WO2016173800A1 - Pumpenvorrichtung - Google Patents

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WO2016173800A1
WO2016173800A1 PCT/EP2016/057157 EP2016057157W WO2016173800A1 WO 2016173800 A1 WO2016173800 A1 WO 2016173800A1 EP 2016057157 W EP2016057157 W EP 2016057157W WO 2016173800 A1 WO2016173800 A1 WO 2016173800A1
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WO
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pump
pump ring
ring
eccentric
projections
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PCT/EP2016/057157
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English (en)
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Markus Braxmaier
Daniel Hauer
Hassan Ghodsi-Khameneh
Jürgen Herr
Marc Jeuck
Wolfgang Laufer
Mario STAIGER
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Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
Original Assignee
Ebm Papst St Georgen GmbH and Co KG
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Priority to US15/557,124 priority patent/US10533419B2/en
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Ceased legal-status Critical Current

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    • 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
    • F01C5/00—Rotary-piston machines or engines with the working-chamber walls at least partly resiliently deformable
    • F01C5/02—Rotary-piston machines or engines with the working-chamber walls at least partly resiliently deformable the resiliently-deformable wall being part of the inner member, e.g. of a rotary piston
    • 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
    • F04C5/00—Rotary-piston machines or pumps with the working-chamber walls at least partly resiliently deformable
    • 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

Definitions

  • the invention relates to a pump device for pumping a liquid.
  • a pump device or pump is understood here to mean a working machine which serves to convey liquids. This also applies
  • Liquid-solid mixtures, pastes and low-gas liquids During operation of the pump device, the drive work is converted into the kinetic energy of the transported liquid.
  • the pumping device shown is also referred to as orbital pump, rotary diaphragm pump or peristaltic pump.
  • the pump device can be used to direct a liquid from a reservoir, for example a tank, into a desired environment, for example into an exhaust tract of an internal combustion engine.
  • a pump device which is designed as an orbital pump, which has a pump housing with at least one inlet and at least one outlet, wherein on the
  • an eccentric is arranged rotatably relative to the pump housing.
  • an electric drive is provided between the eccentric and the pump housing.
  • a deformable membrane which, together with the pump housing, delimits a delivery path from the at least one inlet to the at least one outlet and forms at least one seal of the delivery path.
  • the at least one seal is displaceable by a movement of the eccentric for conveying along the conveying path.
  • the publication WO 2012/126544 A1 describes a metering system for metering a liquid with a pump device, which via a with an electric motor drivable eccentric drive has.
  • the pump device which has two directions of delivery, has a pump ring and a stationary ring, which is arranged relative to the pump ring and the eccentric drive so that between the stationary ring and the pump ring, a pump chamber is formed, which changes its shape upon rotation of the electric motor, to pump a liquid to be dispensed through the pump chamber.
  • the document describes the operating principle of an orbital pump.
  • a pump device for pumping a liquid with a hydraulic housing in which a pump ring with a tread, a
  • the eccentric is to be driven by a shaft, which in turn is typically driven by a controllable drive, for example an electric motor.
  • the shaft further defines an axial and a radial direction. The eccentric is relative to
  • Hydraulic housing rotatably formed and arranged such that it in
  • the pump ring which is also referred to as a membrane, is deformable and at least partially defines a pump chamber, for example an annular pump chamber.
  • first port and a second port are provided, each in fluid communication with the pump chamber.
  • the hydraulic housing comprises an annular portion and a first and second lateral portion, wherein the two lateral portions are arranged opposite to each other, and wherein the pump ring is at least partially disposed between the two lateral portions of the hydraulic housing.
  • a running surface of the pump ring ie the surface of the pump ring, with which this against the hydraulic housing, in particular the annular portion of the Hydraulic housing, is pressed, and whereby the fluid is moved along the tread and runs along this, has a profile which has a contour with at least partially changing curvature in such a way that the curvature towards the ends of the tread at least partially increases ,
  • the running surface of the pump ring can also be referred to as the delivery chamber surface of the pump ring.
  • the presented contour causes a reduction of the flatness in the running surface of the pump ring and achieves a linearization of the pressure distribution on the running surface.
  • Different configurations of the contour can be selected. For example, starting from the center of the tread, a large radius may be started and decreased toward the ends thereof, continuously or in steps.
  • the pump ring comprises a base from which two first projections extend on a side remote from the pump ring carrier and two second projections on a side facing the pump ring carrier, wherein the tread is bounded by side walls of the first projections.
  • At least one of the first and second protrusions comprises a first portion and a second portion, wherein the first portion connects the second portion to the base, wherein the first portion extends to a greater extent in the radial direction than in the axial direction and the second portion extends to a greater extent in the axial direction than in the radial direction. It can be provided that only one of the first and second protrusions
  • Pump ring carrier and pump ring The two components can also be glued together, for example by means of a primer. It can further be provided that the profile of the tread has a central region in the axial direction without curvature.
  • Pump ring carrier between 1, 5 and 5.0, preferably between 1, 5 and 3.5. This has proven to be advantageous for the function of the pump device,
  • the coverage of the pump ring laterally of the pump ring carrier more than 0.9 mm, for example, 1, 0 mm amount. Covered herein is the
  • the pump ring is typically made of a deformable material.
