JP2008524485A - ベーンポンプ - Google Patents

Abstract

ベーンポンプに、ポンプケーシング（１０）が設けられており、ポンプケーシング（１０）内にロータ（２０）が配置されており、ロータ（２０）が、駆動軸（１２）によって回転駆動されるようになっており、ロータ（２０）が、周に沿って分配配置された複数の溝（２４）を備えており、溝（２４）が、少なくとも実質的にロータ（２０）の回転軸線（１３）に対して半径方向で延びており、溝（２４）に、それぞれ１つのベーン状の搬送エレメント（２６）がしゅう動可能にガイドされている。ロータ（２０）は、周壁（１８）によって包囲されており、周壁（１８）は、ロータの回転軸線に対して偏心的に延びており、周壁（１８）に、搬送エレメント（２６）が半径方向外側端部で接触するようになっている。ロータ（２０）の回転軸線（１３）方向で、ロータ（２０）に、ポンプケーシング（１０）のケーシング端壁（１４，１６）が隣接している。搬送エレメント（２６）によって、ロータ（２０）の回転運動時に、媒体が、吸込領域（２８，３０）から、ロータ（２０）の回転方向（２１）でみて吸込領域（２８，３０）に対して変位された吐出領域（３２，３４）に搬送されるようになっている。少なくとも１つのケーシング端壁（１４，１６）に、ロータ（２０）の回転軸線（１３）を包囲するリング溝（３８；１３８）が形成されており、リング溝（３８；１３８）が、ロータ（２０）の溝（２４）の、半径方向内側に位置する内側領域と対向しており、リング溝（３８；１３８）が、ケーシング端壁（１４，１６）に設けられた結合溝（４０）を介して吐出領域（３２，３４）と結合されている。結合溝（４０）は、吐出領域（３２，３４）から出発して、ロータ（２０）の回転方向（２１）でみて半径方向内向きにカーブしてリング溝（３８；１３８）に向かって延びている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式のベーンポンプから出発する。

そのようなベーンポンプは、ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９９５２１６７号明細書から公知である。このベーンポンプは、ポンプケーシングを備えており、ポンプケーシング内にロータが配置されており、ロータは、駆動軸によって回転駆動される。ロータは、周にわたって分配された複数の溝を有しており、溝は、少なくともロータの回転軸線に対して実質的に半径方向で延びており、溝に、それぞれ１つのベーン状の搬送エレメントがしゅう動可能にガイドされている。ポンプケーシングは、ロータを包囲する、ロータの回転軸線に対して偏心的な周壁を備えており、周壁に、ベーンが半径方向外側端部で接触する。ポンプケーシングは、ロータの回転軸線方向で、ロータに隣接するケーシング端壁を備えている。ロータの回転時に、周壁の偏心的な配置構造に基づいて、ベーンの間に増減するチャンバが形成され、ベーンの間で、搬送しようとする媒体が、吸込領域から、吸込領域に対して周方向で変位して位置する吐出領域に増圧下で搬送される。

この場合ベーンは、ロータ回転時の遠心力に基づいて、周壁と接触状態で保持され、この場合特にベーンポンプの始動時における比較的低い回転数では、僅かな遠心力しか形成されないので、ベーンポンプの搬送能力は小さい。公知のベーンポンプでは、ケーシング端壁に、ロータの周の一部にわたって延びるリング状の溝が設けられており、溝に、ベーンポンプと共通のポンプ配置構造を形成する別の搬送ポンプから、圧縮された媒体が供給される。リング状の溝は、ロータの溝内に設けられたベーンによって、ベーンによって制限された半径方向内側に位置する内側領域と結合されている。溝の内側領域における高められた圧力によって、ベーンは、遠心力に対して追加的に半径方向外向きに周壁に向かって押し付けられる。このような構造は、別の搬送ポンプが存在する場合にしか実現されない。さらに単にロータの周の一部にわたって延びるリング状の溝によって、ロータの溝の内側領域は、ロータの、適当な部分回転を介して圧力負荷することしかができず、これによって場合によってはベーンの比較的小さな押圧力しか周壁に形成されない。

