DE3336128A1

DE3336128A1 - Vakuumpumpe

Info

Publication number: DE3336128A1
Application number: DE19833336128
Authority: DE
Inventors: Otwin Dr Ing Eich; Siegfried Dipl Ing Hertell; Robert Lange
Original assignee: Barmag Barmer Maschinenfabrik AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1982-10-08
Filing date: 1983-10-05
Publication date: 1984-04-12
Also published as: DE3336128C2

Description

33361:

IP - 1301 - 9 -

Vakuumpump e

Die Erfindung betrifft eine Vakuumpumpe an Kraftfahrzeugm otoren, insbesondere Dieselmotoren, zur Erzeugung eines Unterdrucks für Bremskraftverstärker und sonstige Servoverbraucher nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Durch das DE-Gebrauchsmuster 77 07 853 (Bag. 1020) ist eine derartige Vakuumpumpe bekannt, bei der die Schmierung dadurch erfolgt, daß durch die Schmierölpumpe des Kraftfahrzeugmotors Schmieröl aus der ölwanne des Kurbelgehäuses in die Hohlwelle der Vakuumpumpe und in die Flügelfußräume gefördert wird. Das Schmieröl läuft sodann durch die Luftauslaßöffnung in das Kurbelgehäuse des Kraftfahrzeugmotors zurück, da die Vakuumpumpe an das Kurbelgehäuse angeflanscht ist und da ihre Auslaßöffnung in das Kurbelgehäuse mündet, um die mit öl beladene Abluft nicht direkt in die Umgebungsluft gelangen zu lassen und deren Belastung zu verringern. 20

Hierbei fördert die Vakuumpumpe, wenn der Sauganschluß nicht richtig angeschlossen ist oder ein Bruch der Saugleitung auftritt, einen sehr starken Luftstrom in das Kurbelgehäuse. Das kann zu Ölauswaschungen und zu Schaden an dem Motor führen.

Durch die vorliegende Erfindung wird diese Gefahr beseitigt.

Es wird danach vorgesehen, daß in der Saugleitung zum Verbraucher, und zwar in bruchsicherer Verbindung mit dem Gehäuse der Vakuumpumpe, ein druckabhängig schaltbares Sicherheitsventil vorgesehen ist, durch welches die Saugleitung im Falle

ORIGäNAL IMSPECTED

IP - 1301 - 10 -

eines Hohrbruchs abgesperrt wird. Der gegenüber dem Normalbetrieb veränderte Druck in der Saugleitung, insbesondere der Druckanstieg, wird ausgenutzt, um die Schaltung des Sicherheitsventils zu bewirken. Dabei kann das Sicherheitsventil auch mit einem Signalgeber verbunden sein, durch welchen dem Kraftfahrzeugführer signalisiert wird, daß die Vakuumpumpe nicht einwandfrei arbeitet und daß daher insbesondere der Bremskraftverstärker nicht ordnungsgemäß funktioniert. Das Sicherheitsventil kann hierzu beim Verschließen der Sauglextung durch den Schließkörper, beispielsweise durch einen Ventilteller, einen elektrischen Kontakt betätigen und einen Stromkreis schließen,, in dem ein Verstärker und ein elektrooptischer oder/ und akkustischer Signalgeber liegt.

Die bruchsichere Verbindung zwischen dem Sicherheitsventil und dem Saugstutzen der Vakuumpumpe erfolgt bevorzugt durch eine konstruktive Integration der beiden Kohrleitungsstutzen, indem die entsprechenden Gehäuseteile des Sicherheitsventils mit dem Pumpengehäuse einstückig hergestellt werden. Der gewünschte Erfolg wird aber auch durch andere starre Leitungsverbindungen erreicht, die einen Bruch oder Störungen im angegebenen Sinn ausschließen.

Bei der Ausführung des Sicherheitsventils wird vorzugsweise ein gedrosselter Bypass vorgesehen, durch welchen die Absperrung am Sicherheitsventil umgangen wird. Dieser Bypass gewährleistet zum einen, daß auch bei geschlossenem Sicherheitsventil noch Luft angesaugt wird. Das ist beim Anlassen des Motors von Bedeutung; denn beim Anlassen besteht zunächst kein Unterdruck in dem Bremskraftverstärker, so daß das Sicherheitsventil schließen würde, über den Bypass wird der Bremskraftverstärker so weit evakuiert, daß das Sicherheitsventil wieder öffnet. Andererseits ist der Bypass so stark gegenüber dem offenen Leitungsquerschnitt des Sicherheitsventils gedrosselt, daß auch im Falle einer gebrochenen

33361:

IP - 1301 - 11 -

Saugleitung zwisehen Sicherheitsventil und Verbraucher nur so wenig Luft angesaugt wird, daß Beschädigungen des Motors ausgeschlossen sind. Der Bypass wird vorzugsweise dadurch ausgebildet, daß am Ventilsitz oder am Schließkörper des Ventils düsenartige Durchtrittsöffnungen vorgesehen sind.

