EP2143946A1 - Pumpenanordnung - Google Patents

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Publication number
EP2143946A1
EP2143946A1 EP09100350A EP09100350A EP2143946A1 EP 2143946 A1 EP2143946 A1 EP 2143946A1 EP 09100350 A EP09100350 A EP 09100350A EP 09100350 A EP09100350 A EP 09100350A EP 2143946 A1 EP2143946 A1 EP 2143946A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
cylinder
fluid
cavity
drive shaft
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Withdrawn
Application number
EP09100350A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Nigrin
Ngoc-Tam Vu
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
Continental Automotive GmbH
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 Continental Automotive GmbH filed Critical Continental Automotive GmbH
Publication of EP2143946A1 publication Critical patent/EP2143946A1/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Withdrawn legal-status Critical Current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
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B1/00—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders
    • F04B1/04—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement
    • F04B1/053—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with actuating or actuated elements at the inner ends of the cylinders
    • F04B1/0536—Multi-cylinder machines or pumps characterised by number or arrangement of cylinders having cylinders in star- or fan-arrangement with actuating or actuated elements at the inner ends of the cylinders with two or more serially arranged radial piston-cylinder units
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B11/00—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation
    • F04B11/005—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons
    • F04B11/0075—Equalisation of pulses, e.g. by use of air vessels; Counteracting cavitation using two or more pumping pistons connected in series
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B23/00—Pumping installations or systems
    • F04B23/04—Combinations of two or more pumps
    • F04B23/06—Combinations of two or more pumps the pumps being all of reciprocating positive-displacement type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B9/00—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members
    • F04B9/02—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical
    • F04B9/04—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms
    • F04B9/045—Piston machines or pumps characterised by the driving or driven means to or from their working members the means being mechanical the means being cams, eccentrics or pin-and-slot mechanisms the means being eccentrics

Definitions

  • the invention relates to a pump arrangement for conveying a fluid.
  • Fuel injection systems of internal combustion engines have a high-pressure accumulator near the engine or a storage line from which or from which the individual fuel injection valves are fed.
  • This high-pressure accumulator is often referred to as common rail.
  • the pumps, which supply the high-pressure accumulator, should be able to provide the necessary volume flow and the required fluid pressure precisely and efficiently and at the same time have a small installation size.
  • Such fuel injection systems usually have a prefeed pump, with which fuel can be conveyed from a fuel tank to the suction side of a high-pressure pump.
  • One of the feed pump hydraulically downstream high-pressure pump then delivers fuel into a fuel storage, from where it can be distributed to be coupled to the fuel reservoir hydraulically coupled injectors.
  • a pump arrangement for conveying a fluid comprises a housing body with a crank chamber.
  • a drive shaft is arranged, which can drive a pump unit.
  • the pump unit has a cylinder housing which surrounds a cylinder space.
  • a pump piston is arranged, which is in operative connection with the drive shaft.
  • the pump arrangement comprises a further pump unit drivable by the drive shaft.
  • the further pump unit has a further cylinder housing, which surrounds a further cylinder space.
  • In the other cylinder space axially movable another pump piston is arranged.
  • the other pump piston is in operative connection with the drive shaft.
  • the pump unit and the further pump unit are hydraulically coupled and the further pump unit is connected downstream of the pump unit hydraulically.
  • the pump unit may have at least one turn another pump piston, which is in operative connection with the drive shaft.
  • another pump piston which is in operative connection with the drive shaft.
  • the drive shaft may have at least one eccentric portion which is surrounded by a round lifting ring.
  • the round cam ring is coupled to the pump piston. Between the eccentric portion and the cam ring, a sliding bearing can be arranged.
  • the cam ring may have a recess for supplying the fluid to the sliding bearing.
  • the pump piston may have a recessed area surrounding a cavity for supplying fluid with the cylinder housing.
  • the pump piston may surround a supply line for supplying fluid into the cylinder space, which is hydraulically connected to the cavity is coupled.
  • a relatively simple fluid guide in the pump assembly is given.
  • the cylinder housing may be surrounded by the housing body, wherein the cylinder housing and the housing body surrounding a further cavity for the discharge of fluid, so that the further cavity between the cylinder housing and the housing body is arranged.
  • the further cavity may be formed so that when fluid is disposed therein, the fluid damps movement of the pump piston. So a relatively simple damping of the pump piston is possible.
  • the cylinder housing may surround a drain line for discharging fluid from the cylinder space.
  • the drain line can be hydraulically coupled to the further cavity, wherein the drain line with the cylinder chamber at an angle less than or equal to 90 °.
  • the cylinder housing may in turn surround another cavity, which is hydraulically coupled to the drain line, wherein in the turn further cavity at least one means for damping a movement of the pump piston is arranged.
  • the at least one damping means may comprise at least one spring.
  • the at least one damping means may also comprise at least one membrane.
  • FIG. 1 shows a pump assembly 100 comprising a housing body 101.
  • the housing body 101 surrounds a crank chamber 102.
  • a drive shaft 103 is arranged in the crank chamber 102.
  • the drive shaft has an eccentric portion 104.
  • the pump arrangement 100 comprises a pump unit 110 which is at least partially surrounded by the housing body 101.
  • the pump unit 110 has a cylinder housing 111 which surrounds a cylinder chamber 112.
  • a pump piston 113 is movably arranged.
  • the pump piston 113 is in communication with the eccentric portion 104 of the drive shaft 103.
  • the pump arrangement 100 comprises a further pump unit 120.
  • the further pump unit 120 has a cylinder housing 121 which surrounds a cylinder space 122.
