DE102010050163A1 - Displacement machine for combustion engine of motor vehicle, has nozzle that is arranged at one end of return line to re-circulate pressurized fluid injected in direction of suction opening so that displacement is accelerated - Google Patents

Displacement machine for combustion engine of motor vehicle, has nozzle that is arranged at one end of return line to re-circulate pressurized fluid injected in direction of suction opening so that displacement is accelerated Download PDF

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Abstract

The displacement machine has a return line (6) that is extended from pressure side (5) to suction side (4) of gear pump, and comprised with a taper end directed towards the region of a suction opening (8). The return line is bent in the suction side and a nozzle (7) is arranged at one end of the return line to re-circulate pressurized fluid injected in the direction of suction opening so that displacement is accelerated.

Description

Technisches GebietTechnical area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verdrängermaschine mit reduzierten Betriebsgeräuschen, zum Beispiel für den Einsatz in Verbrennungsmotoren von Kraftfahrzeugen.The present invention relates to a displacement machine with reduced operating noise, for example for use in internal combustion engines of motor vehicles.

Stand der TechnikState of the art

Verdrängermaschinen werden je nach Art ihres Verdrängerprinzipes unterschieden. Hauptmerkmal der Verdrängermaschine ist die zyklische Veränderung der Zellenvolumina, welche die Verdrängerwirkung bei Verkleinerung des Zellvolumens bewirkt. Durch die Vergrößerung der Zellvolumen wird ein Saugeffekt erzeugt.Displacement machines are differentiated depending on the nature of their displacement principle. The main feature of the displacement machine is the cyclic change in the cell volumes, which causes the displacement effect when reducing the cell volume. Increasing the cell volume creates a suction effect.

Als Umlaufverdrängermaschinen werden Pumpen benannt, die eine Druckflüssigkeit durch eine gleichförmige Drehung der Zellen, deren Volumen zyklisch geändert wird, von einem Saugraum zu einem Druckraum fördern. Als Verdrängerelemente kommen dabei Zähne, zum Beispiel in Zahnradpumpen mit Innen- oder Außenverzahnungen, oder auch Flügel, zum Beispiel in Flügelzellenpumpen, zum Einsatz.As circulation displacement machines, pumps are named which convey a pressure fluid from a suction space to a pressure space by a uniform rotation of the cells whose volume is cyclically changed. In this case, teeth are used as displacement elements, for example in gear pumps with internal or external toothings, or else vanes, for example in vane pumps.

Andererseits werden Pumpen als Hubverdrängermaschinen bezeichnet, bei denen die Veränderung eines Zellenvolumens durch einen längsbewegten Kolben erfolgt.On the other hand, pumps are referred to as Hubverdrängermaschinen in which the change of a cell volume is effected by a longitudinally moving piston.

Durch die ungleichförmige Förderung der Druckflüssigkeit über die Zellvolumina ergeben sich beim Betrieb dieser Verdrängermaschinen Druckpulsationen, die eine dynamische Belastung und auch eine Geräuschentwicklung hervorrufen. Diese Geräusche werden als Störgeräusche wahrgenommen. Weiterhin kann auf der Saugseite durch den periodischen Druckabfall unter die Kavitationsgrenze erhöhter Verschleiß durch Erosion auftreten. Diese Druckpulsationen treten bei kalter, aber auch bei betriebswarmer Druckflüssigkeit auf.Due to the non-uniform promotion of the pressure fluid over the cell volumes resulting in the operation of these displacement machines pressure pulsations, which cause a dynamic load and noise. These sounds are perceived as noise. Furthermore, increased wear due to erosion can occur on the suction side as a result of the periodic pressure drop below the cavitation limit. These pressure pulsations occur in cold, but also at operating pressure fluid.