  • a deformable material for this purpose, for example, offers an elastomeric material, which ensures a permanent deformability.
  • Elastomeric materials are available in different degrees of hardness, so that a needs-based design of the pump device can be realized.
  • the Shore hardness of the pump ring is between 55 and 70 Shore.
  • the pump ring may be made of a material whose glass transition temperature is below -20 ° C.
  • the presented pump device has, at least in some of the embodiments, advantages over known pump devices. So a high density is achieved, which allows a fast and large pressure build-up. The structure also serves to increase the service life.
  • FIG. 1 in a sectional view an embodiment of the described
  • FIG. 2 shows a side view of the pump device of FIG. 1, FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view of the pump device of Fig. 1,
  • FIG. 5 shows a detail of the pump device of FIG. 1.
  • Fig. 1 shows a sectional view of an embodiment of the presented
  • Pumping device which is generally designated by the reference numeral 10 and designed as an orbital pump.
  • the illustration shows a hydraulic housing 12, a pump ring 14, a pump ring carrier 16, an eccentric 18, a shaft 20, a drive 140, a first bearing 1 10, a second bearing 1 18, a bushing 1 12, which also serves as a ring 1 12th can be referred to, a clamping member 1 14, which also as
  • Separating chamber pin can be designated, an eccentric bearing 1 16, and a sealing ring 120, which can also be referred to as a sealing disc 120.
  • the first bearing 1 10 is mounted in this embodiment as a floating bearing, and the second bearing 1 18 as a fixed bearing. This results in a good storage.
  • eccentric bearing 1 16 a needle bearing can be used. This has a small extent in the radial direction. There are other types of storage as well For example, rolling bearings possible.
  • the eccentric bearing 1 16 allows a low-friction transmission of forces between the rotating eccentric 18 and the rotatably mounted pump ring 14 and pump ring carrier 16th
  • the hydraulic housing 12 includes an annular portion 22 and a first lateral portion 24, which may also be referred to as a pump cover, and a second lateral portion 26, which also serves as a motor flange or
  • the two lateral sections 24, 26 are arranged opposite one another.
  • the pump ring 14 is at least partially between the two side portions 24, 26 of the hydraulic housing 12.
  • the annular portion 22 has a first collar 74 and a second collar 75th
  • the drive 140 has a stator assembly 145 and a rotor assembly 146.
  • the driver 140 is partially attached to a tubular portion 170 of the second lateral portion 26
  • the pump housing 12 has a locking member 27 which is adapted to lock during insertion of the clamping member 1 14 in the pump housing 12 and the clamping member 1 14 axially secure. The insertion of the clamping member 1 14 can be done prior to assembly of the drive 140.
  • the pump ring 14 is deformable and may be formed of an elastomeric material or other deformable material.
  • FIG. 2 shows a side view of the pump device 10 of FIG. 1.
  • FIG. 3 shows a cross-section through the pump device 10, as seen along the section line III - III of FIG. 2.
  • a first port 51 and a second port 52 are provided, and these ports 51, 52 are in fluid communication with a pumping chamber 57 between the annular portion 22 of the
  • Hydraulic housing and a running surface 46 of the pump ring is formed and annular in the illustration of FIG. 3 from the first port 51 in
  • the pump chamber 57 is in Section, which extends from the first port 51 counterclockwise to the second port 52 out through the clamping member 1 14 deactivated by the clamping member 1 14, the tread 46 of the pump ring 14 statically pressed against the annular portion 22 of the hydraulic housing 12 and thereby a fluid flow prevented or at least greatly reduced by this section.
  • the area in which the clamping member 1 14 presses the running surface 46 of the pump ring 14 against the annular portion 22 is also referred to below as clamping member area 45.
  • the eccentric 18 sits on the shaft 20 and is driven by this.
  • the shaft 20 in turn serves the drive 140, typically a motor or
  • a controllable drive 140 is provided as drive 140.
  • the shaft 20 is thereby rotated about its longitudinal axis 21, which defines an axial direction of the pump device 10.
  • the eccentric 18 is thus also moved in a rotational movement about the longitudinal axis of the shaft 20.
  • This movement of the eccentric 18 is transmitted via the bearing 1 16 and the pump ring carrier 16 to the pump ring 14.
  • the pump ring carrier 16 and the pump ring 14 are rotationally fixed relative to the hydraulic housing 12, but they are locally moved closer to the annular portion 22 or further depending on the rotational position of the eccentric 18.
  • Fig. 3 shows the eccentric 18 in a direction indicated by an arrow 19, in the example shown in the direction 9 o'clock, ie the area of the eccentric 18 with the largest radial extent points in the direction of arrow 19.
  • the pump device 10 also works in the reverse direction by the direction of rotation of the eccentric 18 is reversed.
  • FIG. 4 shows a sectional view of the pump ring 14 from FIG. 1. It can be seen the profile of the pump ring 14 and the pump ring carrier 16, and the
  • Sectional view corresponds to a longitudinal section through the pump device 10.
  • the pump ring 14 is connected to the pump ring carrier 16, for example by means of gluing.
  • the running surface 16 of the pump ring 14 is on the of
  • Pump ring carrier 16 opposite side of the pump ring 14 is provided. This tread 46 is pressed in the pump chamber 57 in response to the rotational position and rotational movement of the eccentric 18 against the annular portion 22 or pulled away from it.