■ Alternativ oder zusätzlich zu dem Bypass wird der bewegliche Schließk'drper des Sicherheitsventils mit einem Totzeitglied verbunden, welches bewirkt, daß der Schließkörper nach einem Druckanstieg bei Erreichen des Schließdruckes nur verzögert schließt. Hierdurch wird beim Anlassen des Motors gewährleistet, daß der zunächst bestehende atmosphärische Druck in der Saugleitung nicht sofort zum Schließen des Sicherheitsventils führt, sondern erst verzögert nach einer Totzeit von einigen Sekunden Dauer. In dieser Zeit wird mit der Maßgabe, daß die Saugleitung in Ordnung ist, ein ausreichender Unterdruck aufgebaut, so daß das Sicherheitsventil nicht mehr schließt. Das Totzeitglied wird auf eine Totzeit von 5 bis 30 Sek. Dauer je nach Saugleistung der Vakuumpumpe - eingestellt.

Das Totzeitglied besteht vorzugsweise aus einem in Teilmengen unterteilten ölvorrat, welcher über enge Verbindungskanäle von einer Kammer für die eine Teilmenge in eine Kammer für die andere Teilmenge verdrängt wird.

Zum druckabhängigen Schalten des Sicherheitsventils kann in einer Ausführungsform die Änderung der Höhe des Druckgefälles an einem Engpaß der Saugleitung dienen. Insofern ist davon auszugehen, daß bei gebrochener Saugleitung ein stärkerer Luftstrom besteht, der auch ein größeres Druckgefälle an einer eingeschlossenen Blende zur Folge haben wird als der äußerst geringe Luftstrom, der bei in Ordnung befindlicher Saugleitung und evakuiertem Bremskraftverstärker erzeugt wird.

Ein besonders sinnreich konstruiertes Sicherheitsventil nach dieser Erfindung erfaßt durch einen Druckfühler den Druck-

IP - 1301 - 12 -

gradienten innerhalb der als Rotationskolbenpumpe ausgebildeten Vakuumpumpe, der das Sicherheitsventil in Abhängigkeit von der Höhe dieses Druckgradienten schaltet. Hierbei ist unter Rotationskolbenpumpe jede Pumpe mit umlaufenden Arbeitskammern und über den Umfang des Gehäuses gesehen stationären Druckgradienten zu verstehen. Typischerweise handelt es sich dabei z. B. um eine Flügelzellenvakuumpumpe. Sei einer derartigen Rotationskolbenpumpe laufen die Flügelzellen bzw. die Arbeits- oder Pumpenkammern zwar ständig um; die Druckverteilung über dem umfang einer derartigen Rotationskolbenpumpe ist jedoch konstant.

In diesem Ausführungsbeispiel wird der Schließkörper des Sicherheitsventils über eine Kolbenstange mit einem Kolben oder einer Membran verbunden, der (die)beidseits mit Unterdrücken beaufschlagt wird, welche an unterschiedlichen Stellen des Umfangs der Rotationskolbenpumpe abgenommen sind. Auf die eine Seite des Kolbens bzw. der Membran wirkt der Druck, der auch in dem Sauganschluß der Vakuumpumpe herrscht. Auf die andere Seite des Kolbens bzw. der Membran wirkt ein anderer am Pumpenumfang abgenommener Unterdruck. Der Abstand der beiden Saugöffnungen für die Referenzdrücke entspricht dabei mindestens.dem Teilungsabstand der Flügel auf dem Pumpenrotor, so daß in jedem Fall die Unterdrücke in zwei benachbarten Arbeitskammern abgegriffen werden. Der Kolben bzw. die Membran wird durch eine Feder in einer ausbalancierten Position gehalten, so daß bei ausreichendem Unterdruck in der Saugleitung das Sicherheitsventil geöffnet ist. Ist nun die Saugleitung defekt, so daß der Druck in der Saugleitung ansteigt, wird die Federkraft der Öffnungsfeder überwunden und der Kolben bzw. die Membran bewirkt das Schließen des Sicherheitsventils durch Betätigen des Schließkörpers.

Dabei wird wiederum vorzugsweise auch eine Dämpfung vorgesehen. Das kann dadurch geschehen, daß der Kolben bzw. die Membran bei der Schließbewegung eine Ölmenge durch enge Drosselstellen zu verdrängen hat. Die verdrängte Teilmenge des ölvorrats kann mit dem an der zweiten Arbeitskammer abgenommenen Unterdruck beaufschlagt werden.

Zur zeitabhängigen Steuerung der Dämpfung und Schließbewegung des Sicherheitsventils kann vorgesehen sein, daß der Widerstand des Drosselkanals zwischen den Teilmengen des ölvorrats durch die Schließbewegung gesteuert und vorzugsweise vergrößert wird (größere Länge des Drosselspaltes). Bei entsprechender Dimensionierung des Drosselwiderstandes wird beim Anlassen des Motors und Anfahren der Vakuumpumpe ein im wesentlichen konstanter Luftstrom in der Saugleitung erzielt. Diese Steuerung des Drosselwiderstandes erfolgt vorzugsweise'dadurch, daß der Kolben bzw. die Membran des Sicherheitsventils auf einer Betätigungsstange befestigt ist, welche mit dem Überströmkanal fluchtet und bei der Schließbewegung zunehmend in den Drosselkanal eintaucht und zu einer Verlängerung der Kanallänge führt. Die Stange ist gleichzeitig mit dem Schließkörper des Sicherheitsventils mechanisch verbunden und bewegt diesen im Schließbzw. Öffnungssinn.