  • a pump piston 123 is movably arranged in the cylinder chamber 122.
  • the pump piston 123 is connected to the drive shaft 103 and another eccentric portion of the drive shaft in operative connection.
  • the pump unit 110 and the pump unit 120 are hydraulically coupled with each other.
  • the pump unit 120 is connected downstream of the pump unit 110 hydraulically.
  • the drive shaft 103 is rotatably supported in the crank chamber 102.
  • the drive shaft has in the sections where it can have contact with the pump piston, each having an eccentric shape.
  • the drive shaft may also be a camshaft.
  • the number of delivery and compression strokes on the number of cams can be specified.
  • the number of conveying or compression strokes corresponds to the number of cams.
  • the pump unit 110 is configured to deliver fluid from a fluid tank.
  • the pump unit 110 is configured to deliver a fuel from a fuel tank.
  • the pump unit 110 is in one embodiment a prefeed pump of a diesel engine.
  • the pump unit 120 is configured to apply a higher pressure to fluid provided by the pump unit 110.
  • the pump unit 120 delivers fluid to a high pressure tank.
  • the pump unit 120 supplies diesel through a supply line to a pressure accumulator through the pump unit 120. From the pressure accumulator, the fuel can be guided, for example, to injectors and injected from these into combustion chambers of an internal combustion engine.
  • the pump unit 120 comprises two or more pump pistons, which are in operative connection with the drive shaft 103.
  • the pump unit 110 can also comprise two or more pump pistons.
  • the pump assembly 100 may include two or more pump units comparable in construction and function to the pump unit 110.
  • the pump units of the pump arrangement are designed as piston pumps.
  • FIG. 2 shows a housing body 201 of a pump assembly, as related to FIG. 1 described.
  • the housing body 201 surrounds a crank chamber 202, in which a drive shaft 203 is rotatably mounted.
  • the drive shaft 203 has an eccentric portion 204.
  • a cam ring 205 is arranged, which is coupled via a slide bearing 206 with the eccentric portion 204.
  • the lifting ring 205 has a recess 207, so that fluid can pass through the lifting ring 205 to the sliding bearing 206 in order to lubricate this.
  • the housing body 201 surrounds a recess in which a pump unit 210 is arranged.
  • the pump unit 210 includes a cylinder housing 211 surrounding a cylinder space 212.
  • a pump piston 213 is movably arranged, which is in operative connection with the drive shaft 203.
  • the pump piston 213 has a recessed portion 214 which is coupled to the drive shaft 203.
  • the recessed portion 214 and the cylinder housing 211 surround a cavity 215.
  • the pump piston 213 surrounds at the recessed portion 214 a supply line 217 which is hydraulically coupled to the cavity 215.
  • the cylinder housing surrounds a drain line 216 which is hydraulically coupled to a cavity 208.
  • the cavity 208 is surrounded by the housing body 201 and the cylinder housing 211, so that the cavity 208 is disposed between the cylinder housing and the housing body.
  • the cylinder housing 211, the cylinder space 212 and the pump piston 213 are coaxially arranged in the pump unit.
  • the cylinder housing is formed of a metal, such as aluminum or steel.
  • the cylinder housing may also be formed from a plastic.
  • the pump piston 213 is mounted axially movable in the cylinder chamber of the cylinder housing and coupled to the drive shaft. In order to be able to fill the cylinder space with fluid, the pump piston 213 has the supply line 217.
  • the drain line 216 To be able to eject fluid from the cylinder chamber, the pump unit, the drain line 216.
  • the drain line 216 is hydraulically coupled via the cavity 208 and other lines with at least one further piston pump.
  • the lifting ring 205 which is arranged on the eccentric portion 204, has a common contact surface with the recessed portion 214 of the pump piston 213.
  • the lifting ring 204 is round, for example annular.
  • the slide bearing 206 is lubricated, for example with fluid that passes through the recess 207 from the crank chamber 202 to the sliding bearing 206.
  • Pump piston 213 and cam 205 move relative to each other as little as possible.
  • the stroke volume of the pump unit can be chosen to be relatively small, for example 1.8 cm 3 .
  • a stroke volume variation of the pump unit can be generated via different eccentricities.
  • the eccentric portion of the drive shaft is stepped in three stages.
  • the crankcase 202 may be terminated by an integral housing body 201 at one end of the drive shaft 203 where the eccentric portion 204 is disposed. It can also, a closing element are attached to the housing body 201, which closes the crank chamber 202.
  • the terminating element is coupled to the housing body 201 via a screw connection.
  • the cavity 208 may be designed with a correspondingly large volume.
  • the drain line 216 may also have an increased diameter to obtain an increased volume.
  • the fluid contained in the enlarged volume of the drain line 216 or in the cavity 208 may damp movement of the pump piston 213.
  • a ringing of the pump piston 213 can be prevented.
  • the drain line 216 may include an angle of 90 ° with the cylinder space as in the embodiment shown.
  • the drain line 216 may include any angle with the cylinder space, in particular an angle between 0 ° and 90 °.
  • the damping of the pump piston 213 can be further improved.
  • crank chamber 202 is fluid, for example, to lubricate bearings of the drive shaft 203.
  • This fluid can enter the cavity 215. From there it can reach the cylinder space 212 via the supply line 217.
  • the fluid from the crank chamber 202 or the cavity 215 can be acted upon by the pump unit 210 with a higher pressure than it has in the crank chamber 202 and fed to a further pump, which can apply a higher pressure again.
