaß­ gehäuse 290 fluchtet. Eine relativ lange gekrümmte erste Öffnung 310 ist außerhalb der Mitte der Scheibe 300 an­ geordnet und wird vom einen Ende 312 zum anderen Ende 314 geringfügig kleiner. Die Öffnung 310 liegt radial im Einlaßbereich der Rotorkombination 252, 254. Gegenüber der Öffnung 310 befindet sich eine in Umfangsrichtung kurze zweite Öffnung 316.

Bei Betrachtung des Einlaßgehäuses 290 vom äußeren Ende (wie in Fig. 5 gezeigt) zeigt sich eine gekrümmte Einlaß­ öffnung 320, die mit der Öffnung 310 der Scheibe 300 wie auch mit dem Einlaßbereich der Rotorkombination fluchtet. Das Einlaßgehäuse 290 besitzt eine gekrümmte Ausnehmung 322, die zu der Einlaßöffnung 320 führt, radial ungefähr zweimal die Abmessung der Einlaßöffnung 320 hat, und die sich in Umfangsrichtung vom einen Ende der Einlaßöffnung 320 praktisch am anderen Ende der Einlaßöffnung 320 vorbeierstreckt, so daß sie nahezu zweimal so lange ist wie die Öffnung 310 und 320.

Bei Betrachtung des Einlaßgehäuses vom inneren Pumpen­ ende aus in Fig. 4 erscheint die gekrümmte Einlaß­ öffnung 320 erneut. Beabstandet zum kleineren Ende der Einlaßöffnung 320 befindet sich eine Auslaßöffnung 296, die sich radial auswärts durch den Kanal 204 erstreckt, um die Ankerkammer zu erreichen, wo der Pumpenauslaß­ strom letztendlich den Pumpenauslaß 164 erreicht.

In die Pumpenfläche des Einlaßgehäuses 290 eingedrückt ist eine flache Ausnehmung, die eben an der Scheibe 300 anliegt und eine Umfangsbegrenzung 330 besitzt, die an einer radialen Linie 332 endet. Die radiale Linie 332 schließt sich an eine zentrale kreisförmige Linie 334 an, die ihrerseits an der Öffnung 196 und der Auslaß­ öffnung 296 endet.

Im Betrieb läuft die flexible Scheibe 260 zusammen mit den Rotoren 252, 254 abdichtend um. Während sich jedoch der Druck innerhalb der Rotoren 252, 254 entwickelt, drückt der Kraftstoff auf der Druckseite der Rotoren gegenüber der Öffnung 310 die flexible Scheibe 260 von dem Rotor 252 weg, und der Kraftstoff gelangt in die den Anker umgebende Kammer. Die Öffnung 316 entlastet den Druck innerhalb der Rotoren nahe am Ende des Druck­ bereiches, so daß sich die flexible Scheibe wieder gegen die umlaufenden Teile anlegen kann, und somit verhindert sie, daß Kraftstoff in der Motorkammer den Einlaßbereich der Öffnung 310 erreicht.

Der Druck in der den Anker umgebenden Kammer, der gegen die Scheibe 260 im Auslaßbereich wirkt, gleicht den Druck auf beiden Seiten der umlaufenden Scheibe 260 aus, so daß sich die abdichtende Scheibe 260 an die Rotoren an­ legt. Die Versteifungsplatte 270 drückt die Scheibe 260 gegen die Rotoren.

Die Scheibe 260 hat noch eine weitere Funktion; d. h. der in der Ankerkammer herrschende Druck drückt die Scheibe 260 zurück gegen die Rotoren und verhindert ein Kraftstoffrückfluß in die Pumpkammern, wenn auf der Druckseite der Pumpe eine Dampfbildung (Kavitation) auftritt. Auf diese Weise wirkt sie als Einwegventil, das die Geräusche unterbindet, die andernfalls bei Kavi­ tation auftreten würden.

Die Tatsache, daß die Scheibe 260 mit den Rotoren um­ läuft, verringert die Reibung. Die Scheibe 260 läuft tatsächlich mit dem inneren Rotor um, und die unter­ schiedliche Wirkung des äußeren Rotors tritt nur zwi­ schen diesem Rotor und der Scheibe 260 auf. Dies ver­ ringert die erforderliche Leitung und ist wichtig wegen der begrenzten Abmessungen in der ziemlich kleinen Pumpe. Die Leistung wird daher besser beim eigentlichen Pumpen des Kraftstoffes eingesetzt.

Die obige Anordnung erlaubt es, die Öffnungen 310 und 320 bis zum Ende 312 in Umfangsrichtung zu verlängern. Dies hängt mit der Tatsache zusammen, daß es eine relativ kurze, normalerweise offene Auslaßöffnung gibt, die vom Ende 312 einen beträchtlichen Abstand hat. Somit gibt es keine Querströmung zwischen dem Einlaß und dem Aus­ laß. Die Verlängerung der Öffnung 310 ist insofern wünschenswert, als es die Möglichkeit bietet, den Ansaug­ vorgang zu verlängern, wodurch die Kavitationsneigung der Pumpe verringert wird.

