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Die
Erfindung betrifft eine Dichtungsanordnung für ein Gehäuse, und eine Pumpe.
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Pumpen
können
vorzugsweise für
Einspritzsysteme für
Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen verwendet werden. Derartige
Pumpen werden insbesondere als Hochdruckpumpen zur Förderung von
Fluid für
diese Einspritzsysteme eingesetzt.
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Einspritzsysteme
für Brennkraftmaschinen von
Kraftfahrzeugen, beispielsweise in Common-Rail-Systemen, sollen
den notwendigen Volumenstrom und den erforderlichen Fluiddruck bereitstellen
können.
Die Pumpen in Einspritzsystemen für Brennkraftmaschinen von Kraftfahrzeugen
unterliegen starken Belastungen, insbesondere starken mechanischen
Beanspruchungen. Insbesondere müssen
von derartigen Pumpen große
Kräfte
aufgenommen werden können.
Damit werden sowohl hohe Anforderungen an die Materialien, aus denen
die Komponenten der Pumpen bestehen, als auch an die Konstruktion
der Pumpen gestellt. Da diese Pumpen hohen Drücken ausgesetzt sein können, müssen sie starken
Beanspruchungen standhalten.
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Die
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Dichtungsanordnung für ein Gehäuse zu schaffen,
mittels der eine sichere hydraulische Abdichtung des Gehäuses erreicht
wird. Die weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine Pumpe zu schaffen,
die zuverlässig und
präzise
betrieben werden kann.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch die Merkmale der unabhängigen
Ansprüche.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Gemäß eines
ersten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Dichtungsanordnung für ein Gehäuse, die
aufweist ein erstes Gehäusekörperteil
und ein zweites Gehäusekörperteil,
wobei das zweite Gehäusekörperteil
relativ zu dem ersten Gehäusekörperteil
ortsfest angeordnet ist. Die Dichtungsanordung weist weiter einen
in dem ersten Gehäusekörperteil
angeordneten ersten Ausnehmungsabschnitt, einen in dem zweiten Gehäusekörperteil angeordneten
zweiten Ausnehmungsabschnitt einer gemeinsamen Ausnehmung, die ausgebildet
ist zum Führen
eines Fluids, und ein in der Ausnehmung angeordnetes Rückschlagventil
mit einem Dichtsitzteil und einem Verschlussteil auf. Das Dichtsitzteil
ist mit dem zweiten Gehäusekörperteil
fluiddicht gekoppelt, und das Dichtsitzteil wirkt fluiddicht mit
dem Verschlussteil zusammen, wenn ein Druck des Fluids in einem
bezogen auf das Rückschlagventil
von dem ersten Ausnehmungsabschnitt abgewandten Bereich des zweiten
Ausnehmungsabschnitts größer ist
als ein Druck des Fluids in dem ersten Ausnehmungsabschnitt, und
dabei ein Fluidstrom von dem zweiten Ausnehmungsabschnitt in einen
Bereich zwischen dem ersten Gehäusekörperteil
und dem zweiten Gehäusekörperteil
verhindert ist.
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Ist
der Druck des Fluids in dem bezogen auf das Rückschlagventil von dem ersten
Ausnehmungsabschnitt abgewandten Bereich des zweiten Ausnehmungsabschnitts
kleiner als der Druck des Fluids in dem ersten Ausnehmungsabschnitt,
so kann das Verschlussteil eine Position einnehmen, in der es nicht
an dem Dichtsitzteil anliegt, und ein Fluidstrom zwischen dem ersten
Ausnehmungsabschnitt und dem zweiten Ausnehmungsabschnitt ist ermöglicht.
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Dies
hat den Vorteil, dass eine Leckage von Fluid aus dem Bereich zwischen
dem ersten Gehäusekörperteil
und dem zweiten Gehäusekörperteil klein
gehalten werden kann und so eine Fehlfunktion eines Aggregats, dem
das Gehäuse
zugeordnet ist, vermieden werden kann.
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Gemäß eines
zweiten Aspekts zeichnet sich die Erfindung aus durch eine Pumpe
mit einer Dichtungsanordnung gemäß des ersten
Aspekts der Erfindung. Die Gehäusekörperteile
sind Teile eines Zylindergehäuses
der Pumpe.