  • the pump piston 213 In operation, by a rotational movement of the drive shaft 203, the pump piston 213 is moved radially toward the drive shaft by the eccentric shape of the portion 204. In this case, the cylinder chamber 212 is filled with fluid. The fluid is over the supply line 217 and the cavity 215 from the crank chamber 202 sucked into the cylinder chamber 212. As a result of the further rotational movement of the drive shaft, the pump piston is moved axially away from the drive shaft and thereby compresses the fluid located in the cylinder chamber. The compressed fluid may be expelled via drain line 216 and cavity 208 following the compression stroke. If the pump unit is a prefeed pump of an injection system of an internal combustion engine, the pressurized fluid can be fed to a further pump, which can deliver the fluid at a higher pressure to a high-pressure fuel reservoir, the so-called common rail.
  • FIG. 3 shows a pump unit 300.
  • the pump unit 300 has a cylinder housing 301.
  • a pump piston 303 is arranged to be movable.
  • the cylinder housing 301 surrounds a cavity 305 with a recessed area 304 of the pump piston 303.
  • the cavity 305 is hydraulically arranged on the suction side of the pump unit 300.
  • the cylinder housing 301 further surrounds a drain line 306 through which fluid can be removed. Hydraulically connected to the drain line 306 is a cavity 307 which is surrounded by the housing body 301.
  • a damping means 308 is arranged in the cavity 307.
  • the drain line 306 and the cavity 307 are arranged downstream of the cylinder chamber 302 hydraulically.
  • the cavity 307 is arranged so that when fluid is disposed therein, movement of the pump piston 303 is damped by the fluid.
  • active damping elements can be arranged in the cavity 307.
  • a spring for damping a movement of the pump piston 303 is arranged in the cavity 307.
  • a diaphragm for damping a movement of the pump piston 303.
  • the cylinder housing 301 which comprises aluminum or plastic, for example, is arranged to be arranged on a pump arrangement.
  • the pump unit 300 or the cylinder housing 301 is flanged to the pump assembly.
  • the cylinder housing 301 may also be threaded to be bolted to the pump assembly.
  • the pump unit 300 may also be coupled to the pump assembly via screw members.
  • FIG. 4 shows a pump unit 400.
  • a pump piston 403 is movably arranged in a cylinder space 402.
  • the cylinder space 402 is surrounded by a cylinder housing 401.
  • the pump piston 403 closes with the cylinder housing 401 or the cylinder chamber 402 relatively close to a fluid.
  • the pump piston 403 has a recessed portion 404.
  • the pump piston 403, together with the recessed portion 404, surrounds a cavity 405 together with the cylinder housing 401.
  • the cylinder space 402 is hydraulically coupled to the cavity 405 via a recess in the recessed area 404.
  • Downstream of the cylinder chamber 402 is a drain line 406, which is surrounded by the cylinder housing 401.
  • the cylinder housing 401 surrounds a cavity 407 which is hydraulically coupled to the cylinder space 402 and the drain line 406.
  • At least one damping means 408 may be arranged in the cavity 407.
  • the damping means 408 is arranged to damp a movement of the pump piston 403.
  • the cylinder housing 401 is arranged, the pump unit 400 to a pump assembly via a crimp connection to couple.
  • the pump unit may also be coupled to the pump assembly via a flange connection.
  • the cylinder housing 401 includes, for example, aluminum or plastic.
  • the drain line 406 may include an angle of about 90 ° with the cylinder 402 as in the embodiment shown. This corresponds to a substantially parallel alignment with a line, not shown, which leads to a volume flow valve.
  • the drain line can also be arranged at a different angle.
  • the drain line 406 can not be arranged transversely to the cylinder space 402, so that it is not parallel to the line to the flow control valve. Thereby, a further damping of a movement of the pump piston 403 can be made possible and a spiral flow of the fluid can be generated.
  • It can also be arranged at least one pressure relief valve that has a damping effect.
  • the construction shown in particular the promotion of fluid at low speeds is improved. By a relatively high efficiency of such a pump unit energy losses are reduced.

Abstract

Eine Pumpenanordnung (100) zur Förderung eines Fluids umfasst einen Gehäusekörper (101) mit einem Kurbelraum (102) und eine in dem Kurbelraum (102) angeordnete Antriebswelle (103). Zwei von der Antriebswelle (103) antreibbare Pumpeneinheiten (110; 120) sind als Kolbenpumpen ausgebildet. Die Pumpeneinheiten weisen jeweils auf: ein Zylindergehäuse (111; 211), das einen Zylinderraum (112; 212) umgibt, einen Pumpenkolben (113; 213), der axial bewegbar in dem Zylinderraum (112; 212) angeordnet ist und der mit der Antriebswelle (103) in Wirkverbindung steht. Die Pumpeneinheit (110) und die weitere Pumpeneinheit (120) sind hydraulisch gekoppelt und die weitere Pumpeneinheit (120) ist der Pumpeneinheit (110) hydraulisch nachgeschaltet.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung zur Förderung eines Fluids.
  • Kraftstoffeinspritzsysteme von Verbrennungskraftmaschinen weisen einen motornahen Hochdruckspeicher oder eine Speicherleitung auf, aus dem beziehungsweise aus der die einzelnen Kraftstoffeinspritzventile gespeist werden. Dieser Hochdruckspeicher wird oftmals als Common Rail bezeichnet. Die Pumpen, die den Hochdruckspeicher beliefern, sollen den notwendigen Volumenstrom und den erforderlichen Fluiddruck präzise und effizient bereitstellen können und dabei einen geringe Einbaugröße aufweisen. Solche Kraftstoffeinspritzsysteme weisen üblicherweise eine Vorförderpumpe auf, mit der Kraftstoff aus einem Kraftstofftank zur Saugseite einer Hochdruckpumpe gefördert werden kann. Eine der Vorförderpumpe hydraulisch nachgeschaltete Hochdruckpumpe fördert Kraftstoff dann in einen Kraftstoffspeicher, von wo aus er an mit dem Kraftstoffspeicher hydraulisch gekoppelte Injektoren verteilt werden kann.
  • Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Pumpenanordnung anzugeben, die einen guten Wirkungsgrad aufweist.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpenanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
  • Eine Pumpenanordnung zur Förderung eines Fluids umfasst einen Gehäusekörper mit einem Kurbelraum. In dem Kurbelraum ist eine Antriebswelle angeordnet, die eine Pumpeneinheit antreiben kann. Die Pumpeneinheit weist ein Zylindergehäuse auf, das einen Zylinderraum umgibt. In dem Zylinderraum axial bewegbar ist ein Pumpenkolben angeordnet, der mit der Antriebswelle in Wirkverbindung steht. Die Pumpenanordnung umfasst eine weitere von der Antriebswelle antreibbare Pumpeneinheit. Die weitere Pumpeneinheit weist ein weiteres Zylindergehäuse auf, das einen weiteren Zylinderraum umgibt. In dem weiteren Zylinderraum axial bewegbar ist ein weiterer Pumpenkolben angeordnet. Der weitere Pumpenkolben steht mit der Antriebswelle in Wirkverbindung. Die Pumpeneinheit und die weitere Pumpeneinheit sind hydraulisch gekoppelt und die weitere Pumpeneinheit ist der Pumpeneinheit hydraulisch nachgeschaltet.
  • Die Pumpeneinheit kann mindestens einen wiederum weiteren Pumpenkolben aufweisen, der mit der Antriebswelle in Wirkverbindung steht. Dadurch können zwei oder mehr Kolben als Vorförderpumpe genutzt werden und somit die richtige Phasenzuordnung des Fördervolumenstroms gut zugeordnet werden.
  • Die Antriebswelle kann mindestens einen Exzenterabschnitt aufweisen, der von einem runden Hubring umgeben ist. Der runde Hubring ist mit dem Pumpenkolben gekoppelt. Zwischen dem Exzenterabschnitt und dem Hubring kann ein Gleitlager angeordnet sein. Der Hubring kann eine Ausnehmung zur Zuführung des Fluids an das Gleitlager aufweisen. So ist eine möglichst reibungsarme Übertragung der Bewegung der Antriebswelle auf den Pumpenkolben möglich.
  • Der Pumpenkolben kann einen zurückgesetzten Bereich aufweisen, der mit dem Zylindergehäuse einen Hohlraum zur Zuführung von Fluid umgibt. So ist insbesondere beim Start der Pumpe genügend Fluid im Ansaugtrakt, da an dem Exzenterabschnitt eine Fluidreserve vorhanden ist.
  • Der Pumpenkolben kann eine Zuleitung zur Zuführung von Fluid in den Zylinderraum umgeben, die mit dem Hohlraum hydraulisch gekoppelt ist. So ist eine relativ einfache Fluidführung in der Pumpenanordnung gegeben.
  • Das Zylindergehäuse kann von dem Gehäusekörper umgeben sein, wobei das Zylindergehäuse und der Gehäusekörper einen weiteren Hohlraum zur Abführung von Fluid umgeben, so dass der weitere Hohlraum zwischen dem Zylindergehäuse und dem Gehäusekörper angeordnet ist. Dadurch ist eine möglichst einfache Fluidführung in der Pumpenanordnung gegeben. Der weitere Hohlraum kann so ausgebildet sein, dass wenn in ihm Fluid angeordnet ist, das Fluid eine Bewegung des Pumpenkolbens dämpft. So ist eine relativ einfache Dämpfung des Pumpenkolbens möglicht.
  • Das Zylindergehäuse kann eine Ablaufleitung zur Abführung von Fluid aus dem Zylinderraum umgeben. Die Ablaufleitung kann mit dem weiteren Hohlraum hydraulisch gekoppelt sein, wobei die Ablaufleitung mit dem Zylinderraum einen Winkel kleiner oder gleich 90° einschließt. So ist eine hohe Flexibilität der Fluidführung in der Pumpenanordnung gegeben und die Dämpfung einer Bewegung des Pumpenkolbens kann verschiedenen stark sein.
  • Das Zylindergehäuse kann einen wiederum weiteren Hohlraum umgeben, der hydraulisch mit der Ablaufleitung gekoppelt ist, wobei in dem wiederum weiteren Hohlraum mindestens ein Mittel zur Dämpfung einer Bewegung des Pumpenkolbens angeordnet ist. Das mindestens eine Mittel zur Dämpfung kann mindestens eine Feder umfassen. Das mindestens eine Mittel zur Dämpfung kann auch mindestens eine Membran umfassen. So ist eine relativ effektive Möglichkeit der Dämpfung einer Bewegung des Pumpenkolbens gegeben.
  • Weitere Merkmale, Vorteile und Weiterbildungen ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit den Figuren 1 bis 4 erläuterten Beispielen.
  • Es zeigen:
    • Figur 1
    eine schematische Darstellung einer Pumpenanord- nung,
    Figur 2
    eine schematische Darstellung einer vergrößerten Ansicht eines Ausschnitts einer Pumpenanordnung,
    Figur 3
    eine schematische Darstellung einer Pumpeneinheit,
    Figur 4
    eine schematische Darstellung einer Pumpeneinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform.
