EP1987252A1 - Rotationspumpe und verfahren zur herstellung eines pumpengehäuses einer rotationspumpe - Google Patents

Rotationspumpe und verfahren zur herstellung eines pumpengehäuses einer rotationspumpe

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EP1987252A1
EP1987252A1 EP07704557A EP07704557A EP1987252A1 EP 1987252 A1 EP1987252 A1 EP 1987252A1 EP 07704557 A EP07704557 A EP 07704557A EP 07704557 A EP07704557 A EP 07704557A EP 1987252 A1 EP1987252 A1 EP 1987252A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
rotary
pump housing
housing
rotor
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP07704557A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Günter LEWENTZ
Stephan Notzon
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Continental Automotive GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of EP1987252A1 publication Critical patent/EP1987252A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/086—Carter
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01—MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01C—ROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00—Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
    • F01C21/10—Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2230/00—Manufacture
    • F04C2230/10—Manufacture by removing material
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/30—Casings or housings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00—Components
    • F04C2240/50—Bearings

Definitions

  • the invention relates to a rotary pump for conveying fluid and a method for producing a pump housing of a rotary pump.
  • a Rota ⁇ tion pump is used as a prefeed pump for conveying fluid for a storage injection system in motor vehicles.
  • the rotary pump In storage injection systems for motor vehicles, for example in common-rail systems, the rotary pump is übli ⁇ chute ⁇ as pre-feed pump for a high-pressure pump verwen ⁇ det.
  • Such rotary pumps should be able to provide the necessary volume flow and a suitable pressure increase even at very low speeds.
  • the rotary pump is subject in particular as a prefeed pump for a high-pressure ⁇ pump in accumulator injection systems for motor vehicles heavy loads.
  • high demands are placed on the material of the rotary pump as well as on their Konstrukti ⁇ on. At the same time large forces must be absorbed by such rotary pumps.
  • the object of the invention is to provide a rotary pump which enables reliable and precise operation with the least possible wear.
  • the object is solved by the features of the independent claims.
  • Advantageous embodiments of the invention are characterized in the subclaims.
  • the invention is characterized by a rotary pump for conveying fluid, with a drive shaft with a zent ⁇ ral longitudinal axis by means of which the rotary pump is driven, a pump housing with a Pumpengephaseuseausnaturalung, arranged in the Pumpengephaseuseaus predominantlyung stator with a Statoraus strictlyung, and one in the Statorausappelung arranged rotor, which is in operative connection with the drive shaft.
  • the pump housing has a pump housing recess facing bearing pin on which the rotor is rotatably mounted.
  • the pump housing and the bearing pin are made in one piece. Since ⁇ be achieved by high dimensional accuracy can, in particular the pump housing ⁇ reheatuses and the journal.
  • the pump housing and / or the bearing journal made of a material having a plastic. Thus, it is to be used mög ⁇ Lich, a material that is wear resistant and has good sliding properties. In addition, a particularly cost-effective solution for the pump housing and / or the bearing journal can thus be achieved.
  • the pump housing and / or the bearing pin are designed as a plastic injection molded part. This is particularly advantageous, since attachments or recesses of the pump ⁇ housing and / or the journal can be particularly simple Herge ⁇ provides and any necessary post-processing can be kept very low.
  • the pump housing and / or the bearing pin consists of a material which comprises graphite.
  • a material which comprises graphite In order for the United ⁇ can be kept small wear on the bearing journal of the pump housing and the wear on the plane surfaces of the rotor. With the use of graphite, it is possible that even during dry running of the rotary pump still runflat properties exist.
  • a sliding bearing or a rolling bearing is arranged on the bearing journal.
  • the rotary pump is a vane pump. This has the advantage that the concept of the bearing of the rotor on the bearing journal of the pump housing to a pump type is ⁇ applicable, which can provide the desired volume flow and the associated pressure increase even at very low speeds.
  • the rotary pump is a gerotor pump.
  • the bearing concept can also be applied to a pump type with low delivery pressure.
  • the invention comprises a Pum ⁇ pentician with a rotary pump, wherein the pump unit has a high pressure pump and the rotary pump is a feed pump for the high pressure pump.
  • the pump unit has a high pressure pump and the rotary pump is a feed pump for the high pressure pump.
  • the concept of supporting the rotor on the journal of the pump housing is applicable to pump units having a high pressure pump. This is particularly advantageous because, in particular in the case of high-pressure pumps, particularly great transverse forces can occur, in particular transverse forces which can be transmitted to the drive shaft of the prefeed pump by the operation of the high-pressure pump.