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Damit
kann eine Fluidleckage insbesondere aus Druck führenden Komponenten stromabwärts der
Pumpe über
das Zylindergehäuse
der Pumpe vermieden werden und so ein sicherer Betrieb der Pumpe
ermöglicht
werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind im Folgenden anhand der schematischen Zeichnungen näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 eine
schematische Ansicht einer Dichtungsanordnung in einem Längsschnitt,
und
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2 eine
schematische Ansicht einer Pumpe mit der Dichtungsanordnung in einem
Längsschnitt.
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Elemente
gleicher Konstruktion oder Funktion sind figurenübergreifend mit den gleichen
Bezugszeichen versehen.
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Die 1 zeigt
eine Dichtungsanordnung 10 mit einem Gehäuse 12.
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Das
Gehäuse 12 weist
ein erstes Gehäusekörperteil 14 und
ein zweites Gehäusekörperteil 15 auf.
Das erste Gehäusekörperteil 14 ist
mit dem zweiten Gehäusekörperteil 15 fest
gekoppelt, so dass die beiden Gehäusekörperteile 14, 15 starr
zueinander angeordnet sind.
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In
den Gehäusekörperteilen 14, 15 ist
eine Ausnehmung 16 angeordnet, die sich in Richtung einer
Längsachse
L erstreckt. Die Ausnehmung 16 hat einen ersten Ausnehmungsabschnitt 16a und
einen zweiten Ausnehmungsabschnitt 16b. In einem der Gehäusekörperteile 14, 15 ist
eine Ringnut 30 angeordnet, die sich in Umfangsrichtung
um die Längsachse
L herum erstreckt und in der eine Ringdichtung 32 angeordnet
ist. Zwischen dem ersten Gehäusekörperteil 14 und
dem zweiten Gehäusekörperteil 15 ist
ein Bereich 28 ausgebildet. Durch die Ringdichtung 32 können der
erste Gehäusekörperteil 14 und der
zweite Gehäusekörperteil 15 fluiddicht
miteinander gekoppelt sein und so ein Austreten von Fluid aus der
Ausnehmung 16 in den Bereich 28 zwischen dem ersten
Gehäusekörperteil 14 und
dem zweiten Gehäusekörperteil 15 vermieden
werden.
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Die
Ausnehmung 16 bildet an dem ersten Gehäusekörperteil 14 einen
ersten Wandabschnitt 18a und an dem zweiten Gehäusekörperteil 15 einen zweiten
Wandabschnitt 18b aus. Die Wandabschnitte 18a und 18b bilden
zusammen die Wand 18 der Ausnehmung 16 in den
Gehäusekörperteilen 14, 15 aus.
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Die
Ausnehmung 16 ist ausgebildet zum Führen eines Fluids in einer
Hauptströmungsrichtung H.
Bezüglich
der Hauptströmungsrichtung
H ist das erste Gehäusekörperteil 14 stromaufwärts und
das zweite Gehäusekörperteil 15 stromabwärts angeordnet.
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In
dem zweiten Abschnitt 16b der Ausnehmung 16 ist
ein Rückschlagventil 20 mit
einem Dichtsitzteil 22 und einem Verschlussteil 23 angeordnet. Der
Dichtsitzteil 22 hat eine äußere Wand 24 und eine
Durchgangsöffnung 26.
Die Durchgangsöffnung 26 ist
vorzugsweise nahe der Längsachse
L ausgebildet und erstreckt sich im Wesentlichen in Richtung der
Längsachse
L. Die äußere Wand 24 des
Dichtsitzteils 22 ist fluiddicht mit dem zweiten Wandabschnitt 18b gekoppelt.
Das Verschlussteil 23 ist in einem bezogen auf das Rückschlagventil 20 von dem
ersten Ausnehmungsabschnitt 16a abgewandten Bereich des
zweiten Ausnehmungsabschnitts 16b angeordnet.