  • contour of the tread 46 at least one
  • a first radius r1 and a second radius r2 are drawn in, and it can be seen that the first radius r1 is greater than the second radius r2, which is located closer to the end 132.
  • the pump ring 14 comprises a base 38, of which on a side remote from the pump ring carrier 16 side two first projections 28 and on a pump ring carrier 16 side facing two second projections 42nd
  • the running surface 46 is bounded by side walls 50 of the first projections 28.
  • the first and second protrusions 28, 42 each have a first portion 80, 180 and a second portion 82, 182, the first portion 80, 180 connecting the second portion 82, 182 to the base 38, respectively. It can be seen that the first portion 80, 180 extends to a greater extent in the radial direction than in the axial direction and the second portion 82, 182 extends to a greater extent in the axial direction than in the radial direction. In other words, the first portion 80, 180 at least partially has a smaller axial extent than the second portion 82, 182nd
  • the two second projections 42 close to the base 38 of the pump ring 14 in each case in the region of the transition to the base 38 an angle 90 of about 80 °.
  • an integrally formed on the pump ring carrier 16 tongue 100 projects into the region between the two second portions 42 of the pump ring 14th
  • the cover of the pump ring carrier 14 laterally of the pump ring carrier 16, d. H. in the region of the first portion 180 of the second projection 42, is about 1, 0 mm. This means that the thickness of the pump ring carrier 14 in this range is about 1.0 mm. But you can also choose other coverages or strengths. A cover of more than 0.9 mm has been found suitable
  • the pump ring 14 in the region of the two lateral portions 24, 26 of the hydraulic housing 12 in cross section in each case an S-shaped curve 32 with a convex portion 34 and a concave portion 36, wherein the convex portion 34 in the radial direction of the shaft compared to the concave portion 36 is further out.
  • the tongue 100 may in each case be formed in the area between the base 38 and the second projection 42 with a curvature which has a radius R at least in regions.
  • a width of the pump ring carrier 16 is indicated by B.
  • the width of the pump ring carrier 16 is understood to be the width of the region of the pump ring carrier 16 which is effective in the compression of the pump ring 14. in the
  • this is the area of the pump ring carrier 16 which bears against the base 38 of the pump ring 14, and the width of the pump ring carrier 16 corresponds to the width of the tongue 100.
  • FIG. 5 A detail of the pump device 10 of FIG. 1 is shown in FIG. 5.
  • the illustration shows that through the annular portion 22 and the two lateral portions 24, 26 of the hydraulic housing 12 cavities 60 are defined, in which the first projections 28a, 28b are compressed.
  • the left first protrusion 28a is in contact with the second lateral portion 26 and the right lateral portion 28b in contact with the first lateral portion 24.
  • At least one clearance 62 remains in the cavities 60 when the first protrusions 28 are compressed.
  • a left first sealing nose 70a is provided on the annular portion 22 of the hydraulic housing 12 in the region of the left first projection 28a, and a right first sealing nose 70b is provided in the region of the right first projection 28b.
  • a left second sealing nose 72a is provided on the second lateral section 26 in the area of the left first projection 28a and a right second sealing nose 72b on the first lateral section 24 in the region of the right first projection 28b.
  • the left first sealing nose 70a lies opposite the left second sealing nose 72a in the axial direction at least in some areas.
  • the Right first sealing nose 70b is the right second sealing nose 72b in the axial direction at least partially opposite.

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Abstract

Eine Pumpenvorrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit hat ein Hydraulikgehäuse (12), in dem ein Pumpenring (14) mit einer Lauffläche (46), ein Pumpenringträger (16) und ein Exzenter (18) aufgenommen sind, der von einer Welle (20) anzutreiben ist, die eine axiale und eine radiale Richtung definiert, wobei das Hydraulikgehäuse (12) einen ringförmigen Abschnitt (22) und einen ersten und zweiten seitlichen Abschnitt (24, 26) umfasst, wobei die beiden seitlichen Abschnitte (24, 26) einander gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei der Pumpenring (14) zumindest abschnittsweise zwischen den beiden seitlichen Abschnitten (24, 26) des Hydraulikgehäuses (12) angeordnet ist, wobei das Profil der Lauffläche (46) eine Kontur mit sich zumindest abschnittsweise ändernder Krümmung aufweist und zwar derart, dass die Krümmung zu den Enden der Lauffläche (46) hin zumindest bereichsweise zunimmt.

Description

Pumpenvorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Pumpenvorrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit.
Unter einer Pumpenvorrichtung bzw. Pumpe wird hierin eine Arbeitsmaschine verstanden, die dazu dient, Flüssigkeiten zu fördern. Hierunter fallen auch
Flüssigkeits-Feststoff-Gemische, Pasten und Flüssigkeiten mit geringem Gasanteil. Im Betrieb der Pumpenvorrichtung wird die Antriebsarbeit in die Bewegungsenergie der transportierten Flüssigkeit gewandelt.
Die gezeigte Pumpenvorrichtung wird auch als Orbitalpumpe, Rotations- Membranpumpe oder Peristaltikpumpe bezeichnet.
Die Pumpenvorrichtung kann dazu verwendet werden, eine Flüssigkeit aus einem Reservoir, beispielsweise einem Tank, in eine gewünschte Umgebung zu leiten, beispielsweise in einen Abgastrakt einer Brennkraftmaschine.
