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Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur Förderung eines Fluids, umfassend eine erste und eine zweite in Kontakt stehende Antriebswellendichtung, die einen variabel einstellbaren Drosselkanal zwischen der ersten und zweiten Antriebswellendichtung aufweist.
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Kraftstoffeinspritzsysteme von Brennkraftmaschinen weisen einen motornahen Hochdruckspeicher oder eine Speicherleitung auf, aus dem beziehungsweise aus der die einzelnen Kraftstoffeinspritzventile gespeist werden. Diese Hochdruckspeicher werden oftmals als Common-Rail bezeichnet. Die Einspritzsysteme für Brennkraftmaschinen weisen üblicherweise verschiedene Pumpen auf, durch die Kraftstoff gefördert wird, um in Brennräume der Brennkraftmaschine eingebracht zu werden. Die Pumpen sollen den notwendigen Volumenstrom und den erforderlichen Fluiddruck präzise bereitstellen können und sind dabei mechanischen Belastungen ausgesetzt.
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DE 25 05 400 A1 und
DE 199 21 501 C2 offenbaren jeweils eine Kolbenpumpe mit einer ersten und zweiten, zueinander benachbarten Antriebswellendichtungen, die einen Drosselkanal umgeben, der zwischen der ersten und zweiten Antriebswellendichtung verläuft.
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DE 699 18 248 T2 und
EP 1 821 007 A1 beschreiben eine erste und zweite Antriebswellendichtung an einer Pumpe, die eine gemeinsame Kontaktfläche aufweisen und einen Drosselkanal umgeben.
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Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe zur Förderung eines Fluids anzugeben, die einen zuverlässigen Betrieb ermöglicht und einem geringen Verschleiß unterliegt.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Pumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Eine Pumpe zur Förderung eines Fluids umfasst ein Gehäuse und eine in dem Gehäuse angeordnete Antriebswelle. Die Pumpe umfasst eine erste Dichtung zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Antriebswelle. Die Pumpe umfasst eine zweite Dichtung zur Abdichtung zwischen dem Gehäuse und der Antriebswelle, die benachbart zu der ersten Dichtung angeordnet ist. Die erste und die zweite Dichtung umgeben einen Drosselkanal zumindest teilweise. Der Drosselkanal verläuft zwischen der ersten und der zweiten Dichtung. Die Pumpe umfasst mindestens ein Gleitlager zur Lagerung der Antriebswelle in dem Gehäuse, das hydraulisch mit dem Drosselkanal gekoppelt ist.
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Durch das Ausbilden des Drosselkanals, der hydraulisch mit dem Gleitlager gekoppelt ist, kann ein vorgegebener hydraulischer Widerstand realisiert werden. So kann ein Fluiddruck an der dem Drosselkanal hydraulisch zugewandten Seite des Gleitlagers eingestellt werden. So ist ein störungssicherer und zuverlässiger Betrieb bei geringem Verschleiß ermöglicht.
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Die zweite Dichtung umfasst einen vorspringenden Bereich, der eine gemeinsame Kontaktfläche mit der ersten Dichtung aufweist. Der vorspringende Bereich begrenzt den Drosselkanal in Richtung der Antriebswelle. So kann der Drosselkanal relativ einfach in Richtung der Antriebswelle abgedichtet werden.
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Der Drosselkanal ist zumindest teilweise ringförmig mit einer Rotationsachse in etwa gleich der Längsachse der Antriebswelle geführt. Dies ermöglicht eine relativ platzsparende Anordnung des Drosselkanals in der Pumpe.
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Die erste Dichtung umgibt eine Zuleitung zumindest teilweise, die das Gleitlager und den Drosselkanal hydraulisch koppelt. Die Pumpe umfasst eine Ableitung zum Abführen von Fluid aus dem Drosselkanal, die hydraulisch mit dem Drosselkanal gekoppelt ist. So ist die hydraulische Kopplung des Gleitlagers mit dem Drosselkanal relativ einfach realisiert.
