DE102014212022A1

DE102014212022A1 - Pumpe

Info

Publication number: DE102014212022A1
Application number: DE102014212022.5A
Authority: DE
Inventors: Ludger Holtmann; Kerstin Rosenkranz
Original assignee: Magna Powertrain Bad Homburg GmbH
Current assignee: Hanon Systems EFP Deutschland GmbH
Priority date: 2013-07-08
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2015-01-08
Anticipated expiration: 2034-06-24
Also published as: KR101636611B1; CN104279161A; DE102014212022B4; MX2014008379A; CN104279161B; US20150010419A1; CA2856031A1; US9366252B2; KR20150006385A

Abstract

Es wird eine Pumpe (1), mit – mindestens einem Saugbereich und mindestens einem Druckbereich (19, 19‘), – einem Druckraum (23), der einen Ausströmbereich (25) zu einem Verbraucher aufweist, – einem mit einer um eine Drehachse (A) drehbaren Welle (9) wirkverbundenen Rotor (7), in dem Förderelemente (11) – in radialer Richtung gesehen – verlagerbar aufgenommen sind, wobei – der Rotor (7) radial innerhalb der Förderelemente (11) Austreibbereiche (13) aufweist, die zumindest teilweise mit dem Druckbereich (19, 19‘) durch einen ersten Fluidpfad (20) verbunden sind, und mit – einer Kaltstarteinrichtung (29), die ein in eine erste Funktionsstellung vorgespanntes Kaltstartelement (31) umfasst, welches – in seiner ersten Funktionsstellung einen zweiten Fluidpfad (35) von dem Druckbereich (19, 19‘) zu dem Druckraum (23) sperrt, wobei das Kaltstartelement (31) – in einer zweiten Funktionsstellung den zweiten Fluidpfad (35) freigibt, wobei – das Kaltstartelement (31) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es durch einen im Betrieb der Pumpe (1) in dem Druckbereich (19, 19‘) erzeugten Pumpendruck entgegen der Vorspannung in seine zweite Funktionsstellung drängbar ist, vorgeschlagen. Die Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass das Kaltstartelement (31) in seiner zweiten Funktionsstellung zumindest bereichsweise mit einer dem Druckbereich (19, 19‘) abgewandten Entlastungsfläche (47) in einer Entlastungsaufnahme (49) derart angeordnet ist, dass die Entlastungsfläche (47) im Betrieb der Pumpe (1) mit einem Druck beaufschlagt ist, der kleiner ist als ein Systemdruck in dem Ausströmbereich (25).

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1.
Pumpen der hier angesprochenen Art sind bekannt. Aus der europäischen Patentanmeldung EP 0 758 716 A2 geht eine Pumpe hervor, die zwei Pumpenabschnitte mit je einem Saugbereich und je einem Druckbereich aufweist. Es ist ein Druckraum mit einem Ausströmbereich zu einem Verbraucher vorgesehen, wobei die Pumpe in ihrem Betrieb ein Fluid von den Saugbereichen in den Druckraum und über den Ausströmbereich weiter zu einem Verbraucher fördert. Die Pumpe weist einen Rotor auf, der mit einer um eine Drehachse drehbaren Welle wirkverbunden ist. In dem Rotor sind Förderelemente – in radialer Richtung gesehen – verlagerbar aufgenommen, wobei die Förderelemente als Flügel ausgebildet sind, sodass die bekannte Pumpe insgesamt als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist. Die Funktion der Pumpe ist derart ausgestaltet, dass sich der Rotor im Betrieb angetrieben von der Welle innerhalb eines Konturrings dreht, wobei durch diesen zwei sichelförmige Förderräume gebildet sind, die von den in radialer Richtung verlagerbaren Förderelementen durchlaufen werden. Hierdurch ergeben sich bei der Drehung des Rotors größer und kleiner werdende Räume, nämlich die Saug- und Druckbereiche. Radial innerhalb der Förderelemente weist der Rotor Austreibbereiche auf, die zumindest teilweise mit wenigstens einem Druckbereich über einen ersten Fluidpfad verbunden sind. Beispielsweise sind bei der Flügelzellenpumpe Unterflügelnuten vorgesehen, durch welche die Austreibbereiche mit wenigstens einem Druckbereich in Fluidverbindung stehen, um die Flügel bei einem Start der Pumpe auszutreiben. Die Förderelemente werden im Betrieb der Pumpe nicht nur durch die aufgrund der Rotordrehung wirkenden Fliehkräfte, sondern auch unterstützt durch den über den ersten Fluidpfad in den Austreibbereichen anliegenden Pumpendruck radial nach außen getrieben, sodass sie dicht an einer inneren Umfangsfläche des Konturrings laufen. Die Pumpe ist typischerweise derart angeordnet, dass sich ihre Drehachse im Wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckt. Wird die Pumpe betriebswarm stillgelegt, gleiten die oben liegenden Förderelemente aufgrund der Schwerkraft in ihre an dem Rotor vorgesehenen Aufnahmen hinein, wodurch die zwischen Saug- und Druckbereich sonst durch die Förderelemente gegebene Trennung entfällt. Hierdurch entsteht quasi ein Kurzschluss in dem oben liegenden Pumpenabschnitt. Die unten liegenden Förderelemente bleiben schwerkraftbedingt in Kontakt mit dem Konturring, sodass hier der Saug- und der Druckbereich durch die ausgefahrenen Förderelemente getrennt werden.
Erkaltet nun das von der Pumpe geförderte Fluid, beispielsweise ein Hydrauliköl, erhöht sich dessen Viskosität, sodass die Beweglichkeit der Förderelemente nachlässt. Wird die Pumpe in Betrieb genommen, stellt sich bei einem Kaltstart aufgrund des Kurzschlusses in einem Pumpenabschnitt allenfalls eine stark reduzierte Förderleistung ein. Um dieses Problem zu vermeiden, ist bei der Pumpe gemäß der europäischen Patentanmeldung EP 0 758 716 A2 eine Kaltstarteinrichtung vorgesehen, die ein in eine erste Funktionsstellung vorgespanntes Kaltstartelement in Form einer Kaltstartplatte umfasst. Das Kaltstartelement sperrt in seiner ersten Funktionsstellung einen zweiten Fluidpfad, der von den Druckbereichen zu dem Druckraum führt. Bevorzugt wird zugleich auch eine Fluidverbindung zwischen den beiden Druckbereichen der beiden Pumpenabschnitte durch das Kaltstartelement gesperrt. In einer zweiten Funktionsstellung gibt das Kaltstartelement den zweiten Fluidpfad frei. Dabei ist das Kaltstartelement derart ausgebildet und angeordnet, dass es durch einen im Betrieb der Pumpe in den Druckbereichen erzeugten Pumpendruck entgegen der Vorspannung in seine zweite Funktionsstellung drängbar ist. In der ersten Funktionsstellung besteht keine Fluidverbindung zwischen den Druckbereichen und dem Druckraum, sodass das von der Pumpe beim Anlaufen geförderte Fluid vollständig über den ersten Fluidpfad in die Austreibbereiche gefördert wird. Auf diese Weise werden die Förderelemente aus ihren an dem Rotor vorgesehenen Aufnahmen herausgedrängt, sodass der im Stillstand bestehende Kurzschluss zwischen dem Saug- und dem Druckbereich geschlossen wird. Besonders bevorzugt ist der erste Fluidpfad derart ausgestaltet, dass er solche Austreibbereiche mit Fluid versorgt, die – bezogen auf die Drehung des Rotors gesehen – gerade einen Saugbereich durchfahren. Die Pumpe erreicht so bei einem Kaltstart schnell ihre vollständige Förderleistung. Übersteigt der Pumpendruck in den Druckbereichen die das Kaltstartelement in seiner ersten Funktionsstellung haltende Vorspannkraft, wird dieses entgegen der Vorspannung in seine zweite Funktionsstellung gedrängt, sodass es nun auch den zweiten Fluidpfad freigibt, welcher von den Druckbereichen zu dem Druckraum führt. Somit wird nun bei ausreichendem Pumpendruck auch Fluid durch den Druckraum und über den Ausströmbereich zu dem Verbraucher gefördert.
Nachteilig hieran ist, dass das Kaltstartelement während des Betriebs der Pumpe stets auf einer den Druckbereichen abgewandten Seite mit einem in dem Ausströmbereich herrschenden Systemdruck beaufschlagt ist. Es wirken somit zwei sich addierende Kraftkomponenten in Richtung der ersten Funktionsstellung auf das Kaltstartelement, nämlich die Vorspannkraft einerseits und die aufgrund des in dem Ausströmbereich herrschenden Systemdrucks wirkende Kraft andererseits. Diese Kräfte müssen im Betrieb der Pumpe durch den Pumpendruck ausbalanciert werden, um das Kaltstartelement dauerhaft in seiner zweiten Funktionsstellung zu halten. Der Pumpendruck in dem mindestens einen Druckbereich muss daher stets um einen der Vorspannkraft entsprechenden Betrag größer sein als der in dem Ausströmbereich herrschende Systemdruck. Diese zusätzliche Druckdifferenz ist dauerhaft von der Pumpe aufzubringen, wodurch diese eine erhöhte Leistungsaufnahme aufweist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe zu schaffen, welche den genannten Nachteil nicht aufweist. Insbesondere soll eine Leistungsaufnahme der Pumpe bei gleicher Förderleistung reduziert sein, wobei die Lösung bauraumsparend und kostengünstig ausgestaltet sein soll.