発明の利点
これに対して、本発明による、請求項１の特徴部に記載の構成を備えたベーンポンプの有する利点によれば、ロータの溝の半径方向内側に位置する内側領域の圧力負荷は、ベーンポンプ自体によって形成される圧力によって行われる。ロータの全周にわたって延びるリング溝によって、ロータの溝の内側領域の圧力負荷が改善される。さらに内向きに延びる結合溝に、ロータ回転時に、ドラッグ流が形成され、ドラッグ流によってリング溝に増圧が生ぜしめられ、さらにまたドラッグ流によって、ロータの溝の、リング溝と結合している内側領域にも増圧が生ぜしめられる。このようなドラッグ流は、ロータの回転数が増加するにつれて強まるので、周壁に対する搬送エレメントの押圧力は、回転数の増加と共にさらに強められる。さらに結合溝の延伸によって、搬送エレメントは、結合溝をほぼ直角に擦過し、これによって結合溝の擦過時に搬送エレメントが傾斜し、かつ／または振れる恐れは小さい。

従属請求項には、本発明によるベーンポンプの有利な実施形態および改良形を記載した。請求項３記載の実施形態によって、結合溝付近の損失の少ない流入および流出が実現される。請求項５記載の実施形態によって、リング溝からの半径方向内向きの漏れを小さく維持することができる。

実施例の説明
図１〜図４には、有利には燃料、特にディーゼル燃料を搬送するために設けられたベーンポンプを示した。ベーンポンプによって、燃料は、貯蔵容器から高圧ポンプに搬送される。ベーンポンプは、高圧ポンプから分離して配置するか、高圧ポンプに取り付けるか、高圧ポンプに組み込むことができる。ベーンポンプは、ポンプケーシング１０と駆動軸１２とを備えており、ポンプケーシング１０は、複数部分から形成されており、駆動軸１２は、ポンプケーシング１０に突入している。ポンプケーシング１０は、２つのケーシング端壁１４，１６を備えており、ケーシング端壁１４，１６によって、軸方向で、つまり駆動軸１２の回転軸線１３の方向でポンプチャンバが画成されている。周方向では、ポンプチャンバは、周壁１８によって画成されており、周壁１８は、ケーシング端壁１４，１６の一方と一体的に、またはケーシング端壁１４，１６とは個別的に形成することができる。

ポンプチャンバ内にロータ２０が配置されており、ロータ２０は、たとえば溝／キー結合部２２を介して駆動軸１２と相対回動不能に（つまり一緒に回転するように）結合されている。ロータ２０は、周に沿って分配配置された、少なくともロータ２０の回転軸線１３に対して実質的に半径方向で延びる複数の溝２４を備えている。溝２４は、ロータ２０の外周面から出発して、回転軸線１３に向かってロータ２０に突入して延びている。たとえば４つの溝２４が設けられているが、３つ以下または５つ以上の溝２４を設けてもよい。各溝２４には、板状の搬送エレメント２６がしゅう動可能に配置されており、搬送エレメント２６は、以下にベーンと記載し、ベーンは、半径方向外側の端部領域で溝２４から突出している。