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Die Zuleitung und die Ableitung sind beabstandet zueinander angeordnet. Ein Abstand der Zuleitung zu der Ableitung ist variabel einstellbar. Dadurch, dass der Abstand der Zuleitung zu der Ableitung variabel einstellbar ist, ist der Betrag des hydraulischen Widerstandes, der von dem Drosselkanal ausgeübt wird, einstellbar. Der Abstand, der eine Länge des Drosselkanals definiert, kann bei der Montage der Pumpe eingestellt werden.
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Die Pumpe umfasst in einer weiteren Ausführungsform eine Speiseleitung zum Zuführen des Fluids mit einem vorgegebenen Druck in das Gleitlager. Das Fluid wird von der Speiseleitung zu der hydraulisch von dem Drosselkanal zugewandten Seite des Gleitlagers geführt. Durch den Drosselkanal kann die Druckdifferenz des Fluids zwischen der Seite der Speiseleitung des Gleitlagers und der Seite, die dem Drosselkanal hydraulisch abgewandt ist, eingestellt werden.
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Weitere Merkmale, Vorteile und Weiterbildung ergeben sich aus den nachfolgenden in Verbindung mit den 1 und 2 erläuterten Beispielen.
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Es zeigen:
- 1 eine schematische Teilansicht einer Pumpe gemäß einer Ausführungsform,
- 2 eine schematische Ansicht der Pumpe entlang der Ebene A-A‘ der 1.
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Wenn möglich sind Elemente gleicher Konstruktion oder Funktion figurenübergreifend mit den gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt einen Ausschnitt einer Pumpe 100 zur Förderung eines Fluids. Das Fluid umfasst beispielsweise flüssigen oder gasförmigen Kraftstoff zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere Diesel. Die Pumpe 100 ist eingerichtet, Fluid aus einem Fluidvorratsbehälter (nicht gezeigt) zu fordern. Hydraulisch zwischen dem Fluidvorratsbehalter und der Pumpe 100 kann eine Vorforderpumpe (nicht gezeigt) angeordnet sein. Die Pumpe 100 kann insbesondere zur Kraftstoffhochdruckversorgung bei einem Speichereinspritzsystem einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
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Die Pumpe 100 umfasst ein Gehause 101, das einen Kurbelraum 102 umgibt. In dem Kurbelraum 102 ist eine Antriebswelle 103 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 103 kann relativ zu dem Gehäuse 101 um eine Längsachse 115 der Antriebswelle 103 gedreht werden. Die Längsachse 115 entspricht einer Hauptrotationsachse der Antriebswelle 103. Die Antriebswelle 103 kann relativ zu dem Gehause 101 gedreht werden, um die Pumpe 100 anzutreiben und somit Fluid zu fördern. Beispielsweise weist die Antriebswelle in einem nicht gezeigten Abschnitt innerhalb des Gehäuses 101 eine exzenterformige Ausformung auf, die mit einem oder mehreren Pumpenkolben in Kontakt ist. Die Antriebswelle kann auch eine Nockenwelle sein. In diesem Fall kann die Anzahl der Förder- und Kompensionshohe der Pumpe u-ber die Anzahl der Nocken vorgegeben werden.
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Zwischen der Antriebswelle 103 und dem Gehause 101 ist mindestens ein Gleitlager 112 angeordnet. Das Gleitlager ist eingerichtet, die Reibung zwischen der Antriebswelle 103 und dem Gehause 101 zu vermindern. Das Gleitlager 112 wird durch das Fluid geschmiert. Das Fluid wird uber eine Speiseleitung 114 in einen Hohlraum 117 geführt. Der Hohlraum 117 ist hydraulisch zwischen dem Gleitlager 112 und der Dichtung 105 angeordnet. Der Hohlraum 117 ist hydraulisch mit dem Gleitlager 112 gekoppelt. Der Hohlraum 117 ist hydraulisch mit dem Kurbelraum 102 gekoppelt. Die Speiseleitung 114 ist beispielsweise mit der Vorforderpumpe gekoppelt. Die Vorförderpumpe kann Fluid uber die Speiseleitung 114 in den Hohlraum 117 zur Schmierung des Gleitlagers 112 fordern. Das Fluid aus der Speiseleitung 114 gelangt an eine Seite 116 des Gleitlagers in den Hohlraum 117. Auf einer der Seite 116 hydraulisch abgewandten Seite 113 des Gleitlagers 112 wird das Fluid in Richtung der exzenterformige Ausformung gefuhrt.