Aus der Druckschrift DE 10 2013 104 245 A1 ist eine Pumpenvorrichtung, die als Orbitalpumpe ausgebildet ist, bekannt, die ein Pumpengehäuse mit mindestens einem Einlass und mindestens einem Auslass aufweist, wobei an dem
Pumpengehäuse ein Exzenter relativ zu dem Pumpengehäuse drehbar angeordnet ist. Zur Bewegung des Exzenters ist ein elektrischer Antrieb vorgesehen. Zwischen dem Exzenter und dem Pumpengehäuse befindet sich eine verformbare Membran, die zusammen mit dem Pumpengehäuse einen Förderweg von dem mindestens einen Einlass zu dem mindestens einen Auslass begrenzt und mindestens eine Abdichtung des Förderwegs ausbildet. Dabei ist die mindestens eine Abdichtung durch eine Bewegung des Exzenters zur Förderung entlang des Förderwegs verschiebbar.
Die Druckschrift WO 2012/126544 A1 beschreibt ein Dosiersystem zum Dosieren einer Flüssigkeit mit einer Pumpenvorrichtung, die über einen mit einem Elektromotor antreibbaren Exzenterantrieb verfügt. Die Pumpenvorrichtung, die zwei Förderrichtungen hat, weist einen Pumpenring und einen stationären Ring auf, der relativ zum Pumpenring und zum Exzenterantrieb so angeordnet ist, dass zwischen dem stationären Ring und dem Pumpenring eine Pumpenkammer gebildet wird, die bei Drehung des Elektromotors ihre Form ändert, um eine zu dosierende Flüssigkeit durch die Pumpenkammer zu fördern. In der Druckschrift ist das Wirkprinzip einer Orbitalpumpe beschrieben.
Vor diesem Hintergrund wird eine Pumpenvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgestellt. Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen und der Beschreibung.
Es wird hierin eine Pumpenvorrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit mit einem Hydraulikgehäuse, in dem ein Pumpenring mit einer Lauffläche, ein
Pumpenringträger und ein Exzenter aufgenommen sind, vorgestellt. Der Exzenter ist dabei von einer Welle anzutreiben, die wiederum typischerweise von einem steuerbaren Antrieb, bspw. einem Elektromotor, angetrieben wird. Die Welle definiert weiterhin eine axiale und eine radiale Richtung. Der Exzenter ist relativ zum
Hydraulikgehäuse drehbar ausgebildet und derart angeordnet, dass er in
Abhängigkeit von der Drehstellung des Exzenters den Pumpenring ungleichmäßig zumindest bereichsweise gegen das Hydraulikgehäuse presst. Der Pumpenring, der auch als Membran bezeichnet wird, ist dabei verformbar und definiert zumindest bereichsweise eine Pumpenkammer, bspw. eine ringförmige Pumpenkammer.
Weiterhin sind typischerweise ein erster Anschluss und ein zweiter Anschluss vorgesehen, die jeweils in Fluidverbindung zu der Pumpenkammer stehen.
Das Hydraulikgehäuse umfasst einen ringförmigen Abschnitt und einen ersten und zweiten seitlichen Abschnitt, wobei die beiden seitlichen Abschnitte einander gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei der Pumpenring zumindest abschnittsweise zwischen den beiden seitlichen Abschnitten des Hydraulikgehäuses angeordnet ist.
Eine Lauffläche des Pumpenrings, d. h. die Fläche des Pumpenrings, mit der dieser gegen das Hydraulikgehäuse, insbesondere den ringförmigen Abschnitt des Hydraulikgehäuses, gepresst wird, und wodurch das Fluid entlang der Lauffläche bewegt wird und an dieser entlang läuft, hat ein Profil, welches eine Kontur mit sich zumindest abschnittsweise ändernder Krümmung hat und zwar derart, dass die Krümmung zu den Enden der Lauffläche hin zumindest bereichsweise zunimmt. Die Lauffläche des Pumpenrings kann auch als Förderkammerfläche des Pumpenrings bezeichnet werden.
Die vorgestellte Kontur bewirkt eine Reduzierung der Flachheit in der Lauffläche des Pumpenrings und erzielt eine Linearisierung der Druckverteilung auf der Lauffläche. Es können unterschiedliche Ausgestaltungen der Kontur gewählt werden. So kann bspw. beginnend von der Mitte der Lauffläche mit einem großen Radius begonnen werden und hin zu den Enden dieser kontinuierlich oder in Schritten abnehmen.
In einer Ausgestaltung umfasst der Pumpenring eine Basis, von der sich auf einer von dem Pumpenringträger abgewandten Seite zwei erste Vorsprünge und auf einer dem Pumpenringträger zugewandten Seite zwei zweite Vorsprünge erstrecken, wobei die Lauffläche durch Seitenwände der ersten Vorsprünge begrenzt ist. Dies ermöglicht einen stabilen Aufbau des Pumpenrings und der Pumpe.