Nach der vorliegenden Erfindung ist es nicht notwendig, daß die Betätigungsstange fest mit dem Kolben oder der Membran verbunden ist. So werden auch konstruktive Lösungen vorgeschlagen, in denen die Betätigungsstange im Gehäuse des Sicherheitsventils radial geführt ist und nur lose auf der Metnbran liegt, welche im normalen Betriebszustand von einer Feder in einer Position gehalten wird, in der der Schließkörper des Sicherheitsventils vom Ventilsitz abgehoben ist. Um jedoch die Betätigungsstange und die Bewegung der als Druckfühler ausgebildeten Membran synchron nachzuführen, wirkt auf den mit der

IP - 1301

Betätigungsstange fest verbundenen Schließkörper ein Kraftgeber, der sich am Gehäuse des Sicherheitsventils und vorzugsweise am Ende der Betätigungsstange abstützt.

Ebenfalls braucht die Dämpfung nicht auf dem Verdrängen einer Teilmenge eines Ölvorrats von einem ersten Raum in einen durch einen Drosselkanal mit diesem verbundenen, zweiten Saum zu beruhen. Diese Lösung ist zwar zur Erzielung längerer Totzeiten für die Verzögerung der Schließbewegung des Sicherheitsventils bevorzugt, doch werden auch Lösungen angeboten, die die Dämpfung durch Leistung von mechanischer Reibarbeit in einem Dämpfkörper oder durch das Verschieben eines Kolbens in einem geschlossenen Zylinderraum zeigen. Im letzteren Fall kann der Zylinderraum Luft oder öl enthalten und die Stärke der Dämpfung kann durch die Spaltweite zwischen Kolben und Zylinder sowie die Kolbenlänge und die Zähigkeit des Dämpfungsmediums beeinflußt bzw. eingestellt werden.

Schließlich wird eine Ausführung des Sicherheitsventils für Sonderfälle hinsichtlich ihrer Anwendung vorgeschlagen. Bei diesem Sicherheitsventil ist der Verbraucher durch beispielsweise zwei separate Leitungen, die jeweils durch Sicherheitseinrichtungen absperrbar sind, mit der Vakuumpumpe verbunden. Beim Bruch einer der Leitungen wird diese sofort abgesperrt und der Defekt signalisiert. Dennoch ist das Bremssystem weiterhin im üblichen Umfang, d.h. mit Einsatz des Bremskraftverstärkers, verwendbar, so daß der angezeigte Defekt ohne erhöhtes Risiko bei der Weiterfahrt in der nächsten Werkstatt behoben werden kann.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 die schematische Darstellung einer als Flügelzellenpumpe ausgebildeten Vakuumpumpe mit in der Saugleitung angeordnetem Sicherheitsventil;

333612:

ip - 1301 - 15 -

Fig. 2 eine abgeänderte Ausführung der Betätigungseinrichtung für das Sicherheitsventil und ihrer Dämpfung;

Fig. 3 eine Ausführung eines Sicherheitsventils mit zwei separat abgesicherten Anschlußleitungen zum Verbraucher;

Fig. k eine alternative Ausführung eines Sicherheitsventils mit Betätigungseinrichtung, Dämpfung und Signalgabe;

Fig. 5 ein Sicherheitsventil für eine Vakuumpumpe gemäß Fig. 1 mit Betätigungseinrichtung und mechanischer Dämpfung;

Fig. 6 eine abgeänderte Ausführung des Sicherheitsventils mit Dämpfung der Betätigungseinrichtung durch eine Zylinder-Kolben-Einheit;

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rohrbruch-Sicherheitsventils für eine Vakuumpumpe.

Die Vakuumpumpe 1 besteht aus einem Gehäuse 2 und dem darin um den exzentrisch zum Gehäuse 2 drehbar gelagerten Rotor 3· Der Rotor 3 sitzt auf der Welle 10. Er besitzt Flügel k, die radial in Schlitzen des Rotors 3 ein- und ausfahren können und dadurch auf dem Umfang des Rotors 3 mit dem Gehäuse Flügelzellen bilden. Bei der angegebenen Drehrichtung 5 sind die Arbeitsräume 6 und 7 sogenannte Saugzellen. Das bedeutet, daß in diesen Zellen ein Unterdruck besteht, wobei der Druck in der Zelle 6 kleiner als der Atmosphärendruck, jedoch größer ist als der Unterdruck in der Zelle 7.

Die Hohlwelle 10 ragt in das Kurbelgehäuse dee Motors (nicht dargestellt). Durch die Hohlwelle 10 wird der Vakuumpumpe Schmieröl zugeführt (Schmierölzufuhr k6). Von hier gelangt es in die Lager der Welle 10 sowie die Flügelfußräume und in die Schlitze der Flügel h.

ip - 1301 - 16 -

Mit 3 ist der Sauganschluß (Ansaugöffnun.g) und mit 9 die Auslaßöffnung bezeichnet. Die Auslaßöffnung 9 mündet in das Kurbelgehäuse des Motors. Durch die Auslaßöffnung wird auch überschüssiges Schmieröl in das Kurbelgehäuse zurückgeführt. 5

Sine derartige Vakuumpumpe 1 wird z. B. verwandt in Kraftfahrzeugen' mit Dieselmotor zur Erzeugung eines Vakuums für die Bremskraftverstärkung.

Der Bremskraftverstärker ist schematisch mit Bezugszeichen Ί^f angedeutet. Am Saugstutzen 11 der Vakuumpumpe 1 ist bruchfest und möglichst unlösbar das Sicherheitsventil 12 angeschlossen. Das Sicherheitsventil 12 wird mit seinem Anschlußstutsen 131 z. 3. durch Schlauch, mit dem Verbraucher i4, z. B. Bremskraftverstärker, verbunden. Wie insbesondere die Fig. 5 und 6 zeigen, können dabei die Gehäuse des Sicherheitsventils 12 und der Vakuumpumpe 1 aus einem Stück hergestellt sein.