Die Aufgabe wird gelöst, indem eine Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen wird. Dadurch, dass das Kaltstartelement in seiner zweiten Funktionsstellung zumindest bereichsweise mit einer dem Druckbereich abgewandten Entlastungsfläche in einer Entlastungsaufnahme derart angeordnet ist, dass die Entlastungsfläche im Betrieb der Pumpe mit einem Druck beaufschlagt ist, der kleiner ist als der Systemdruck in dem Ausströmbereich, wird die Kraft, welche das Kaltstartelement insgesamt in seine erste Funktionsstellung drängt, deutlich reduziert. Das Kaltstartelement wird also bereichsweise druckentlastet, wodurch im Betrieb der Pumpe geringere Kräfte, mithin eine geringere Druckdifferenz zwischen dem Pumpendruck und dem Systemdruck notwendig ist, um es dauerhaft in seiner zweiten Funktionsstellung geöffnet zu halten. Insbesondere sieht die Lösung vor, dass nicht mehr die komplette, dem Druckbereich abgewandte Fläche des Kaltstartelements mit dem Systemdruck beaufschlagt ist, sondern dass vielmehr diese Fläche bereichsweise entlastet wird, indem jedenfalls die Entlastungsfläche mit einem geringeren Druck beaufschlagt ist. Besonders bevorzugt entspricht dieser geringere Druck einem Umgebungsdruck der Pumpe, insbesondere einem in der Umgebung der Pumpe herrschenden Atmosphärendruck. Die Entlastungsfläche sowie die Entlastungsaufnahme können bauraumsparend und kostengünstig in der Pumpe vorgesehen sein. Durch die Druckentlastung verringert sich – wie bereits ausgeführt – die Differenz zwischen dem Pumpendruck einerseits und dem Systemdruck andererseits, so dass die Pumpe bei gleicher Förderleistung eine niedrigere Leistungsaufnahme aufweist.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist als Flügelzellenpumpe ausgebildet. In diesem Fall sind in eine Umfangswandung des Rotors Schlitze eingebracht, welche Flügel – in radialer Richtung gesehen – verlagerbar aufnehmen. Wenn sich der Rotor im Betrieb der Pumpe dreht, fahren die Flügel aus den Schlitzen um eine Distanz aus, die abhängig von dem Drehwinkel des Rotors durch die Kontur einer inneren Umfangswandung eines Konturrings vorgegeben ist, in dem der Rotor angeordnet ist. Dabei laufen die Flügel auf einer inneren Umfangsfläche des Konturrings. Durch die Fliehkraft einerseits und den in den Austreibbereichen anliegenden Pumpendruck andererseits werden die Flügel gegen die innere Umfangsfläche des Konturrings gedrängt.
Ein anderes Ausführungsbeispiel der Pumpe ist als Rollenzellenpumpe ausgebildet. Dabei sind die Förderelemente als Rollen ausgebildet, welche in entsprechend geformten Aufnahmeaussparungen des Rotors – in radialer Richtung gesehen – verlagerbar aufgenommen sind. In diesem Fall laufen die Rollen bevorzugt auf einer inneren Umfangsfläche eines Konturrings, in dem der Rotor angeordnet ist. Die Funktion der Rollenzellenpumpe ist im Übrigen identisch zu der Funktion einer Flügelzellenpumpe, so dass auf deren Beschreibung verwiesen wird.
Es ist möglich, dass die Pumpe nur einen Pumpenabschnitt mit einem Druckraum und einem Saugraum aufweist. Der Druckbereich steht in diesem Fall vorzugsweise in Fluidverbindung mit den Austreibbereichen, die – in Umfangsrichtung gesehen – auf Höhe des Saugbereichs angeordnet sind. Hierdurch wird gewährleistet, dass beim Starten der Pumpe die Förderelemente in dem Saugbereich gegen den Konturring gedrängt werden, so dass die Saugfunktion der Pumpe vom Start an gewährleistet ist.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Pumpe bevorzugt, bei welchem diese zweiflutig ausgebildet ist. In diesem Fall umfasst die Pumpe zwei Pumpenabschnitte, wobei ein erster Pumpenabschnitt einen ersten Druckbereich und einen ihm zugeordneten ersten Saugbereich aufweist, und wobei ein zweiter Pumpenabschnitt einen zweiten Saugbereich und einen diesem zugeordneten zweiten Druckbereich aufweist. Dabei ist vorzugsweise eine Fluidverbindung von dem ersten Druckbereich zu Austreibbereichen vorgesehen, welche – in Umfangsrichtung gesehen – auf Höhe des zweiten Saugbereichs angeordnet sind. Dabei ist der erste Druckbereich bevorzugt bei korrektem Einbau der Pumpe unten liegend angeordnet. Dadurch, dass der – in Drehrichtung des Rotors gesehen – dem ersten Druckbereich nacheilende, zweite Saugbereich in dem ihm zugeordneten Austreibbereich beim Start der Pumpe mit Fluid versorgt wird, ist sichergestellt, dass auch der zweite, oben liegende Pumpenabschnitt quasi vom Start der Pumpe an eine Förderleistung erbringen kann.
Es ist möglich, dass eine Fluidverbindung zwischen dem zweiten Druckbereich und Austreibbereichen vorgesehen ist, die – in Umfangsrichtung gesehen – auf Höhe des ersten Saugbereichs angeordnet sind. Alternativ ist es bevorzugt möglich, dass auch die Austreibbereiche auf Höhe des ersten Saugbereichs mit dem ersten Druckbereich in Fluidverbindung stehen, wobei in diesem Fall bevorzugt der zweite Druckbereich nicht mit Austreibbereichen in Fluidverbindung ist. Insbesondere ist die Pumpe bevorzugt so ausgestaltet, dass der bei bestimmungsgemäßem Einbau unten liegende Pumpenabschnitt die Austreibbereiche des Saugbereichs des oben liegenden Pumpenabschnitts mit unter Druck stehendem Fluid versorgt, um die im Stillstand in dem oberen Pumpenabschnitt eingefahrenen Förderelemente in ihre Funktionsstellung auszutreiben. Zusätzlich ist es möglich, dass der erste Druckbereich auch mit Austreibbereichen des ihm zugeordneten, ersten Saugbereichs in Fluidverbindung steht.
Das Kaltstartelement sperrt in seiner ersten Funktionsstellung bevorzugt auch eine Fluidverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Druckbereich.
Es wird eine Pumpe bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Kaltstartelement als Kaltstartplatte ausgebildet ist. In diesem Fall deckt die Kaltstartplatte in ihrer ersten Funktionsstellung vorzugsweise mindestens einen Druckbereich ab, so dass dieser nicht in Fluidverbindung mit dem Druckraum steht. Bevorzugt wird durch die Kaltstartplatte auch eine Fluidverbindung zwischen den beiden Druckbereichen einer zweiflutig ausgebildeten Pumpe unterbrochen, wenn die Kaltstartplatte in ihrer ersten Funktionsstellung angeordnet ist. Bei einem Ausführungsbeispiel, bei welchem nur ein Druckbereich mit Austreibbereichen in Fluidverbindung steht, genügt es, wenn die Kaltstartplatte diesen Druckbereich abdeckt und dessen Verbindung zu einem zweiten Druckbereich, der nicht mit Austreibbereichen in Fluidverbindung steht, unterbricht.
Das Kaltstartelement, insbesondere die Kaltstartplatte, ist bevorzugt durch ein Federelement in seine/ihre erste Funktionsstellung vorgespannt. Das Federelement ist vorzugsweise als Schraubenfeder ausgebildet.
Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel der Pumpe ist vorgesehen, dass das Kaltstartelement mindestens einen Kaltstart-Ventileinsatz umfasst. Weist die Pumpe zwei Pumpenabschnitte auf, ist jedem Pumpenabschnitt vorzugsweise ein separater Kaltstart-Ventileinsatz zugeordnet. Die Entlastungsfläche ist bei einem solchen Ausführungsbeispiel bevorzugt an einem Kolben des Kaltstart-Ventileinsatzes angeordnet, so dass der Kolben druckentlastet ist.
Es wird auch eine Pumpe bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Entlastungsaufnahme als Bohrung ausgebildet ist. Bevorzugt ist die Bohrung in einem Gehäuse der Pumpe angeordnet. Auf diese Weise ist eine kompakte, bauraumsparende Anordnung der Entlastungsaufnahme und damit auch der Entlastungsfläche möglich. Insbesondere bedarf es durch die Integration der Entlastungsaufnahme in das Pumpengehäuse keines separaten Elements.
Es wird auch eine Pumpe bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass in die Entlastungsaufnahme eine Entlastungsbohrung mündet. Diese steht mit einer Umgebung der Pumpe oder mit einem Reservoir für ein von der Pumpe gefördertes Fluid in Fluidverbindung. Durch die Entlastungsbohrung wird die Entlastungsaufnahme druckentlastet. Steht die Entlastungsbohrung mit einer Umgebung der Pumpe in Fluidverbindung, herrscht im Bereich der Entlastungsbohrung und somit auch im Bereich der Entlastungsaufnahme Umgebungsdruck, vorzugsweise Atmosphärendruck. Es ist offensichtlich, dass in diesem Fall der Druck, mit dem die Entlastungsfläche beaufschlagt ist, kleiner ist als der Systemdruck der Pumpe in dem Ausströmbereich. Alternativ oder zusätzlich ist vorgesehen, dass die Entlastungsbohrung mit einem Reservoir für ein von der Pumpe gefördertes Fluid in Fluidverbindung steht. Dabei fördert die Pumpe das Fluid aus dem Reservoir zu einem Verbraucher, von dem es bevorzugt wieder zurück in das Reservoir läuft. Dabei erzeugt die Pumpe mit dem beziehungsweise durch den Verbraucher eine Druckdifferenz zwischen dem Reservoir und dem Ausströmbereich, der mit dem Verbraucher in Fluidverbindung steht. Insofern liegt in dem Reservoir stets ein Druck vor, der niedriger ist als der durch den Verbraucher vorgegebene Systemdruck in dem Ausströmbereich. Auch in diesem Fall wird also die Entlastungsfläche mit einem Druck beaufschlagt, der im Betrieb der Pumpe geringer ist als der Systemdruck in dem Ausströmbereich. Vorzugsweise ist das Reservoir drucklos ausgebildet, so dass auch hier Atmosphärendruck beziehungsweise Umgebungsdruck vorliegt. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn das Reservoir zur Umgebung hin entlüftet ist.