ポンプケーシング１０の周壁１８の内面は、たとえば円形または別の形状を有して、ロータ２０の回転軸線１３に対して偏心的に形成されている。少なくとも１つのケーシング端壁１４，１６には吸込領域が設けられており、吸込領域に少なくとも１つの吸込開口２８が通じている。吸込領域において、有利には少なくとも１つのケーシング端壁１４，１６で、ロータ２０の周方向で延びる、ほぼ腎臓形にカーブした吸込溝３０が形成されており、吸込溝３０に吸込開口２８が通じている。吸込開口２８は、吸込溝３０に通じていて、有利にはロータ２０の回転方向２１とは逆向きの端部領域で通じている。吸込開口２８は、貯蔵容器からガイドされた供給路と結合されている。少なくとも１つのケーシング端壁１４，１６には、追加的に吐出領域が設けられており、吐出領域に少なくとも１つの吐出開口３２が通じている。吐出領域において、有利には少なくとも１つのケーシング端壁１４，１６で、ロータ２０の周方向で縦長に延びる、ほぼ腎臓形にカーブした吐出溝３４が形成されており、吐出溝３４に圧力開口３２が通じている。吐出開口３２は、吐出溝３４に通じていて、有利にはロータ２０の回転方向に向いた端部領域で通じている。吐出開口３２は、高圧ポンプに向かってガイドされた排出路と結合されている。吸込開口２８、吸込溝３０、吐出開口３２および吐出溝３４は、周壁１８の内面の傍でロータ２０の回転軸線１３から半径方向間隔を有して配置されている。ベーン２６は、半径方向外側端部で、周壁１８の内面に接触し、かつ回転方向２１でのロータ２０の回転運動時に周壁の内面に沿って滑動する。ロータ２０の回転軸線１３に関して周壁１８の内面が偏心的に形成されていることに基づいて、ベーン２６の間に、可変容量を有するチャンバ３６が形成される。吸込溝３０および吸込開口は、ロータ２０の回転方向２１で回転運動する際にチャンバ３６の容量が増加する周方向領域に配置されているので、チャンバ３６は、燃料で充填される。吐出溝３４および吐出開口３２は、ロータ２０の回転方向２１で回転運動する際にチャンバ３６の容量が減少する周方向領域に配置されているので、チャンバ３６から燃料が吐出溝３４に排出され、吐出溝３４から吐出開口３２に排出される。

少なくとも１つのケーシング端壁１４，１６にリング溝３８が設けられており、リング溝３８は、吐出溝３４を介して結合溝４０と結合されている。リング溝３８は、ロータ２０の回転軸線１３から半径方向間隔を有して延びていて、それもリング溝３８がロータ２０の溝２４内でベーン２６によって画成された半径方向内側の内側領域に対向するような半径方向間隔を有して延びている。リング溝３８は、ロータ２０の回転軸線１３に対して少なくともほぼ同心的に形成されており、リング溝３８と駆動軸１２との間にシール領域３９が形成されており、シール領域３９では、ロータ２０とこれに隣接するケーシング端壁１４，１６との間で、僅かな軸方向間隔しか設けられていない。駆動軸１２の周りの領域には低圧しか存在しないので、リング溝３８と駆動軸１２の周りの領域との間に減圧が存在する。結合溝４０は、ロータ２０の回転方向２１でリング溝３８に接近するように延びている。さらに結合溝４０は、有利にはカーブして、特に渦巻形にカーブして延びている。結合溝４０は、有利には一方では少なくともほぼ接線方向で吐出溝３４に通じていて、かつ／または他方では少なくともほぼ接線方向でリング溝３８に通じている。有利には、結合溝４０は、吐出溝３４の、ロータ２０の回転方向２１とは逆向きの端部領域に通じている。吐出溝３４とリング溝３８との結合によって、リング溝３８ひいては、リング溝３８と結合された、ロータ２０の溝２４の内側領域に、比較的高い圧力が作用し、この圧力によって、周壁１８の内面に対するベーン２６の接触力が強められ、これによってベーンポンプの搬送能力が改善される。結合溝４０のカーブした経過によって、さらにロータ２０の回転運動時に、結合溝４０にドラッグ流（Schleppstroemung；推進流；drag flow）が形成され、ドラッグ流によって、リング溝３８ひいては溝２４における圧力がさらに上昇し、これによって周壁１８に対するベーン２６の押圧力がさらに高められる。特にドラッグ流に基づいて、既にベーンポンプの始動時にリング溝３８において圧力上昇が行われるので、ベーンポンプによって既に始動時に十分な程度の燃料量が搬送される。結合溝４０のカーブした経過によって、さらにベーン２６がロータ２０の回転運動時にほぼ接線方向で結合溝４０に沿って運動するよう保証され、これによってベーン２６およびケーシング端壁１４，１６の摩耗は小さく維持される。