Die Funktion der oben beschriebenen Scheibe 300 ergänzt die Funktion der Scheibe 260. Die Scheibe 300 ist dünn und flexibel und bewegt sich in Abhängigkeit von dem Kraftstoffdruck im Auslaßbereich der Pumpenrotoren. Um diese Funktion zu beschreiben, sei zunächst Bezug ge­ nommen auf die flache Ausnehmung, die in Fig. 4 durch die Linien 330, 332 und 334 dargestellt ist, sowie auf den eingeschlossenen Bereich 196 und 296. Dieser Bereich ist in gestrichelten Linien in Fig. 2 dargestellt.

Bei Betrieb der Pumpe wirkt der Kraftstoffdruck in dem gekrümmten Druckbereich der Rotoren gegen die flexible Scheibe 300 und bewegt sich weg von den Rotoren in dem in Fig. 2 gezeigten gestrichelten Bereich. Dieses Umbie­ gen kann wegen der schmalen Ausnehmung in der Stirnseite des Einlaßgehäuses 290, die von 330, 332, 334, 196, 296 etc. begrenzt ist, stattfinden und kann sehr gering sein, beispielsweise im Bereich von nur einigen wenigen Tausendstel Zoll.

Auf Grund dieses Aufbiegens kann Kraftstoff unter Druck die normale Auslaßöffnung 316 in der Scheibe 300 er­ reichen. Dies ergänzt die Wirkung der Scheibe 260, da der zum Auslaß an der Scheibe 300 vorbeiströmende Kraft­ stoff das von der Scheibe 260 geforderte Ausmaß an Auf­ biegen vermindert. Die beiden Scheiben 260 und 300 ergän­ zen sich somit bei der Bildung eines Strömungsweges für die Auslaßströmung von dem gekrümmten Druckbereich der Pumpe, und gleichzeitig wirken sie als Einwegventil für diesen Bereich, wodurch sie den Rückstrom im Kavitations­ fall auf ein Minimum herabsetzen und die Geräuschbildung der Pumpe im Kraftfahrzeug erheblich verringern.

Claims (2)

1. Umlaufende Verdrängerpumpe für eine flüchtige Flüssigkeit,

   • a) mit einer antreibbaren Rotorkombination, die in Umfangs­ richtung angeordnete, volumenveränderliche Pumpkammern mit einem Einlaßbereich geringen Drucks und einem dazu beabstandeten Auslaßbereich höheren Drucks aufweist,
   • b) mit einem auf einer Seite der Rotorkombination angeord­ neten Einlaßgehäuse, das an seiner der Rotorkombination benachbarten Stirnseite versehen ist mit einer Einlaß­ öffnung im Einlaßbereich, einer Auslaßöffnung im hinteren Ende des Auslaßbereiches und einer flachen Ausnehmung, die auf einer Seite zur Auslaßöffnung hin offen ist und im wesentlichen den gesamten Auslaßbereich überdeckt,
   • c) einem Auslaßgehäuse, das auf der dem Einlaßgehäuse abge­ wandten Seite der Rotorkombination eine Auslaßkammer bildet, die mit der Auslaßöffnung des Einlaßgehäuses in Verbindung steht,
   • d) und mit einer flexiblen Scheibe, die zum Verschließen der Pumpkammern auf einer Seite unmittelbar an den Rotoren anliegt und auf der anderen Seite dem Druck in der Auslaßkammer ausgesetzt ist, wobei ein flexibler Umfangsbereich der Scheibe außerhalb der Pumpkammern durch eine entsprechende Druckdifferenz von den Rotoren abhebbar ist,
2. dadurch gekennzeichnet, daß

   • e) zwischen der Stirnseite des Einlaßgehäuses (290) und der zugehörigen Stirnseite der Rotorenkombination (252, 254) eine zweite flexible Scheibe (300) angeordnet ist, die eine zur Einlaßöffnung (320) des Einlaßge­ häuses (290) und zum Einlaßbereich der Rotorenkombi­ nation (252, 254) ausgerichtete erste Öffnung (310), eine zur Auslaßöffnung (296) des Einlaßgehäuses (290) ausgerichtete zweite Öffnung (316) im stromabwärtigen Auslaßbereich und einen die flache Ausnehmung (330, 332, 334) überdeckenden geschlossenen Abschnitt auf­ weist, derart, daß Druck im Auslaßbereich der Pump­ kammern einen Teil der zweiten Scheibe (300) in die flache Ausnehmung (330, 332, 334) hineindrückt, um Druckmittel über die zweite Öffnung (316) zur Aus­ laßöffnung (296) strömen zu lassen, während ein Rück­ strömen von Druckmittel aus der Auslaßöffnung (296) zum stromaufwärtigen Abschnitt des Auslaßbereiches verhindert wird.