  • a third aspect of the invention includes a procedural ⁇ ren for the preparation of a pump housing of a rotary pump according to one in which the pump housing is clamped in a tool of the preceding claims, a first WALL COMP ⁇ section of a wall of the Pumpengephaseuseaus simplifiedung coaxial with the drive shaft on the longitudinal axis side of the bearing pin facing away is formed, a second wall portion of the wall of the PumpengephaseuseausNFung respect to the axis of the first wall section is formed extending radially outward, a third wall portion of the wall coaxial with the drive shaft on the central longitudinal axis supplied ⁇ facing side of the pump housing is formed, and the pump housing is stretched out of the tool. It can thus be made possible to achieve a high dimensional accuracy of the surfaces of the three wall sections to one another and thus a good concentricity and concentricity of the rotor of the rotary pump in the pump housing.
  • Figure 3 is a high-pressure pump of the pump unit in a cross ⁇ section along the line III-III of Figure 1,
  • Figures 4a and 4b are longitudinal sections through parts of the rotary pump, and Figure 5 is a perspective view of parts of the Rotati ⁇ onspumpe.
  • FIG. 1 shows a pump unit 10 with a high-pressure pump 11 and a rotary pump 12.
  • the rotary pump 12 has a pump housing 14 coupled to a high pressure pump housing 30.
  • a fluid inlet nozzle 15 In the pump housing 14 is a fluid inlet nozzle 15 and a pump housing recess 16 (see Figure 4a), in which a stator 18 is arranged.
  • the PumpengekoruseausANSung 16 has a wall 17, with wall portions 17 a, 17 b and 17 c.
  • the stator 18 is arranged in the PumpengephaseausEnglishung 16 that it tightly abuts on the wall portions 17b, 17c of the recess Pumpengephaseaus ⁇ sixteenth
  • the stator 18 has a Statoraus strictlyung 20, in which a rotor 22 is arranged.
  • the rotary pump 12 is a vane pump.
  • a plurality of radially formed rotor ⁇ recesses 21 are arranged, each having a wing 23 and preferably each have a spring.
  • the wings 23 are guided in the rotor recesses 21. Since the stator 18 is arranged eccentrically to the rotor 22, separate pump chambers 25 are formed in a known manner by the individual wings 23, whose function will be explained below.
  • the rotor 22 is in operative connection with a drive shaft 24.
  • the coupling between the rotor 22 and the drive shaft 24 is realized by a splined connection 28. It can, however, too any other couplings between rotor 22 and drive shaft 24 ⁇ be used as long as they allow an operative connection between the rotor 22 and the drive shaft 24th
  • the pump housing 14 has a bearing housing 26 facing the pump housing recess 16, which is arranged on the central longitudinal axis 11 in the second wall section 17b of the wall 17 of the pump housing recess 16 (FIGS. 4a, 4b).
  • the first wall section 17a of the wall 17 of the pump housing recess 16 is formed coaxially with the drive shaft 24 (FIG. 4a).
  • the rotor 22 is rotatably mounted on the Lagerzap ⁇ fen 26, wherein the first wall portion 17 a of the wall 17 of the PumpengephaseEnglishung 16 on the bearing pin 26, the bearing surface for the rotor 22 is formed.
  • one or more piston pumps 27 are arranged in the high pressure pump housing 30 of the high pressure pump 11. Particularly be ⁇ vorzugt is, when the high pressure pump 11 has three piston pumps 27, which are mutually arranged at an angle of 120 ° at ⁇ ( Figure 3).
  • the high pressure pump 11 has centrally a Hochdruckpumpenan ⁇ drive shaft 39, which is in operative connection with an eccentric 38 and rotatably gela ⁇ siege in the high-pressure pump housing 30.
  • a camshaft can be used as the drive shaft 39 of the high-pressure pump 11.
  • the piston pumps 27 are constructed identically. In the following, one of the piston pumps 27 will be described as representative of the other two piston pumps 27.
  • the piston pump 27 consists essentially of a piston 40, a compression spring 42 and a cylinder chamber 32, which are arranged coaxially to each other.
  • the piston 40 is axially movably mounted in a bore in the high-pressure pump housing 30 and communicates with the Exzen ⁇ terring 38 in operative connection.
  • the piston 40 is held by the compression spring 42, which preferably at the Hoch réellepumpengeophu ⁇ se to 30 and supported on the piston 40 in constant contact with the eccentric ring 38th.
  • cylinder chamber 32 In order to be able to fill the cylinder chamber 32 with fluid, it has a cylinder chamber inlet line 33, in which a cylinder chamber inlet valve 34 is preferably arranged.
  • the cylinder chamber inlet valve 34 facilitates the filling of the cylinder chamber 32 and prevents the back ⁇ flow of the fluid from the cylinder chamber inlet line 33 during filling.
  • the cylinder chamber 32 further has a cylinder chamber drain line
  • the pump housing 14 and the bearing pin 26 are made in one piece. In this embodiment, a Particularly high dimensional accuracy of the pump housing 14 and the bearing pin 26, in particular the three wall sections 17a, 17b, 17c to each other can be achieved. However, the pump housing 14 and the bearing pin 26 may also be made in several pieces.
  • the pump housing 14 and / or the bearing pin 26 are preferably made of a material having a plastic.
