EP1303701B1

EP1303701B1 - Pumpe

Info

Publication number: EP1303701B1
Application number: EP01955226A
Authority: EP
Inventors: Nguyen Van Doan; Waldemar Hebisch
Original assignee: LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
Current assignee: LuK Fahrzeug Hydraulik GmbH and Co KG
Priority date: 2000-07-27
Filing date: 2001-07-05
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2021-07-05
Also published as: WO2002010591A3; US6837689B2; EP1303701A2; JP2004505209A; WO2002010591A2; JP4859329B2; DE50107304D1; US20030138330A1; AU2001277472A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe zum Fördern eines Fluids, insbesondere Flügelzellenpumpe, mit einer in einem Gehäuse untergebrachten Fördereinrichtung, einem im Gehäuse ausgebildeten Zufuhrkanal für das Fluid, der sich in den Ansaugbereich der Fördereinrichtung erstreckt und in eine der Fördereinrichtung vorgelagerte Strahlkammer mündet, und mit einer Injektoreinrichtung, die zum Fördern des Fluids dient, mit einer Strahldüse in die Strahlkammer abstrahlt und dabei unter hohem Druck stehendes, Fluid in das aus dem Zufuhrkanal in die Strahlkammer austretende Fluid einspritzt und dieses dadurch mitreißt bzw. beschleunigt, wobei die Strahlkammer über einen Saugkanal mit mindestens zwei Saugnieren der Fördereinrichtung strömungsverbunden ist.

Pumpen der hier in Rede stehenden Art, so beispielsweise Flügelzellenpumpen, sind aus der Praxis hinlänglich bekannt. Lediglich beispielhaft wird hierzu auf die DE 39 28 029 A1, DE 41 22 433 C2 und DE 41 38 516 A1 verwiesen.

Pumpen der gattungsbildenden Art werden beispielsweise in Lenkhilfssystemen eingesetzt und fördern ein spezielles Öl, um eine Unterstützung der am Lenkrad eines Kraftfahrzeugs aufzubringenden Lenkkraft hervorzurufen. Vorzugsweise handelt es sich hierbei um Flügelzellenpumpen, die aus einem außerhalb der Pumpe vorgesehenen Reservoir, beispielsweise aus einem externen Tank, Öl ansaugen. Solche Pumpen sind üblicherweise mit einem Stromregelventil ausgestattet, über das Öl aus dem Hochdruckbereich - Druckseite - in den Ansaugbereich - Saugseite - der Pumpe geleitet werden kann. Ab einer bestimmten Pumpendrehzahl und bei einer fest einstellbaren Fördermenge öffnet das Stromregelventil eine Abströmbohrung, durch die unter hohem Druck stehendes Öl austreten kann. Das Öl gelangt in den Ansaugbereich der Fördereinrichtung.

Aus der DE 41 38 516 A1 ist bereits eine gattungsbildende Pumpe bekannt, die zur Realisierung eines möglichst kavitationsfreien Betriebs eine ganz besondere Fördermaßnahme zum Fördern des Tanköls aufweist, nämlich eine Injektoreinrichtung, die ähnlich einer Wasserstrahlpumpe arbeitet. Die Injektoreinrichtung wird mit unter hoher Geschwindigkeit strömendem Fluid beaufschlagt, welches der Injektoreinrichtung vom Hochdruckbereich her vorzugsweise über ein Stromregelventil zugeführt wird. Dieses unter hoher Geschwindigkeit strömende Fluid injiziert die Injektoreinrichtung in das aus dem Zufuhrkanal strömende Fluid, und zwar im Bereich einer der Fördereinrichtung vorgelagerten Strahlkammer. Dadurch wird das aus dem Tank kommende Fluid mitgerissen bzw. beschleunigt und gelangt von dort aus über ein weiteres Kanalsystem in den Ansaugbereich der Fördereinrichtung.

Die aus der DE 41 38 516 A1 bekannte Technik betreffend den Einsatz einer Injektoreinrichtung ist jedoch insoweit problematisch, als diese Injektoreinrichtung lediglich auf einer Seite des Gehäuses mit einer Strahldüse wirkt und von dort aus das vom Tank kommende Fluid auf beide Seiten des Gehäuses - in den jeweiligen Ansaugbereich - fördern muß, um nämlich das Fluid beidseits des Gehäuses an den beidseits der Fördereinrichtung bzw. der Rotationsgruppe zugeordneten Saugnieren in hinreichendem Maße zur Verfügung zu stellen.

Das dem Stand der Technik zugrundeliegende Hauptproblem ist darin zu sehen, daß der vorzugsweise vor dem Ventilkolben unter gegebenenfalls hohem Druck am Ventilkolben mit hoher Geschwindigkeit in die Strahldüse abströmende Ventilstrahl grundsätzlich schräg verläuft und deshalb symmetrisch ausgebildete Kanäle ungeeignet sind.