Es wird auch eine Pumpe bevorzugt, bei welcher die Entlastungsaufnahme zylindrisch ausgebildet ist. Besonders bevorzugt ist die Entlastungsaufnahme als zylindrische Bohrung, insbesondere in dem Gehäuse der Pumpe, ausgebildet. Besonders bevorzugt ist die Entlastungsaufnahme dabei kreiszylindrisch, insbesondere als kreiszylindrische Bohrung ausgebildet.
Es wird auch eine Pumpe bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass die Entlastungsaufnahme eine axiale Bodenfläche aufweist. Dabei ist mit dem Begriff „Bodenfläche“ eine Fläche angesprochen, welche im Wesentlichen senkrecht, vorzugsweise genau senkrecht, zu der Drehachse der Pumpe orientiert ist, wobei sie die Entlastungsaufnahme – in axialer Richtung gesehen – begrenzt.
Unter einer axialen Richtung ist grundsätzlich eine Richtung zu verstehen, die entlang der Drehachse der Pumpe orientiert ist. Eine Umfangsrichtung ist eine Richtung, welche die Drehachse konzentrisch umgreift. Eine radiale Richtung ist eine Richtung, welche senkrecht auf der Drehachse steht.
Die Entlastungsbohrung mündet vorzugsweise in die Bodenfläche. Die Entlastungsfläche ist bevorzugt in der ersten Funktionsstellung in einem ersten Abstand und in der zweiten Funktionsstellung in einem zweiten Abstand zu der Bodenfläche angeordnet. Dabei ist der zweite Abstand kleiner als der erste Abstand. Die Entlastungsfläche wird demnach auf die Bodenfläche hin verlagert, wenn das Kaltstartelement aus seiner ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung verlagert wird. Bei einem Ausführungsbeispiel der Pumpe liegt die Entlastungsfläche in der zweiten Funktionsstellung an der axialen Bodenfläche an.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Pumpe bevorzugt, bei welchem die Entlastungsaufnahme an einer sie umgreifenden Wandung eine axiale Stirnfläche aufweist. Die axiale Stirnfläche ist vorzugsweise als Ringfläche ausgebildet. An der axialen Stirnfläche ist ein erstes Dichtelement angeordnet, an welchem das Kaltstartelement in der zweiten Funktionsstellung mit einer Rückenfläche dichtend anliegt. Die Stirnfläche ist vorzugsweise senkrecht zu der Drehachse orientiert. Entsprechend ist bevorzugt auch die Rückenfläche des Kaltstartelements senkrecht zu der Drehachse orientiert. Das erste Dichtelement erstreckt sich in Umfangsrichtung entlang der Stirnfläche, so dass die Rückenfläche in der zweiten Funktionsstellung dicht an ihm anliegen kann. Hierdurch wird ein inneres Volumen der Entlastungsaufnahme, welche mit der Entlastungsbohrung in Fluidverbindung steht, gegenüber dem Druckraum gedichtet, so dass der Systemdruck lediglich auf die verbleibende Rückenfläche wirkt, während die im Bereich der Entlastungsaufnahme angeordnete Entlastungsfläche mit dem in der Entlastungsbohrung beziehungsweise der Entlastungsaufnahme herrschenden Druck, der geringer ist als der Systemdruck, beaufschlagt ist. Das erste Dichtelement ist vorzugsweise als O-Ring ausgebildet. Es ist möglich, dass in die Stirnfläche eine Nut, insbesondere eine Ringnut eingebracht ist, in welcher das erste Dichtelement aufgenommen ist. Das erste Dichtelement und vorzugsweise die Ringnut, in welchem es angeordnet ist, sind bevorzugt konzentrisch zu der Drehachse der Pumpe angeordnet.
Es wird eine Pumpe bevorzugt, die sich dadurch auszeichnet, dass das Kaltstartelement an seiner dem Druckbereich abgewandten Seite einen Entlastungsfortsatz aufweist, an welchem die Entlastungsfläche angeordnet ist. Dabei ist der Entlastungsfortsatz in der Entlastungsaufnahme verlagerbar geführt. Vorzugsweise erstreckt sich der Entlastungsfortsatz von der Rückenfläche des Kaltstartelements ausgehend im Wesentlichen in Richtung der Drehachse von dem Druckbereich weg in die Entlastungsaufnahme hinein. Die Entlastungsfläche ist bevorzugt als axiale Endfläche, die dem Druckbereich abgewandt und senkrecht zu der Drehachse orientiert ist, an dem Entlastungsfortsatz ausgebildet.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Entlastungsfortsatz eine Querschnittsgeometrie auf, welche der Querschnittsgeometrie der Entlastungsaufnahme entspricht. Bei einem bevorzugt Ausführungsbeispiel sind sowohl der Entlastungsfortsatz als auch die Entlastungsaufnahme zylindersymmetrisch, insbesondere kreiszylindrisch ausgebildet. Auch andere geeignete Ausgestaltungen sind möglich, bei welchen der Entlastungsfortsatz in der Entlastungsaufnahme verlagerbar geführt ist.
In diesem Zusammenhang wird ein Ausführungsbeispiel der Pumpe bevorzugt, bei welchem der Entlastungsfortsatz mit Spiel in der Entlastungsaufnahme geführt ist. Dies bedeutet insbesondere, dass ein größter Außendurchmesser des Entlastungsfortsatzes zumindest geringfügig kleiner ist als ein kleinster Außendurchmesser der Entlastungsaufnahme. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass Reibungskräfte zwischen der Wandung der Entlastungsaufnahme und einer äußeren Umfangsfläche des Entlastungsfortsatzes reduziert sind. Die Spielpassung ist allerdings bevorzugt derart ausgestaltet, dass sich noch eine hinreichende Führung des Entlastungsfortsatzes in der Entlastungsaufnahme ergibt, so dass keine Klemmung des Entlastungsfortsatzes in der Entlastungsaufnahme während der Verlagerung des Kaltstartelements von der ersten in die zweite Funktionsstellung oder umgekehrt ergibt.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Pumpe bevorzugt, bei welchem der Entlastungsfortsatz ballig ausgebildet ist. In diesem Fall weist er – in Richtung der Drehachse gesehen – einen variierenden Außendurchmesser auf, der ausgehend von der Rückenfläche zunächst bis zu einem Bereich größten Durchmessers zunimmt, wobei er ausgehend von diesem Bereich größten Durchmessers zu der Entlastungsfläche hin wieder abnimmt. Mit dem Bereich größten Außendurchmessers wird der Entlastungsfortsatz in der Entlastungsaufnahme zentriert und geführt. Bei einer möglichen Verkippung und/oder Winkelstellung zur Drehachse wird ein Klemmen des Kaltstartelements während seines Hubs von der ersten in die zweite Funktionsstellung oder umgekehrt durch die ballige Form des Entlastungsfortsatzes wirksam verhindert. Zugleich ist eine Reibung zwischen dem Entlastungsfortsatz und der Entlastungsaufnahme reduziert, weil sich eine Berührung lediglich in dem Bereich größten Außendurchmessers ergibt.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Pumpe bevorzugt, das sich dadurch auszeichnet, dass die an dem Entlastungsfortsatz angeordnete Entlastungsfläche von einem zweiten Dichtelement umgriffen wird, mit welchem der Entlastungsfortsatz in der zweiten Funktionsstellung dichtend an der axialen Bodenfläche anliegt. Das zweite Dichtelement ist bevorzugt als O-Ring oder als Formdichtung ausgebildet. Die Aufzählung der Dichtelemente beispielsweise als erstes und zweites Dichtelement bedeutet keinesfalls, dass bei jedem Ausführungsbeispiel der Pumpe zwingend alle hier und im Folgenden genannten Dichtelemente vorgesehen sein müssen. Vielmehr dient die Nummerierung der Dichtelemente lediglich der gedanklichen Unterscheidung derselben. Es ist also ein Ausführungsbeispiel der Pumpe möglich, welches nur das erste Dichtelement aufweist. Es ist auch ein Ausführungsbeispiel der Pumpe möglich, welches nur das zweite Dichtelement aufweist. Allerdings ist auch ein Ausführungsbeispiel der Pumpe möglich, welches sowohl das erste als auch das zweite Dichtelement aufweist.
Das zweite Dichtelement ist bevorzugt verliersicher an dem Entlastungsfortsatz im Bereich der Entlastungsfläche befestigt. Dabei steht es – in axialer Richtung gesehen – zumindest soweit über die Entlastungsfläche zu der axialen Bodenfläche hin über, dass seine dichte Anlage an dieser in der zweiten Funktionsstellung des Kaltstartelements gewährleistet ist. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist es so ausgebildet, dass es – in radialer Richtung gesehen – einen ausreichenden Abstand zu der Wandung der Entlastungsaufnahme aufweist, so dass beim Hub des Kaltstartelements keine zusätzlichen Reibkräfte durch das zweite Dichtelement erzeugt werden, welche eine Bewegung des Kaltstartelements behindern könnten.
Ein solches Ausführungsbeispiel ist besonders geeignet realisierbar, wenn der Entlastungsfortsatz ballig ausgebildet ist. In diesem Fall ist ein Außendurchmesser des Entlastungsfortsatzes im Bereich der Entlastungsfläche ohnehin kleiner als der mit der Wandung der Entlastungsaufnahme zusammenwirkende, größte Außendurchmesser. Es ist daher ohne weiteres möglich, das zweite Dichtelement derart im Bereich der Entlastungsfläche anzuordnen, dass es nicht im Kontakt mit der Wandung der Entlastungsaufnahme kommt.