  • the pump housing 14 and the bearing pin 26 may be formed of the same material or of different materials. It is particularly preferred if the pump housing 14 and / or the bearing pin 26 are made of a material, in particular a plastic, which comprises graphite. It is particularly preferred if the material is a plastic with Gra ⁇ phiteinlagerept, since components made of such a material may even run dry run the rotary pump 12 still runflat. It is particularly preferred if the pump housing 14 and / or the bearing pin 26, in particular the three wall sections 17a, 17b, 17c, have a protective layer which counteracts wear.
  • the rotary pump 12 is a Ge ⁇ rotor pump, since in this case the concept of Lagerzap ⁇ fens 26 is also applicable to rotary pumps with low delivery pressure.
  • the operation of the pump unit 10 is intended to de ⁇ describes waisted:
  • the fluid also passes via the cylinder space inlet line 33 and the cylinder space inlet valve 34 into the cylinder space 32.
  • the rotary movement of the high-pressure pump drive shaft 39 causes the piston 40 to be moved radially toward the high-pressure pump drive shaft 39 by means of the eccentric ring 38.
  • the cylinder chamber 32 is filled with fluid.
  • the high pressure pump drive shaft movement 39 of the piston 40 is moved by the eccentric ring 38 axially from the high pressure pump drive shaft 39 away and compresses it in the Zylin ⁇ derraum 32 befindliches fluid.
  • the compressed fluid can finally be ejected following the compression stroke via the now open cylinder space outlet valve 36 and the cylinder space ⁇ drain line 35. If it, get at the high pressure pump 11 for example, a high-pressure fuel ⁇ pump of an injection system of an internal combustion engine, so can the highly pressurized fluid to a high pressure ⁇ fuel reservoir, the so-called common rail.
  • the pump housing 14 is clamped in a tool.
  • the tool is preferably a tool for machining. It is particularly preferred if the tool is a tool for turning, grinding or milling.
  • the first wall section 17a, the second wall section 17b and the third wall section 17c of the wall 17 of the pump housing recess 16 are now formed in one production run or one production sequence.
  • the formation of the first wall portion 17a, the second wall portion 17b and the third wall portion 17c of the wall 17 of the PumpengekoruseausEnglishung 16 in a production cycle or a manufacturing sequence can be achieved that a high dimensional accuracy of the surfaces of the three Wandab ⁇ sections 17a, 17b and 17c to each other becomes.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)

Abstract

Rotationspumpe (12) zur Förderung von Fluid, mit einer Antriebswelle (24) mit einer zentralen Längsachse (L), mittels der die Rotationspumpe (12) antreibbar ist, einem Pumpengehäuse (14) mit einer Pumpengehäuseausnehmung (16), einem in der Pumpengehäuseausnehmung (16) angeordneten Stator (18) mit einer Statorausnehmung (20), und einem in der Statorausnehmung (20) angeordneten Rotor (22), der mit der Antriebswelle (24) in Wirkverbindung steht. Das Pumpengehäuse (14) weist einen der Pumpengehäuseausnehmung (16) zugewandten Lagerzapfen (26) auf, auf dem der Rotor (22) drehbar gelagert ist.

Description

Beschreibung
Rotationspumpe und Verfahren zur Herstellung eines Pumpenge¬ häuses einer Rotationspumpe
Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe zur Förderung von Fluid und ein Verfahren zur Herstellung eines Pumpengehäuses einer Rotationspumpe. Vorzugsweise wird eine derartige Rota¬ tionspumpe als Vorförderpumpe zur Förderung von Fluid für ein Speichereinspritzsystem bei Kraftfahrzeugen verwendet.
In Speichereinspritzsystemen für Kraftfahrzeuge, beispielsweise in Common-Rail-Systemen, wird die Rotationspumpe übli¬ cherweise als Vorförderpumpe für eine Hochdruckpumpe verwen¬ det. Derartige Rotationspumpen sollen den notwendigen Volumenstrom und eine geeignete Druckerhöhung auch bei sehr kleinen Drehzahlen bereitstellen können. Die Rotationspumpe unterliegt insbesondere als Vorförderpumpe für eine Hochdruck¬ pumpe in Speichereinspritzsystemen für Kraftfahrzeuge starken Beanspruchungen. Insbesondere werden hohe Anforderungen an das Material der Rotationspumpe als auch an deren Konstrukti¬ on gestellt. Gleichzeitig müssen von derartigen Rotationspumpen große Kräfte aufgenommen werden können.
Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Rotationspumpe zu schaffen, die einen zuverlässigen und präzisen Betrieb bei möglichst geringem Verschleiß ermöglicht.
Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet. Die Erfindung zeichnet sich aus durch eine Rotationspumpe zur Förderung von Fluid, mit einer Antriebswelle mit einer zent¬ ralen Längsachse, mittels der die Rotationspumpe antreibbar ist, einem Pumpengehäuse mit einer Pumpengehäuseausnehmung, einem in der Pumpengehäuseausnehmung angeordneten Stator mit einer Statorausnehmung, und einen in der Statorausnehmung angeordneten Rotor, der mit der Antriebswelle in Wirkverbindung steht. Das Pumpengehäuse weist einen der Pumpengehäuseausnehmung zugewandten Lagerzapfen auf, auf dem der Rotor drehbar gelagert ist.