Für die Verringerung dieser Druckpulsationen werden zum Beispiel Rückführungen oder Bypässe verwendet, welche die Druckflüssigkeit aus der Druckseite auf die Saugseite zurückführen. In den Rückführungen werden schaltbare Ventile verwendet, die synchron zur Pumpendrehzahl angesteuert werden, um die Druckpulsationen auf der Saugseite direkt zu beeinflussen.For the reduction of these pressure pulsations, for example, recirculations or bypasses are used, which return the pressure fluid from the pressure side to the suction side. The recirculation uses switchable valves that are controlled in synchronism with the pump speed to directly influence the pressure pulsations on the suction side.

In der Offenlegungsschrift DD 275 096 A1 wird eine Anordnung zum pulsationsfreien Dosieren von Flüssigkeiten mit Zahnradpumpen beschrieben. Dazu ist eine Bypassleitung von der Druckseite der Zahnradpumpe zur Saugseite der Zahnradpumpe vorgesehen, in der ein druckbeaufschlagtes Membranquetschventil angeordnet ist.In the published patent application DD 275 096 A1 An arrangement for the pulsation-free dosing of liquids with gear pumps is described. For this purpose, a bypass line is provided from the pressure side of the gear pump to the suction side of the gear pump, in which a pressurized diaphragm pinch valve is arranged.

Aus der Patentschrift DE 39 24 482 C2 ist eine Zahnradpumpe bekannt, bei der das abgeregelte Druckmittel wieder zurück in einen Vorratsbehälter geführt wird. Dieser Bypass befindet sich innerhalb des Gehäuses und wird durch das Abheben einer Dichtplatte freigegeben. Dadurch wird die Fördermenge der Zahnradpumpe geregelt.From the patent DE 39 24 482 C2 is a gear pump known in which the regulated pressure medium is fed back into a reservoir. This bypass is located inside the housing and is released by lifting a sealing plate. As a result, the flow rate of the gear pump is regulated.

In der Patentschrift DE 196 27 437 C2 wird eine Steuereinrichtung zur Glättung von Druckpulsationen beschrieben. Dafür wird ein Bypass von der Druckseite der Zahnradpumpe abgezweigt und zur Niederdruckseite zurückgeführt. In der Bypassleitung befindet sich ein zur Pumpendrehzahl synchron gesteuertes Schaltventil, dessen Öffnungsintervalle mit den Maxima der Druckpulsationen zusammenfallen.In the patent DE 196 27 437 C2 a controller is described for smoothing pressure pulsations. For this, a bypass is branched off from the pressure side of the gear pump and returned to the low pressure side. In the bypass line is a synchronously controlled to the pump speed switching valve whose opening intervals coincide with the maxima of the pressure pulsations.

Die Patentschrift DE 196 27 438 C2 offenbart eine Anordnung zur Glättung von Druckpulsationen einer Pumpe. Dazu ist eine Rückführung zwischen Druck- und Saugseite und einem darin angeordneten Steuerventil vorgesehen. Das Steuerventil ist mit zwei Ventilschiebern ausgestattet, die bei entsprechender Beaufschlagung zur einfachen Einstellung des Durchflusses der Rückleitung dienen. Dadurch kann auch die Amplitude der Rückströmung an die Druckpulsationen der Zahnradpumpe angepasst werden.The patent DE 196 27 438 C2 discloses an arrangement for smoothing pressure pulsations of a pump. For this purpose, a return between the pressure and suction side and a control valve arranged therein is provided. The control valve is equipped with two valve spools which, when appropriately pressurized, are used to easily set the return flow rate. As a result, the amplitude of the return flow can be adapted to the pressure pulsations of the gear pump.

In der europäischen Patentschrift EP 0 831 231 B1 wird ein Bypass beschrieben, der in einfacher Weise in einem Pumpendeckel integriert ist. Der Bypass verbindet den Druck- und Saugraum der Förderpumpe. Ein Schaltventil, welches im Bypasskanal positioniert ist, dient zum Aufsteuern des Kanals.In the European patent specification EP 0 831 231 B1 a bypass is described, which is integrated in a simple way in a pump cover. The bypass connects the pressure and suction chamber of the feed pump. A switching valve, which is positioned in the bypass channel, serves to open the channel.