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Unter
Beaufschlagung des Rückschlagventils 20 mit
Fluid in einer der Hauptströmungsrichtung H
entgegen gesetzten Rückschlagrichtung
R, das heißt,
wenn ein Druck p2 des Fluids in dem bezogen auf das Rückschlagventil 20 von
dem ersten Ausnehmungsabschnitt 16a abgewandten Bereich
des zweiten Ausnehmungsabschnitts 16b, in dem das Verschlussteil 23 angeordnet
ist, größer ist
als ein Druck p1 des Fluids in dem ersten Ausnehmungsabschnitt 16a,
kann das Dichtsitzteil 22 mit dem Verschlussteil 23 fluiddicht
zusammenwirken.
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Im
Folgenden soll die Funktionsweise der Dichtungsanordnung 10 für das Gehäuse 12 im
Detail dargestellt werden:
Wird das Fluid in der Hauptströmungsrichtung
H geführt,
so wird die Ausnehmung 16 mit Fluid beaufschlagt, und das
Fluid gelangt in die Durchgangsöffnung 26.
In diesem Fall ist der Druck p1 des Fluids in dem ersten Ausnehmungsabschnitt 16a größer als der
Druck p2 des Fluids in dem bezogen auf das Rückschlagventil 20 von
dem ersten Ausnehmungsabschnitt 16a abgewandten Bereich
des zweiten Ausnehmungsabschnitts 16b, in dem das Verschlussteil 23 angeordnet
ist. Das Fluid drückt
das Verschlussteil 23 von dem Dichtsitzteil 22 weg
und kann durch die Durchgangsöffnung 26 in
den zweiten Ausnehmungsabschnitt 16b gelangen.
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Ist
der Druck p2 des Fluids in dem bezogen auf das Rückschlagventil 20 von
dem ersten Ausnehmungsabschnitt 16a abgewandten Bereich
des zweiten Ausnehmungsabschnitts 16b, in dem das Verschlussteil 23 angeordnet
ist, größer als
der Druck p1 des Fluids in dem ersten Ausnehmungsabschnitt 16a,
so wird das Rückschlagventil 20 in
der Rückschlagrichtung
R mit Fluid beaufschlagt. Das Verschlussteil 23 wird in
diesem Fall gegen das Dichtsitzteil 22 gepresst, so dass
es mit dem Dichtsitzteil 22 fluiddicht zusammenwirken kann.
Ein Fluidstrom von dem zweiten Ausnehmungsabschnitt 16b in
den ersten Ausnehmungsabschnitt 16a und damit in den Bereich 28 zwischen
dem ersten Gehäusekörperteil 14 und
dem zweiten Gehäusekörperteil 15 ist
dann verhindert. Dies ist auch dann der Fall, wenn die Ringdichtung 32 ihre
Funktion nicht vollständig
erfüllen
kann und so eine Fluidleckage von der Ausnehmung 16 in
den Bereich 28 zwischen dem ersten Gehäusekörperteil 14 und dem
zweiten Gehäusekörperteil 15 zulassen
würde.
Die fluiddichte Abdichtung zwischen dem Verschlussteil 23 und
dem Dichtsitzteil 22 dient in diesem Fall also nicht nur
der Sperrfunktion des Rückschlagventils 20 in
der Rückschlagrichtung
R, sondern kann darüber
hinaus auch einer zusätzlichen
fluiddichten Abdichtung zwischen dem ersten Gehäusekörperteil 14 und dem
zweiten Gehäusekörperteil 15 dienen.
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2 zeigt
eine Pumpe 50 mit einem Zylindergehäuse 52, in dem ein
Zylinderraum 54 angeordnet ist. Der Zylinderraum 54 ist über eine
Zylinderraumablaufleitung 58 mit dem Rückschlagventil 20 hydraulisch
gekoppelt. Die Gehäusekörperteile 14, 15 sind
Teile des Zylindergehäuses 52 der
Pumpe 50.
