JP2011506837A - Liquid pump - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポンプケーシング（１２）、運転圧力（ＰＢ）の形成のためのポンプユニット（１４）、ポンプユニット（１４）の駆動のための、駆動側及び被動側でポンプケーシング（１２）内に挿入案内された駆動軸（１６）、及び挿入案内孔を密閉するためのシールユニット（１８）を備える液体ポンプ（１０）であって、液体ポンプ（１０）を予圧（Ｐｖ）によって負荷する場合に、シールユニット（１８）の領域内の圧力下の液体は、シールユニット（１８）に対して、シールユニット（１８）に向けられた少なくとも１つの圧力場（２０）とシールユニット（１８）とは逆方向に向けられた少なくとも１つの圧力場（２２）とを形成する形式のものに関する。本発明によれば、圧力場（２０，２２）は互いに非対称に形成されている。The present invention comprises a pump casing (12), a pump unit (14) for the formation of operating pressure (P B ), a drive side and a driven side for driving the pump unit (14) in the pump casing (12). A liquid pump (10) including a drive shaft (16) guided to be inserted into the seal and a seal unit (18) for sealing the insertion guide hole, and the liquid pump (10) is loaded with a preload (P v ). In some cases, the liquid under pressure in the region of the sealing unit (18) is directed against the sealing unit (18) with at least one pressure field (20) directed to the sealing unit (18) and the sealing unit (18). And of the type forming at least one pressure field (22) oriented in the opposite direction. According to the invention, the pressure fields (20, 22) are asymmetric with respect to one another.

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の形式の液体ポンプに関する。   The invention relates to a liquid pump of the type described in the superordinate concept of claim 1.

主に歯車ポンプとして形成される液体ポンプは、回転自在に配置された駆動軸を有しており、駆動軸は液体ポンプのポンプケーシング内に挿入案内されている。ポンプケーシング内には、少なくとも１つの歯車を備えていてポンプ機能を有するポンプユニットが配置されている。駆動軸は、ポンプケーシングの一方の側でのみ挿入案内されていて、駆動エネルギーを少なくとも１つの歯車に伝達するようになっている。挿入案内のための孔は、例えば半径方向軸シールリングとして形成された１つのシールユニットを用いて密閉されねばならない。液体ポンプが運転圧力ＰＢを形成する場合に、若しくは液体ポンプが予圧Ｐｖによって負荷される場合に、シールユニットは、該シールユニットによってポンプケーシングを周囲に対して密閉するために、発生する軸方向負荷を受け止める。軸方向負荷は、軸のシール直径Ｄ及び作用している予圧Ｐｖに基づき次の式：

Figure 2011506837
で求められる。 A liquid pump mainly formed as a gear pump has a drive shaft arranged rotatably, and the drive shaft is guided to be inserted into a pump casing of the liquid pump. A pump unit having at least one gear and having a pump function is disposed in the pump casing. The drive shaft is inserted and guided only on one side of the pump casing, and transmits drive energy to at least one gear. The hole for the insertion guide must be sealed using one sealing unit, for example formed as a radial axial seal ring. When the liquid pump forms the operating pressure P B or when the liquid pump is loaded by the preload Pv , the sealing unit generates a shaft to seal the pump casing from the surroundings by means of the sealing unit. Take direction load. The axial load is based on the shaft seal diameter D and the working preload Pv :
Figure 2011506837
 Is required.

独国特許出願公開第１９９２４０５７Ａ１号明細書に記載されている液体ポンプは、ポンプケーシング及び、ポンプケーシング内に配置されていて液体の運転圧力を形成するためのポンプ要素を備えている。ポンプ要素の駆動のために、駆動側及び被動側でポンプケーシング内に挿入案内された駆動軸が設けられており、駆動軸は軸受ユニットを介してポンプケーシング内に支承されている。挿入案内孔はシールユニットによって密閉されている。液体ポンプの負荷時には、シールユニットの領域内の圧力下の液体は、シールユニットに向けられた少なくとも１つの圧力場とシールユニットとは逆方向に向けられた少なくとも１つの圧力場とを形成している。   The liquid pump described in DE 199 24 057 A1 comprises a pump casing and a pump element which is arranged in the pump casing and creates the operating pressure of the liquid. For driving the pump element, a drive shaft inserted and guided in the pump casing is provided on the drive side and the driven side, and the drive shaft is supported in the pump casing via a bearing unit. The insertion guide hole is sealed by a seal unit. When the liquid pump is loaded, the liquid under pressure in the region of the sealing unit forms at least one pressure field directed at the sealing unit and at least one pressure field directed in the opposite direction to the sealing unit. Yes.