  • Figur 1 zeigt eine Pumpenanordnung 100, die einen Gehäusekörper 101 umfasst. Der Gehäusekörper 101 umgibt einen Kurbelraum 102. In dem Kurbelraum 102 ist eine Antriebswelle 103 angeordnet. Die Antriebswelle weist einen Exzenterabschnitt 104 auf. Die Pumpenanordnung 100 umfasst eine Pumpeneinheit 110, die von dem Gehäusekörper 101 zumindest teilweise umgeben ist. Die Pumpeneinheit 110 weist ein Zylindergehäuse 111 auf, das einen Zylinderraum 112 umgibt. In dem Zylinderraum 112 ist ein Pumpenkolben 113 beweglich angeordnet. Der Pumpenkolben 113 steht mit dem Exzenterabschnitt 104 der Antriebswelle 103 in Verbindung.
  • Die Pumpenanordnung 100 umfasst eine weitere Pumpeneinheit 120. Die weitere Pumpeneinheit 120 weist ein Zylindergehäuse 121 auf, das einen Zylinderraum 122 umgibt. In dem Zylinderraum 122 ist ein Pumpenkolben 123 beweglich angeordnet. Der Pumpenkolben 123 steht mit der Antriebswelle 103 beziehungsweise einem weiteren Exzenterabschnitt der Antriebswelle in Wirkverbindung. Die Pumpeneinheit 110 und die Pumpeneinheit 120 sind hydraulisch miteinander gekoppelt. Die Pumpeneinheit 120 ist der Pumpeneinheit 110 hydraulisch nachgeschaltet.
  • Die Antriebswelle 103 ist drehbar in dem Kurbelraum 102 gelagert. Die Antriebswelle weist in den Abschnitten, in denen sie Kontakt zu Pumpenkolben haben kann, jeweils eine exzenterförmige Ausformung auf. Die Antriebswelle kann auch eine Nockenwelle sein. In diesem Fall kann die Anzahl der Förder-und Kompressionshübe über die Anzahl der Nocken vorgegeben werden. Die Anzahl der Förder- beziehungsweise Kompressionshübe entspricht dabei der Anzahl der Nocken.
  • Die Pumpeneinheit 110 ist beispielsweise eingerichtet, Fluid aus einem Fluidtank zu fördern. Beispielsweise ist die Pumpeneinheit 110 eingerichtet, einen Brennstoff aus einem Brennstofftank zu fördern. Die Pumpeneinheit 110 ist in einer Ausführungsform eine Vorförderpumpe einer Dieselbrennkraftmaschine.
  • Die Pumpeneinheit 120 ist eingerichtet, Fluid, das ihr von der Pumpeneinheit 110 zur Verfügung gestellt wird, mit einem höheren Druck zu beaufschlagen. Beispielsweise fördert die Pumpeneinheit 120 Fluid in einen Hochdrucktank. In einer Ausführungsform wird von der Pumpeneinheit 120 Diesel über eine Zuleitung an einen Druckspeicher durch die Pumpeneinheit 120 geliefert. Von dem Druckspeicher kann der Kraftstoff beispielsweise an Injektoren geführt und von diesen in Brennräume einer Brennkraftmaschine eingespritzt werden.
  • Die Pumpeneinheit 120 umfasst in einer weiteren Ausführungsform zwei oder mehr Pumpenkolben, die mit der Antriebswelle 103 in Wirkverbindung stehen. Die Pumpeneinheit 110 kann ebenfalls zwei oder mehr Pumpenkolben umfassen. Die Pumpenanordnung 100 kann zwei oder mehr Pumpeneinheiten aufweisen, die in Aufbau und Funktion der Pumpeneinheit 110 vergleichbar sind. Die Pumpeneinheiten der Pumpenanordnung sind als Kolbenpumpen ausgeführt.
  • Figur 2 zeigt einen Gehäusekörper 201 einer Pumpenanordnung, wie in Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben. Der Gehäusekörper 201 umgibt einen Kurbelraum 202, in dem eine Antriebswelle 203 drehbar gelagert ist. Die Antriebswelle 203 weist einen Exzenterabschnitt 204 auf. An dem Exzenterabschnitt 204 ist ein Hubring 205 angeordnet, der über ein Gleitlager 206 mit dem Exzenterabschnitt 204 gekoppelt ist. Der Hubring 205 weist eine Ausnehmung 207 auf, so dass Fluid durch den Hubring 205 an das Gleitlager 206 gelangen kann, um dieses zu schmieren.
  • Der Gehäusekörper 201 umgibt eine Ausnehmung, in der eine Pumpeneinheit 210 angeordnet ist. Die Pumpeneinheit 210 umfasst ein Zylindergehäuse 211, das einen Zylinderraum 212 umgibt. In dem Zylinderraum 212 ist ein Pumpenkolben 213 beweglich angeordnet, der mit der Antriebswelle 203 in Wirkverbindung steht. Der Pumpenkolben 213 weist einen zurückgesetzten Bereich 214 auf, der mit der Antriebswelle 203 gekoppelt ist. Der zurückgesetzte Bereich 214 und das Zylindergehäuse 211 umgeben einen Hohlraum 215. Der Pumpenkolben 213 umgibt an dem zurückgesetzten Bereich 214 eine Zuleitung 217, die mit dem Hohlraum 215 hydraulisch gekoppelt ist. Das Zylindergehäuse umgibt eine Ablaufleitung 216, die mit einem Hohlraum 208 hydraulisch gekoppelt ist. Der Hohlraum 208 wird von dem Gehäusekörper 201 und dem Zylindergehäuse 211 umgeben, so dass der Hohlraum 208 zwischen dem Zylindergehäuse und dem Gehäusekörper angeordnet ist.