Die Verwendung von Rückführungen und die sich darin befindenden Schaltelemente und deren Steuerungen sowie Sensoren zur Detektierung der Druckpulsationen, um eine synchronisierte Ansteuerung der Schaltelemente zu ermöglichen, stellen einen erhöhten Materialeinsatz und Fertigungsaufwand sowie durch die Notwendigkeit der Steuerung einen erhöhten Kostenaufwand dar.The use of feedback and the therein switching elements and their controls and sensors for detecting the pressure pulsations to allow a synchronized control of the switching elements, represent an increased material usage and manufacturing costs and by the need for the control an increased cost.

Aufgabe der ErfindungObject of the invention

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Druckpulsationen einer Verdrängermaschine, die sich als Betriebsgeräusche äußern, auf einfache Weise zu reduzieren.The object of the invention is to reduce the pressure pulsations of a positive displacement machine, which manifest themselves as operating noise, in a simple manner.

Lösung der AufgabeSolution of the task

Die Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.The object is achieved by a device having the features of claim 1.

Beschreibung der Erfindung Description of the invention

Um den Zusatzaufwand zur Reduzierung der Druckpulsationen gering zu halten, wird eine einfache Rückführung vorgeschlagen, die aus einer Verbindung zwischen der Druck- und der Saugseite der Zahnradpumpe besteht.In order to keep the additional effort to reduce the pressure pulsations low, a simple feedback is proposed, which consists of a connection between the pressure and the suction side of the gear pump.

Für die Reduzierung der Druckpulsationen wird ein geringer Volumenstrom der Druckflüssigkeit aus dem Druckraum in den Saugraum zurückgeführt. Über eine Verjüngung am Ende der Rückführung, die zum Beispiel als Drossel in Form einer Düse ausgeführt sein kann, wird die rückgeführte Druckflüssigkeit in den Saugraum in Richtung der Saugöffnung in den Bereich der Entstehung der Druckpulsationen eingespritzt.To reduce the pressure pulsations, a small volume flow of the pressure fluid from the pressure chamber is returned to the suction chamber. Via a taper at the end of the recirculation, which can be designed, for example, as a throttle in the form of a nozzle, the recycled pressure fluid is injected into the suction chamber in the direction of the suction opening in the region of origin of the pressure pulsations.

Die träge Druckflüssigkeitssäule wird saugseitig durch die eingespritzte Druckflüssigkeit mitgerissen und in Richtung der Saugöffnung der Verdrängermaschine beschleunigt. Dadurch wird der durch die sich vergrößernden Zellvolumina erzeugte Druckabfall und demzufolge die Druckpulsationen reduziert. Diese Maßnahme reduziert auch die Druckpulsationen auf der Druckseite. Durch die ungeregelte Rückführung werden die Druckpulsationen auf der Saug- und Druckseite und somit auch die Geräuschentwicklung beziehungsweise die Störgeräusche reduziert.The sluggish pressure liquid column is entrained on the suction side by the injected pressure fluid and accelerated in the direction of the suction opening of the displacement machine. This reduces the pressure drop generated by the increasing cell volumes and, as a result, the pressure pulsations. This measure also reduces the pressure pulsations on the pressure side. The uncontrolled feedback reduces the pressure pulsations on the suction and pressure sides and thus also the development of noise or noise.

Als Beispiel konnten mit dieser Maßnahme im realen Betrieb die Pulsationen einer Außenzahnradpumpe in Verwendung als Schmierölpumpe in einer Verbrennungskraftmaschine um bis zu fünfzig Prozent reduziert werden.As an example, with this measure, in real operation, the pulsations of an external gear pump in use as a lubricating oil pump in an internal combustion engine could be reduced by up to fifty percent.