In einer weiteren Ausgestaltung umfasst wenigstens einer der ersten und zweiten Vorsprünge einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt, wobei der erste Abschnitt den zweiten Abschnitt mit der Basis verbindet, wobei der erste Abschnitt sich in größerem Maße in radialer Richtung als in axialer Richtung erstreckt und der zweite Abschnitt sich in größerem Maße in axialer Richtung als in radialer Richtung erstreckt. Es kann vorgesehen sein, dass nur einer der ersten und zweiten
Vorsprünge, zwei der ersten und zweiten Vorsprünge, drei der ersten und zweiten Vorsprünge oder alle der ersten und zweiten Vorsprünge derart ausgebildet sind.
Es kann vorgesehen sein, dass die zweiten Vorsprünge mit der Basis des
Pumpenrings jeweils im Bereich eines Übergangs zu der Basis einen Winkel von 25° bis 90° einschließen. Dies gewährleistet eine sichere Verbindung zwischen
Pumpenringträger und Pumpenring. Die beiden Komponenten können zudem miteinander verklebt sein, bspw. mittels eines Primer. Es kann weiterhin vorgesehen sein, dass das Profil der Lauffläche einen in axialer Richtung mittigen Bereich ohne Krümmung aufweist.
In noch einer weiteren Ausgestaltung liegt das Verhältnis zwischen der Breite der Lauffläche und der Dicke des Pumpenrings zwischen der Lauffläche und dem
Pumpenringträger zwischen 1 ,5 und 5,0, bevorzugt zwischen 1 ,5 und 3,5. Dies hat sich für die Funktion der Pumpenvorrichtung als vorteilhaft herausgestellt,
insbesondere für einen guten Druckaufbau durch den Pumpenring.
Weiterhin kann die Deckung des Pumpenrings seitlich des Pumpenringträgers mehr als 0,9 mm, bspw. 1 ,0 mm, betragen. Unter einer Deckung wird hierin die
Materialstärke des Pumpenrings in dem genannten Bereich verstanden.
Der Pumpenring ist typischerweise aus einem verformbaren Material gefertigt. Hierzu bietet sich bspw. ein elastomeres Material an, das eine dauerhafte Verformbarkeit gewährleistet. Elastomere Materialien sind in unterschiedlichen Härtegraden verfügbar, so dass ein bedarfsgerechter Aufbau der Pumpenvorrichtung realisiert werden kann. In einer Ausgestaltung liegt die Shore-Härte des Pumpenrings zwischen 55 und 70 Shore.
Darüber hinaus kann der Pumpenring aus einem Material gefertigt sein, dessen Glasübergangstemperatur unterhalb -20 °C liegt. Somit ist ein Einsatz der
Pumpenvorrichtung in einem weiten Temperaturbereich möglich, ohne dass das Material spröde wird. Insbesondere wird das Anlaufverhalten bei tiefen und gar negativen Temperaturen verbessert.
Die vorgestellte Pumpenvorrichtung hat, zumindest in einigen der Ausführungen, Vorteile gegenüber bekannten Pumpenvorrichtungen. So wird eine hohe Dichtigkeit erreicht, was einen schnellen und großen Druckaufbau ermöglicht. Der Aufbau dient zudem der Steigerung der Lebensdauer.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der
Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung. Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsformen in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird unter Bezugnahme auf die Zeichnung schematisch und ausführlich beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 in einer Schnittdarstellung eine Ausführung der beschriebenen
Pumpenvorrichtung,
Fig. 2 eine Seitenansicht der Pumpenvorrichtung von Fig. 1 ,
Fig. 3 in einer Schnittdarstellung die Pumpenvorrichtung von Fig. 1 ,
Fig. 4 in einer Schnittdarstellung eine Ausführung des Pumpenrings, und
Fig. 5 einen Ausschnitt aus der Pumpenvorrichtung von Fig. 1 .
Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Ausführung der vorgestellten
Pumpenvorrichtung, die insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet und als Orbitalpumpe ausgebildet ist. Die Darstellung zeigt ein Hydraulikgehäuse 12, einen Pumpenring 14, einen Pumpenringträger 16, einen Exzenter 18, eine Welle 20, einen Antrieb 140, ein erstes Lager 1 10, ein zweites Lager 1 18, eine Buchse 1 12, die auch als Ring 1 12 bezeichnet werden kann, ein Klemmglied 1 14, das auch als
Trennkammerpin bezeichnet werden kann, ein Exzenter-Lager 1 16, und einen Dichtring 120, der auch als Dichtscheibe 120 bezeichnet werden kann.
Das erste Lager 1 10 ist bei dieser Ausführung als Loslager montiert, und das zweite Lager 1 18 als Festlager. Dies ergibt eine gute Lagerung.
Als Exzenter-Lager 1 16 kann ein Nadellager verwendet werden. Dieses hat eine geringe Erstreckung in radialer Richtung. Es sind auch andere Lagertypen wie beispielsweise Wälzlager möglich. Das Exzenter-Lager 1 16 ermöglicht eine reibungsarme Übertragung von Kräften zwischen dem sich drehenden Exzenter 18 und dem drehfest angeordneten Pumpenring 14 bzw. Pumpenringträger 16.
Das Hydraulikgehäuse 12 umfasst einen ringförmigen Abschnitt 22 sowie einen ersten seitlichen Abschnitt 24, der auch als Pumpendeckel bezeichnet werden kann, und einen zweiten seitlichen Abschnitt 26, der auch als Motorflansch oder
Antriebsflansch bezeichnet werden kann. Die beiden seitlichen Abschnitte 24, 26 sind einander gegenüberliegend angeordnet. Dabei liegt der Pumpenring 14 zumindest abschnittsweise zwischen den beiden seitlichen Abschnitten 24, 26 des Hydraulikgehäuses 12. Der ringförmige Abschnitt 22 hat einen ersten Kragen 74 und einen zweiten Kragen 75.