Sobald das Kaltstartelement seine zweite Funktionsstellung erreicht hat, liegt das zweite Dichtelement dichtend an der axialen Bodenfläche an. Dabei ist die Entlastungsbohrung – in radialer Richtung gesehen – innerhalb des zweiten Dichtelements angeordnet, so dass der Bereich der Entlastungsfläche radial innerhalb des zweiten Dichtelements nach dem dichten Anlegen desselben an die axiale Bodenfläche mit dem in Hinblick auf den Systemdruck geringeren Druck beaufschlagt wird, wodurch das Kaltstartelement insgesamt entlastet wird.
In Umkehrung dieses Funktionsprinzips ist es auch möglich, dass das zweite Dichtelement an der axialen Bodenfläche vorgesehen ist. Es ist in diesem Fall vorzugsweise in einer in der axialen Bodenfläche vorgesehenen Nut, insbesondere einer Ringnut, angeordnet, wobei es bevorzugt als O-Ring ausgebildet ist. In der zweiten Funktionsstellung des Kaltstartelements liegt die Entlastungsfläche dicht an dem zweiten Dichtelement an.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Pumpe bevorzugt, bei welchem an dem Entlastungsfortsatz ein drittes Dichtelement angeordnet ist, welches den Entlastungsfortsatz – entlang seines Umfangs gesehen – umgreift. Dabei liegt das dritte Dichtelement dichtend an der die Entlastungsaufnahme umgreifenden Wandung an. Das dritte Dichtelement ist vorzugsweise als O-Ring ausgebildet. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist der Entlastungsfortsatz in seiner äußeren Umfangsfläche eine Nut, insbesondere eine Ringnut auf, in der das dritte Dichtelement angeordnet ist.
Auch in diesem Fall dient die Aufzählung des Dichtelements als „drittes Dichtelement“ lediglich der gedanklichen Unterscheidung von dem ersten und dem zweiten Dichtelement. Keinesfalls ist zwingend vorgesehen, dass ein Ausführungsbeispiel alle drei Dichtelemente aufweist.
Mit dem dritten Dichtelement wird eine radiale Dichtung der Entlastungsaufnahme erreicht, während mit dem ersten und/oder dem zweiten Dichtelement eine axiale Abdichtung erreicht wird. Das dritte Dichtelement liegt in jeder Funktionsstellung des Kaltstartelements dicht an der Wandung der Entlastungsaufnahme an. Somit wird ein Leckagepfad während des Öffnungshubs des Kaltstartelements, solange dieses noch nicht in seiner zweiten Funktionsstellung angeordnet ist, mit Hilfe des dritten Dichtelements vermieden. Der Entlastungsfortsatz kann kurz und kompakt ausgebildet sein. Allerdings erhöht das im Bereich des Umfangs des Entlastungsfortsatzes angeordnete Dichtelement die beim Hub wirkende Reibung, so dass es eines erhöhten Kraftaufwands für eine Verlagerung des Kaltstartelements aus seiner ersten Funktionsstellung in seine zweite Funktionsstellung bedarf. Eine kurze Bauform des Entlastungsfortsatzes und der Entlastungsaufnahme hat außerdem den Nachteil, dass es beim Hub zu einem Klemmen des Kaltstartelements kommen kann.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Pumpe bevorzugt, bei welchem der Entlastungsfortsatz im Wesentlichen spielfrei in der Entlastungsaufnahme geführt ist. In diesem Fall sind der Außendurchmesser des Entlastungsfortsatzes und der Innendurchmesser der Wandung der Entlastungsbohrung passgenau zueinander gefertigt, so dass sich hier nur ein geringes, minimales Spiel ergibt. Ein Klemmen des Entlastungsfortsatzes in der Entlastungsaufnahme ist durch die im Wesentlichen spielfreie Führung nahezu ausgeschlossen, wobei zugleich aber noch eine Relativbewegung zwischen den Elementen möglich ist. Durch die Formulierung „im Wesentlichen spielfrei“ ist demnach angesprochen, dass einerseits eine enge Führung unter Vermeidung einer Klemmung und andererseits zugleich noch eine Verlagerbarkeit zwischen den Elementen gegeben ist. Die Länge des Entlastungsfortsatzes und der Entlastungsaufnahme sind vorzugsweise in diesem Fall so gewählt, dass eine Leckage zu der Entlastungsbohrung hin aufgrund der im Wesentlichen spielfreien Führung so gering ist, dass auf eine zusätzliche Dichtung verzichtet werden kann. Es bedarf also in diesem Fall vorzugsweise weder des ersten, noch des zweiten oder des dritten Dichtelements. Allerdings ergibt sich aufgrund der für eine ausreichende Dichtung nötigen axialen Verlängerung des Entlastungsfortsatzes ein erhöhter Bauraumbedarf. Zudem verbleibt ein – wenn auch geringer – permanenter Leckagepfad zwischen dem Entlastungsfortsatz und der Entlastungsaufnahme zu der Entlastungsbohrung hin.
Es wird ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei welchem der Entlastungsfortsatz an einer Umfangsfläche mindestens eine – sich in Umfangsrichtung erstreckende – Druckentlastungsnut aufweist. In an sich bekannter Weise sollen durch eine solche Druckentlastungsnut Radialkräfte im Bereich des Entlastungsfortsatzes vermieden werden, weil sich der Druck allseitig um den Entlastungsfortsatz herum über die Druckentlastungsnut ausgleichen kann. Somit wird der Entlastungsfortsatz durch die mindestens eine Druckentlastungsnut zentriert. Es handelt sich hierbei um eine übliche Ausgestaltung im Wesentlichen spielfrei geführter Kolben, welche als solche bekannt ist, so dass hier nicht weiter darauf eingegangen wird.
Gleichwohl ist es möglich, bei einem Ausführungsbeispiel, bei welchem der Entlastungsfortsatz zumindest nahezu spielfrei in der Entlastungsaufnahme geführt ist, eine axiale Dichtung in Form des ersten Dichtelements und/oder in Form des zweiten Dichtelements vorzusehen. In diesem Fall kann das Spiel des Entlastungsfortsatzes in der Entlastungsaufnahme zumindest soweit vergrößert werden, dass es keiner Druckentlastungsnuten für die Zentrierung des Entlastungsfortsatzes bedarf. Die hierdurch an sich erhöhte Leckage wird dann durch die axiale Dichtung in Form des ersten und/oder des zweiten Dichtelement in der zweiten Funktionsstellung des Kaltstartelements vermindert.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel der Pumpe bevorzugt, bei welchem das Kaltstartelement insgesamt als bereichsweise in der Entlastungsaufnahme geführter Kolben ausgebildet ist. Bei einem solchen Ausführungsbeispiel weist das Kaltstartelement keinen Entlastungsfortsatz auf, sondern ist vielmehr selbst insgesamt als Kolben mit einer äußeren Umfangsfläche ausgebildet, welche in der Entlastungsaufnahme geführt ist. Auf diese Weise kann eine besonders kurze Bauform des Kaltstartelements realisiert werden, und die Entlastungsfläche ist im Vergleich zu der gesamten, dem Druckbereich abgewandten Fläche des Kaltstartelements sehr groß ausgebildet. Insbesondere umfasst die Entlastungsfläche nahezu die gesamte, dem Druckbereich abgewandte Fläche des Kaltstartelements. Hierdurch wird dieses besonders effizient druckentlastet. Es ergibt sich allerdings bei einem solchen Ausführungsbeispiel ein erhöhter Bauraumbedarf in radialer Richtung, weil die Entlastungsaufnahme auf den gesamten Umfang des Kaltstartelements abgestimmt sein muss.
Es ist möglich, dass das Kaltstartelement insgesamt im Bereich seines äußeren Umfangs ballig ausgebildet ist. Ein Klemmen während eines Öffnungshubs von der ersten Funktionsstellung in die zweite Funktionsstellung, und auch während eines Schließhubs von der zweiten Funktionsstellung in die erste Funktionsstellung, wird hierdurch vermieden. Zugleich werden Reibungskräfte reduziert.
Es wird auch ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, dass sich dadurch auszeichnet, dass ein viertes Dichtelement an einer der axialen Bodenfläche zugewandten Anschlagsfläche des Kaltstartelements angeordnet ist. Diese Ausgestaltung wird bevorzugt, wenn das Kaltstartelement insgesamt als bereichsweise in der Entlastungsaufnahme geführter Kolben ausgebildet ist. Das Kaltstartelement liegt dabei in der zweiten Funktionsstellung mit dem vierten Dichtelement dichtend an der Bodenfläche an.
Das vierte Dichtelement ist vorzugsweise als O-Ring ausgebildet. Besonders bevorzugt ist in der Anschlagsfläche eine Nut, insbesondere eine Ringnut eingebracht, in welcher das vierte Dichtelement angeordnet ist.
Auch in diesem Fall dient die Bezeichnung des vierten Dichtelements im Sinne einer Aufzählung lediglich der gedanklichen Unterscheidung der verschiedenen Dichtelemente. Es ist keinesfalls zwingend vorgesehen, dass jedes Ausführungsbeispiel der Pumpe alle Dichtelemente umfasst.
Bei dem Ausführungsbeispiel der Pumpe, bei welchem das Kaltstartelement insgesamt als bereichsweise in der Entlastungsaufnahme geführter Kolben ausgebildet ist, ist vorzugsweise das Federelement bereichsweise in einer Aussparung des Kaltstartelements angeordnet, wobei es sich an der Rückenfläche des Kaltstartelements abstützt, die hier Teil der Entlastungsfläche ist.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der Pumpe mit einem Kaltstartelement in der ersten Funktionsstellung;
2 eine schematische Darstellung des ersten Ausführungsbeispiels der Pumpe mit dem Kaltstartelement in der zweiten Funktionsstellung;
3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Pumpe;
4 eine schematische Detaildarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Pumpe;
5 eine schematische Detaildarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Pumpe, und
6 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Pumpe.