  • Das Zylindergehäuse 211, der Zylinderraum 212 und der Pumpenkolben 213 sind in der Pumpeneinheit koaxial angeordnet. Das Zylindergehäuse ist aus einem Metall gebildet, beispielsweise Aluminium oder Stahl. Das Zylindergehäuse kann auch aus einem Kunststoff gebildet sein. Der Pumpenkolben 213 ist axial bewegbar in dem Zylinderraum des Zylindergehäuses gelagert und mit der Antriebswelle gekoppelt. Um den Zylinderraum mit Fluid befüllen zu können, weist der Pumpenkolben 213 die Zuleitung 217 auf. Um Fluid aus dem Zylinderraum ausstoßen zu können, weist die Pumpeneinheit die Ablaufleitung 216 auf. Die Ablaufleitung 216 ist über den Hohlraum 208 und weitere Leitungen hydraulisch mit mindestens einer weiteren Kolbenpumpe gekoppelt.
  • Der Hubring 205, der an dem Exzenterabschnitt 204 angeordnet ist, weist eine gemeinsame Kontaktfläche mit dem zurückgesetzten Bereich 214 des Pumpenkolbens 213 auf. Der Hubring 204 ist rund, beispielsweise ringförmig. Bei einer Bewegung der Antriebswelle 203 gleitet der Hubring 25 um die Antriebswelle, da er durch das Gleitlager 206 gleitend gelagert ist. Das Gleitlager 206 wird beispielsweise mit Fluid geschmiert, das durch die Ausnehmung 207 aus dem Kurbelraum 202 an das Gleitlager 206 gelangt. Pumpenkolben 213 und Hubring 205 bewegen sich relativ zueinander so möglichst wenig. Das Hubvolumen der Pumpeneinheit kann relativ klein gewählt werden, beispielsweise 1,8 cm3. Eine Hubvolumenvariation der Pumpeneinheit kann über unterschiedliche Exzentrizitäten erzeugt werden. Beispielsweise ist der exzentrische Abschnitt der Antriebswelle in drei Stufen abgestuft.
  • Der Kurbelraum 202 kann an einem Ende der Antriebswelle 203, an dem der Exzenterbereich 204 angeordnet ist, von einem einstückigen Gehäusekörper 201 abgeschlossen werden. Es kann auch ein Abschlusselement an dem Gehäusekörper 201 befestigt werden, das den Kurbelraum 202 abschließt. Beispielsweise wird das Abschlusselement über eine Schraubverbindung mit dem Gehäusekörper 201 gekoppelt.
  • Um in Betrieb eine Bewegung des Pumpenkolbens 213 zu dämpfen, kann der Hohlraum 208 mit einem entsprechend großen Volumen ausgeführt sein. Die Ablaufleitung 216 kann ebenfalls einen vergrößerten Durchmesser aufweisen, um ein vergrößertes Volumen zu erhalten. Das in dem vergrößerten Volumen der Ablaufleitung 216 beziehungsweise in dem Hohlraum 208 befindliche Fluid kann eine Bewegung des Pumpenkolbens 213 dämpfen. So kann beispielsweise ein Nachschwingen des Pumpenkolbens 213 verhindert werden. Die Ablaufleitung 216 kann wie im gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Zylinderraum einen Winkel von 90° einschließen. Die Ablaufleitung 216 kann mit dem Zylinderraum einen beliebigen Winkel einschließen, insbesondere einen Winkel zwischen 0° und 90°. So kann die Dämpfung des Pumpenkolbens 213 weiter verbessert werden.
  • In dem Kurbelraum 202 befindet sich Fluid, beispielsweise um Lager der Antriebswelle 203 zu schmieren. Dieses Fluid kann in den Hohlraum 215 gelangen. Von dort kann es über die Zuleitung 217 in den Zylinderraum 212 gelangen. Das Fluid aus dem Kurbelraum 202 beziehungsweise dem Hohlraum 215 kann durch die Pumpeneinheit 210 mit einem höheren Druck als es in dem Kurbelraum 202 aufweist beaufschlagt werden und einer weiteren Pumpe zugeführt werden, die es mit einem wiederum höheren Druck beaufschlagen kann.
  • Im Betrieb wird durch eine Drehbewegung der Antriebswelle 203 der Pumpenkolben 213 durch die exzentrische Form des Abschnitts 204 radial zur Antriebswelle hin bewegt. Dabei wird der Zylinderraum 212 mit Fluid befüllt. Das Fluid wird über die Zuleitung 217 und dem Hohlraum 215 aus dem Kurbelraum 202 in den Zylinderraum 212 gesaugt. Durch die weitere Drehbewegung der Antriebswelle wird der Pumpenkolben axial von der Antriebswelle weg bewegt und verdichtet dabei das in dem Zylinderraum befindliche Fluid. Das komprimierte Fluid kann im Anschluss an den Kompressionshub über die Ablaufleitung 216 und den Hohlraum 208 ausgestoßen werden. Handelt es sich bei der Pumpeneinheit um eine Vorförderpumpe einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, so kann das mit Druck beaufschlagte Fluid einer weiteren Pumpe zugeführt werden, die das Fluid mit einem wiederum höheren Druck zu einem Hochdruck-Kraftstoffspeicher fördern kann, dem so genannten Common Rail.