Durch die Lagerung des Rotors auf dem Lagerzapfen des Pumpengehäuses wird eine präzise Positionierung des Rotors im Pum¬ pengehäuse ermöglicht. Damit kann ein guter Lauf des Rotors im Pumpengehäuse und im Stator erreicht werden. Durch die La¬ gerung des Rotors auf dem Lagerzapfen des Pumpengehäuses ist es weiter möglich, zwischen der Antriebswelle, die mit dem Rotor in Wirkverbindung steht, und dem Rotor eine Lagerung mit einem derartig großen radialen Spiel zu realisieren, dass Querkräfte, die auf die Antriebswelle einwirken, nur mehr deutlich abgeschwächt auf den Rotor übertragen werden. Damit ist es möglich, eine Laufbewegung des Rotors im Pumpengehäuse und im Stator mit kleinen radialen Abweichungen zu realisieren. Durch eine derartige Lagerung des Rotors auf dem Lagerzapfen und die damit verbundene gute Positionierung des Ro¬ tors kann weiter ein geringer Verschleiß der Oberflächen des Rotors als auch der dem Rotor benachbarten Flächen des Pumpengehäuses erreicht werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das Pumpengehäuse und der Lagerzapfen einstückig ausgeführt . Da¬ durch können insbesondere hohe Maßgenauigkeiten des Pumpenge¬ häuses und des Lagerzapfens erreicht werden. In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform besteht das Pumpengehäuse und/oder der Lagerzapfen aus einem Material, das einen Kunststoff aufweist. Damit ist es mög¬ lich, ein Material einzusetzen, das verschleißarm ist und gute Gleiteigenschaften aufweist. Darüber hinaus kann damit eine besonders kostengünstige Lösung für das Pumpengehäuse und/oder den Lagerzapfen erreicht werden.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind das Pumpengehäuse und/oder der Lagerzapfen als Kunststoff-Spritzgußteil ausgeführt. Dies ist besonders vorteilhaft, da dann Anbauteile oder Ausnehmungen des Pumpen¬ gehäuses und/oder des Lagerzapfens besonders einfach herge¬ stellt werden können und eine gegebenenfalls erforderliche Nachbearbeitung sehr gering gehalten werden kann.
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung besteht das Pumpengehäuse und/oder der Lagerzapfen aus einem Material, das Graphit aufweist. Damit kann der Ver¬ schleiß am Lagerzapfen des Pumpengehäuses und der Verschleiß an den Planflächen des Rotors klein gehalten werden. Mit dem Einsatz von Graphit ist es möglich, dass auch beim Trockenlaufen der Rotationspumpe noch Notlaufeigenschaften vorliegen .
In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist auf dem Lagerzapfen ein Gleitlager oder ein Wälzlager angeordnet. Dies hat den Vorteil, dass ein beson¬ ders guter Lauf des Rotors im Pumpengehäuse erreicht werden kann . In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Rotationspumpe eine Flügelzellenpumpe. Dies hat den Vorteil, dass das Konzept der Lagerung des Rotors auf dem Lagerzapfen des Pumpengehäuses auf einen Pumpentyp an¬ wendbar ist, der auch bei sehr kleinen Drehzahlen den gewünschten Volumenstrom und die dazugehörige Druckerhöhung bereitstellen kann.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die Rotationspumpe eine Gerotorpumpe. Damit lässt sich das Lagerkonzept auch auf eine Pumpenart mit niedrigem Förderdruck anwenden.