Aufgrund der üblicherweise unterschiedlichen Strahlbeaufschlagung zu den beidseits angeordneten Saugnieren treten dort unterschiedliche Druckverhältnisse im Fluid auf, was wiederum zu einer unterschiedlichen Beladung der beidseitigen Saugnieren führt. Insbesondere bei hohen Förderleistungen der Pumpe führt dies zu Kavitation bzw. zu auf Kavitation beruhenden Schäden. Außerdem ist eine gleichmäßige Füllung der beidseitigen Ansaugbereiche in Frage zu stellen.

Im Stand der Technik ist jedenfalls nicht gewährleistet, daß die Saugnieren bzw. Saugkammern gleichmäßig befüllt werden. Ganz im Gegenteil führen vor den Saugnieren herrschende unterschiedliche Druckverhältnisse und Strömungsgeschwindigkeiten des Fluids zu einer unterschiedlichen Befüllung, wodurch wiederum die voranstehend genannten Probleme - Kavitation und somit auch Geräusche in der Pumpe - auftreten.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der gattungsbildenden Art derart auszugestalten und weiterzubilden, daß Kavitationen und somit in der Pumpe auftretende Geräusche mit einfachen konstruktiven Mitteln weitestgehend vermieden sind.

Die erfindungsgemäße Pumpe löst die voranstahende Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1.

Erfindungsgemäß ist zunächst einmal erkannt worden, daß die im Stand der Technik auftretenden Kavitationen bzw. Geräusche in der Pumpe auf unterschiedlich starkes Befüllen der Saugkammern bzw. Saugnieren der Fördereinrichtung zurückzuführen ist. Dies bedurfte bereits einer tiefgreifenden technischen Analyse, insbesondere im Hinblick auf die Strahlrichtung, wobei eine solche Analyse für sich gesehen erfinderisch ist. In einem nächsten Schritt ist erkannt worden, daß man die im Stand der Technik auftretenden Probleme dadurch beseitigen kann, daß man einen zumindest weitgehend gleichen Volumenstrom in die Saugnieren gewährleistet. Schließlich ist erkannt worden, daß man dazu nicht etwa die Strahldüse modifiziert oder den Druck des über die Strahldüse einzuspritzenden Fluids - wie auch immer - beeinflußt, sondern das in die Strahlkammer austretenden Fluids im Einströmbereich der Strahlkammer und/oder im Saugkanal die Strömung des Fluids beeinflussende Mittel vorsieht, so daß sich - aufgeteilt auf die Saugnieren - zwangsweise ein zumindest weitgehend gleicher Volumenstrom in die Saugnieren ergibt. Letztendlich wird in erfindungsgemäßer Weise der Strömungspfad bis zu den Saugnieren derart ausgestaltet, daß sich der gesamte Volumenstrom in gleiche Teilströme bis hin zu den Saugnieren aufteilt. Für eine solche - gleiche oder zumindest weitgehend gleiche - Aufteilung des Volumenstroms sind die die Strömung des Fluids beeinflussenden Mittel im Strömungspfad verantwortlich, wobei es sich bei diesen Mitteln um integrale Bestandteile des Strömungspfads und somit des Gehäuses handeln kann. Insoweit sei angemerkt, daß sich der Druck des über die Strahldüse eingespritzten Fluids durch die äußeren Kräfte an den Rändern bzw. Randbereichen ergibt und sich durch den Strömungsverlauf hinweg stets ändert.

Nun kann es sich im Rahmen eines einfachen Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Pumpe um eine solche Konstruktion handeln, die lediglich einseitig in eine einzige Strahlkammer abstrahlt, wobei diese einzige Strahlkammer über einen Saugkanal mit zwei oder mehreren Saugnieren der Fördereinrichtung strömungsverbunden ist. Ebenso ist es jedoch auch denkbar, daß der Zufuhrkanal beidseits der Fördereinrichtung mit jeweils einem Teilkanal in eine der Fördereinrichtung vorgelagerte Strahlkammer mündet und daß die lnjektoreinrichtung zweiseitig mit je einer Strahldüse in jede' der beiden Strahikammern abstrahlt. Beide Strahlkammern sind jeweils über einen Saugkanal bzw. über entsprechende Teilkanäle mit jeweils mindestens zwei Saugnieren der Fördereinrichtung strömungsverbunden. Auf beiden Seiten sind dann gleichermaßen die Strömung des Fluids beeinflussende Mittel vorgesehen, die einen zumindest weitgehend gleichen Volumenstrom in die beidseitigen Saugnieren gewährleisten.

In weiter erfindungsgemäßer Weise ist erkannt worden, daß der in die jeweilige Strahlkammer gerichtete Strahl des Fluids in Strömungsrichtung schräg auf die der Strahldüse gegenüberliegende Wandung der Strahlkammer gerichtet sein kann und dort entsprechend schräg auftrifft. Der Winkel des Strahls wird dabei zusätzlich so beeinflußt, daß dessen kinetische Energie zur gleichmäßigen Befüllung der Saugnieren optimal genutzt werden kann. Dabei sollen insbesondere Verwirbelungen und Strahlerosionen vermieden werden.