Der Antrieb 140 hat eine Statoranordnung 145 und eine Rotoranordnung 146. Der Antrieb 140 ist teilweise an einem rohrförmigen Bereich 170 des zweiten seitlichen Abschnitts 26 befestigt
Das Pumpengehäuse 12 hat ein Rastglied 27, welches dazu ausgebildet ist, beim Einführen des Klemmglieds 1 14 in das Pumpengehäuse 12 einzurasten und das Klemmglied 1 14 axial zu sichern. Das Einführen des Klemmglieds 1 14 kann vor der Montage des Antriebs 140 erfolgen.
Der Pumpenring 14 ist verformbar und kann aus einem elastomeren Werkstoff oder einem anderen verformbaren Werkstoff ausgebildet sein.
Fig. 2 zeigt eine Seitenansicht der Pumpenvorrichtung 10 von Fig. 1 .
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Pumpenvorrichtung 10, gesehen entlang der Schnittlinie III - III von Fig. 2. Ein erster Anschluss 51 und ein zweiter Anschluss 52 sind vorgesehen, und diese Anschlüsse 51 , 52 stehen in Fluidverbindung mit einer Pumpenkammer 57, welche zwischen dem ringförmigen Abschnitt 22 des
Hydraulikgehäuses und einer Lauffläche 46 des Pumpenrings ausgebildet ist und sich in der Darstellung von Fig. 3 ringförmig vom ersten Anschluss 51 im
Uhrzeigersinn zum zweiten Anschluss 52 hin erstreckt. Die Pumpenkammer 57 ist im Abschnitt, der sich vom ersten Anschluss 51 gegen den Uhrzeigersinn zum zweiten Anschluss 52 hin erstreckt, durch das Klemmglied 1 14 deaktiviert, indem das Klemmglied 1 14 die Lauffläche 46 des Pumpenrings 14 statisch gegen den ringförmigen Abschnitt 22 des Hydraulikgehäuses 12 presst und hierdurch einen Fluidfluss durch diesen Abschnitt verhindert oder zumindest stark verringert. Der Bereich, in dem das Klemmglied 1 14 die Lauffläche 46 des Pumpenrings 14 gegen den ringförmigen Abschnitt 22 presst, wird im Folgenden auch Klemmglied-Bereich 45 genannt.
Die Darstellung ist im Inneren des Hydraulikgehäuses 12 schematisch und bezüglich der Verformung des Pumpenrings 14 übertrieben dargestellt, um das Prinzip zu erläutern.
Die Funktionsweise der Orbitalpumpe wird im Folgenden anhand der Fig. 1 und Fig. 3 beschrieben.
Der Exzenter 18 sitzt auf der Welle 20 und wird von dieser angetrieben. Zum Antrieb der Welle 20 dient wiederum der Antrieb 140, typischerweise ein Motor oder
Elektromotor. Gemäß einer Ausführungsform wird als Antrieb 140 ein steuerbarer Antrieb 140 vorgesehen.
Die Welle 20 wird dabei um ihre Längsachse 21 , die eine axiale Richtung der Pumpenvorrichtung 10 definiert, gedreht. Der Exzenter 18 wird somit ebenfalls in eine Drehbewegung um die Längsachse der Welle 20 bewegt. Diese Bewegung des Exzenters 18 wird über das Lager 1 16 und über den Pumpenringträger 16 auf den Pumpenring 14 übertragen. Der Pumpenringträger 16 und der Pumpenring 14 sind relativ zum Hydraulikgehäuse 12 drehfest, sie werden aber in Abhängigkeit von der Drehstellung des Exzenters 18 lokal näher zum ringförmigen Abschnitt 22 oder weiter weg bewegt. In Fig. 3 zeigt der Exzenter 18 in eine mit einem Pfeil 19 gekennzeichnete Richtung, im dargestellten Beispiel in Richtung 9 Uhr, d. h. der Bereich des Exzenters 18 mit der größten radialen Erstreckung zeigt in Richtung des Pfeils 19. Dies führt dazu, dass der Pumpenring 14 in diese Richtung 19 bewegt wird und im Bereich 58 gegen den ringförmigen Abschnitt 22 gepresst wird. Hierdurch wird der Pumpenkanal 57 im Bereich 58 verkleinert bzw. komplett gesperrt. Wenn sich nun der Exzenter im Uhrzeigersinn dreht, wandert die Stelle 58, an der der Pumpenring 14 gegen den ringförmigen Abschnitt 22 gepresst wird, ebenfall im Uhrzeigersinn mit, und hierdurch wird das Fluid in der Pumpenkammer 57 im
Uhrzeigersinn vom ersten Anschluss 51 zum zweiten Anschluss 52 gepumpt bzw. transportiert. Ein fluidtechnischer Kurzschluss, bei dem das Fluid vom zweiten Anschluss 52 im Uhrzeigersinn zum ersten Anschluss 51 gelangt, wird durch das Klemmglied 1 14 oder eine andere Unterbrechung der Pumpenkammer 57 in diesem Bereich unterbunden.