請求項１に記載の本発明に係る液体ポンプは、公知技術と異なり、圧力場の非対称的な形成を特徴としている。つまり、予圧により負荷される各面は、互いに異なる大きさである。液体ポンプが予圧で負荷される際に液体ポンプ内に発生する軸線方向力は、予圧に依存して形成される圧力場の非対称的な形成により補償することができる。即ち、駆動軸における力の釣り合いが形成される。これにより、液体ポンプの軸受ユニットは、半径方向の力のみを受け止めればよく、従って、軸受ユニットを簡略化することができ、ひいてはコストを節減することができる。有利には、シールユニットにおける圧力負荷が減少される。シールユニットは減少された圧力を受け止めればよいので、シールユニットを極めて安価に形成することができる。   The liquid pump according to the first aspect of the present invention is characterized in that the pressure field is asymmetrically formed, unlike the known art. That is, each surface loaded by the preload has a different size. The axial force generated in the liquid pump when the liquid pump is loaded with preload can be compensated by the asymmetric formation of the pressure field that is formed depending on the preload. That is, a balance of forces on the drive shaft is formed. As a result, the bearing unit of the liquid pump only needs to receive the force in the radial direction, so that the bearing unit can be simplified and the cost can be reduced. Advantageously, the pressure load on the sealing unit is reduced. Since the sealing unit only needs to receive the reduced pressure, the sealing unit can be formed very inexpensively.

従属請求項に記載の構成によれば、独立請求項に記載の発明に係る液体ポンプの有利な改良が可能である。   According to the configuration described in the dependent claims, the liquid pump according to the invention described in the independent claims can be advantageously improved.

圧力場の非対称的な形成を達成するために、有利には、シールユニットに向けられた圧力場は、シールユニットとは逆方向に向けられた圧力場よりも大きくなっている。このような構成により、ポンプケーシングの周囲に対する最適な密閉が得られる。ポンプユニットが複数の歯車を有している場合には、圧力場の面は各歯車に分配される。   In order to achieve an asymmetric formation of the pressure field, the pressure field directed to the sealing unit is advantageously greater than the pressure field directed in the opposite direction to the sealing unit. With such a configuration, an optimum sealing with respect to the periphery of the pump casing is obtained. If the pump unit has a plurality of gears, the surface of the pressure field is distributed to each gear.

特に有利には、シールユニットに向けられた圧力場は、シールユニットとは逆方向に向けられた圧力場よりも、駆動軸の横断面の面積だけ大きくなっている。   Particularly advantageously, the pressure field directed at the sealing unit is greater by the area of the cross section of the drive shaft than the pressure field directed in the opposite direction to the sealing unit.

有利には、シールユニットに向けられた圧力場の増大は、簡単であり、液体ポンプの１つのシール面における凹部によって経済的に行われている。このような構成により、予圧で負荷される各面は、互いに異なる大きさになっている。この場合には、シールユニットに対して圧力作用のない面が発生している。   Advantageously, the increase of the pressure field directed to the sealing unit is simple and economically achieved by a recess in one sealing surface of the liquid pump. With such a configuration, the surfaces loaded with the preload have different sizes. In this case, a surface having no pressure action is generated on the seal unit.

有利には、液体ポンプの運転圧力に依存する圧力場は互いに対称に形成されている。このような構成により、予圧の圧力場に基づき駆動軸における力の釣り合いが発生する。   Advantageously, the pressure fields which depend on the operating pressure of the liquid pump are formed symmetrically with respect to one another. With such a configuration, force balance in the drive shaft is generated based on the preload pressure field.

予圧の、シールユニットとは逆方向に向けられた圧力場は、予圧の、シールユニットに向けられた圧力場よりも小さく規定されており、かつ運転圧力の圧力場は互いに対称に規定されているので、シールユニットに対して圧力作用のない面が発生している。該圧力作用のない面を簡単かつ安価な構成によって負荷軽減するために、有利には、凹部とポンプユニット内の１つの室とを接続するための通路が設けられている。   The pressure field of the preload directed in the direction opposite to the seal unit is defined to be smaller than the pressure field of the preload directed to the seal unit, and the pressure field of the operating pressure is defined symmetrically with respect to each other. Therefore, a surface having no pressure action is generated on the seal unit. In order to reduce the load on the non-pressured surface with a simple and inexpensive construction, a passage is advantageously provided for connecting the recess and one chamber in the pump unit.