In Fig. 1 besteht das Sicherheitsventil 12 aus einem Ventil-2C teller 151 der dem Ventilsitz 16 angepaßt ist. Durch den Ventilteller 15 kann die Ansaugleitung abgesperrt werden. Ein Mindestdurchlaß ist durch die Drosselöffnung 18 im Ventilteller 15 gewährleistet. Der Ventilteller 15 sitzt an einer Betätigungsstange 191 die mit einer Membran 20 beispielsweise fest verbunden ist. Betätigungsstange 19, Membran 20 und Ventilteller 15 werden durch die Feder 22 in eine Position gedruckt, in der das Ventil geöffnet ist. Die Membran 20 begrenzt auf ihrer vom Anschlußstutzen 13 abgewandten Seite eine erste Teilmenge eines ulvorrats, die über den Drosselkanal 23 mit einer zweiten Teilmenge 2k des ÖlVorrats in Verbindung steht. Der Saugraum über dieser zweiten Teilmenge 2k des ölVorrats steht über Anschlußloitung 26 mit einer zweiten Saugöffnung 27 der Vakuumpumpe 1 in Verbindung, so daß der Unterdruck der Saugzelle 6

L Q

- 1301 - 17 -

über den Saugraum 25, das ölvoluraen 2k, über den Drosselkanal 23 und das ölvolumen 21 auf der Federseite der Membran 20 anliegt. Die Feder 22 ist so ausgelegt, daß im Normalbetrieb der Vakuumpumpe 1 die Druckdifferenz an der Membran 20 gemeinsam mit der Federkraft das Ventil offenhält.

Im eingependelten Normalbetrieb, d.h. nach Erreichen des für die technische Auslegung der Vakuumpumpe 1 maßgeblichen Vakuums am Verbraucher, herrscht in den Saugzellen 6 und 7 gleicher Unterdruck, so daß die Kraft der Feder 22 allein den Ventilteller 15 in der geöffneten Stellung hält. Wenn jedoch die Anschlußleitung des Verbrauchers 1*f zum Sicherheitsventil 12 bricht oder aus Versehen nicht angeschlossen wird, so herrscht in Anschl¹ stutzen 13 und damit auch auf der Saugseite der Membran 20 ein höherer Druck als in der Saugzelle 6. Bei vollständigem 3ruch herrscht im Anschlußstutzen 13 atmosphärischer Druck. Das bedeutet, daß der nunmehr höhere Druck auf der Schließseite der Membran 20 die Kraft der Feder 22 und den aus der Saugzelle 6 anliegenden Druck überwindet. Die Membran 20 wird nach links (in Fig. 1) bewegt. Diese Bewegung geht allerdings mit einer erhebliehen Verzögerung vor sich. Die Verzögerung hängt ab von der Dimensionierung des Drosselkanals 23· Der Drosselkanal 23 ist so ausgelegt, daß bei vollständigem Bruch der Anschlußleitung des Verbrauchers das Sicherheitsventil 12 etwa in 5 bis 30 Sekunden schließt. Der Ansaugstrom ist sodann durch die Dimensionierung der Drosselstelle 18 des Ventiltellers 15 begrenzt.

Es muß nun hervorgehoben werden., daß auch beim Inbetriebsetzen des Kraftfahrzeugmotors im Anschlußstutzen 13 zunächst atmosphärischer Luftdruck herrscht, der erst langsam abfällt, und zwar langsamer als der Luftdruck in der Saugzelle 6. Der Aufbau des Vakuums hängt von der Zahl und dem Volumen der angeschlossenen Verbraucher ab.

IP - 1301 - 18 -

Aus diesem Grunde würde das Sicherheitsventil 12 schließen, wenn nicht zum einen die Membranbewegung durch die ölvolumina 21, 2k und den Drosselkanal 23 gedämpft wäre. Aber auch wenn, z. B. durch Ölverluste, diese Dämpfung nicht mehr oder nicht mehr in ausreichendem Maße vorhanden ist, wird durch die Drosselstelle 18 im Ventilteller 15 bewirkt, daß auch bei geschlossenem Sicherheitsventil 12 noch eine Ansaugströmung das Sicherheitsventil passieren und ein Vakuum aufgebaut werden kann. Die Dämpfung der Membranbewegung durch die ölvolumina 21, 2k und den Drosselkanal 23 einerseits sowie die Drosselstelle 18 am Ventilteller 15 andererseits stellen daher alternative Maßnahmen dar, durch die verhindert wird, daß beim Anlaufen der Vakuumpumpe 1 ihre Funktion durch das Sicherheitsventil 12 behindert wird. Diese Maßnahmen sind jedoch mit Vorteil auch in Kombination anzuwenden. Es sei bemerkt, daß die Drosselstelle 18 des Ventiltellers auch als Bypass des Ventilsitzes 16 oder an anderer geeigneter Stelle angebracht werden kann.