1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teilausschnitts eines ersten Ausführungsbeispiels einer Pumpe 1, die hier als Flügelzellenpumpe ausgebildet ist. Die Pumpe 1 weist ein Gehäuse 3 auf, in welchem eine Pumpengruppe 5 aufgenommen ist. Diese umfasst einen Rotor 7, der mit einer um eine Drehachse A drehbaren Welle 9 drehfest verbunden ist. Der Rotor 7 weist radial verlaufende, hier als Schlitze ausgebildete Aufnahmen auf, in denen Förderelemente 11 – in radialer Richtung gesehen, also senkrecht zu der Drehachse A – verlagerbar aufgenommen sind.
Der Rotor 7 umfasst außerdem radial innerhalb der Förderelemente 11, also in Richtung zu der Drehachse A hin gesehen, Austreibbereiche 13, die im Betrieb der Pumpe 1 durch Unterförderelementnuten 14, die mit den Austreibbereichen 13 in Fluidverbindung stehen, mit einem Pumpendruck beaufschlagbar sind, so dass die Förderelemente 11 nicht nur durch die Fliehkraft aufgrund der Drehung des Rotors 7 um die Drehachse A, sondern auch durch die in radialer Richtung auf sie wirkende Druckkraft in den Austrittsbereichen 13 aus den Aufnahmen ausgetrieben werden. Dabei werden die Förderelemente 11 gegen eine innere Umfangsfläche 15 eines Konturrings 17 gedrängt. Diese ist so ausgebildet, dass mindestens ein, vorzugsweise zwei besonders bevorzugt sichelförmige Förderräume ausgebildet werden. Diese werden von den Förderelementen 11 durchlaufen, wobei zwei Pumpenabschnitte mit jeweils einem nicht dargestellten Saug-bereich und jeweils einem in 1 dargestellten Druckbereich 19, 19‘ gebildet werden. Die Druckbereiche 19, 19’ sind beispielsweise als Drucknieren in einer Druckplatte 21 ausgebildet. Mindestens einer der Druckbereiche 19, 19‘, hier konkret nur der untere Druckbereich 19, ist über einen ersten Fluidpfad 20, der durch die Unterförderelementnuten 14 gebildet wird, zumindest bereichsweise mit den Austreibbereichen 13 fluidverbunden, so dass diese im Betrieb der Pumpe 1 zumindest bereichsweise – insbesondere abhängig von einem momentanen Drehwinkel des Rotors 7 – mit dem in dem Druckbereich 19 herrschenden Pumpendruck beaufschlagt werden.
Der Rotor 7 und der Konturring 17 liegen auf ihrer axialen Frontseite 8, 18 dichtend an einer hier nicht dargestellten Dichtfläche des Gehäuses 3 an. Auf einer – in axialer Richtung gesehen – gegenüberliegenden Seite dieser beiden Teile ist die Druckplatte 21 vorgesehen, welche die Druckbereiche 19, 19‘ als Ausnehmungen, beispielsweise als sogenannte Drucknieren, aufweist, und durch die das von der Pumpe 1 geförderte Fluid im Betrieb der Pumpe 1 in einen Druckraum 23 geleitet wird, wobei dieser einen Ausströmbereich 25 aufweist, durch welchen das Fluid zu einem Verbraucher geführt wird. Die Druckplatte 21 wird vorzugsweise von einem Gehäusebund 22 gegen den Konturring 17 und den Rotor 7 abgestützt. Gegen das Gehäuse 3 ist die Druckplatte 21 beispielsweise durch ein radiales Dichtelement 27, welches bevorzugt als O-Ring ausgebildet ist, gedichtet. In die Druckplatte 21 sind die Unterförderelementnuten 14 eingebracht, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel der Flügelzellenpumpe als Unterflügelnuten ausgebildet sind. Die Unterförderelementnuten 14 stehen einerseits mit dem Druckbereich 19 und andererseits zumindest bereichsweise mit den Austreibbereichen 13 in Fluidverbindung.
Die Pumpe 1 weist eine Kaltstarteinrichtung 29 auf, welche ein in eine in 1 dargestellte, erste Funktionsstellung vorbespanntes Kaltstartelement 31, das hier als Kaltstartplatte 33 ausgebildet ist, umfasst. Ein in 2 durch Pfeile symbolisierter zweiter Fluidpfad 35, der von den Druckbereichen, 19, 19‘ zu dem Druckraum 23 führt, ist in der in 1 dargestellten ersten Funktionsstellung des Kaltstartelements 31 gesperrt. Zugleich ist auch der erste Fluidpfad 20 gegenüber dem Druckraum 23 gesperrt beziehungsweise gedichtet. Hierbei liegt bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel das Kaltstartelement 31 beziehungsweise die Kaltstartplatte 33 mit einer Dichtfläche 37 dichtend auf der Druckplatte 21 auf, sodass die Druckbereiche 19, 19‘ gegenüber dem Druckraum 23 dicht verschlossen sind. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel, bei welchem nur einer der Druckbereiche 19, 19‘, hier nämlich der Druckbereich 19, mit den Austreibbereichen 13 in Fluidverbindung ist, genügt es grundsätzlich, wenn das Kaltstartelement 31 diesen einen Druckbereich 19 und zugleich auch den ersten Fluidpfad 20 zu dem Druckraum 23 hin dicht verschließt.
Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel trennt die Kaltstartplatte 33 in ihrer ersten Funktionsstellung auch eine Fluidverbindung zwischen den beiden Druckbereichen 19, 19‘ vollständig.
Die Kaltstartplatte 33 wird bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel durch ein Federelement 39, das hier als Schraubenfeder 41 ausgebildet ist, in ihre erste Funktionsstellung und damit gegen die Druckplatte 21 gedrängt. Sie ist demnach durch das Federelement 39 in die erste Funktionsstellung vorgespannt. Die Schraubenfeder 41 stützt sich dabei hier einerseits an dem Gehäuse 3, dort insbesondere an einer Abstützschulter 43, und andererseits an einer Rückenfläche 45 des Kaltstartelements 31 ab. Die Rückenfläche 45 ist dabei den Druckbereichen 19, 19‘ abgewandt und dem Druckraum 23 zugewandt. Sie erstreckt sich hier senkrecht zu der Drehachse A.
Die Funktion der Kaltstarteinrichtung 29 ist folgende: Wird die Pumpe 1 stillgelegt, fahren schwerkraftbedingt die in 1 oben angeordneten Förderelemente 11 in die Aufnahmen des Rotors 7, mithin in die Austreibbereiche 13 ein. Erkaltet die Pumpe, nimmt die Viskosität eines durch die Pumpe 1 geförderten Fluids, beispielsweise eines Hydrauliköls, zu. Bei einem erneuten Anlaufen der Pumpe 1 ergibt sich in einem oben angeordneten Bereich, in dem die Förderelemente 11 in den Rotor 7 eingefahren sind, ein Kurzschluss zwischen einem Saugbereich und dem oberen Druckbereich 19‘, wobei die Förderelemente 11 allein fliehkraftbedingt nur langsam aus dem Rotor 7 ausfahren, weil sie in dem zähen, kalten Fluid nur wenig beweglich sind. Die Pumpe 1 benötigt daher eine relativ lange Anlaufzeit und/oder eine hohe Drehzahl, bevor sie ihre volle Förderleistung aufweist.
Dieses Problem wird durch die Kaltstarteinrichtung 29 behoben. Im Stillstand der Pumpe ist der Druckraum 23 drucklos. Das Kaltstartelement 31 wird von dem Federelement 39 gegen die Druckplatte 21 gedrängt und dichtet so die Druckbereiche 19, 19‘ gegenüber dem Druckraum 23 und bevorzugt auch gegeneinander. Läuft nun die Pumpe 1 an, wird zunächst kein Fluid über die Druckbereiche 19, 19‘ in den Druckraum 23 gefördert. Vielmehr gelangt alles durch den unteren Druckraum 19 geförderte Fluid über den ersten Fluidpfad 20 in die Austreibbereiche 13, so dass die Förderelemente 11 durch das von der Pumpe 1 beim Anlaufen geförderte Fluid und den somit erzeugten Druck ausgetrieben werden. Die Pumpe 1 weist so sehr rasch ihre volle Förderleistung auf. Steigt entsprechend der Druck in den Druckbereichen 19, 19‘ über einen Wert, bei welchem eine auf das Kaltstartelement 31 entgegen der Federkraft des Federelements 39 wirkende Kraft größer ist als diese Vorspannkraft, wird das Kaltstartelement 31 – in 1 – nach rechts verlagert, so dass es den zweiten Fluidpfad 35 freigibt. Die Pumpe fördert nun Fluid über die Druckbereiche 19, 19‘ in den Druckraum 23 und über den Ausströmbereich 25 weiter zu dem hier nicht dargestellten Verbraucher. Dabei herrscht in dem Druckraum 23 ein Systemdruck, der unter anderem von dem Verbraucher abhängt. Der Systemdruck lastet auch auf der Rückenfläche 45 der Kaltstartplatte 33. Der in den Druckbereichen 19, 19‘ herrschende Pumpendruck muss daher groß genug sein, um das Kaltstartelement 31 dauerhaft im Betrieb der Pumpe gegen die Vorspannung des Federelements 39 einerseits und den Systemdruck andererseits in der zweiten Funktionsstellung, mithin geöffnet zu halten. Die Pumpe weist demnach eine erhöhte Leistungsaufnahme allein dadurch auf, dass das Kaltstartelement 31 dauerhaft geöffnet gehalten werden muss.
Dieses Problem wird durch die hier vorgeschlagene Pumpe 1 gelöst. Hierzu ist vorgesehen, dass das Kaltstartelement 31 eine den Druckbereichen 19, 19‘ abgewandte Entlastungsfläche 47 aufweist, mit welcher es in einer Entlastungsaufnahme 49 angeordnet ist. Diese ist bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel als Bohrung in dem Gehäuse 3 ausgebildet.