Zur weiterreichenden Begünstigung einer optimalen Strömung des Fluids gleich nach dem Austreten aus dem Injektor bzw. aus der Strahldüse ist es von weiterem Vorteil, wenn im Aufprallbereich der Wandung eine schanzenähnliche Leiteinrichtung ausgebildet ist, die dem Strahlwinkel des Fluids in etwa angepaßt bzw. auf diesen abgestimmt ist. Durch die schanzenähnliche Leiteinrichtung wird das Fluid zur Vermeidung schadhafter Verwirbelungen - mittels der schanzenähnlichen Leiteinrichtung - regelrecht aufgenommen und gezielt weitergeleitet, und zwar bei geringst möglichen Verlusten an kinetischer Energie.

In weiter vorteilhafter Weise ist dem Aufprallbereich bzw. der schanzenähnlichen Leiteinrichtung in der Strahlkammer zunächst eine zur Bündelung der Strömung dienende Querschnittsverjünguhg des Strömungspfads nachgeordnet. Durch diese Querschnittsverjüngung und somit Bündelung der Strömung wird aufgrund des sich daraus ergebenden Düseneffekts eine Beschleunigung der Strömung erreicht. Dieser Querschnittsverjüngung könnte wiederum eine Umlenkung und schließlich eine Aufteilung in die beiden Saugkanäle nachgeordnet sein, wobei der durch die Umlenkung aufgezwungene Richtungswechsel Einfluß auf die darauf folgende Aufteilung der Strömung in die beiden Saugkanäle hat. Im Bereich der Aufteilung können abermals Leiteinrichtungen vorgesehen sein, die beispielsweise den jeweiligen Wandungen des Strömungspfads bzw. der Saugkanäle zugeordnet sein können. Die Umlenkung und Aufteilung der gesamten Strömung hat jedenfalls so zu erfolgen, daß sich in die beiden Saugkanäle in etwa der gleiche Volumenstrom ergibt, der wiederum über die beiden Saugkanäle zum Einlaß der Saugnieren gelangt.

Im Konkreten könnte die Strahlkammer über zwei separate Saugkanäle mit jeweils mindestens einer Saugniere bzw. Saugkammer strömungsverbunden sein. Mit anderen Worten teilt sich die Strahlkammer in zwei voneinander unabhängige Saugkanäle auf, die wiederum die Strahlkammer mit den Saugnieren strömungsverbinden. Ungeachtet der Länge der Saugkanäle und ungeachtet des Verlaufs des jeweiligen Saugkanals sind die die Strömung beeinflussenden Mittel derart ausgestaltet, daß sich zu den beiden Saugnieren - über die jeweiligen Saugkanäle - ein weitgehend gleicher Volumenstrom ergibt. Dafür verantwortlich sind die die Strömung des Fluids beeinflussenden Mittel, so beispielsweise auch die in der Strahlkammer vorgesehene schanzenähnliche Leiteinrichtung und insbesondere die gezielte Abstimmung der Ausbildung von Wandungen, "Nasen" oder dergleichen. Entsprechende Einrichtungen sind auch in den Saugkanälen denkbar.

Wie bereits zuvor angesprochen, läßt sich die Strömung von der Strahlkammer in die beiden Saugkanäle durch die Ausgestaltung des Strömungspfads beeinflussen. Insoweit wird die Strömung in die beiden Saugkanäle zumindest geringfügig umgelenkt. Diese Umlenkung dient zur Beeinflussung des in die Saugkanäle gerichteten Volumenstroms, so daß bereits insoweit eine den Volumenstrom vergleichmäßigende Aufteilung der Strömung in die beiden Saugkanäle hinein vorgenommen wird.

Entsprechend den sonstigen Rahmenbedingungen betreffend die Ausgestaltung der Saugkanäle könnten diese asymmetrisch und dabei unterschiedlich lang ausgebildet sein.

In den Saugkanälen und/oder unmittelbar vor den Saugnieren können weitere die Strömung beeinflussende Mittel, insbesondere Querschnittsmodifikationen und/oder Leiteinrichtungen, vorgesehen sein, um dort letztmalig Einfluß auf den in die Saugnieren gelangenden Volumenstrom zu nehmen. Hier kann eine Feinabstimmung des bereits aufgeteilten Volumenstroms stattfinden. Querschnittsverjüngungen, weitere Umienkungen oder gar eine labyrinthähnliche Ausgestaltung des Saugkanals sind adäquate Mittel zur Beeinflußung der Strömung, genauer gesagt der Strömuhgsgeschwindigkeit, des dort herrschenden Drucks und somit des Volumenstroms.