Das Sicherheitsventil 12 nach Fig. 2 unterscheidet sich von demjenigen nach Fig. 1 dadurch, daß der Saugraum 25 gegenüber der zweiten Teilmenge 2k des ölvorrats durch eine zweite Membran 28 abgeschlossen ist. Diese Membran 28 ist nicht mit der Betätigungsstange 19 für den "Ventilteller 15 verbunden. Bei dieser Ausgestaltung des Sicherheitsventils 12 ist die Einbaulage freigestellt und die Gefahr der ölleckage aus dem Ölvorrat 21, 2k vermindert. Als weiteres Merkmal des Sicherheitsventils 12 nach Fig. 2 sei hervorgehoben, daß das freie Ende der Betätigungsstange 19 bei größerem Hub der Membran 20 mit zunehmender Länge in den Drosselkanal 23 eintaucht und daher eine zunehmende Drosselung bewirkt. Hierdurch läßt sich die Schließbewegung des Ventiltellers 15 weitgehend beeinflussen.

- 1301

3ei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 teilt sich der Saugstutzen 11 der Vakuumpumpe 1 in dem Sicherheitsventil 12 in die beiden Zweige 29 und 30 der Saugleitung, die mit dem Verbraucher, z. 3. Bremskraftverstärker 1*f, durch zwei parallele Schläuche verbunden werden. Hierzu mündet der Saugstutzen 11 in einen senkrechten Kanal 36, der beidseits durch die Ventilsitze 33 und 3^ begrenzt wird. Die Ventilsitze 33 und 3^ können alternativ durch die Ventilteller 31 und 32 verschlossen werden. Die Ventilteller 31 und 32 sind hierzu durch die Ventilstange 35 miteinander verbunden. Die Federn 37 und 38 halten die Einhei aus Ventilstange 35 und Ventiltellern 31» 32 derart im Gleichgewicht, daß beide Ventildurchgänge geöffnet sind. Der Ansaugluftstrom vom Verbraucher 1*t zur Saugzelle 7 teilt sich also im Sicherheitsventil 12 in den ersten Zweig 29 und den zweiten Zweig 30 der Saugleitung auf. Beide Zweige führen sodann zwischen den Ventiltellern 31, 32 und Ventilsitzen 33 und 3'+ hindurch in den senkrechten Kanal 36 und in den Ansaugstutzen 11. Wenn nun einer der beiden Leitungszweige 29, 30 vom Verbraucher 1*t bricht, so entsteht in diesem gebrochenen Zweig ein relativ starker Luftstrom mit einer entsprechend hohen Druckdifferenz an dem entsprechenden Ventilsitz 33 bzw..3^, der mit dem entsprechenden Ventilteller 31, 32 einen Engpaß bildet. Diese Druckdifferenz führt zum Schließen des jeweiligen Ventils. Dadurch wird verhindert, daß die Vakuumpumpe 1 über längere Zeit einen starken Luftstrom in das Kurbelgehäuse fördert. Die Schließbewegung wird über Kontakt 39, Verstärker *fO und Signalgeber 41 signalisiert .

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. h ist der Ansaugstutzen 11 der Vakuumpumpe 1 über eine Blende k2 mit dem Anschlußstutzen 13 zum Verbraucher 1^f verbunden. Die Blendenöffnung kann durch den um Gelenk ^ 3 schwenkbaren Schließkörper (Klappe) 15 verschlossen werden. Die Bewegung des Schließkörpers I5 wird durch Dämpfungs-

IP - 1301 - 20 -

platte kk gedämpft bzw. verzögert. Letztere ist mit dem Schließkörper 15 fest verbunden. Die Dämfpungsp latte kk teilt die ölvolumina 21 und 2k und besitzt kleine Drosselkanäle 23 für den öldurchlaß. Die Feder k$ hält die Dämpfungsplatte kk in einer Position, in welcher die Blendenöffnung geöffnet ist. Im Falle des Bruches der Anschlußleitung des Verbrauchers "\k entsteht an der Blende k2 eine starke Druckdifferenz, die mit Verzögerung zum Schließen der Blende k2 durch Schließkörper 15 führt. Es ist wiederum ein Bypass 18 als Drosselstelle in dem Schließkörper 15 vorgesehen, t Diese Bypassumführung bewirkt, daß auch beim Anfahren der

Vakuumpumpe 1 noch ein Unterdruck im Verbraucher ik erzeugt werden kann. Die Schließbewegung des Schließkörpers 15 gegen-

über der Blendenöffnung wird durch Kontakt 39j Verstärker ^O

j 15 und Signalgeber k*\ signalisiert.

Fig. 5 zeigt eine Einheit aus Vakuumpumpe 1 und SicherheitΞι "ventil 12 in der Saugleitung zum Verbraucher 1^f, die hinsicht-

: lieh des Aufbaus des Sicherheitsventils 12 mehrere Änderungen

J 20 aufweist. Während die Abnahme der Heferenzdrücke in den Saug-

zellen 6 und 7 und die Beaufschlagung der Membran 20 sowie

! deren Abstützung durch die Feder 22 im wesentlichen identisch

ί sind, wurden die Anordnung der Betätigungsstange 19 und die

Dämpfung der Bewegung des Ventiltellers 15 abweichend ausge-

! 25 führt. In Fig. 5 liegt die Betätigungsstange 19 nur lose auf

der Membran 20 bzw. dem Membranteller. Sie ist·mit dem auf ihr befestigten Ventilteller 15 in axialer Sichtung verschieb- : bar, wobei sie im Gehäuse des Sicherheitsventils 12 radial

! geführt ist. Sie wird in einem Dämpfungskörper 'f7 mit Axial-

- 30 bohrung kS aus Gummi oder dgl. bei relativ engem Radialspiel

axial verschoben und durch diese mechanische Reibung gebremst, so daQ die öffnungs- oder Schließbewegung des Ventiltellars

- 1301 - 21 -

"/erzögert wird. Der Dämpfungskörper 48 ist am Gehäuseende des Sicherheitsventils 12 abgestützt. Zwischen einer Schulter 4-9 des Dämpfungskörpers 43 und dem Ventilteller 15 ist eine Feder (50) eingespannt, die das Nachführen der Betätigungsstange 19 entsprechend dem Hub der Membran 20 - gegen die Reibarbeit in der Axialbohrung 48 des Dämpfungskörpers bewerkstelligt.