Es zeigt sich außerdem, dass das Kaltstartelement 31 hier an seiner den Druckbereichen 19, 19‘ abgewandten Seite, nämlich ausgehend von der Rückenfläche 45, einen Entlastungsfortsatz 51 aufweist, an dem die Entlastungsfläche 47 als axiale Endfläche angeordnet ist. Der Entlastungsfortsatz 51 erstreckt sich in Richtung der Drehachse A ausgehend von der Rückenfläche 45 von den Druckbereichen 19, 19‘ weg in die Entlastungsaufnahme 49 hinein. Die Entlastungsfläche 47 ist hier so orientiert, dass die Drehachse A auf ihr senkrecht steht.
Der Entlastungsfortsatz 51 ist bevorzugt in der Entlastungsaufnahme 49 eng toleriert. Bei dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist er ballig ausgebildet, weist also einen einerseits von der Rückenfläche 45 und andererseits von der Entlastungsfläche 47 – jeweils in axialer Richtung gesehen – beabstandeten Bereich 53 größten Durchmessers auf. Durch die ballige Ausgestaltung des Entlastungsfortsatzes 51 wird gewährleistet, dass dieser sich während eines Hubs des Kaltstartelements 31 auch bei leichten Kippbewegungen nicht in der Entlastungsaufnahme 49 verklemmt. Im Übrigen ist der Entlastungsfortsatz 51 vorzugsweise symmetrisch zur Drehachse A ausgebildet.
Die Entlastungsaufnahme 49 weist eine Wandung 55 auf, die als innere Umfangswandung ausgebildet ist. Diese ist zylindersymmetrisch ausgebildet und in Hinblick auf ihren Innendurchmesser auf den Außendurchmesser, in diesem Fall auf den größten Außendurchmesser des Entlastungsfortsatzes 51 derart abgestimmt, dass dieser in der Entlastungsaufnahme 49 eng toleriert und insbesondere – je nach Ausführungsbeispiel mit oder im Wesentlichen ohne Spiel, also mit minimalem Spiel – geführt wird.
In die Entlastungsaufnahme 49 mündet eine Entlastungsbohrung 57, die in hier nicht dargestellter Weise mit einer Umgebung der Pumpe 1 oder mit einem Reservoir für ein von der Pumpe 1 gefördertes Fluid in Fluidverbindung steht. Die Entlastungsaufnahme 49 ist daher über die Entlastungsbohrung 57 druckentlastet und weist stets den im Vergleich zu dem Systemdruck im Betrieb der Pumpe 1 niedrigeren Umgebungsdruck oder Reservoirdruck auf.
Die Entlastungsaufnahme 49 weist außerdem eine axiale Bodenfläche 59 auf, in welche die Entlastungsbohrung 57 mündet. Dabei erstreckt sich hier die axiale Bodenfläche 59 senkrecht zu der Drehachse A. Die axiale Bodenfläche 59 ist parallel zu der Entlastungsfläche 47 orientiert. Dabei ist die Entlastungsfläche 47 in der in 1 dargestellten ersten Funktionsstellung des Kaltstartelements 31 in einem ersten Abstand d1 zu der axialen Bodenfläche 59 angeordnet.
Die an dem Entlastungsfortsatz 51 angeordnete Entlastungsfläche 47 wird von einem zweiten Dichtelement 61 umgriffen. Das Dichtelement 61 ist vorzugsweise als O-Ring oder als Formdichtung ausgebildet. Es ist auch ein Ausführungsbeispiel der Pumpe 1 möglich, bei welchem das Dichtelement 61 nicht vorgesehen ist, wobei das Ausfüh rungsbeispiel im Übrigen wie in 1 dargestellt ausgebildet ist. Das Dichtelement 61 dient dazu, beim Anlegen an die axiale Bodenfläche 59 eine Leckageströmung zwischen dem Entlastungsfortsatz 51 und der Wandung 55 zu der Entlatungsbohrung 57 hin zu stoppen. Wird eine derartige, gegebenenfalls vorhandene Leckage akzeptiert oder durch entsprechende Tolerierung der Bauteile minimiert, ist es möglich, auf das Dichtelement 61 zu verzichten.
Das Dichtelement 61 ist vorzugsweise verliersicher an dem Entlastungsfortsatz 51 im Bereich der Entlastungsfläche 47 befestigt. Es ist dabei so ausgeführt, dass es zu der Wandung 55 einen ausreichenden radialen Abstand aufweist, um bei einem Öffnungshub oder auch bei einem Schließhub des Kaltstartelements 31 keine zusätzlichen Reibkräfte im Bereich der Wandung 55 zu erzeugen. Zugleich steht das Dichtelement 61 über die Entlastungsfläche 47 – in axialer Richtung gesehen – zu der axialen Bodenfläche 59 hin über, so dass seine federnde, elastische und dichte Anlage an der axialen Bodenfläche 59 möglich ist.
In 2 ist das Ausführungsbeispiel der Pumpe 1 gemäß 1 in der zweiten Funktionsstellung des Kaltstartelements 31 dargestellt. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Aufgrund des im Betrieb der Pumpe 1 in den Pumpenräumen 19, 19‘ herrschenden Pumpendrucks wird das Kaltstartelement 31 entgegen der Vorspannkraft des Federelements 39 in die zweite Funktionsstellung gedrängt. Dabei wird der zweite Fluidpfad 35 freigegeben, so dass das von der Pumpe 1 geförderte Fluid durch die Druckbereiche 19, 19‘ in den Druckraum 23 und über den Ausströmbereich 25 – wie durch einen Pfeil P angedeutet – zu einem nicht dargestellten Verbraucher gefördert wird.
Die Entlastungsfläche 47 ist in der zweiten Funktionsstellung in einem zweiten Abstand d₂ zu der Bodenfläche 59 angeordnet, wobei der zweite Abstand d₂ bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel gleich oder nahezu Null ist, so dass die Entlastungsfläche 47 hier an der axialen Bodenfläche 59 im Wesentlichen – bis auf einen durch das komprimierte Dichtelement 61 bestimmten Abstand – anliegt. Das zweite Dichtelement 61, welches etwas über die Entlastungsfläche 47 übersteht, wird nämlich komprimiert, wobei es dicht an der axialen Bodenfläche 59 anliegt. Eventuell bestehende Leckagen zwischen dem Entlastungsfortsatz 51 und der Wandung 55 werden auf diese Weise abgedichtet, so dass kein Fluid aus dem Druckraum 23 durch die Entlastungsbohrung 57 entweichen kann. Wie bereits ausgeführt, ist es bei entsprechender Tolerierung der Bauteile und/oder Akzeptanz einer geringen Leckage möglich, auf das zweite Dichtelement 61 zu verzichten. Ein solches Ausführungsbeispiel der Pumpe 1 ist dann besonders kostengünstig.
Es zeigt sich, dass das Kaltstartelement 31 in seiner zweiten Funktionsstellung zumindest bereichsweise mit der dem Druckbereich 19, 19‘ abgewandten Entlastungsfläche 47 derart in der Entlastungsaufnahme 49 angeordnet ist, dass die Entlastungsfläche 47 im Betrieb der Pumpe 1 mit einem Druck beaufschlagt ist, der kleiner ist als der Systemdruck in dem Ausströmbereich 25.
Der radial innerhalb des zweiten Dichtelements 61 angeordnete Bereich, insbesondere die Entlastungsfläche 47, ist nämlich durch die Entlastungsbohrung 57 druckentlastet, so dass hier nicht der Systemdruck auf dem Kaltstartelement 31 lastet, sondern vielmehr der geringere Druck in der Entlastungsbohrung 57, vorzugsweise der Umgebungsdruck oder der Druck in einem Reservoir für das von der Pumpe 1 geförderte Fluid. Dadurch reduzieren sich die zum Offenhalten des Kaltstartelements 31 erforderlichen Kräfte im Bereich der Druckbereiche 19, 19‘, so dass der Unterschied zwischen dem Pumpendruck in diesen Bereichen und dem Systemdruck in dem Druckraum 23 beziehungsweise in dem Ausströmbereich 25 verringert wird. Hierdurch sinkt die Leistungsaufnahme der Pumpe 1.
Während des Öffnungshubs der Kaltstartplatte 33 ergibt sich ein geringer Leckagepfad zu der Entlastungsbohrung 57 jedenfalls solange, bis das zweite Dichtelement 61 dichtend an der axialen Bodenfläche 59 anliegt. Die vorübergehende, kurzzeitige Leckage ist allerdings verhältnismäßig klein und kann ohne Weiteres hingenommen werden.
Es zeigt sich auch, dass die Vorspannkraft des Federelements 39 vorzugsweise an die konkreten Anforderungen an die Pumpe 1, insbesondere an ein unterstes Druckniveau, welches zum Herausdrängen der Förderelemente 11 notwendig ist, angepasst wird. Über die Vorspannung des Federelements 39 wird nämlich der Öffnungsdruck des Kaltstartelements 31 festgelegt, mithin der niedrigste pumpeninterne Druck, bei welchem die Pumpe 1 Fluid fördert.
Das Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 weist eine kompakte, insbesondere in axialer Richtung gemessen kurze Bauform auf, wobei durch die ballige Form des Entlastungsfortsatzes 51 kein Klemmen desselben in der Entlastungsaufnahme 49 während des Öffnungshubs und/oder während eines Schließhubs bei eventuellen Kippbewegungen und/oder axialen Winkelfehlern zwischen dem Kaltstartelement 31 und der Entlastungsaufnahme 49 möglich ist.
3 zeigt eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Pumpe 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Das Ausführungsbeispiel gemäß 3 unterscheidet sich lediglich insoweit von dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2, als die Entlastungsaufnahme 49 in der zweiten Funktionsstellung des Kaltstartelements 31 anders gedichtet ist. Im Folgenden wird lediglich auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen eingegangen.