一方のケーシング端壁１４，１６にしかリング溝３８とリング溝３８を吐出溝３４と結合する結合溝４０とが配置されていないようにするか、または両端壁１４，１６にそれぞれ１つのリング溝３８と１つの結合溝４０とが配置されているようにすることができ、リング溝３８と結合溝４０とは、有利には互いに鏡面対称的にケーシング端壁１４，１６に配置されている。また両ケーシング端壁１４，１６にそれぞれ１つのリング溝３８が配置されており、しかも一方のケーシング端壁１４，１６にしか結合溝４０が配置されていないようにすることもできる。さらにまた一方のケーシング端壁１４，１６にしか吸込溝３０および／または吐出溝３４が形成されておらず、この場合他方のケーシング端壁１６，１４が平滑に形成されているようにするか、または両ケーシング端壁１４，１６にそれぞれ１つの吸込溝３０および／または１つの吐出溝３４が形成されており、吸込溝３０および／または吐出溝３４は、有利には互いに鏡面対称的にケーシング端壁１４，１６に配置されているようにすることができる。この場合吸込開口２８および吐出開口３２は、一方のケーシング端壁１４，１６にしか設けられていない。両ケーシング端壁１４，１６における吸込溝３０と吐出溝３４との鏡面対称的な配置構造ならびにリング溝３８と結合溝４０との鏡面対称的な配置構造では、ロータ２０およびベーン２６は、両側で少なくともほぼ同等に負荷されているので、回転軸線１３の方向で、結果としてロータ２０およびベーン２６に僅かな力しか及ぼされないか、または力が及ぼされない。ケーシング端壁１４，１６におけるリング溝３８および結合溝４０の深さは、たとえば０．１ｍｍ〜２ｍｍであり、この場合有利には溝３８，４０の幅は、深さより大きくなっている。

図４には、ベーンポンプの第２実施例を示しており、その構造は、第１実施例と実質的に同等であるが、リング溝１３８の配置構造が変更されている。第１実施例とは異なって、リング溝１３８は、ロータ２０の回転軸線１３に対して偏心的に配置されている。リング溝１３８は、たとえば少なくともほぼ円形に形成されており、この場合その中心点Ｍは、ロータ２０の回転軸線１３に関して、偏心を成す間隔ｅだけ変位して配置されている。有利にはリング溝１３８の偏心度ｅは、ポンプケーシング１０における周壁１８の内面の偏心度と少なくともほぼ同じ大きさで同じ向きである。有利には、リング溝１３８の中心点Ｍは、回転軸線１３に関して、ロータ２０の回転方向２１でみて、周壁１８の、吸込溝３０と吐出溝３４との間に位置する領域に向かって変位して配置されている。このようなリング溝１３８の偏心的な構成によって、シール領域１３９の半径方向の延伸長さｓ１は、リング溝１３８の内側で、回転軸線１３に関して中心点Ｍに向かって変位された側で、駆動軸１２に向かって拡大されており、これに対して反対側で、シール領域１３９の半径方向の延伸長さｓ２は縮小されている。リング溝１３８は、円形に形成せずに、回転軸線１３に関して偏心的な経過を有するようにすることもでき、この場合ロータ２０の回転方向２１でみて、吸込溝３０と吐出溝３４との間の領域で、シール領域１３９の半径方向延伸長さｓ１は、反対側の領域におけるシール領域１３９の半径方向延伸長さｓ２よりも大きくなっている。