Gemäß eines zweiten Aspekts umfasst die Erfindung eine Pum¬ peneinheit mit einer Rotationspumpe, wobei die Pumpeneinheit eine Hochdruckpumpe aufweist und die Rotationspumpe eine Vor- förderpumpe für die Hochdruckpumpe ist. Damit ist ein kompak¬ ter Aufbau aus Vorförderpumpe und Hochdruckpumpe möglich. Darüber hinaus ist das Konzept der Lagerung des Rotors auf dem Lagerzapfen des Pumpengehäuses auf Pumpeneinheiten anwendbar, die eine Hochdruckpumpe aufweisen. Dies ist deshalb besonders vorteilhaft, weil insbesondere bei Hochdruckpumpen besonders große Querkräfte auftreten können, insbesondere Querkräfte, die durch den Betrieb der Hochdruckpumpe auf die Antriebswelle der Vorförderpumpe übertragen werden können. Durch die Lagerung des Rotors auf dem Lagerzapfen des Pumpengehäuses und des damit möglichen größeren radialen Spiels zwischen Antriebswelle der Vorförderpumpe und Rotor kann ver¬ mieden werden, dass die Querkräfte von der Antriebswelle der Vorförderpumpe auf den Rotor übertragen werden. Darüber hinaus treten beim Aufbau einer kompakten Pumpeneinheit aus Ro¬ tationspumpe und Hochdruckpumpe nur geringe Druckverluste zwischen Rotationspumpe und Hochdruckpumpe auf. Gemäß eines dritten Aspekts umfasst die Erfindung ein Verfah¬ ren zur Herstellung eines Pumpengehäuses einer Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Pumpengehäuse in ein Werkzeug eingespannt wird, ein erster Wandab¬ schnitt einer Wand der Pumpengehäuseausnehmung koaxial zu der Antriebswelle auf der der Längsachse abgewandten Seite des Lagerzapfens ausgebildet wird, ein zweiter Wandabschnitt der Wand der Pumpengehäuseausnehmung bezogen auf die Achse von dem ersten Wandabschnitt sich radial nach außen erstreckend ausgebildet wird, ein dritter Wandabschnitt der Wand koaxial zu der Antriebswelle auf der der zentralen Längsachse zuge¬ wandten Seite des Pumpengehäuses ausgebildet wird, und das Pumpengehäuse aus dem Werkzeug ausgespannt wird. Es kann so ermöglicht werden, eine hohe Maßgenauigkeit der Flächen der drei Wandabschnitte zueinander und damit einen guten Plan- und Rundlauf des Rotors der Rotationspumpe im Pumpengehäuse zu erreichen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
Figur 1 eine Pumpeneinheit in einem Längsschnitt,
Figur 2 eine Rotationspumpe der Pumpeneinheit in einem Quer¬ schnitt entlang der Linie II-II der Figur 1,
Figur 3 eine Hochdruckpumpe der Pumpeneinheit in einem Quer¬ schnitt entlang der Linie III-III der Figur 1,
Figuren 4a und 4b Längsschnitte durch Teile der Rotationspumpe, und Figur 5 eine perspektivische Ansicht von Teilen der Rotati¬ onspumpe .
Figur 1 zeigt eine Pumpeneinheit 10 mit einer Hochdruckpumpe 11 und einer Rotationspumpe 12.
Die Rotationspumpe 12 hat ein Pumpengehäuse 14, das mit einem Hochdruckpumpengehäuse 30 gekoppelt ist. In dem Pumpengehäuse 14 befindet sich ein Fluidzulaufstutzen 15 und eine Pumpenge- häuseausnehmung 16 (siehe Figur 4a) , in der ein Stator 18 angeordnet ist. Die Pumpengehäuseausnehmung 16 weist eine Wand 17 auf, mit Wandabschnitten 17a, 17b und 17c. Der Stator 18 ist so in der Pumpengehäuseausnehmung 16 angeordnet, dass er dicht an den Wandabschnitten 17b, 17c der Pumpengehäuseaus¬ nehmung 16 anliegt.
Der Stator 18 hat eine Statorausnehmung 20, in der ein Rotor 22 angeordnet ist. In der hier dargestellten bevorzugten Ausführungsform ist die Rotationspumpe 12 eine Flügelzellenpumpe. In dem Rotor 22 sind mehrere radial ausgebildete Rotor¬ aussparungen 21 angeordnet, die jeweils einen Flügel 23 und vorzugsweise jeweils eine Feder aufweisen. Die Flügel 23 sind in den Rotoraussparungen 21 geführt. Da der Stator 18 exzentrisch zum Rotor 22 angeordnet ist, sind in bekannter Weise durch die einzelnen Flügel 23 voneinander getrennte Pumpenkammern 25 ausgebildet, deren Funktion weiter unten erläutert wird.
Der Rotor 22 steht mit einer Antriebswelle 24 in Wirkverbindung. Dazu ist, wie beispielhaft in Figur 2 gezeigt ist, die Kopplung zwischen dem Rotor 22 und der Antriebswelle 24 durch eine Kerbzahnverbindung 28 realisiert. Es können jedoch auch beliebige andere Kopplungen zwischen Rotor 22 und Antriebs¬ welle 24 zum Einsatz kommen, so lange sie eine Wirkverbindung zwischen dem Rotor 22 und der Antriebswelle 24 ermöglichen.
Das Pumpengehäuse 14 weist einen der Pumpengehäuseausnehmung 16 zugewandten Lagerzapfen 26 auf, der auf der zentralen Längsachse 11 in dem zweiten Wandabschnitt 17b der Wand 17 der Pumpengehäuseausnehmung 16 angeordnet ist (Figuren 4a, 4b) . Auf der der zentralen Längsachse L abgewandten Seite des Lagerzapfens 26 ist der erste Wandabschnitt 17a der Wand 17 der Pumpengehäuseausnehmung 16 koaxial zu der Antriebswelle 24 ausgebildet (Figur 4a) . Der Rotor 22 ist auf dem Lagerzap¬ fen 26 drehbar gelagert, wobei der erste Wandabschnitt 17a der Wand 17 der Pumpengehäuseausnehmung 16 auf dem Lagerzapfen 26 die Lagerfläche für den Rotor 22 ausbildet.