Im Rahmen einer alternativen Ausgestaltung des Strömungspfads von der Strahlkammer bis zu den Saugnieren könnte die Strahlkammer bei einem einzigen Saugkanal mit mindestens zwei hintereinander angeordneten Saugnieren strömungsverbunden sein. Auch insoweit könnte dem bereits zuvor als Aufprallbereich bezeichneten Einströmbereich bzw. der schanzenähnlichen Leiteinrichtung zunächst eine zur Bündelung der Strömung dienende Querschnittsverjüngung des Strömungpfads nachgeordnet sein, wobei sich der Strömungsquerschnitt zur ersten Saugniere hin stetig, geschwungen oder gar stufig verringern kann. Die Bündelung der Strömung führt zu einer Beschleunigung des Fluids bis hin zur ersten Saugniere.

Des weiteren ist es möglich, daß in dem Saugkanal, insbesondere unmittelbar vor den Saugnieren, weitere die Strömung beinflußende Mittel, insbesondere Leiteinrichtungen, vorgesehen sind. Unmittelbar vor den Saugnieren könnten - wie im Aufprallbereich in der Strahlkammer - schanzenähnliche Leiteinrichtungen ausgebildet sein, die die Strömung unter Vermeidung von Verwirbelungen in die Saugnieren hineinleiten, ohne wesentliche Strömungsverluste zu verursachen. Die Leiteinrichtungen - sowohl an beliebigen Stellen im Saugkanal wie auch unmittelbar vor den Saugnieren - sind vorzugsweise als integrale Bestandteile des Gehäuses ausgebildet.

In weiter vorteilhafter Weise ist der Strömungsquerschnitt zwischen der ersten Saugniere und der zweiten Saugniere zumindest gleich dem Strömungsquerschnitt vor der ersten Saugniere. Dabei ist sicherzustellen, daß sich die Volumenströme in die beiden Saugnieren hinein zumindest weitgehend gleichmäßig aufteilen, so daß eine gleichmäßige Beladung der Saugnieren stattfindet. Hinter der zweiten Saugniere könnte eine eine Umlenkung verursachende Prallwand ausgebildet sein, so daß dadurch eine Umlenkung und somit eine abermalige Bdinflussung des Volumenstroms in die zweite Saugniere hinein stattfindet. Jedertfails könnte der Saugkanal unmittelbar hinter der zweiten Saugnjere mit der dort vorgesehenen Umlenkwand enden.

Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung könnte der Saugkanal im Bereich zwischen den beiden Saugnieren oder nach der in Strömungsrichtung hintersten Saugniere mit der Strahlkammer oder mit dem Bereich des Saugkanals vor der ersten Saugniere unmittelbar oder über einen Bypass strömungsverbunden sein. Durch eine solche Strömungsverbindung lassen sich die Druckverhältnisse und somit auch die Volumenströme vor den jeweiligen Saugnieren beeinflussen, so daß auch insoweit ein Abgleich in Bezug auf die Volumenströme stattfinden kann.

Neben dem Verlauf des Saugkanals und der Vorkehrung unterschiedlicher Leiteinrichtungen läßt sich die Strömung des Fluids, insbesondere der in die Saugnieren gerichtete Volumenstrom, durch weiterreichende Maßnahmen beeinflussen, nämlich durch eine Modifikation der Innenwandung der Strahlkammer und/oder des Saugkanals bzw. der Saugkanäle. Insoweit könnten die Oberflächen die Strömung beeinflussende Strukturen und/oder Beschichtungen aufweisen. Im Konkreten könnten die Innenwandungen - je nach Bedarf - oberflächenbehandelt sein, wobei eine Aufrauhung der Oberfläche zu einer Erhöhung des Strömungswiderstands und eine Glättung bzw. glatte Beschichtung der Oberfläche zu einer Reduzierung des Strömungswiderstands und somit zu einer Beschleunigung der Strömung führt.

Schließlich sei angemerkt, daß das Gehäuse auf der einen Seite durch einen stirnseitigen Gehäusedeckel und auf der anderen Seite gegebenenfalls durch einen Lagerflansch abgeschlossen sein kann. Insoweit ist es möglich, daß die beidseits der Fördereinrichtung ausgebildete Strahlkammer zumindest weitgehend in den Gehäusedeckel und gegebenenfalls in den Lagerflansch eingearbeitet ist. Darüberhinaus ist es denkbar, daß die beidseits des eigentlichen Gehäuses ausgebildeten Strömungspfade identisch oder unterschiedlich ausgebildet sind, und zwar je nach den durch das Gehäuse bzw. den Gehäusedeckel und/oder den Lagerflansch vorgegebenen Geometrien und Anforderungen.

Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiterzubilden. Dazu ist einerseits auf die dem Patentanspruch 1 nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung zweier Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung zu verweisen. In Verbindung mit der Erläuterung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung werden auch im allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1: in einer schematischen Seitenansicht, geschnitten, ein Ausführungsbeispiel einer gattungsgemäßen Pumpe,
Fig. 2: in einer schematischen Seitenansicht, geschnitten und vergrößert, den Gegenstand aus Fig. 1 ohne Gehäusedeckel, ohne Lagerflansch und ohne Fördereinrichtung,
Fig. 3: in einer schematischen Innenansicht einen Lagerflansch mit zwei Saugkanälen,
Fig. 4: den Gegenstand aus Fig. 3 in einer geschnittenen Darstellung entlang der Linie A-A,
Fig. 5: den Gegenstand aus Fig. 3, teilweise, in einer geschnittenen Darstellung entlang der Linie B-B,
Fig. 6: den Gegenstand aus Fig. 3, teilweise, in einer geschnittenen Darstellung entlang der bogenförmigen Linie C-C und
Fig. 7: in einer schematischen Innenansicht einen Gehäusedeckel, in dessen Wandung einer singulärer Saugkanal ausgebildet ist.

Fig. 1 zeigt in einer vereinfachten Darstellung eine gattungsbildende Pumpe in einer geschnittenen Seitenansicht, wobei es sich hier im Konkreten um eine Flügelzellenpumpe mit einer hier nicht näher beschriebenen Rotationsgruppe 1 bzw. Fördereinrichtung handelt. Hinsichtlich der besonderen Ausgestaltung einer solchen Rotationsgruppe 1 wird lediglich beispielhaft auf die DE 41 38 516 A1 verwiesen.

Die hier dargestellte Pumpe umfaßt - als wesentliche Bestandteile - ein Gehäuse 2 und eine in dem Gehäuse 2 untergebrachte Fördereinrichtung, wobei es sich dabei um die bereits erwähnte Rotationsgruppe 1 handelt. Stirnseitig ist auf der einen Seite ein das Gehäuse 2 abschließender Gehäusedeckel 3 und auf der anderen Seite - auf der dem Gehäusedeckel 3 gegenüberliegenden Seite - ein sich an das Gehäuse 2 anschließender Lagerflansch 4 vorgesehen. Das eigentliche Gehäuse 2 nebst Gehäusedeckel 3 und Lagerflansch 4 könnte im weitesten Sinne als Gehäuse bezeichnet werden.

Zwischen dem Gehäuse 2 und dem Gehäusedeckel 3 einerseits und zwischen dem Gehäuse 2 und dem Lagerflansch 4 andererseits ist eine nach außen wirkende Dichtung 5, 6 angeordnet, wobei die gegenüber dem Gehäusedeckel 3 wirkende Dichtung 5 in einer in der Stirnfläche 7 des Gehäuses 2 ausgebildete Nut 8 eingesetzt ist. Auf der anderen Seite des Gehäuses 2 ist die Dichtung 6 dem Lagerflansch 4 zugeordnet bzw. in eine in den Lagerflansch 4 eingearbeitete Nut 9 eingesetzt. Die Nut 9 könnte ebenso in die Stirnfläche 10 des Gehäuses 2 eingearbeitet sein.

Aus dem Stand der Technik ist es - für sich gesehen - bereits bekannt, zwischen der Druckbereich 11 und dem Saugbereich 12 der Pumpe einen Leckagepfad für das Fluid vorzusehen, nämlich einen Leckagepfad für druckseitig auftretendes und zum Saugseite 12 zu förderndes Lecköl.

Die Fig. 1 und 2 zeigen deutlich, daß sich in den Ansaugbereich, d.h. zur Saugbereich 12 hin, ein Zufuhrkanal 13 für das Fluid erstreckt. Des weiteren ist eine zum Fördern des Fluids dienende Injektoreinrichtung vorgesehen, die ähnlich einer Wasserstrahlpumpe arbeitet. Diese Injektoreinrichtung 14 spritzt vor einem Stromregelventilkolben unter hohem Druck stehendes Fluid an der Steuerkante des Ventilkolbens mit hoher Geschwindigkeit in eine der Fördereinrichtungen 1 vorgelagerte Strahlkammer 15, und dort in das aus dem Zufuhrkanal 13 austretende Fluid ein und beschleunigt das Fluid dadurch bzw. reißt dadurch das Fluid mit.

Der Zufuhrkanal 13 mündet beidseits der Fördereinrichtung 1 mit jeweils einem Teilkanal 16 in eine - separate - Strahlkammer 15, wobei die Injektoreinrichtung 14 zweiseitig abstrahlt, so daß in jede der beiden Strahlkammern 15 eine Strahldüse 17 der Injektoreinrichtung 14 gerichtet ist. Die Strahldüsen 17 können gegebenenfalls verkürzt sein oder weggelassen werden, um den Strahl nicht zu behindern.

Die Fig. 1 und 2 zeigen gemeinsam, daß die Injektoreinrichtung 14 zentral über der Fördereinrichtung 1 angeordnet ist. Dabei sind die Strahldüsen 17 derart ausgerichtet, daß das über die Strahldüse 17 unter hoher Geschwindigkeit eingespritzte Fluid auf das zu beschleunigende Fluid in etwa in dessen Strömungsrichtung trifft, so daß eine Beschleunigung des vom Tank kommenden Fluids abermals begünstigt ist. Das Fluid aus dem System gelangt über den Zufuhrkanal 13, das Fluid aus der Pumpe gelangt über eine Ventilbohrung 14 und Abströmbohrungen 14a zu den beiden Strahldüsen 17.