Es sei darauf hingewiesen, daß bei der Lösung nach Fig. 5 hinter der Membran 20 kein ölvorrat vorgesehen ist, so daß auch diese Lösung - ähnlich wie Fig. 2 - unabhängig von der Einbaulage ist.

Fig. 6 unterscheidet sich von der Lösung nach Fig. 5 ausschließlich durch die Ausführung der Dämpfung für die Bewegung der Betätigungsstange 19 und dem darauf befestigten Ventilteller 15-In diesem Fall besitzt das Gehäuse des Sicherheitsventils 12, das mit dem Pumpengehäuse 2 zu einem Stück (mit Trennfuge und Dichtung) zusammengesetzt ist, einen als Zylinder 51 ausgebildeten Fortsatz, der bis auf den engen Durchlaß für die Betätigungsstange 19 abgeschlossen ist. Am von der Membran 20 abgewandten Ende der Kolbenstange 19 sitzt e_in Kolben 52. Am Kolben 52 und der Stirnfläche des Zylinders 51 stützt sich eine Klickholfeder 50 ab, die die Betätigungsstange 19 in Anlage an der Membran 20 hält. Durch die Bewegung des Kolbens 52 im Zylinder 51 j der mit Luft oder öl gefüllt sein kann, wird in Abhängigkeit von der Weite des vorliegenden radialen Ringspaltes 53 Arbeit geleistet, die die Bewegung der Betätigungsstange 19 und des Ventiltellers 15 dämpft.

BAD ORIGINAL

IP - 1301 - 22 -

In Fig. 7 weist das Sicherheitsventil 12 eine Membran 20 auf, die über Loch ^h auf der einen Seite mit dem Atmosphärendruck und auf der anderen Seite mit dem Pumpenunterdruck, welcher sich zwischen der Membran und dem Ventilsitz 16 mit Ventilteller 15 einstellt, beaufschlagt ist. Der Ventilteller 15 wird durch Feder 50 in seine Schließstellung gedruckt. Sofern die Membran 20 druckausgeglichen ist, schließt mithin das Ventil. Wenn sich ein Unterdruck zwischen Membran 20 und Ventil 15, einstellt, z. B. 0,7 bar, überwindet die an der Membran 20 anliegende Druckkraft infolge des Differenzdruckes die Federkraft und öffnet das Ventil. Bei Rohr- oder Schlauchbruch zwischen dem Bremskraftverstärker Ik und dem Sicherheitsventil 12 bricht der Unterdruck auf der am Verbraucher angeschlossenen Seite der Membran zunächst zusammen, so daß Ventilteller auf Sitz 16 schließt. Hierdurch wird bewirkt, daß über die gebrochene Saugleitung nur ein geringer Luftstrom gezogen wird.

Wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt, kann der Ventilstößel 19 mit einer Dämpfungseinrichtung verbunden sein. Ferner kann der Ventilteller I5 eine Drosselstelle 18 besitzen, durch welche auch bei geschlossenem Ventil noch ein geringer Luftstrom angesaugt wird.

IP - 1301 - 23 -

13

BEZUGSZEICHENAUFSTELLUNG

1 Vakuumpump e

2 Gehäuse 3 Rotor

*+ Flügel

5 Drehrichtung

6 Saugzelle, Arbeitsraum

7 Saugzelle, Arbeitsraum 8 Ansaugöffnung

9 Auslaßöffnung

10 Welle, Hohlwelle

11 Saugleitung, Saugstutzen

12 Sicherheitsventil

3 Anschlußstutzen sum Verbraucher (zur Bremskraftverstärkung)

1*t Bremskraftverstärker, Verbraucher

15 Ventilteller, Schließkörper

16 Ventilsitz 20

18 Drosselöffnung

19 Ventilstößel, Stange, Kolbenstange, Betätigungsstange

20 Membran

21 erste Teilmenge des ÖlVorrats, ölvolumen 22 Feder

23 Drosselkanal, enger Verbindungskanal

2k zweite Teilmenge des ölvorrats, ölvolumen

25 Saugraum

26 Anschlußleitung 27 Saugöffnung

28 Membran

29 erster Zweig der Saugleitung

30 zweiter Zweig der Saugleitung

33	30 IP	ι ZLg - 1301 - 24 -
	31	Ventilteller
	32	Ventilteller
	33	Sitz, Ventilsitz
	34	Sitz, Ventilsitz
5	35	Ventilstange
	36	senkrechter Kanal
	37	Feder
	38	Feder
	39	Kontakt
10	ifO	Verstärker
	in	Signalgeber
	42	31ende, Engpaß
	^3	Gelenk
	44	Dämpfungsplatte
15	45	Feder
	46	Schmierölzufuhr
	47	Dämp fungskorp er
	48	Axialbohrung
	49	Schulter
20	50	Feder
	51	Zylinder
	52	Kolben
	53	Ringspalt, radiales Spiel
	54	Loch, öffnung