In dem Hochdruckpumpengehäuse 30 der Hochdruckpumpe 11 sind eine oder mehrere Kolbenpumpen 27 angeordnet. Besonders be¬ vorzugt ist, wenn die Hochdruckpumpe 11 drei Kolbenpumpen 27 aufweist, die zueinander in einem Winkel von jeweils 120° an¬ geordnet sind (Figur 3) .
Die Hochdruckpumpe 11 weist zentral eine Hochdruckpumpenan¬ triebswelle 39 auf, die mit einem Exzenterring 38 in Wirkverbindung steht und drehbar im Hochdruckpumpengehäuse 30 gela¬ gert ist. Anstelle des Exzenterrings kann eine Nockenwelle als Antriebswelle 39 der Hochdruckpumpe 11 verwendet werden. In diesem Fall kann die Anzahl der Förder- und Kompressionshübe über die Anzahl der Nocken vorgegeben werden. Die Anzahl der Förder- bzw. Kompressionshübe entspricht dabei der Anzahl der Nocken. Die Kolbenpumpen 27 sind identisch aufgebaut. Im Folgenden soll eine der Kolbenpumpen 27 stellvertretend auch für die anderen beiden Kolbenpumpen 27 beschrieben werden.
Die Kolbenpumpe 27 besteht im Wesentlichen aus einem Kolben 40, einer Druckfeder 42 und einem Zylinderraum 32, die zueinander koaxial angeordnet sind.
Der Kolben 40 ist axial bewegbar in einer Bohrung in dem Hochdruckpumpengehäuse 30 gelagert und steht mit dem Exzen¬ terring 38 in Wirkverbindung. Der Kolben 40 wird mittels der Druckfeder 42, die sich vorzugsweise am Hochdruckpumpengehäu¬ se 30 und am Kolben 40 abstützt, in ständiger Anlage an den Exzenterring 38 gehalten. Damit kann ein Abheben und Wieder- auftreffen des Kolbens 40 auf den Exzenterring 38 vermieden werden, was zu Beschädigungen sowohl des Exzenterrings 38 als auch des Kolbens 40 führen könnte.
Um den Zylinderraum 32 mit Fluid befüllen zu können, weist dieser eine Zylinderraumzulaufleitung 33 auf, in der vorzugsweise ein Zylinderraumeinlassventil 34 angeordnet ist. Das Zylinderraumeinlassventil 34 erleichtert die Befüllung des Zylinderraumes 32 und verhindert beim Befüllen das Zurück¬ strömen des Fluids aus der Zylinderraumzulaufleitung 33. Der Zylinderraum 32 weist weiter eine Zylinderraumablaufleitung
35 und ein an dieser angeordnetes Zylinderraumauslassventil
36 auf. Über das Zylinderraumauslassventil 36 und die Zylin¬ derraumablaufleitung 35 kann Fluid aus dem Zylinderraum 32 ausgestoßen werden.
In der in Figur 4b dargestellten Ausführungsform des Pumpengehäuses 14 sind das Pumpengehäuse 14 und der Lagerzapfen 26 einstückig ausgeführt. In dieser Ausführungsform kann eine besonders hohe Maßgenauigkeit des Pumpengehäuses 14 und des Lagerzapfens 26, insbesondere der drei Wandabschnitte 17a, 17b, 17c zueinander erreicht werden. Das Pumpengehäuse 14 und der Lagerzapfen 26 können jedoch auch mehrstückig ausgeführt sein .
Das Pumpengehäuse 14 und/oder der Lagerzapfen 26 bestehen bevorzugt aus einem Material, das einen Kunststoff aufweist. Das Pumpengehäuse 14 und der Lagerzapfen 26 können aus demselben Material oder aus verschiedenen Materialien gebildet sein. Besonders bevorzugt ist, wenn das Pumpengehäuse 14 und/oder der Lagerzapfen 26 aus einem Material, insbesondere einem Kunststoff bestehen, das Graphit aufweist. Bevorzugt ist insbesondere, wenn das Material ein Kunststoff mit Gra¬ phiteinlagerungen ist, da Bauteile aus einem solchen Material selbst bei einem Trockenlaufen der Rotationspumpe 12 noch Notlaufeigenschaften aufweisen können. Besonders bevorzugt ist, wenn das Pumpengehäuse 14 und/oder der Lagerzapfen 26, insbesondere die drei Wandabschnitte 17a, 17b, 17c, eine Schutzschicht aufweisen, die einem Verschleiß entgegenwirkt.
Besonders bevorzugt ist, wenn die Rotationspumpe 12 eine Ge¬ rotorpumpe ist, da in diesem Fall das Konzept des Lagerzap¬ fens 26 auch auf Rotationspumpen mit niedrigem Förderdruck anwendbar ist .