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In
der Ausnehmung 16 der Gehäusekörperteile 14, 15 ist
das Verschlussteil 23 und das Dichtsitzteil 22 angeordnet,
die das Rückschlagventil 20 für den Zylinderraum 54 der
Pumpe 50 bilden. In der Ausnehmung 16 der Gehäusekörperteile 14, 15 ist außerdem ein
Anschlagelement 56 angeordnet. Das Anschlagelement 56 ist
vorzugsweise als Käfig
für das
Verschlussteil 23 ausgebildet und ermöglicht, dass das Verschlussteil 23 in
allen üblichen
Betriebssituationen möglichst
nahe dem Dichtsitzteil 22 verbleibt. Ist die Pumpe 50 eine
Hochdruckpumpe in einem Einspritzsystem für eine Brennkraftmaschine eines
Kraftfahrzeugs, so ist in der Hauptströmungsrichtung H stromabwärts des
Rückschlagventils 20 vorzugsweise
ein Hochdruckspeicher (Common Rail) angeordnet, in dem Kraftstoff
unter hohem Druck gespeichert ist, der zum Einspritzen in Brennräume der Brennkraftmaschine
mittels Einspritzventilen vorgesehen ist.
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Bei
einem Kompressionshub der Pumpe 50 wird Fluid in dem Zylinderraum 54 komprimiert
und der Druck p1 des Fluids in der Zylinderraumablaufleitung 58 und
damit in dem ersten Ausnehmungsabschnitt 16a ist größer als
der Druck p2 des Fluids in dem bezogen auf das Rückschlagventil 20 von
dem ersten Ausnehmungsabschnitt 16a abgewandten Bereich
des zweiten Ausnehmungsabschnitts 16b, in dem das Verschlussteil 23 angeordnet
ist. In diesem Fall ist ein Fluidfluss in der Hauptströmungsrichtung H
von der Zylinderraumablaufleitung 58 durch die Durchgangsöffnung 26 in
dem Dichtsitzteil 22 in den zweiten Ausnehmungsabschnitt 16b und
anschließend
in die stromabwärts
des Rückschlagventils 20 nachgeordneten
Aggregate, wie den Hochdruckspeicher, möglich.
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Bei
einem Ansaugvorgang der Pumpe 50 wird Fluid in den Zylinderraum 54 angesaugt
und der Druck p1 des Fluids in der Zylinderraumablaufleitung 58 und
damit in dem ersten Ausnehmungsabschnitt 16a ist kleiner
als der Druck p2 des Fluids in dem bezogen auf das Rückschlagventil 20 von
dem ersten Ausnehmungsabschnitt 16a abgewandten Bereich des
zweiten Ausnehmungsabschnitts 16b, in dem das Verschlussteil 23 angeordnet ist.
Das Rückschlagventil 20 wirkt
dann in der Rückschlagrichtung R.
Durch ein fluiddichtes Zusammenwirken zwischen dem Verschlussteil 23 und
dem Dichtsitzteil 22 kann in diesem Fall der Fluidfluss
zwischen dem zweiten Ausnehmungsabschnitt 16b und der Zylinderraumablaufleitung 58 unterbunden
werden.
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Damit
kann auch ein Fluidfluss aus stromabwärts dem Rückschlagventil 20 angeordneten
Aggregaten, wie dem Hochdruckspeicher, in den Bereich 28 zwischen
dem ersten Gehäusekörperteil 14 und dem
zweiten Gehäusekörperteil 15 und
damit ein Druckverlust in den mit Hochdruck beaufschlagten Aggregaten,
wie dem Hochdruckspeicher, verhindert werden. Dies gilt auch dann,
wenn die Ringdichtung 32 ihre Funktion nicht vollständig erfüllen kann
und so eine Fluidleckage von der Ausnehmung 16 in den Bereich 28 zwischen
dem ersten Gehäusekörperteil 14 und
dem zweiten Gehäusekörperteil 15 zulassen würde. Geeignete
Drucksensoren könnten
einen derartigen Betriebszustand erkennen und ein geeignetes Programm
für einen
Notbetrieb der Brennkraftmaschine veranlassen. Eine Anwendung der
beschriebenen Dichtungsanordnung 10 in Gehäusen 12 für Hochdruckpumpen
ist besonders vorteilhaft, da diese Pumpen in der Regel sehr hohen
Drücken ausgesetzt
sind.