Fig. 1 läßt des weiteren erkennen, daß die beidseits der Fördereinrichtung 1 ausgebildete Strahlkammer 15 weitgehend in den Gehäusedeckel 3 auf der einen Seite und in den Lagerflansch 4 auf der anderen Seite eingearbeitet ist. Die Strahldüsen 17 sind hier orthogonal auf die dem Austritt des Zufuhrkanals 13 gegenüberliegende Wandung 18 des Gehäusedeckels 3 auf der einen Seite und auf die dem Austritt des Zufuhrkanals 13 gegenüberliegende Wandung 19 des Lagerflanschs 4 auf der anderen Seite gerichtet, können aber auch schräg auf die dem Austritt des Zufuhrkanals 13 gegenüberliegende Wandung 18 des Gehäusedeckels 3 auf der einen Seite und auf die dem Austritt des Zufuhrkanals 13 gegenüberliegende Wandung 19 des Lagerflanschs 4 auf der anderen Seite gerichtet sein, um nämlich Verwirbelungen wirksam zu vermeiden.

Gemäß der Darstellung in Fig. 3 sind im Einströmbereich der Strahlkammer 15 sowie im Saugkanal 20 die Strömung des Fluids beinflussende Mittel vorgesehen, die einen zumindest weitgehend gleichen Volumenstrom in die in den Figuren nicht gezeigten Saugnieren gewährleisten. Gleiches gilt für das in Fig. 7 gezeigte zweite Ausführungsbeispiel.

Die Fig. 2 und 3 lassen des weiteren erkennen, daß der Zufuhrkanal 13 beidseits der Fördereinrichtung 1 mit jeweils einem Teilkanal 16 in eine der Fördereinrichtung 1 vorgelagerte Strahlkammer 15 mündet und daß die Injektoreinrichtung 14 zweiseitig mit je einer Strahldüse 17 in jede der beiden Strahlkammern 15 abstrahlt.

Nach dem Austreten am Ventilkolben an den Abströmbohrungen 14a ist der in die Strahlkammer 15 gerichtete Strahl in Strömungsrichtung schräg auf die der Strahldüse 17 gegenüberliegende Wandung der Strahlkammer 15 gerichtet. Die schräge Ausrichtung des Strahls ist in den Fig. 3 und 7 durch einen Pfeil 21 symbolisch angedeutet. Wesentlich ist jedenfalls, daß der in die Strahlkammer 15 gerichtete Strahl 21 schräg auf die Wandung 18 bzw. 19 der Strahlkammer 15 trifft.

In den Fig. 3, 4 und 7 - gemäß der gezeigter Ausführungsbeispiele - ist angedeutet, daß im Aufprallbereich des Strahls 21 eine schanzenähnliche Leiteinrichtung 22 ausgebildet ist. Insoweit trifft der Strahl 21 auf die Leiteinrichtung 22 und wird dort ohne die Entstehung von Verwirbelungen in Richtung des Saugkanals 20 weitergeleitet.

Bei dem in Fig. 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Strahlkammer 15 über zwei Saugkanäle 20 mit jeweils einer in den Fig. nicht gezeigten Saugniere bzw. Saugkammer der Fördereinrichtung 1 strömungsverbunden. Fig. 3 zeigt des weiteren, daß die Strömung von der Strahfkammer 15 in die beiden Saugkanäle 20 durch die Ausgestaltung des Strömungspfads umgelenkt wird, wobei die Umlenkung der Strömung zur Beeinflussung des in die Saugkanäle 20 gerichteten Volumenstroms dient.

Im Konkreten sind die beiden Saugkanäle 20 beidseits der Strahlkammer 15 im wesentlichen symmetrisch ausgebildet. Dem Aufprallbereich in der Strahlkammer 15 ist eine zur Bündelung der Strömung dienende Querschnittsverjüngung 24 des Strömungspfads nachgeordnet. Der Querschnittsverjüngung 24 folgt eine Umlenkung 23 und Aufteilung 25 in die beiden Saugkanäle 20, wobei die Ausbildung gegenüberliegender Nasen 24a, 24b von ganz besonderer Bedeutung ist.

Fig. 3 läßt des weiteren erkennen, daß in den Saugkanälen 20 und unmittelbar vor den Saugnigren weitere die Strömung beeinflussende Mittel vorgesehen sind, nämlich Querschnittsmodifikationen und Leiteinrichtungen 20.