Die Entlastungsaufnahme 49 umfasst bei dem in 3 dargestellten, zweiten Ausführungsbeispiel an der Wandung 55 eine als Ringfläche ausgebildete Stirnfläche 63, welche die Entlastungsaufnahme 49 umgreift. Diese Stirnfläche 63 ist für sich genommen auch bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß den 1 und 2 vorgesehen und entsprechend dort gekennzeichnet. Anders als bei dem ersten Ausführungsbeispiel weist jedoch das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 3 ein erstes Dichtelement 65 auf, das an der Stirnfläche 63 angeordnet ist. Bevorzugt ist in der Stirnfläche 63 eine Nut, insbesondere eine Ringnut, vorgesehen, in der das bevorzugt als O-Ring ausgebildete, erste Dichtelement 65 bereichsweise aufgenommen ist. Das Kaltstartelement 31, hier die Kaltstartplatte 33, liegt in der zweiten Funktionsstellung mit der Rückenfläche 45 dichtend auf dem ersten Dichtelement 63 an. Auf diese Weise ist ein Inneres 67 der Entlastungsaufnahme 49 gegenüber dem Druckraum 23 und dem Ausströmbereich 25 gedichtet. Somit ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel das gesamte Innere 67 der Entlastungsaufnahme 49 über die Entlastungsbohrung 57 druckentlastet.
Im Übrigen verwirklichen sich in Hinblick auf das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 3 die gleichen Vorteile, die bereits in Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispiel und den 1 und 2 erläutert wurden. Insbesondere weist auch das Ausführungsbeispiel gemäß 3 eine kompakte, in axialer Richtung gesehen kurze Bauform auf. Ein Klemmen des Kaltstartelements 31 während des Öffnungshubs und/oder während des Schließhubs wird wirksam durch die ballige Ausgestaltung des Entlastungsfortsatzes 51 vermieden.
4 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der Pumpe 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Auch in Zusammenhang mit 4 werden lediglich die Unterschiede zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen erläutert, so dass im Übrigen auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist an dem Entlastungsfortsatz 51 ein drittes Dichtelement 69 angeordnet, das den Entlastungsfortsatz 51 entlang seines Umfangs umgreift. Dabei liegt das dritte Dichtelement 69 dichtend an der die Entlastungsaufnahme 49 umgreifenden Wandung 55 an. Dies gilt bei diesem Ausführungsbeispiel für jede Funktionsstellung des Kaltstartelements 31, hier konkret der Kaltstartplatte 33. Auf diese Weise wird unabhängig von der momentanen Funktionsstellung des Kaltstartelements 31 stets ein zusätzlicher Leckagepfad zwischen dem Entlastungsfortsatz 51 und der Wandung 55 zu der Entlastungsbohrung 57 hin vermieden, so dass zu keinem Zeitpunkt eine Leckageströmung über die Entlastungsbohrung 57 auftritt. Zugleich ist allerdings durch das dichtend an der Wandung 55 anliegende, dritte Dichtelement 69 eine Reibung zwischen dem Entlastungsfortsatz 51 und der Wandung 55 erhöht, so dass es im Vergleich zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen eines leicht erhöhten Pumpendrucks bedarf, um das Kaltstartelement 31 von seiner ersten in seine zweite Funktionsstellung zu verlagern. Allerdings kann dies auch durch die Verwendung eines in 4 nicht dargestellten, entsprechend bezüglich seiner Vorspannkraft angepassten Federelements 39 kompensiert werden. Dabei muss das Federelement 39 allerdings noch eine ausreichende Vorspannkraft aufweisen, um das Kaltstartelement 31 in drucklosem Zustand entgegen von Reibkräften wieder in seine erste Funktionsstellung zurückzuverlagern.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel ist bevorzugt vorgesehen, dass der Entlastungsfortsatz 51 zylindrisch, insbesondere als Kreiszylinder ausgebildet ist, wobei er eine äußere Umfangsfläche 71 aufweist. Die Entlastungsaufnahme 49 ist vorzugsweise ebenfalls zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch, ausgebildet, wobei die Wandung 55 einen inneren Kreiszylinder definiert, in dem der als äußerer Kreiszylinder ausgebildete Entlastungsfortsatz 51 geführt ist. In die äußere Umfangsfläche 71 ist vorzugsweise eine – in Umfangsrichtung gesehen – umlaufende Ringnut 73 eingebracht, in welcher das vorzugsweise als O-Ring ausgebildete, dritte Dichtelement 69 angeordnet ist.
Auch das dritte Ausführungsbeispiel gemäß 4 benötigt nur einen sehr geringen Bauraum, insbesondere in axialer Richtung. Es ist daher sehr kompakt ausgebildet.
5 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines vierten Ausführungsbeispiels der Pumpe 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Auch in Zusammenhang mit 5 werden im Folgenden lediglich die Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen erläutert, so dass im Übrigen auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 ist der Entlastungsfortsatz 51 im Wesentlichen spielfrei, das heißt ohne Klemmen, in der Entlastungsaufnahme 49 geführt. In diesem Fall ergibt sich aufgrund des engen radialen Abstands zwischen dem Entlastungsfortsatz 51 und der Wandung 55 eine sichere Führung, so dass ein Verkanten und/oder Kippen des Kaltstartelements 31, insbesondere hier der Kaltstartplatte 33, wirksam vermieden wird. Zugleich ist es möglich, auf eine Dichtung zu verzichten, wenn der Entlastungsfortsatz 51 einerseits und die Wandung 55 andererseits – in axialer Richtung gesehen – lang genug ausgebildet sind, so dass aufgrund des engen radialen Abstands zwischen dem Entlastungsfortsatz 51 und der Wandung 55 über die gesamte Kontaktlänge zwischen diesen Elementen ein hydraulischer Widerstand gegeben ist, der groß genug ist, dass eine gegebenenfalls verbleibende Leckage zu der Entlastungsbohrung 57 hingenommen werden kann, oder sogar verschwindend gering ist.
Um bei einer derart engen Tolerierung des Entlastungsfortsatzes 51 und der Wandung 55 jedoch zu vermeiden, dass insbesondere durch Druckunterschiede auf verschiedenen Seiten des Entlastungsfortsatzes 51 Radialkräfte auf diesen wirken, weist der Entlastungsfortsatz 51 hier an seiner äußeren Umfangsfläche 71 mindestens eine Druckentlastungsnut, vorzugsweise eine Vielzahl von Druckentlastungsnuten, von denen hier der besseren Übersichtlichkeit wegen nur eine mit dem Bezugszeichen 75 gekennzeichnet ist, auf. Die Druckentlastungsnut 75 ist als Ringnut ausgebildet, die sich – in Umfangsrichtung gesehen – entlang der äußeren Umfangsfläche 71 erstreckt. Ein – in Umfangsrichtung gesehen – variierender Druck wird so über eine Ausgleichsströmung durch die Druckentlastungsnut 75 ausgeglichen, so dass der Entlastungsfortsatz 51 frei von Radialkräften ist, wobei er durch die Druckentlastungsnut 75 zentriert wird.
Der Entlastungsfortsatz 51 ist hier vorzugsweise ebenfalls zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch ausgebildet. Ebenso ist die Entlastungsaufnahme 49 vorzugsweise zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch ausgebildet.
Es ist ein Ausführungsbeispiel möglich, das im Vergleich zu dem vierten Ausführungsbeispiel gemäß 5 insoweit modifiziert ist, als hier an der Stirnfläche 63 das erste Dichtelement 65 vorgesehen ist. In diesem Fall wird zumindest in der zweiten Funktionsstellung des Kaltstartelements 31 eine Leckage zu der Entlastungsbohrung 57 hin durch die dichte Anlage der Rückenfläche 45 an dem ersten Dichtelement 65 vermieden. Ein Spiel zwischen dem Entlastungsfortsatz 51 und der Wandung 55 kann daher bei diesem Ausführungsbeispiel vergrößert werden, zumindest soweit, dass auf die Druckentlastungsnuten 75 verzichtet werden kann.
Alternativ ist es auch möglich, das zweite Dichtelement 61 im Bereich der Entlastungsfläche 47 oder der axialen Bodenfläche 59 vorzusehen.
6 zeigt eine schematische Detaildarstellung eines fünften Ausführungsbeispiels der Pumpe 1. Gleiche und funktionsgleiche Elemente sind mit gleichen Bezugszeichen versehen, so dass insofern auf die vorangegangene Beschreibung verwiesen wird. Auch in Bezug zu 6 werden lediglich die Unterschiede zu den vorangegangenen Ausführungsbeispielen erläutert, so dass im Übrigen auf deren Beschreibung verwiesen wird.
Bei dem in 6 dargestellten fünften Ausführungsbeispiel ist das Kaltstartelement 31, das auch hier als Kaltstartplatte 33 ausgebildet ist, insgesamt als bereichsweise in der Entlastungsaufnahme 49 geführter Kolben 77 ausgebildet. Dies hat den Vorteil, dass ein sehr großer Anteil einer den Druckbereichen 19, 19‘ abgewandten, axialen Endfläche 79 des Kaltstartelements 31 in der zweiten Funktionsstellung druckentlastet wird. Die Entlastungsfläche 47 umfasst hier nämlich zum Einen eine der Bodenfläche 59 zugewandte, vorzugsweise ringförmige Anschlagsfläche 81 als auch die nunmehr in einer Aussparung 83 des Kaltstartelements 31 angeordnete Rückenfläche 45. Somit ist die Entlastungsfläche 47 gestuft ausgebildet, wobei die Anschlagsfläche 81 und die Rückenfläche 45 – in axialer Richtung gesehen – versetzt zueinander angeordnet sind. In der so entstehenden Aussparung 83 ist das als Schraubenfeder 41 ausgebildete Federelement 39 angeordnet. Dieses ist hier insoweit auch in der Entlastungsaufnahme 49 angeordnet und stützt sich einerseits an der Rückenfläche 45 und andererseits an der axialen Bodenfläche 59 ab.