図３のＩ−Ｉ線に沿った、ベーンポンプを概略的に示す横断面図である。 図３のＩＩ−ＩＩ線に沿った、ベーンポンプの第１実施例を示す横断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った、ベーンポンプを示す縦断面図である。 ベーンポンプの第２実施例を示す横断面図である。

Claims (7)

1. ベーンポンプであって、
   ポンプケーシング（１０）が設けられており、該ポンプケーシング（１０）内にロータ（２０）が配置されており、該ロータ（２０）が、駆動軸（１２）によって回転駆動されるようになっており、ロータ（２０）が、周に沿って分配配置された複数の溝（２４）を備えており、これらの溝（２４）が、少なくとも実質的にロータ（２０）の回転軸線（１３）に対して半径方向で延びており、これらの溝（２４）に、それぞれ１つのベーン状の搬送エレメント（２６）がしゅう動可能にガイドされており、
   ロータ（２０）を包囲し、かつ該ロータ（２０）の回転軸線に対して偏心的に延びる、ポンプケーシング（１０）の周壁（１８）が設けられており、該周壁（１８）に、搬送エレメント（２６）が半径方向外側端部で接触するようになっており、
   ロータ（２０）の回転軸線（１３）方向で該ロータ（２０）に隣接する、ポンプケーシング（１０）のケーシング端壁（１４，１６）が設けられており、搬送エレメント（２６）によって、ロータ（２０）の回転運動時に、媒体が、吸込領域（２８，３０）から、ロータ（２０）の回転方向（２１）でみて吸込領域（２８，３０）に対して変位された吐出領域（３２，３４）に搬送されるようになっており、少なくとも１つのケーシング端壁（１４，１６）に、ロータ（２０）の周の少なくとも一部にわたって延びるリング状の溝（３８；１３８）が設けられており、該リング状の溝（３８；１３８）が、ロータ（２０）の溝（２４）において搬送エレメント（２６）によって制限された内側領域（２５）と対向している形式のものにおいて、
   リング状の溝が、ロータ（２０）の全周にわたって延びるリング溝（３８；１３８）として形成されており、該リング溝（３８；１３８）が、ケーシング端壁（１４，１６）に設けられた結合溝（４０）を介して吐出領域（３２，３４）と結合されており、
   該結合溝（４０）が、吐出領域（３２，３４）から出発して、ロータ（２０）の回転方向（２１）でみて半径方向内側にリング溝（３８；１３８）に向かって延びていることを特徴とする、ベーンポンプ。
2. 結合溝（４０）が、カーブして延びていて、有利には渦巻形にカーブして延びている、請求項１記載のベーンポンプ。
3. 結合溝（４０）が、少なくともほぼ接線方向でリング溝（３８；１３８）に通じていて、かつ／または吐出領域に配置されたカーブした吐出溝（３４）に通じている、請求項１または２記載のベーンポンプ。
4. 結合溝（４０）が、ロータ（２０）の回転方向（２１）とは逆向きに、吐出溝（３４）の端部領域に通じている、請求項３記載のベーンポンプ。
5. リング溝（１３８）が、ロータ（２０）の回転軸線（１３）に対して偏心的に延びている、請求項１から４までのいずれか１項記載のベーンポンプ。
6. リング溝（１３８）が、少なくともほぼ円形に延びており、該リング溝（１３８）の中心点（Ｍ）が、ロータ（２０）の回転軸線（１３）に関して、ポンプケーシング（１０）の周壁（１８）の、ロータ（２０）の回転方向（２１）でみて吸込領域（２８，３０）と吐出領域（３２，３４）との間に位置する領域に向かって変位して配置されている、請求項５記載のベーンポンプ。
7. リング溝（１３８）が、ロータ（２０）の回転軸線（２１）でみて吸込領域（２８，３０）と吐出領域（３２，３４）との間に位置する周領域で、反対側の周領域よりも、ロータ（２０）の回転軸線（１３）から大きな半径方向間隔を有して延びている、請求項５記載のベーンポンプ。

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