JS

Leerseite

Claims

33361

IP _ 1301

barmag, Banner Maschinenfabrik, Aktiengesellschaft, Sitz Herascheid, Bundesrepublik Deutschland

Patentansprüche

Iy Vakuumpumpe

an Kraftfahrzeugmotoren,
insbesondere Dieselmotoren,

zur Erzeugung eines Unterdrucks für Bremskraftverstärker und sonstige Servo-Verbraucher, mit einer am Verbraucher angeschlossenen Saugleitung, einer Schmierölzufuhr aus dem Kurbelgehäuse und einer Luft- und Schmierölabfuhr in das Kurbelgehäuse,

dadurch gekennzeichnet,

daß in der Saugleitung (11, 13) der Vakuumpumpe (i) und in bruchsicherer Verbindung mit dem Gehäuse (2) der Vakuumpumpe (i) ein druckabhängig schaltbares Sicherheitsventil (12) vorgesehen ist.

2. Vakuumpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Sicherheitsventil (12) mit einem Signalgeber (*fi) verbunden ist, der beim Ansprechen des Sicherheitsventils (12) im Sinne einer Signalgabe betätigt wird.

3. Vakuumpumpe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß das Sicherheitsventil (12) nach seiner Betätigung über einen im Querschnitt stark verengten Bypass (18) umgangen wird.

ORIGINAL INSPECTED

IP - 1301 - 2 -

k. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schließkörper (15) des Sicherheitsventils (12) mit einem Totzeitglied, vorzugsweise einer Dämpfungseinrichtung, verbunden ist.

5· Vakuumpumpe nach Anspruch k,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dämpfungseinrichtung für die Bewegung des Schließkörpers (15) einen ölvorrat (21, 2²O umfaßt,

welcher in zwei Teilmengen unterteilt ist, die in getrennten Kammern vorliegen und über enge Drosselkanäle (23) miteinander verbunden sind, wobei das Volumenverhältnis der beiden Teilmengen durch einen mit dem Schließkörper (15) verbundenen Kolben oder eine Membran (20) veränderbar ist.

6. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß das Sicherheitsventil (12) in einem Engpaß (Blende k2) der Saugleitung (11, 13) liegt und daß der Engpaß (42) von dem Schließkörper (15) in Abhängigkeit von der Höhe des im Bereich des Engpasses (^2) vorliegenden Differenzdruckes geschlossen oder geöffnet wird.

7- Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5> dadurch gekennzeichnet,

daß die Vakuumpumpe (1) eine Rotationskolbenpumpe mit mehreren umlaufenden Arbeitskammern und mit über den Umfang des Gehäuses gesehen - stationären Druckgradienten ist

·; 33361;

IP - 1301 - 3 -

und daß das Sicherheitsventil (12) durch einen den Druckgradienten verschiedener Arbeitskammern (6, 7) erfassenden Druckfühler (Membran 20), der mit dem Schließkörper (15) des Sicherheitsventils (12) verbunden ist, betätigbar ist.

8. Vakuumpumpe nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,

daß der Druckfühler (Membran 20) mit einer Dämpfungseinrichtung verbunden ist.

9. Vakuumpumpe nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,

daß zur Dämpfung ein ölvorrat vorgesehen ist, der in Teilmengen (21, 2h) unterteilt ist, welche Teilmengen über enge Drosselkanäle (23) miteinander in Verbindung stehen, wobei die eine Teilmenge (21) in einer durch Membran (20) oder Kolben abgegrenzten Kammer eingeschlossen ist,

welche Membran (20) bzw. Kolben mit einem Schließkörper (15) des Sicherheitsventils (12) mechanisch verbunden ist.

10. Vakuumpumpe nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Schalteinrichtung des Sicherheitsventils (12) aus einem Zylinder und einem Kolben oder einer Membran (20) besteht, der (die) in dem Zylinder beweglich ist, wobei der Zylinder beidseits des Kolbens oder der Membran (20) mit dem Unterdruck verschiedener Arbeitskammern (6, 7) der Vakuumpumpe (1) beaufschlagt ist, und daß der Kolben oder die Membran (20) mit einem Schließkörper (15), der einem Ventilsitz (16) zugeordnet ist, zum Verschluß der Saugleitung (11, 13)

ORXSlNAL INSPECTED

- 1301 - k -

mechanisch. (Stange 19) verbunden ist.

11. Vakuumpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

daß eine erste Teilmenge (21) des Öl Vorrats von. dem Kolben (Membran 20) begrenzt wird, daß an diesem Kolben der Saugdruck einer ersten Arbeitskammer (7) der Vakuumpumpe (1) anliegt und daß an einer zweiten Teilmenge (Zk) des öl-Vorrats über eine Anschlußleitung (26) mit Saugöffnung (27) der Saugdruck einer zweiten Arbeitskammer (6) der Vakuumpumpe anliegt.

12. Vakuumpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Teilmenge (2*0 des ÖlVorrats in einer durch einen zweiten Kolben (Membran 28) abgeschlossenen Kammer gespeichert ist, welcher zweite Kolben (Membran 28) durch den Hnterdruck der zweiten Arbeitskammer (6) der Vakuumpumpe (i) beaufschlagt ist.

13· Vakuumpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet,

daß die zweite Teilmenge (Zk) in einem geschlossenen Reservoir, an dem der Unterdruck der zweiten Arbeitskammer (6) der Vakuumpumpe (1) anliegt, gespeichert ist.

1^. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Drosselkanal (23) zwischen den die Teilmengen (21, Zh) des ölVorrats aufnehmenden Kammern vorgesehen ist, dessen Drosselwirkung mit zunehmendem Ver-Schluß des Ventils (15» 16) vergrößert wird.

33361:

IP - 1301 - 5 -

15· Vakuumpumpe nach Anspruch 1^₁ dadurch gekennzeichnet, daß der Schließkörper (I5) und der die erste Teilmenge (21) des ölvorrats abschließende Kolben (Membran 20) auf einer Stange (19) befestigt sind, welche in einen Drosselkanal (23) zwischen der ersten und der zweiten Teilmenge (21, Zk) des Ölvorrats derart eintaucht, daß das Schließen des Ventils (15> 16) zu einer Verlängerung des Drosselkanals (23) führt.

16. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (2) der Vakuumpumpe (1) und das Gehäuse des Sicherheitsventils (12) einstückig ausgebildet ist.

17· Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Sicherheitsventil (12) einen Auslaß in bruchsicherer Verbindung mit dem Saugstutzen (11) der Vakuumpumpe (1) aufweist, dem mehrere Saugleitungsanschlüsse (29, 30)zu mindestens einem Verbraucher (i4) zugeordnet sind, die jeweils durch eine druckabhängige Ventilanordnung (32/3^, 31/33) absperrbar sind.

18. Vakuumpumpe nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine die Ventilteller (31, 32) tragende Ventilstange (35) durch Kraftgeber (Federn 37, 38) im Gleichgewicht zwischen den Ventilsitzen (33» 3*0

ORIGINAL INSPECTED

IP - 1301 -G-

gehalten wird, derart, daß bei einem Rohrbruch in einem Zweig der Saugleitungen (29, 30) die Ventilstange (35) infolge des auftretenden Differenzdruckes im Schließsinne betätigt wird. 5

19· Vakuumpumpe nach Anspruch 17 bis 18, dadurch gekennzeichnet,

daß am Ventilsitz (33, 3²O jeweils ein Kontakt (39) befestigt ist, der durch den Ventilteller (31, 32) zu schließen und zu öffnen ist und der über einen Verstärker (¹HD) mit einem Signalgeber (*fi) verbunden ist, um das Schließen eines der Ventile (31/33, 32/3¹O anzuzeigen.

20. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet,

daß der Schließkörper (15) durch einen Kraftgeber (Feder 22, h$) bei Druckausgleich in den Saugzellen ■ (6, 7) der Vakuumpumpe (1) in der geöffneten Stellung gehalten wird.

21. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Saugöffnungen (8, 27) der zu den beiden Saugzellen (6, 7) der Vakuumpumpe (1) führenden Leitungen (11, 26) in einem solchen Abstand am Umfang des Gehäu ses (2) münden, daß sie bei jeder Drehstellung des Ro tors (3) in benachbarten Arbeitsräumen liegen, die durch mindestens einen der Flügel (.k) gegeneinander abgedichtet sind.

33361;

IP - 1301 - 7 -

22. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigungsstange (19) zwischen Kolben oder Membran (20) und Schließkörper (15) radial geführt ist und am Kolben oder der Membran (20) frei aufliegt, während sie am Schließkörper (15) fest eingespannt ist, und daß die Betätigungsstange (19) von einem im Schließsinne wirkenden Kraftgeber (50) in Anlage am Kolben oder der Membran (20) gehalten ist.

23. Vakuumpumpe nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet,

daß der Kraftgeber (50) am Schließkörper (15) abgestützt ist.

2k. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis und 20 bis 23,
dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungseinrichtung für die Bewegung der Membran (20) und des auf der Betätigungsstange (19) befestigten Schließkörpers (15) des Sicherheitsventils (12) ein Reibkörper (^7) vorgesehen ist, in dem die Betätigungsstange (19) unter Leistung von Reibarbeit axial verschiebbar ist.

25. Vakuumpumpe nach den Ansprüchen 22 bis 2k, dadurch gekennzeichnet, daß der Reibkörper (k7) am Gehäuse des Siehernextsventils (12) abgestützt ist und der Kraftgeber (50) zwischen dem Reibkörper (V7) und dem Schließkörper (15) eingespannt ist.

ORIGSNAL INSPECTED

IP - 1301 - 8 -

26. Vakuumpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 16 und 20 bis dadurch gekennzeichnet,

daß die Betätigungsstange (19) an ihrem von der Membran (20) abgewandten Ende einen Kolben (52) trägt, der mit radialem Spiel (53) in einem im wesentlichen geschlossenen Zylinder (51) verschiebbar ist.

27. Vakuumpumpe nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß

eine Membran (20) in einem Differenzdruckraum liegt, welcher einerseits mit Atmosphärendruck und andererseits mit dem Pumpenunterdruck beaufschlagt ist,

und daß der Schließkörper (15) durch einen Kraftgeber (50) auf seinen die Saugleitung versperrenden Sitz (16) gedrückt wird und mittels einer Betätigungsstange (19) derart mit der Membran (20) verbunden ist, daß er durch den Atmosphärendruck von seinem Sitz (16) abgehoben wird, wenn der Pumpendruck einen durch den Kraftgeber (50) vorgegebenen Wert unterschreitet.