Ausführungsbeispiel VerdrängermaschineEmbodiment displacement machine

Beispielhaft wird hier eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. In der dazugehörigen Figur zeigt:By way of example, an embodiment of the device according to the invention is shown here. In the accompanying figure shows:

1: eine schematische Darstellung einer Verdrängermaschine mit einer Rückführleitung. 1 : A schematic representation of a positive displacement machine with a return line.

Die in 1 dargestellte Verdrängereinheit besteht aus einem Gehäuse 1, aus einer Saugseite 4 und einer Druckseite 5 sowie einer Rückführleitung 6, an deren Ende eine Düse 7 oder düsenähnliche Öffnung vorgesehen ist.In the 1 shown displacer unit consists of a housing 1 , from a suction side 4 and a print page 5 and a return line 6 , at the end of which a nozzle 7 or nozzle-like opening is provided.

Zur Minderung oder vollständigen Kompensation der Pulsationen und in Folge dessen der Störgeräusche ist eine Rückführleitung 6, ein sogenannter Bypass, vorgesehen, der eine Teilmenge des geförderten und unter Druck stehenden Mediums zurück auf die Saugseite 4 leitet. Dort wird das zurückgeführte Medium aus der Rückführleitung 6 durch eine Düse 7, die sich im Saugkanal nach Saugfilter unmittelbar vor der Saugöffnung 8 der Verdrängermaschine befindet, axial in Strömungsrichtung einspritzt. Es treten deutlich weniger Druckpulsationen auf, die sich dann in einem niedrigeren Störgeräusch äußern.To reduce or completely compensate the pulsations and as a result of the noise is a return line 6 , a so-called bypass, provided that a subset of the pumped and pressurized medium back to the suction side 4 passes. There, the returned medium from the return line 6 through a nozzle 7 located in the suction channel after suction filter immediately in front of the suction port 8th the positive displacement machine is injected axially in the flow direction. There are significantly fewer pressure pulsations, which are then expressed in a lower noise.

Ausführungsbeispiel ZahnradpumpeExemplary gear pump

Verdrängermaschinen werden in der Praxis verschiedenen Anwendungsbereichen zugeordnet. Beispielhaft wird hier eine Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Zahnradpumpe zur Schmiermittelförderung, wie sie in Verbrennungsmaschinen Verwendung findet, dargestellt. In der dazugehörigen Figur zeigt:Displacement machines are assigned in practice to different applications. By way of example, an embodiment of the device according to the invention is shown as a gear pump for lubricant delivery, as used in internal combustion engines. In the accompanying figure shows:

2: eine schematische Darstellung der Zahnradpumpe mit einer Rückführleitung. 2 : a schematic representation of the gear pump with a return line.

Die in 2 dargestellte Zahnradpumpe besteht aus einem Gehäuse 1, aus zwei miteinander im Eingriff stehenden Zahnrädern 2 und 3 mit einer Außenverzahnung, aus einer Saugseite 4 und einer Druckseite 5, sowie einer Rückführleitung 6, an deren Ende eine Düse 7 oder düsenähnliche Öffnung vorgesehen ist. Beim Betrieb wird eines der beiden Zahnräder 2 oder 3 angetrieben, wobei sich das zweite Zahnrad 3 oder 2 durch den Zahneingriff mitdreht. Durch die Drehung der Zahnräder 2 und 3 wird die Flüssigkeit in den Zahnzwischenräumen entlang des Gehäuses 1 von der Saugseite 4 zur Druckseite 5 befördert. Die Zwischenräume werden jedoch durch den Eingriff des jeweilig anderen Zahnrades 2 und 3 verschlossen und die darin befindliche Flüssigkeit herausgedrückt, so dass keine Flüssigkeit von der Druckseite 5 wieder zurück zur Saugseite 4 transportiert wird.In the 2 illustrated gear pump consists of a housing 1 , made of two meshing gears 2 and 3 with external teeth, from a suction side 4 and a print page 5 , as well as a return line 6 , at the end of which a nozzle 7 or nozzle-like opening is provided. When operating one of the two gears 2 or 3 driven, wherein the second gear 3 or 2 rotated by the tooth engagement. By the rotation of the gears 2 and 3 The fluid in the interdental spaces along the housing 1 from the suction side 4 to the print side 5 promoted. The gaps are, however, by the engagement of the respective other gear 2 and 3 closed and pushed out the liquid contained therein, so that no liquid from the pressure side 5 back to the suction side 4 is transported.