Die Pumpenvorrichtung 10 funktioniert auch in umgekehrter Richtung, indem die Drehrichtung des Exzenters 18 umgedreht wird.
Fig. 4 zeigt in einer Schnittdarstellung den Pumpenring 14 aus Fig. 1 . Es ist das Profil des Pumpenrings 14 und des Pumpenringträgers 16 zu sehen, und die
Schnittdarstellung entspricht einem Längsschnitt durch die Pumpenvorrichtung 10.
Der Pumpenring 14 ist mit dem Pumpenringträger 16 verbunden, bspw. mittels Verklebens. Die Lauffläche 16 des Pumpenrings 14 ist auf der vom
Pumpenringträger 16 abgewandten Seite des Pumpenrings 14 vorgesehen. Diese Lauffläche 46 wird in der Pumpenkammer 57 in Abhängigkeit von der Drehstellung und Drehbewegung des Exzenters 18 gegen den ringförmigen Abschnitt 22 gedrückt oder von diesem weggezogen.
Zu erkennen ist, dass die Kontur der Lauffläche 46 eine sich zumindest
abschnittsweise ändernder Krümmung aufweist, wobei die Krümmung beginnend von einer Mitte 130 der Lauffläche 46 zu beiden Enden 131 , 132 hin zunimmt. Dies bedeutet, dass sich der Radius der Krümmung hin zu den Enden verringert.
Beispielhaft ist ein erster Radius r1 und ein zweiter Radius r2 eingezeichnet, und es ist zu sehen, dass der erste Radius r1 größer ist als der zweite Radius r2, der sich näher am Ende 132 befindet.
In der gezeigten Ausführung ist der Verlauf der Kontur bezüglich dieser Mitte 130 symmetrisch. Es kann aber auch ein unsymmetrischer Aufbau gewählt werden. Der Pumpenring 14 umfasst eine Basis 38, von der sich auf einer von dem Pumpenringträger 16 abgewandten Seite zwei erste Vorsprünge 28 und auf einer dem Pumpenringträger 16 zugewandten Seite zwei zweite Vorsprünge 42
erstrecken. Dabei ist die Lauffläche 46 durch Seitenwände 50 der ersten Vorsprünge 28 begrenzt.
Die ersten und zweiten Vorsprünge 28, 42 weisen jeweils einen ersten Abschnitt 80, 180 und einen zweiten Abschnitt 82, 182 auf, wobei der erste Abschnitt 80, 180 jeweils den zweiten Abschnitt 82, 182 mit der Basis 38 verbindet. Zu erkennen ist, dass der erste Abschnitt 80, 180 sich in größerem Maße in radialer Richtung als in axialer Richtung erstreckt und der zweite Abschnitt 82, 182 sich in größerem Maße in axialer Richtung als in radialer Richtung erstreckt. Anders ausgedrückt hat der erste Abschnitt 80, 180 zumindest bereichsweise eine geringere axiale Erstreckung als der zweite Abschnitt 82, 182.
Die beiden zweiten Vorsprünge 42 schließen mit der Basis 38 des Pumpenrings 14 jeweils im Bereich des Übergangs zu der Basis 38 einen Winkel 90 von etwa 80° ein. Hierdurch wird eine sichere Verbindung zwischen dem Pumpenring 14 und dem Pumpenringträger 16 gewährleistet. Dabei ragt eine an dem Pumpenringträger 16 angeformte Zunge 100 in den Bereich zwischen den beiden zweiten Abschnitten 42 des Pumpenrings 14.
Die Deckung des Pumpenringträgers 14 seitlich des Pumpenringträgers 16, d. h. im Bereich des ersten Abschnitts 180 des zweiten Vorsprungs 42, beträgt etwa 1 ,0 mm. Dies bedeutet, dass die Stärke bzw. die Dicke des Pumpenringträgers 14 in diesem Bereich etwa 1 ,0 mm ist. Es können aber auch andere Deckungen bzw. Stärken gewählt werden. Eine Deckung von mehr als 0,9 mm hat sich als geeignet
herausgestellt.
Weiterhin weist der Pumpenring 14 im Bereich der beiden seitlichen Abschnitte 24, 26 des Hydraulikgehäuses 12 im Querschnitt jeweils einen S-förmigen Verlauf 32 mit einem konvexen Abschnitt 34 und einem konkaven Abschnitt 36 auf, wobei der konvexe Abschnitt 34 in radialer Richtung der Welle im Vergleich zu dem konkaven Abschnitt 36 weiter außen liegt.
Die Zunge 100 kann jeweils im Bereich zwischen der Basis 38 und dem zweiten Vorsprung 42 mit einer Krümmung ausgebildet sein, die zumindest bereichsweise einen Radius R hat.
Eine Breite des Pumpenringtragers 16 ist mit B gekennzeichnet. Unter der Breite des Pumpenringtragers 16 wird die Breite des Bereichs des Pumpenringtragers 16 verstanden, der bei der Kompression des Pumpenrings 14 wirksam ist. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das der Bereich des Pumpenringtragers 16, der an der Basis 38 des Pumpenrings 14 anliegt, und die Breite des Pumpenringtragers 16 entspricht der Breite der Zunge 100.