ポンプユニットは歯車装置である。この場合に、ポンプユニット内の室は、２つの歯車の歯間の１つの空間、即ちいわゆる歯間スペースである。有利には、歯間の遠のきかみ合いにより画定される歯間スペースが用いられ、このような構成により、歯間スペースの増大に基づき負圧が発生する。   The pump unit is a gear device. In this case, the chamber in the pump unit is one space between the teeth of the two gears, that is, a so-called interdental space. Advantageously, an interdental space is used that is defined by a distant engagement between teeth, and such a configuration generates a negative pressure based on the increase in interdental space.

さらに、圧力作用のない面の負荷軽減のために、凹部と１つの蓄え室との間の接続のための管路を設けることができ、蓄え室は負荷軽減の簡単かつ経済的な調節を可能にしている。   Furthermore, in order to reduce the load on surfaces without pressure action, it is possible to provide a conduit for the connection between the recess and one storage chamber, which allows simple and economical adjustment of the load reduction I have to.

次に、本発明の有利な実施の形態を図面に示して詳細に説明する。図面において、同一若しくは類似の機能を有する構成部分には同一の符号を付してある。   Next, advantageous embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals are given to components having the same or similar functions.

本発明に係る液体ポンプの概略的な縦断面図である。It is a schematic longitudinal cross-sectional view of the liquid pump which concerns on this invention. 本発明に係る液体ポンプの概略的な横断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a liquid pump according to the present invention.

図１には、本発明に係る液体ポンプ１０が示してあり、液体ポンプ１０は歯車ポンプとして形成され、ポンプケーシング１２を有しており、ポンプケーシング１２は、吸込側の入口４８及び吐出側の出口５０を備える内室４６を有している。ポンプケーシング１２内には、密閉すべき軸貫通部を介して、回転自在に配置された駆動軸１６が案内されており、駆動軸１６は、ポンプケーシング１２の内室４６内に配置されたポンプユニット１４を駆動する。   FIG. 1 shows a liquid pump 10 according to the present invention, the liquid pump 10 being formed as a gear pump and having a pump casing 12, which comprises a suction side inlet 48 and a discharge side. An inner chamber 46 having an outlet 50 is provided. In the pump casing 12, a drive shaft 16 that is rotatably arranged is guided through a shaft penetrating portion that should be sealed, and the drive shaft 16 is a pump disposed in the inner chamber 46 of the pump casing 12. The unit 14 is driven.

ポンプユニット１４は、液体を吐出して、液体の相応に高い圧力レベルを形成するために、即ち所定の運転圧力ＰＢを形成するために用いられる。この場合に液体は、液体ポンプ１０の吸込側から吐出側に送られる。このために、ポンプユニット１４は有利には歯車装置を有しており、歯車装置は、図２に示すように一般的に少なくとも２つの歯車３８，４０を含んでおり、２つの歯車３８，４０のうちの１つは駆動軸１６を介して駆動される。液体ポンプは、歯車等の配置及び大きさに応じて、有利には、外歯車ポンプ、内歯車ポンプ、トロコイド内歯車ポンプ若しくはねじポンプであってよい。液体ポンプ１０は、圧送すべき液体を通常一様に吐出する。運転圧力ＰＢの圧力場３０，３２は対称に形成されている。 Pump unit 14 discharges the liquid, in order to form a correspondingly high pressure level of the liquid, i.e., used to form a predetermined operating pressure P B. In this case, the liquid is sent from the suction side of the liquid pump 10 to the discharge side. For this purpose, the pump unit 14 preferably has a gear arrangement, which generally comprises at least two gears 38, 40 as shown in FIG. One of them is driven via a drive shaft 16. The liquid pump may advantageously be an external gear pump, an internal gear pump, a trochoid internal gear pump or a screw pump, depending on the arrangement and size of the gears and the like. The liquid pump 10 normally discharges the liquid to be pumped uniformly. Pressure field 30, 32 of the operating pressure P B is formed symmetrically.