Die Fig. 4, 5 und 6 zeigen Querschnitte durch den Gegenstand aus Fig. 3. So läßt Fig. 4 insbesondere die in der Strahlkammer 15 ausgebildete schanzenähnliche Leiteinrichtung 22 erkennen, durch die der Strahl 21 ohne die Entstehung unnötiger Verwirbelungen umgelenkt bzw. geleitet wird.

Fig. 5 zeigt im Querschnitt den Saugkanal 20, im Bereich der Saugniere, ebenfalls mit entsprechender Leiteinrichtung 26, die integraler Bestandteil der Wandung ist. Ähnlich verhält es sich mit der Darstellung in Fig. 6, die den Saugkanal 20 in etwa im Längsschnitt zeigt. Auch in dieser Darstellung läßt sich eine Leiteinrichtung 26 in der Wandung des Saugkanals 20 erkennen, nämlich ,am Ende des Saugkanals 20. Auch diese Leiteinrichtung 26 begünstigt das Einströmen in die Saugniere.

Das in Fig. 7 gezeigte weitere Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Ausgestaltung eines Saugkanals bezieht sich auf einen Gehäusedeckel 3, in den zumindest ein Teil der Strahlkammer 15 sowie ein singulärer Saugkanal 20 eingearbeitet ist. Auch hier trifft der Strahl 21 auf eine schanzenähnliche Leiteinrichtung 22, wodurch der Strahl 21 in seiner Strömungsrichtung beeinflußt wird.

Fig. 7 zeigt jedenfalls besonders deutlich, daß die Strahlkammer 15 über einen einzigen Saugkanal 20 mit zwei hintereinander angeordneten, in den Fig. nicht gezeigten Saugnieren strömungsverbunden ist, wobei dort lediglich die zu den Saugnieren gerichteten Einlässe 27 angedeutet sind.

Dem Aufprallbereich bzw. der schanzenähnlichen Leiteinrichtung 22 in der Strahlkammer 15 ist eine zur Bündelung der Strömung dienende Querschnittsverjüngung 24 des Strömungspfads bzw. des Saugkanals 20 nachgeordnet. Fig. 7 läßt des weiteren erkennen, daß sich der Strömungsquerschnitt zur ersten Saugniere bzw. zu deren Einlaß 27 stetig verringert, wodurch eine Beschleunigung der Strömung stattfindet. In dem Saugkanal 20, bei dem hier gewählten Ausführunsbeispiel unmittelbar vor dem Einlaß 27 zu den Saugnieren, sind weitere die Strömung beeinflussende Mittel, vorgesehen, wobei es sich dabei um weitere Leiteinrichtungen 28 handelt. Unmittelbar vor den Saugnieren sind ebenfalls schanzenähnliche Leiteinrichtungen 28 ausgebildet, um die Einleitung in den Einlaß 27 zu begünstigen. Die Leiteinrichtungen 28 sind integrale Bestandteile des Gehäusedeckels 3.

In Fig. 7 ist des weiteren angedeutet, daß der Strömungsquerschnitt zwischen der ersten Saugniere und der zweiten Saugniere geringer ist (beispielsweise durch eine flacher ausgestaltete Rinne) als der Strömungsquerschnitt vor der ersten Saugniere bzw. vor deren Einlaß 27. Des weiteren verringert sich der Strömungsquerschnitt zwischen der ersten Saugniere und der zweiten Saugniere bzw. zwischen den beiden Einläßen 27 zumindest geringfügig.

Am Ende des Saugkanals 20, genauer gesagt hinter der zweiten Saugniere bzw. hinter deren Einlaß 27, ist eine eine Umlenkung verursachende Prallwand 29 ausgebildet, die das Einströmen in die zweite Saugniere bzw. in deren Einlaß 27 abermals begünstigt.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Sie sind nicht als Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombination der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält sich die Anmelderin vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschränkung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Merkmale, die zum Beispiel durch Kombination oder Abwandlung von einzelnen in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausführungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bzw. Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierte Merkmale, zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrensschritten bzw. Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Arbeitsverfahren betreffen.