Zur Minderung oder vollständigen Kompensation der Störgeräusche ist eine Rückführleitung 6, ein sogenannter Bypass vorgesehen, der eine Teilmenge der geförderten Flüssigkeit zurück auf die Saugseite 4 leitet. Dort wird die zurückgeführte Flüssigkeit aus der Rückführleitung 6 durch eine Düse 7, die sich mittig in der Zahnradebene in einem bestimmten Abstand zum Bereich des Zahneingriffs befindet, in Richtung der miteinander kämmenden Zahnräder 2 und 3 in den Bereich des Zahneingriffs eingespritzt. Es treten deutlich weniger Druckpulsationen auf, die sich dann in einem niedrigeren Störgeräusch äußern.To reduce or completely compensate for the noise is a return line 6 , a so-called bypass, which provides a subset of the pumped liquid back to the suction side 4 passes. There, the recirculated liquid from the return line 6 through a nozzle 7 , which is located in the center of the gear plane at a certain distance to the region of the tooth engagement, in the direction of the intermeshing gears 2 and 3 injected into the region of the tooth mesh. There are significantly fewer pressure pulsations, which are then expressed in a lower noise.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Gehäusecasing
22
Zahnradgear
33
Zahnradgear
44
Saugseitesuction
5 5
Druckseitepressure side
66
RückführleitungReturn line
77
Düsejet
88th
Saugöffnungsuction opening

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DD 275096 A1 [0007] DD 275096 A1 [0007]
  • DE 3924482 C2 [0008] DE 3924482 C2 [0008]
  • DE 19627437 C2 [0009] DE 19627437 C2 [0009]
  • DE 19627438 C2 [0010] DE 19627438 C2 [0010]
  • EP 0831231 B1 [0011] EP 0831231 B1 [0011]

Claims (6)

Verdrängermaschine, wobei eine Rückführleitung von der Druckseite auf die Saugseite zur Reduzierung von Druckpulsationen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführung vor der Einleitung auf der Saugseite eine Verjüngung aufweist und auf den Bereich der Saugöffnung gerichtet ist.Displacement machine, wherein a return line is provided from the pressure side to the suction side to reduce pressure pulsations, characterized in that the return before the introduction on the suction side has a taper and is directed to the region of the suction opening. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ende der Rückführung eine Düse angeordnet ist.Displacement machine according to claim 1, characterized in that at the end of the return, a nozzle is arranged. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Position der Einleitung gegenüber dem Bereich der Saugöffnung einstellbar ist.Positive displacement machine according to claim 1 to 2, characterized in that the position of the introduction relative to the region of the suction opening is adjustable. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einleitung in der Mitte des Saugkanals befindet und auf den Bereich der Saugöffnung gerichtet ist.Displacement machine according to claim 1 to 3, characterized in that the introduction is located in the middle of the suction channel and is directed to the region of the suction opening. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Einleitung am Rand des Saugkanals befindet und auf den Bereich der Saugöffnung gerichtet ist.Displacement machine according to claim 1 to 3, characterized in that the introduction is located at the edge of the suction channel and is directed to the region of the suction opening. Verdrängermaschine nach Patentanspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückführleitung auf der Saugseite abgewinkelt ist.Displacement machine according to claim 1 to 5, characterized in that the return line is angled on the suction side.
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