駆動軸１６はポンプケーシング１２内に軸受ユニット５２，５４を介して回転自在に支承されている。軸貫通部と駆動軸１６との間には、軸シールリングとして形成されたシールユニット１８が、ポンプケーシング１２を駆動軸１６に沿って外部に対して、若しくは周囲に対して密閉するために設けられている。軸シールリングとしてのシールユニット１８は、ポンプケーシング１２の切欠き内に密着した状態で配置されている。有利にはシールユニット１８は、駆動軸１６の表面を半径方向で締め付ける半径方向軸シールリングとして形成されている。軸シールリング１８は、液体ポンプ１０に作用せしめられる所定の予圧Ｐｖ及びポンプケーシング１２内に発生する運転圧力ＰＢに対応して形成され、つまり、軸シールリング１８は、軸シールリング自体の機能を満たすための圧力レベルに応じて、十分に大きな半径方向力を発生するようになっていなければならない。液体ポンプ１０が予圧Ｐｖで負荷される場合に、シールユニット１８の領域内の圧力下の液体は、シールユニット１８において、シールユニット１８に向けられた少なくとも１つの圧力場２０とシールユニット１８とは逆方向に向けられた少なくとも１つの圧力場２２とを形成する。 The drive shaft 16 is rotatably supported in the pump casing 12 via bearing units 52 and 54. A seal unit 18 formed as a shaft seal ring is provided between the shaft penetrating portion and the drive shaft 16 in order to seal the pump casing 12 to the outside or the periphery along the drive shaft 16. It has been. The seal unit 18 as a shaft seal ring is disposed in a state of being in close contact with the cutout of the pump casing 12. The sealing unit 18 is preferably formed as a radial shaft seal ring that clamps the surface of the drive shaft 16 in the radial direction. Shaft seal ring 18 is formed corresponding to the operating pressure P B that occur in a predetermined preload P v and the pump casing 12 which is caused to act on the fluid pump 10, i.e., shaft seal ring 18, the shaft seal ring itself Depending on the pressure level to fulfill the function, a sufficiently large radial force must be generated. When the liquid pump 10 is loaded with a preload P v , the liquid under pressure in the region of the seal unit 18 in the seal unit 18 has at least one pressure field 20 directed to the seal unit 18 and the seal unit 18. Forms at least one pressure field 22 oriented in the opposite direction.

予圧Ｐｖにより発生して直接に液体ポンプ１０内に作用する軸線方向の力Ｆを補償するために、本発明によれば、圧力場２０，２２の非対称的な形成が行われている。図示の実施の形態によれば、シールユニット１８に向けられた圧力場２０は、シールユニット１８とは逆方向に向けられた圧力場２２よりも大きくなっている。有利には、シールユニット１８に向けられた圧力場２０は、シールユニット１８とは逆方向に向けられた圧力場２２よりも、駆動軸１６の横断面２４の面積だけ大きくなっている。 In order to compensate for the axial force F generated by the preload Pv and acting directly in the liquid pump 10, according to the invention, the pressure fields 20, 22 are formed asymmetrically. According to the illustrated embodiment, the pressure field 20 directed to the seal unit 18 is greater than the pressure field 22 directed in the opposite direction to the seal unit 18. Advantageously, the pressure field 20 directed to the sealing unit 18 is larger by the area of the cross section 24 of the drive shaft 16 than the pressure field 22 directed in the opposite direction to the sealing unit 18.

シールユニット１８に向けられた圧力場２０の増大は、図２の実施の形態によれば、液体ポンプ１０の１つのシール面２８内の凹部２６によって行われている。圧力が作用しない面を画成する凹部２６の負荷軽減のために、凹部２６とポンプユニット１４内の１つの室３６とを接続するための通路３４が設けられている。ポンプユニット１４内の室３６は、有利には両方の歯車３８，４０の歯間の１つの空間である。さらに、凹部として形成されかつ圧力が作用しない面２６の上記負荷軽減に加えて、凹部と蓄え室４４との間の接続のための管路４２が設けられている。もちろん負荷軽減のための上記構成を単独に設けることも可能である。   The increase in the pressure field 20 directed towards the sealing unit 18 is effected by a recess 26 in one sealing surface 28 of the liquid pump 10 according to the embodiment of FIG. A passage 34 for connecting the recess 26 and one chamber 36 in the pump unit 14 is provided to reduce the load on the recess 26 that defines a surface on which no pressure acts. The chamber 36 in the pump unit 14 is preferably a space between the teeth of both gears 38, 40. Furthermore, in addition to the above-described load reduction of the surface 26 that is formed as a recess and on which no pressure acts, a conduit 42 for connection between the recess and the storage chamber 44 is provided. Of course, the above-described configuration for reducing the load can be provided independently.