  • Figur 3 zeigt eine Pumpeneinheit 300. Die Pumpeneinheit 300 weist ein Zylindergehäuse 301 auf. In einem Zylinderraum 302, der von dem Zylindergehäuse 301 umgeben wird, ist ein Pumpenkolben 303 beweglich angeordnet. Das Zylindergehäuse 301 umgibt mit einem zurückgesetzten Bereich 304 des Pumpenkolbens 303 einen Hohlraum 305. Der Hohlraum 305 ist hydraulisch an der Ansaugseite der Pumpeneinheit 300 angeordnet. Das Zylindergehäuse 301 umgibt weiterhin eine Ablaufleitung 306, durch die Fluid abgeführt werden kann. Hydraulisch mit der Ablaufleitung 306 ist ein Hohlraum 307 gekoppelt, der von dem Gehäusekörper 301 umgeben wird.
  • In dem Hohlraum 307 ist ein Mittel zur Dämpfung 308 angeordnet. Die Ablaufleitung 306 und der Hohlraum 307 sind dem Zylinderraum 302 hydraulisch nachgeordnet. Der Hohlraum 307 ist eingerichtet, dass wenn in ihm Fluid angeordnet ist, eine Bewegung des Pumpenkolbens 303 durch das Fluid gedämpft wird. Weiterhin können in dem Hohlraum 307 aktive Dämpfelemente angeordnet sein. Beispielsweise ist in dem Hohlraum 307 eine Feder zur Dämpfung einer Bewegung des Pumpenkolbens 303 angeordnet. In einer weiteren Ausführungsform ist in dem Hohlraum 307 eine Membran zur Dämpfung einer Bewegung des Pumpenkolbens 303 angeordnet.
  • Das Zylindergehäuse 301, das beispielsweise Aluminium oder Kunststoff umfasst, ist eingerichtet, an einer Pumpenanordnung angeordnet zu werden. Beispielsweise wird die Pumpeneinheit 300 beziehungsweise das Zylindergehäuse 301 an die Pumpenanordnung angeflanscht. Das Zylindergehäuse 301 kann auch ein Gewinde aufweisen, um mit der Pumpenanordnung verschraubt zu werden. Die Pumpeneinheit 300 kann auch über Schraubelemente mit der Pumpenanordnung gekoppelt werden.
  • Figur 4 zeigt eine Pumpeneinheit 400. Ein Pumpenkolben 403 ist bewegbar in einem Zylinderraum 402 angeordnet. Der Zylinderraum 402 wird von einem Zylindergehäuse 401 umgeben. Der Pumpenkolben 403 schließt mit dem Zylindergehäuse 401 beziehungsweise dem Zylinderraum 402 relativ dicht gegenüber einem Fluid ab. An der Ansaugseite der Pumpeneinheit 401 weist der Pumpenkolben 403 einen zurückgesetzten Bereich 404 auf. Der Pumpenkolben 403 umgibt mit dem zurückgesetzten Bereich 404 zusammen mit dem Zylindergehäuse 401 einen Hohlraum 405. Der Zylinderraum 402 ist über eine Ausnehmung im zurückgesetzten Bereich 404 hydraulisch mit dem Hohlraum 405 gekoppelt. Dem Zylinderraum 402 hydraulisch nachgeordnet ist eine Ablaufleitung 406, die von dem Zylindergehäuse 401 umgeben ist. Das Zylindergehäuse 401 umgibt einen Hohlraum 407, der Hydraulisch mit dem Zylinderraum 402 und der Ablaufleitung 406 gekoppelt ist.
  • In dem Hohlraum 407 kann mindestens ein Mittel zur Dämpfung 408 angeordnet sein. Das Mittel zur Dämpfung 408 ist eingerichtet, eine Bewegung des Pumpenkolbens 403 zu dämpfen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Zylindergehäuse 401 eingerichtet, die Pumpeneinheit 400 an einer Pumpenanordnung über eine Bördelverbindung zu koppeln. Die Pumpeneinheit kann auch über eine Flanschverbindung mit der Pumpenanordnung gekoppelt werden.
  • Das Zylindergehäuse 401 umfasst beispielsweise Aluminium oder Kunststoff. So kann das Gesamtgewicht der Pumpenanordnung reduziert werden. Die Ablaufleitung 406 kann wie im gezeigten Ausführungsbeispiel mit dem Zylinder 402 einen Winkel von etwa 90° einschließen. Dies entspricht einer im Wesentlichen parallelen Ausrichtung zu einer nicht gezeigten Leitung die zu einem Volumenstromventil führt. Die Ablaufleitung kann auch in einem anderen Winkel angeordnet werden. Insbesondere kann die Ablaufleitung 406 nicht quer zum Zylinderraum 402 angeordnet werden, so dass sie nicht parallel zu der Leitung zum Volumenstromventil ist. Dadurch kann eine weitere Dämpfung einer Bewegung des Pumpenkolbens 403 ermöglicht werden und eine Spiralströmung des Fluids erzeugt werden. Es kann auch mindestens ein Druckbegrenzungsventil angeordnet sein, dass eine dämpfende Wirkung hat. Durch den gezeigten Aufbau ist insbesondere die Förderung von Fluid bei kleinen Drehzahlen verbessert. Durch einen relativ hohen Wirkungsgrad einer solchen Pumpeneinheit werden energetische Verluste reduziert.