An der Anschlagsfläche 81 ist vorzugsweise ein viertes Dichtelement 85 angeordnet, wobei das Kaltstartelement 31 in seiner zweiten Funktionsstellung mit dem vorzugsweise als O-Ring ausgebildeten vierten Dichtelement 85 dichtend an der axialen Bodenfläche 59 anliegt. Dabei ist bevorzugt vorgesehen, dass in die Anschlagsfläche 81 eine Nut, insbesondere eine Ringnut 87 eingebracht ist, in welcher das vierte Dichteelement 85 angeordnet ist.
Vorzugsweise ist in die axiale Bodenfläche 59 eine Aussparung 89 eingebracht, in welche die Entlastungsbohrung 57 mündet. Bevorzugt erstreckt sich die Aussparung 89 – in radialer Richtung gesehen – bis zu dem vierten Dichtelement 85 beziehungsweise ist bezüglich ihrer Ausdehnung derart ausgebildet, dass sie komplett der Entlastungsfläche 47 einschließlich der Rückenfläche 45 und der radial innerhalb des vierten Dichtelements angeordneten Anschlagsfläche 81 entspricht. Auf diese Weise wird die gesamte Entlastungsfläche 47 besonders effizient druckentlastet, weil der komplette Bereich radial innerhalb des vierten Dichtelements 85 auch in der zweiten Funktionsstellung, wenn dieses dichtend an der axialen Bodenfläche 59 anliegt, über die Aussparung 89 und die Entlastungsbohrung 57 druckentlastet wird.
Der Kolben 77 ist vorzugsweise zylindersymmetrisch, insbesondere kreiszylindrisch ausgebildet. Er weist in diesem Fall eine zylindrische, äußere Umfangsfläche 71 auf. Auch die Entlastungsaufnahme 49 ist bevorzugt zylindrisch, insbesondere kreiszylindrisch ausgebildet.
Es ist ein Ausführungsbeispiel möglich, bei welchem die äußere Umfangsfläche 71 – im Querschnitt gesehen – kreissymmetrisch, jedoch – in axialer Richtung gesehen – zumindest in dem mit der Wandung 55 zusammenwirkenden Bereich ballig ausgebildet ist. Hierdurch kann wirksam ein Klemmen des Kaltstartelements 31 beziehungsweise der als Kolben 77 ausgebildeten Kaltstartplatte 33 durch Verkanten und/oder Kippen bei ihrem Hub vermieden werden.
Das in 6 dargestellte, fünfte Ausführungsbeispiel weist – in axialer Richtung gesehen – eine besonders kurze Bauform auf und ist daher kompakt ausgebildet. Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass – wie bereits erläutert – eine größere Entlastungsfläche 47 gebildet ist, so dass eine besonders effiziente Druckentlastung gegeben ist.
In radialer Richtung gesehen weist allerdings der Kolben 77 eine größere Ausdehnung auf als der Entlastungsfortsatz 51 bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen. Daher ist bei dem in 6 dargestellten Ausführungsbeispiel vorzugsweise der Ausströmbereich 25 des Druckraums 23 schräg, bevorzugt senkrecht zu der Drehachse A angeordnet, während er bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen bevorzugt im Wesentlichen parallel zu der Drehachse A angeordnet ist.
Insgesamt zeigt sich, dass die Pumpe 1 sowohl ein günstiges Kaltstartverhalten als auch eine reduzierte Leistungsaufnahme im Betrieb aufweist.
Bezugszeichenliste

1: Pumpe
3: Gehäuse
5: Pumpengruppe
7: Rotor
8: Frontseite
9: Welle
11: Förderelement
13: Austreibbereich
14: Unterförderelementnut
15: innere Umfangsfläche
17: Konturring
18: Frontseite
19: Druckbereich
20: erster Fluidpfad
21: Druckplatte
22: Gehäusebund
23: Druckraum
25: Ausströmbereich
27: radiales Dichtelement
29: Kaltstarteinrichtung
31: Kaltstartelement
33: Kaltstartplatte
35: zweiter Fluidpfad
37: Dichtfläche
39: Federelement
41: Schraubenfeder
43: Abstützschulter
45: Rückenfläche
47: Entlastungsfläche
49: Entlastungsaufnahme
51: Entlastungsfortsatz
53: Bereich
55: Wandung
57: Entlastungsbohrung
59: axiale Bodenfläche
61: zweites Dichtelement
63: Stirnfläche
65: erstes Dichtelement
67: Inneres
69: drittes Dichtelement
71: Umfangsfläche
73: Ringnut
75: Druckentlastungsnut
77: Kolben
79: Endfläche
81: Anschlagsfläche
83: Aussparung
85: viertes Dichtelement
87: Ringnut
89: Aussparung
A: Drehachse
19‘: Druckbereich
d₁: erster Abstand
d₂: zweiter Abstand
P: Pfeil

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

EP 0758716 A2 [0002, 0003]

Claims

Pumpe (1), mit – mindestens einem Saugbereich und mindestens einem Druckbereich (19, 19‘), – einem Druckraum (23), der einen Ausströmbereich (25) zu einem Verbraucher aufweist, – einem mit einer um eine Drehachse (A) drehbaren Welle (9) wirkverbundenen Rotor (7), in dem Förderelemente (11) – in radialer Richtung gesehen – verlagerbar aufgenommen sind, wobei – der Rotor (7) radial innerhalb der Förderelemente (11) Austreibbereiche (13) aufweist, die zumindest teilweise mit dem Druckbereich (19, 19‘) durch einen ersten Fluidpfad (20) verbunden sind, und mit – einer Kaltstarteinrichtung (29), die ein in eine erste Funktionsstellung vorgespanntes Kaltstartelement (31) umfasst, welches – in seiner ersten Funktionsstellung einen zweiten Fluidpfad (35) von dem Druckbereich (19, 19‘) zu dem Druckraum (23) sperrt, wobei das Kaltstartelement (31) – in einer zweiten Funktionsstellung den zweiten Fluidpfad (35) freigibt, wobei – das Kaltstartelement (31) derart ausgebildet und angeordnet ist, dass es durch einen im Betrieb der Pumpe (1) in dem Druckbereich (19, 19‘) erzeugten Pumpendruck entgegen der Vorspannung in seine zweite Funktionsstellung drängbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kaltstartelement (31) in seiner zweiten Funktionsstellung zumindest bereichsweise mit einer dem Druckbereich (19, 19‘) abgewandten Entlastungsfläche (47) in einer Entlastungsaufnahme (49) derart angeordnet ist, dass die Entlastungsfläche (47) im Betrieb der Pumpe (1) mit einem Druck beaufschlagt ist, der kleiner ist als ein Systemdruck in dem Ausströmbereich (25).
Pumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltstartelement (31) als Kaltstartplatte (33) ausgebildet ist, wobei die Kaltstartplatte (33) vorzugsweise durch ein Federelement (39) in ihre erste Funktionsstellung vorgespannt ist.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsaufnahme (49) als Bohrung – vorzugsweise in einem Gehäuse (3) der Pumpe (1) – ausgebildet ist.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Entlastungsaufnahme (49) eine Entlastungsbohrung (57) mündet, die mit einer Umgebung der Pumpe (1) oder mit einem Reservoir für ein von der Pumpe (1) gefördertes Fluid in Fluidverbindung steht.
Pumpe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsaufnahme (49) eine axiale Bodenfläche (59) aufweist, wobei die Entlastungsbohrungen (57) in die axiale Bodenfläche (59) mündet, und wobei die Entlastungsfläche (47) in der ersten Funktionsstellung in einem ersten Abstand (d₁) und in der zweiten Funktionsstellung in einem zweiten Abstand (d₂) zu der axialen Bodenfläche (59) angeordnet ist, wobei der zweite Abstand (d₂) kleiner ist als der erste Abstand (d₁).
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Entlastungsaufnahme (49) an einer die Entlastungsaufnahme (49) umgreifenden Wandung (55) eine vorzugsweise als Ringfläche ausgebildete, axiale Stirnfläche (63) aufweist, an der ein erstes Dichtelement (65) angeordnet ist, an welchem das Kaltstartelement (31) in der zweiten Funktionsstellung mit einer Rückenfläche (45) dichtend anliegt.
Pumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltstartelement (31) an seiner dem Druckbereich (19, 19‘) abgewandten Seite einen Entlastungsfortsatz (51) aufweist, an dem die Entlastungsfläche (47) angeordnet ist, wobei der Entlastungsfortsatz (51) in der Entlastungsaufnahme (49) verlagerbar geführt ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlastungsfortsatz (51) mit Spiel in der Entlastungsaufnahme (49) geführt ist.
Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlastungsfortsatz (51) ballig ausgebildet ist.
Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Entlastungsfortsatz (51) angeordnete Entlastungsfläche (47) von einem zweiten Dichtelement (61) um-griffen wird, mit welchem der Entlastungsfortsatz (51) in der zweiten Funktionsstellung dichtend an der axialen Bodenfläche (59) anliegt.
Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Entlastungsfortsatz (51) ein drittes Dichtelement (69) angeordnet ist, welches den Entlastungsfortsatz (51) – entlang seines Umfangs gesehen – umgreift, wobei das dritte Dichtelement (69) dichtend an einer die Entlastungsaufnahme (49) umgreifenden Wandung (55) anliegt.
Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlastungsfortsatz (51) im Wesentlichen spielfrei in der Entlastungsaufnahme (49) geführt ist.
Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Entlastungsfortsatz (51) an einer Umfangsfläche (71) mindestens eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Druckentlastungsnut (75) aufweist.
Pumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Kaltstartelement (31) insgesamt als bereichsweise in der Entlastungsaufnahme (49) geführter Kolben (77) ausgebildet ist.
Pumpe (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein viertes Dichtelement (85) an einer der axialen Bodenfläche (59) zugewandten Anschlagsfläche (81) des Kaltstartelements (31) angeordnet ist, wobei das Kaltstartelement (31) in seiner zweiten Funktionsstellung mit dem vierten Dichtelement (85) dichtend an der axialen Bodenfläche (59) anliegt.