Ein Ausschnitt aus der Pumpenvorrichtung 10 der Fig. 1 ist in Fig. 5 gezeigt. Der Darstellung ist zu entnehmen, dass durch den ringförmigen Abschnitt 22 und die beiden seitlichen Abschnitten 24, 26 des Hydraulikgehäuses 12 Hohlräume 60 definiert sind, in denen die ersten Vorsprünge 28a, 28b verpresst sind. Dabei steht der linke erste Vorsprung 28a in Kontakt mit dem zweiten seitlichen Abschnitt 26 und der rechte seitliche Abschnitt 28b in Kontakt mit dem ersten seitlichen Abschnitt 24. Dabei verbleibt in den Hohlräumen 60 bei verpressten ersten Vorsprüngen 28 jeweils wenigstens ein Freiraum 62.
Zu erkennen ist, dass am ringförmigen Abschnitt 22 des Hydraulikgehäuses 12 im Bereich des linken ersten Vorsprungs 28a eine linke erste Dichtnase 70a und im Bereich des rechten ersten Vorsprungs 28b eine rechte erste Dichtnase 70b vorgesehen sind.
Weiterhin zeigt die Darstellung, dass am zweiten seitlichen Abschnitt 26 im Bereich des linken ersten Vorsprungs 28a eine linke zweite Dichtnase 72a und am ersten seitlichen Abschnitt 24 im Bereich des rechten ersten Vorsprungs 28b eine rechte zweite Dichtnase 72b vorgesehen sind. Die linke erste Dichtnase 70a liegt der linken zweiten Dichtnase 72a in axialer Richtung zumindest bereichsweise gegenüber. Die rechte erste Dichtnase 70b liegt der rechten zweiten Dichtnase 72b in axialer Richtung zumindest bereichsweise gegenüber.
Naturgemäß sind im Rahmen der vorliegenden Erfindung vielfache Abwandlungen und Modifikationen möglich.

Claims

Patentansprüche
1 . Pumpenvorrichtung zum Pumpen einer Flüssigkeit, mit einem
Hydraulikgehäuse (12), in dem ein Pumpenring (14) mit einer Lauffläche (46), ein Pumpenringträger (16) und ein Exzenter (18) aufgenommen sind, welcher Exzenter (18) von einer Welle (20) anzutreiben ist, die eine axiale und eine radiale Richtung definiert, wobei das Hydraulikgehäuse (12) einen ringförmigen Abschnitt (22) und einen ersten und zweiten seitlichen Abschnitt (24, 26) umfasst, wobei die beiden seitlichen Abschnitte (24, 26) einander
gegenüberliegend angeordnet sind, und wobei der Pumpenring (14) zumindest abschnittsweise zwischen den beiden seitlichen Abschnitten (24, 26) des Hydraulikgehäuses (12) angeordnet ist, wobei das Profil der Lauffläche (46) eine Kontur mit sich zumindest abschnittsweise ändernder Krümmung aufweist und zwar derart, dass die Krümmung zu den Enden der Lauffläche (46) hin zumindest bereichsweise zunimmt.
2. Pumpenvorrichtung nach Anspruch 1 , bei der der Pumpenring (14) eine Basis (38) umfasst, von der sich auf einer von dem Pumpenringträger (16)
abgewandten Seite zwei erste Vorsprünge (28) und auf einer dem
Pumpenringträger (16) zugewandten Seite zwei zweite Vorsprünge (42) erstrecken, wobei die Lauffläche (46) durch Seitenwände (50) der ersten Vorsprünge (28) begrenzt ist.
3. Pumpenvorrichtung nach Anspruch 2, bei der wenigstens einer der ersten und zweiten Vorsprünge (28, 42) einen ersten Abschnitt (80, 180) und einen zweiten Abschnitt (82, 182) umfasst, wobei der erste Abschnitt (80, 180) den zweiten Abschnitt (82, 182) mit der Basis (38) verbindet, wobei der erste Abschnitt (80, 180) sich in größerem Maße in radialer Richtung als in axialer Richtung erstreckt und der zweite Abschnitt (82, 182) sich in größerem Maße in axialer Richtung als in radialer Richtung erstreckt.
4. Pumpenvornchtung nach Anspruch 2 oder 3, bei der die zweiten Vorsprünge (42) mit der Basis (38) des Pumpenrings (14) jeweils im Bereich eines
Übergangs zu der Basis (38) einen Winkel (90) von 25° bis 90° einschließen.
5. Pumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der das Profil der Lauffläche (46) einen in axialer Richtung mittigen Bereich ohne Krümmung aufweist.
6. Pumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der das Verhältnis zwischen der Breite der Lauffläche (46) und der Dicke des Pumpenrings (14) zwischen der Lauffläche (46) und dem Pumpenringträger (16) zwischen 1 ,5 und 5,0 liegt.
7. Pumpenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Deckung des
Pumpenrings (14) seitlich des Pumpenringträgers (16) mehr als 0,9 mm beträgt.
8. Pumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, bei der der Pumpenring (14) aus einem elastomeren Material gefertigt ist.
9. Pumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der die Shore-Härte des Pumpenrings (14) zwischen 55 und 70 Shore liegt.
10. Pumpenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, bei der der Pumpenring (14) aus einem Material gefertigt ist, dessen Glasübergangstemperatur unterhalb -20 °C liegt.
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