Im Folgenden soll die Funktionsweise der Pumpeneinheit 10 de¬ tailliert beschrieben werden:
Durch eine Drehbewegung der Hochdruckpumpenantriebswelle 39 wird eine Drehbewegung auf die Antriebswelle 24 der Rotati¬ onspumpe 12 übertragen. Da die Antriebswelle 24 der Rotati¬ onspumpe 12 in Wirkverbindung mit dem Rotor 22 steht, wird die Drehbewegung der Antriebswelle 24 weiter auf den Rotor 22 übertragen. Durch Fliehkraft bzw. Federkraft werden die Flü¬ gel 23 so nach außen gedrückt, dass sie am Stator 18 anlie¬ gen. Sie bilden so die Pumpenkammern 25 der Rotationspumpe 12 aus, mittels denen Fluid, das über den Fluidzulaufstutzen 15 in die Statorausnehmung 20 gelangt, weiter transportiert wird.
Weiter gelangt das Fluid über die Zylinderraumzulaufleitung 33 und das Zylinderraumeinlassventil 34 in den Zylinderraum 32. Durch die Drehbewegung der Hochdruckpumpenantriebswelle 39 wird der Kolben 40 mittels des Exzenterrings 38 radial zur Hochdruckpumpenantriebswelle 39 hin bewegt. Dabei wird der Zylinderraum 32 mit Fluid befüllt. Durch die weitere Drehbe¬ wegung der Hochdruckpumpenantriebswelle 39 wird der Kolben 40 durch den Exzenterring 38 axial von der Hochdruckpumpenantriebswelle 39 weg bewegt und verdichtet dabei in dem Zylin¬ derraum 32 befindliches Fluid. Das komprimierte Fluid kann schließlich im Anschluss an den Kompressionshub über das nun geöffnete Zylinderraumauslassventil 36 und die Zylinderraum¬ ablaufleitung 35 ausgestoßen werden. Handelt es sich bei der Hochdruckpumpe 11 beispielsweise um eine Kraftstoffhochdruck¬ pumpe einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, so kann das mit hohem Druck beaufschlagte Fluid zu einem Hochdruck¬ kraftstoffSpeicher, dem so genannten Common-Rail, gelangen.
Während des Betriebs der Pumpeneinheit 10 können entweder durch die Kolben 40 der Hochdruckpumpe 11 oder durch einen Antrieb der Pumpeneinheit 10, wie beispielsweise einen Rie¬ men- oder Kettentrieb, Querkräfte auf die Hochdruckpumpenan¬ triebswelle 39 und damit auch auf die Antriebswelle 24 der Rotationspumpe 12 einwirken. Die durch die Kolben 40 indu¬ zierten Querkräfte auf die Hochdruckpumpenantriebswelle 39 und die Antriebswelle 24 der Rotationspumpe 12 während des Betriebs sind umlaufend. Dies führt zu einer ständigen Ände¬ rung des Winkels der Achse der Hochdruckpumpenantriebswelle 39 und der Antriebswelle 24 der Rotationspumpe 12. Durch die Ausbildung eines ausreichend großen radialen Spiels in der Kerbzahnverbindung 28 zwischen der Antriebswelle 24 der Rotationspumpe 12 und dem Rotor 22 wird nun erreicht, dass die auf die Hochdruckpumpenantriebswelle 39 und weiter auf die Antriebswelle 24 der Rotationspumpe 12 einwirkenden radialen Kräfte nur mehr deutlich abgeschwächt auf den Rotor 22 übertragen werden können. Die Wirkverbindung zwischen der Antriebswelle 24 der Rotationspumpe 12 und dem Rotor 22, die zur Drehbewegung des Rotors 22 beiträgt, bleibt jedoch selbstverständlich erhalten. Erst die Lagerung des Rotors 22 auf dem Lagerzapfen 26 erlaubt die Ausbildung eines ausrei¬ chend großen radialen Spiels zwischen der Antriebswelle 24 der Rotationspumpe 12 und dem Rotor 22, durch die eine Ent¬ kopplung des Rotors 22 von der radialen Bewegung der Antriebswelle 24 der Rotationspumpe 12 ermöglicht ist.
Im Folgenden soll das Verfahren zur Herstellung des Pumpengehäuses 14 der Rotationspumpe 12 dargestellt werden:
Zuerst wird das Pumpengehäuse 14 in ein Werkzeug eingespannt. Bei dem Werkzeug handelt es sich vorzugsweise um ein Werkzeug zur spanabhebenden Bearbeitung. Besonders bevorzugt ist, wenn das Werkzeug ein Werkzeug zum Drehen, Schleifen oder Fräsen ist .