    • Bezugszeichenliste
    • 100
    Pumpenanordnung
    101
    Gehäusekörper
    102
    Kurbelraum
    103
    Antriebswelle
    104
    Exzenterabschnitt
    110
    Pumpeneinheit
    111
    Zylindergehäuse
    112
    Zylinderraum
    113
    Pumpenkolben
    120
    Pumpeneinheit
    121
    Zylindergehäuse
    122
    Zylinderraum
    123
    Pumpenkolben
    201
    Gehäusekörper
    203
    Antriebswelle
    204
    Exzenterabschnitt
    205
    Hubring
    206
    Gleitlager
    207
    Ausnehmung
    208
    Hohlraum
    210
    Pumpeneinheit
    211
    Zylindergehäuse
    212
    Zylinderraum
    213
    Pumpenkolben
    214
    zurückgesetzten Bereich
    215
    Hohlraum
    216
    Ablaufleitung
    217
    Zuleitung
    300
    Pumpeneinheit
    301
    Zylindergehäuse
    302
    Zylinderraum
    303
    Pumpenkolben
    304
    zurückgesetzten Bereich
    305
    Hohlraum
    306
    Ablaufleitung
    307
    Hohlraum
    308
    Mittel zur Dämpfung
    400
    Pumpeneinheit
    401
    Zylindergehäuse
    402
    Zylinderraum
    403
    Pumpenkolben
    404
    zurückgesetzten Bereich
    405
    Hohlraum
    406
    Ablaufleitung
    407
    Hohlraum
    408
    Mittel zur Dämpfung

Claims (12)

  1. Pumpenanordnung (100) zur Förderung eines Fluids, umfassend:
    - einen Gehäusekörper (101) mit einem Kurbelraum (102),
    - einer in dem Kurbelraum (102) angeordneten Antriebswelle (103),
    - eine von der Antriebswelle (103) antreibbare Pumpeneinheit (110), die aufweist: ein Zylindergehäuse (111), das einen Zylinderraum (112) umgibt, einen Pumpenkolben (113), der axial bewegbar in dem Zylinderraum (112) angeordnet ist und der mit der Antriebswelle (103) in Wirkverbindung steht,
    - eine weitere von der Antriebswelle (103) antreibbare Pumpeneinheit (120), die aufweist: ein weiteres Zylindergehäuse (121), das einen weiteren Zylinderraum (122) umgibt, einen weiteren Pumpenkolben (123), der axial bewegbar in dem weiteren Zylinderraum (122) angeordnet ist und der mit der Antriebswelle (103) in Wirkverbindung steht, wobei die Pumpeneinheit (110) und die weitere Pumpeneinheit (120) hydraulisch gekoppelt sind und die weitere Pumpeneinheit (120) der Pumpeneinheit (110) hydraulisch nachgeschaltet ist.
  2. Pumpenanordnung nach Anspruch 1, bei der die Pumpeneinheit (110) mindestens einen wiederum weiteren Pumpenkolben aufweist, der mit der Antriebswelle (103) in Wirkverbindung steht.
  3. Pumpenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Antriebswelle (103; 203) mindestens einen Exzenterabschnitt (104; 204) aufweist und bei der der mindestens eine Exzenterabschnitt (104; 204) von einem runden Hubring (205) umgeben ist, der mit dem Pumpenkolben (113; 213) gekoppelt ist.
  4. Pumpenanordnung nach Anspruch 3, wobei zwischen dem Exzenterabschnitt (104; 204) und dem Hubring (205) ein Gleitlager (206) angeordnet ist, und der Hubring (205) eine Ausnehmung (207) zur Zuführung des Fluids an das Gleitlager (206) aufweist.
  5. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der der Pumpenkolben (113; 213) einen zurückgesetzten Bereich aufweist (214), wobei der zurückgesetzte Bereich und das Zylindergehäuse einen Hohlraum (215) zur Zuführung von Fluid umgeben.
  6. Pumpenanordnung nach Anspruch 5, bei der der Pumpenkolben eine Zuleitung (217) zur Zuführung von Fluid in den Zylinderraum (212) umgibt, die mit dem Hohlraum (215) hydraulisch gekoppelt ist.
  7. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, bei der das Zylindergehäuse (211) von dem Gehäusekörper (201) umgeben ist, wobei das Zylindergehäuse (211) und der Gehäusekörper (201) einen weiteren Hohlraum (208) zur Abführung von Fluid umgeben, so dass der weitere Hohlraum (208) zwischen dem Zylindergehäuse (211) und dem Gehäusekörper (201) angeordnet ist.
  8. Pumpenanordnung nach Anspruch 7, bei der der weitere Hohlraum (208) so ausgebildet ist, dass wenn in ihm Fluid angeordnet ist, das Fluid eine Bewegung des Pumpenkolbens (213) dämpft.
  9. Pumpenanordnung nach Anspruch 7 oder 8, bei der das Zylindergehäuse eine Ablaufleitung (216) zur Abführung von Fluid aus dem Zylinderraum (212) umgibt, die mit dem weiteren Hohlraum (208) hydraulisch gekoppelt ist, wobei die Ablaufleitung (216) mit dem Zylinderraum (212) einen Winkel kleiner oder gleich 90° einschließt.
  10. Pumpenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, bei der das Zylindergehäuse (111; 211; 301) einen wiederum weiteren Hohlraum (307) umgibt, der hydraulisch mit der Ablaufleitung (306) gekoppelt ist, wobei in dem wiederum weiteren Hohlraum (307) mindestens ein Mittel (308) zur Dämpfung einer Bewegung des Pumpenkolbens (301) angeordnet ist.
  11. Pumpenanordnung nach Anspruch 10, wobei das mindestens eine Mittel (308) zur Dämpfung mindestens eine Feder umfasst.
  12. Pumpenanordnung (100) nach Anspruch 10, wobei das mindestens eine Mittel (308) zur Dämpfung mindestens eine Membran umfasst.
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