１０ 液体ポンプ、 １２ ポンプケーシング、 １４ ポンプユニット、 １６ 駆動軸、 １８ シールユニット、 ２６ 凹部、 ２８ シール面、 ３０，３２ 圧力場、 ３４ 通路、 ３６ 室、 ３８，４０ 歯車、 ４２ 管路、 ４６ 内室、 ４８ 入口、 ５０ 出口、 ５２，５４ 軸受ユニット   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Liquid pump, 12 Pump casing, 14 Pump unit, 16 Drive shaft, 18 Seal unit, 26 Recessed part, 28 Seal surface, 30, 32 Pressure field, 34 Passage, 36 chambers, 38, 40 Gear, 42 Pipe line, In 46 Chamber, 48 inlet, 50 outlet, 52,54 Bearing unit

Claims (9)

ポンプケーシング（１２）、運転圧力（ＰＢ）の形成のためのポンプユニット（１４）、該ポンプユニット（１４）の駆動のための、駆動側及び被動側で前記ポンプケーシング（１２）内に挿入案内された駆動軸（１６）、及び挿入案内孔を密閉するためのシールユニット（１８）を備える液体ポンプ（１０）であって、前記液体ポンプ（１０）を予圧（Ｐｖ）によって負荷する場合に、前記シールユニット（１８）の領域内の圧力下の液体は、前記シールユニット（１８）に対して、前記シールユニット（１８）に向けられた少なくとも１つの圧力場（２０）と前記シールユニット（１８）とは逆方向に向けられた少なくとも１つの圧力場（２２）とを形成する前記液体ポンプ（１０）において、前記圧力場（２０，２２）は互いに非対称に形成されていることを特徴とする液体ポンプ。 A pump casing (12), a pump unit (14) for forming the operating pressure (P B ), and a drive side and a driven side for driving the pump unit (14) inserted into the pump casing (12). A liquid pump (10) having a guided drive shaft (16) and a seal unit (18) for sealing an insertion guide hole, wherein the liquid pump (10) is loaded with a preload (P v ). In addition, the liquid under pressure in the region of the seal unit (18) is directed against the seal unit (18) with at least one pressure field (20) directed to the seal unit (18) and the seal unit. In the liquid pump (10) forming at least one pressure field (22) oriented in the opposite direction to (18), the pressure fields (20, 22) are unpaired from each other. A liquid pump characterized by being formed as a generic name. 前記シールユニット（１８）に向けられた前記圧力場（２０）は、前記シールユニット（１８）とは逆方向に向けられた圧力場（２２）よりも大きくなっている請求項１に記載の液体ポンプ。   The liquid according to claim 1, wherein the pressure field (20) directed to the sealing unit (18) is greater than a pressure field (22) directed in a direction opposite to the sealing unit (18). pump. 前記シールユニット（１８）に向けられた前記圧力場（２０）は、前記シールユニット（１８）とは逆方向に向けられた前記圧力場（２２）よりも、前記駆動軸（１６）の横断面（２４）の面積だけ大きくなっている請求項１又は２に記載の液体ポンプ。   The pressure field (20) directed toward the seal unit (18) is more transverse to the drive shaft (16) than the pressure field (22) directed in the opposite direction to the seal unit (18). The liquid pump according to claim 1 or 2, wherein the area is increased by an area of (24). １つのシール面（２８）に凹部（２６）が設けられている請求項１から３のいずれか１項に記載の液体ポンプ。   The liquid pump according to any one of claims 1 to 3, wherein a recess (26) is provided in one sealing surface (28). 前記運転圧力（ＰＢ）の圧力場（３０，３２）は互いに対称に形成されている請求項１から４のいずれか１項に記載の液体ポンプ。 The liquid pump according to any one of claims 1 to 4, wherein pressure fields (30, 32) of the operating pressure (P B ) are formed symmetrical to each other. 前記凹部（２６）と前記ポンプユニット（１４）内の１つの室（３６）とを接続するための通路（３４）が設けられている請求項１から５のいずれか１項に記載の液体ポンプ。   The liquid pump according to any one of claims 1 to 5, further comprising a passage (34) for connecting the recess (26) to one chamber (36) in the pump unit (14). . 前記ポンプユニット（１４）は、歯車装置である請求項１から６のいずれか１項に記載の液体ポンプ。   The liquid pump according to any one of claims 1 to 6, wherein the pump unit (14) is a gear device. 前記ポンプユニット（１４）内の前記室（３６）は、２つの歯車（３８，４０）の歯間の１つの空間である請求項１に記載の液体ポンプ。   The liquid pump according to claim 1, wherein the chamber (36) in the pump unit (14) is a space between teeth of two gears (38, 40). 前記凹部（２６）と１つの蓄え室（４４）との間の接続のための管路（４２）が設けられている請求項１に記載の液体ポンプ。   The liquid pump according to claim 1, wherein a pipe line (42) for connection between the recess (26) and one storage chamber (44) is provided.
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