Mittels des Werkzeugs wird nun der erste Wandabschnitt 17a, der zweite Wandabschnitt 17b und der dritte Wandabschnitt 17c der Wand 17 der Pumpengehäuseausnehmung 16 in einem Fertigungsgang oder einer Fertigungsgangfolge ausgebildet. Durch die Ausbildung des ersten Wandabschnittes 17a, des zweiten Wandabschnittes 17b und des dritten Wandabschnittes 17c der Wand 17 der Pumpengehäuseausnehmung 16 in einem Fertigungsgang oder einer Fertigungsgangfolge kann erreicht werden, dass eine hohe Maßgenauigkeit der Flächen der drei Wandab¬ schnitte 17a, 17b und 17c zueinander erreicht wird. So kann insbesondere eine gute Lagerung des Rotors 22 auf dem Lager¬ zapfen 26 und eine gute Abdichtung des Rotors 22 sowohl ge¬ genüber dem Stator 18 als auch gegenüber dem Pumpengehäuse 14 erreicht werden. Demzufolge kann ein guter Plan- bzw. Rundlauf des Rotors 22 in dem Pumpengehäuse 14 ermöglicht werden.
Nach Ausbildung der drei Wandabschnitte 17a, 17b, 17c der Wand 17 wird das Pumpengehäuse 14 aus dem Werkzeug ausge¬ spannt .
Bezugszeichenliste
10 Pumpeneinheit
11 Hochdruckpumpe
12 Rotationspumpe
14 Pumpengehäuse
15 Fluidzulaufstutzen
16 Pumpengehäuseausnehmung
17 Wand der Pumpengehäuseausnehmung
17a, 17b, 17c Wandabschnitte der Wand der Pumpengehäuseaus¬ nehmung
18 Stator
20 Statorausnehmung
21 Rotoraussparung
22 Rotor
23 Flügel
24 Antriebswelle der Rotationspumpe
25 Pumpenkammer der Rotationspumpe
26 Lagerzapfen 27 Kolbenpumpe
28 Kerbzahnverbindung
30 Hochdruckpumpengehäuse
32 Zylinderraum
33 Zylinderraumzulaufleitung
34 Zylinderraumeinlassventil
35 Zylinderraumablaufleitung
36 Zylinderraumauslassventil
38 Exzenterring
39 Antriebswelle Hochdruckpumpe
40 Kolben
42 Druckfeder
L zentrale Längsachse

Claims

Patentansprüche
1. Rotationspumpe (12) zur Förderung von Fluid, mit
- einer Antriebswelle (24) mit einer zentralen Längsachse (L), mittels der die Rotationspumpe (12) antreibbar ist,
- einem Pumpengehäuse (14) mit einer Pumpengehäuseausnehmung (16) ,
- einem in der Pumpengehäuseausnehmung (16) angeordneten Stator (18) mit einer Statorausnehmung (20), und
- einem in der Statorausnehmung (20) angeordneten Rotor (22), der mit der Antriebswelle (24) in Wirkverbindung steht, wobei das Pumpengehäuse (14) einen der Pumpengehäuseausnehmung (16) zugewandten Lagerzapfen (26) aufweist, auf dem der Rotor (22) drehbar gelagert ist.
2. Rotationspumpe (12) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (14) und der Lagerzapfen (26) einstückig ausgeführt sind.
3. Rotationspumpe (12) nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (14) und/oder der Lagerzapfen (26) aus einem Material bestehen, das einen Kunststoff aufweist.
4. Flügelzellenpumpe (12) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (14) und/oder der Lagerzap¬ fen (26) als Kunststoff-Spritzgußteil ausgeführt sind.
5. Rotationspumpe (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (14) und/oder der Lagerzapfen (26) aus einem Material bestehen, das Graphit aufweist.
6. Rotationspumpe (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Lagerzapfen ein Gleitlager oder ein Wälzlager angeordnet ist.
7. Rotationspumpe (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe (12) eine Flügelzellenpumpe ist.
8. Rotationspumpe (12) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotationspumpe (12) eine Ge¬ rotorpumpe ist.
9. Pumpeneinheit (10) mit einer Rotationspumpe (12) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpeneinheit (10) eine Hochdruckpumpe (11) aufweist und die Rotationspumpe (12) eine Vorförderpumpe für die Hoch¬ druckpumpe (11) ist.
8. Verfahren zur Herstellung eines Pumpengehäuses (14) einer Rotationspumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem
- das Pumpengehäuse in ein Werkzeug eingespannt wird,
- ein erster Wandabschnitt (17a) einer Wand (17) der Pum- pengehäuseausnehmung (16) koaxial zu der Antriebswelle
(24) auf der der zentralen Längsachse (L) abgewandten Seite des Lagerzapfens (26) ausgebildet wird,
- ein zweiter Wandabschnitt (17b) der Wand (17) der Pum- pengehäuseausnehmung (16) bezogen auf die Achse (L) von dem ersten Wandabschnitt (17a) sich radial nach außen erstreckend ausgebildet wird,
- ein dritter Wandabschnitt (17c) der Wand (17) koaxial zu der Antriebswelle (24) auf der der zentralen Längsachse (L) zugewandten Seite des Pumpengehäuses (14) ausgebil¬ det wird, das Pumpengehäuse (14) aus dem Werkzeug ausgespannt wird .
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