Claims

Pumpe zum Fördern eines Fluids, insbesondere Flügelzellenpumpe, mit einer in einem Gehäuse (2) untergebrachten Fördereinrichtung (1), einem im Gehäuse (2) ausgebildeten Zufuhrkanal (13) für das Fluid, der mit dem Ansaugbereich der Fördereinrichtung (1) verbunden ist und in eine der Fördereinrichtung (1) vorgelagerte Strahlkammer (15) mündet, und mit einer Injektoreinrichtung (14), die zum Fördern des Fluids dient, mit einer Strahldüse (17) in die mindestens Strahlkammer (15) abstrahlt und dabei unter hoher Geschwindigkeit strömendes Fluid in das aus dem Zufuhrkanal (13) in die Strahlkammer (15) austretende Fluid einspritzt und dieses dadurch mitreißt bzw. beschleunigt, wobei die Strahlkammer (15) über mindestens einen Saugkanal (20) mit mindestens zwei Saugnieren der Fördereinrichtung (1) strömungsverbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, dass im Einströmbereich der Strahlkammer (15) und/oder im Saugkanal (20) die Strömung des Fluids beeinflussende Mittel vorgesehen sind, die einen zumindest weitgehend gleichen Volumenstrom in die Saugnieren gewährleisten und dass die Mittel als schanzenähnliche Leiteinrichtung im Aufprallbereich der der Strahldüse (17) gegenüberliegenden Wandung (18, 19) ausgebildet ist.
Pumpe, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zufuhrkanal (13) beidseits der Fördereinrichtung (1) mit jeweils einem Teilkanal (16) in jeweils eine der Fördereinrichtung (1) vorgelagerte Strahlkammer (15) mündet und dass die Injektoreinrichtung (14) zweiseitig mit je einer Strahldüse (17) in jede der beiden Strahlkammern (15) abstrahlt.
Pumpe, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Strahlkammer (15) gerichtete Strahl in Strömungsrichtung schräg auf die der Strahldüse (17) gegenüberliegende Wandung der Strahlkammer (15) auftrifft.
Pumpe, nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlkammer (15) über zwei Saugkanäle (20) mit jeweils mindestens einer Saugniere bzw. Saugkammer strömungsverbunden ist, wobei die Strömung (23) von der Strahlkammer (15) in die beiden Saugkanäle (20) durch die Ausgestaltung des Strömungspfads gebündelt und danach zumindest geringfügig umgelenkt wird und wobei die Umlenkung der Strömung (23) zur Beeinflussung des in die Saugkanäle (20) gerichteten Volumenstroms bzw. zur Beeinflussung der Aufteilung des Volumenstroms dient.
Pumpe, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugkanäle (20) beidseits der Strahlkammer (15) (rechts, links und stromabwärts) im Wesentlichen symmetrisch ausgebildet sind.
Pumpe, nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Aufprallbereich in der Strahlkammer (15) eine zur Bündelung der Strömung (23) dienende Querschnittsverjüngung (24) des Strömungspfads nachgeordnet ist, wobei dem Aufprallbereich in der Strahlkammer (15), vorzugsweise der Querschnittsverjüngung (24), eine Umlenkung (25) und Aufteilung in die beiden Saugkanäle (20) folgt.
Pumpe, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass in den Saugkanälen (20) und/oder unmittelbar vor den Saugnieren weitere die Strömung (23) beeinflussende Mittel, insbesondere Querschnittsmodifikationen, Leiteinrichtungen (26) oder Kombination von Querschnittsmodifikationen und Leiteinrichtungen (26), vorgesehen sind.
Pumpe, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, ggf. nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlkammer (15) über einen Saugkanal (20) mit mindestens zwei hintereinander angeordneten Saugnieren strömungsverbunden ist, wobei dem Aufprallbereich in der Strahlkammer (15) eine zur Bündelung der Strömung (23) dienende Querschnittsverjüngung (24) des Strömungspfads nachgeordnet ist und wobei sich der Strömungsquerschnitt vorzugsweise zur ersten Saugniere hin stetig verringert.
Pumpe, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Saugkanal (20), insbesondere unmittelbar vor den Saugnieren, weitere die Strömung (23) in Richtung in die Nieren hinein beeinflussende Mittel, insbesondere Leiteinrichtungen (28), vorgesehen sind, wobei unmittelbar vor den Saugnieren schanzenähnliche Leiteinrichtungen (28) ausgebildet sind und wobei die Leiteinrichtungen (28) vorzugsweise integrale Bestandteile des Gehäuses (2, 3, 4) und/oder des Flansches und/oder des Deckels sind.
Pumpe, nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsquerschnitt zwischen der ersten Saugniere und der zweiten Saugniere geringer ist als der Strömungsquerschnitt vor der ersten Saugniere, wobei sich der Strömungsquerschnitt zwischen der ersten Saugniere und der zweiten Saugniere vorzugsweise stetig verringert.
Pumpe, nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass hinter der zweiten Saugniere eine eine Umlenkung verursachende Prallwand (29) ausgebildet ist, wobei der Saugkanal (20) im Bereich zwischen den beiden Saugnieren oder nach der in Strömungsrichtung hintersten Saugniere mit der Strahlkammer (15) oder dem Bereich des Saugkanals (20) vor der ersten Saugniere unmittelbar oder über einen Bypass strömungsverbunden ist.
Pumpe, nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandungen der Strahlkammer (15) und/oder des Saugkanals (20) zur Beeinflussung der Strömung (23) oberflächenbehandelt ist/sind.
Pumpe, nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei das Gehäuse auf der einen Seite durch einen stirnseitigen Gehäusedeckel (3) und auf der anderen Seite gegebenenfalls durch einen Lagerflansch (4) abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die beidseits der Fördereinrichtung (1) ausgebildete Strahlkammer (15) zumindest weitgehend in den Gehäusedeckel (3) und vorzugsweise in den Lagerflansch (4) eingearbeitet ist.