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Zur Abdichtung der Pumpe 100 weist die Pumpe eine erste Dichtung 104 und eine zweite Dichtung 105 auf. Die erste Dichtung 104 und die zweite Dichtung 105 sind jeweils in Kontakt mit der Antriebswelle 103 und mit dem Gehäuse 101. Die erste Dichtung 104 und/oder die zweite Dichtung 105 dichten die Pumpe ab, so dass möglichst kein Fluid aus dem Kurbelraum 102 nach außerhalb der Pumpe 100 dringen kann. Die erste Dichtung 104 und/oder die zweite Dichtung 105 dichten die Pumpe 100 jeweils ab, so dass kein Fluid von außerhalb der Pumpe in den Kurbelraum 102 dringen kann.
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Die Dichtungen 104 und 105 sind benachbart zueinander angeordnet. Die Dichtungen 104 und 105 umgeben jeweils lateral die Antriebswelle 103. Dichtungen 104 und 105 sind an der der Seite 116 hydraulisch zugewandten Seite des Gleitlagers 112 angeordnet. Die Dichtungen 104 und 105 sind ringförmig ausgebildet. Zwischen der ersten Dichtung 104 und der zweiten Dichtung 105 ist ein Drosselkanal 106 ausgebildet. Der Drosselkanal 106 ist von der Dichtung 104, der Dichtung 105 und von dem Gehäuse 101 umgeben. In einer weiteren Ausfuhrungsform ist der Drosselkanal lediglich von den beiden Dichtungen umgeben.
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Zur Abdichtung des Drosselkanals 106 in Richtung der Antriebswelle 103 weist die zweite Dichtung 105 einen vorspringenden Bereich 110 auf. Der vorspringende Bereich 110 weist mit der Dichtung 104 eine gemeinsame Kontaktflache 111 auf, an der die Dichtung 105 und die Dichtung 104 in Kontakt sind.
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Der vorspringende Bereich 110 ist in Kontakt mit der Antriebswelle 103, um die Pumpe 100 abzudichten.
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Der Drosselkanal 106 ist hydraulisch mit dem Antriebslager 112 gekoppelt. Der Drosselkanal 106 ist an der der Seite 116 hydraulisch zugewandten Seite des Gleitlagers 112 angeordnet. Uber eine Zuleitung 107 (2) sind das Gleitlager 112 und der Drosselkanal 106 hydraulisch gekoppelt. Über die Zuleitung 107 kann Fluid von dem Gleitlager 112 in den Drosselkanal 106 gelangen. Durch eine Ableitung 108 (2) kann Fluid aus dem Drosselkanal 106 abgeführt werden. Die Ableitung 108 ist hydraulisch mit dem Drosselkanal 106 gekoppelt und ist beispielsweise mit dem Fluidvorratsbehälter hydraulisch gekoppelt, so dass das Fluid aus dem Drosselkanal 106 zu dem Fluidvorratsbehalter zurückgeführt werden kann.
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In Betrieb gelangt das Fluid mit einem vorgegebenen Druck durch die Speiseleitung 114 an die der Speiseleitung hydraulisch zugewandte Seite 116 des Gleitlagers 112. Das Fluid wird zwischen dem Gleitlager 112 und der Antriebswelle 103 in Richtung der exzenterformige Ausformung. Das Fluid gelangt von der Seite 116 entlang des Gleitlagers 112 zu der Seite 113 des Gleitlagers 112. Auf der dem Gleitlager 112 hydraulisch zugewandten Seite 116 des Gleitlagers 112 gelangt das Fluid uber die Zuleitung 107 in den Drosselkanal 106.
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Das Fluid durchläuft den Drosselkanal 106 von der Zuleitung 107 bis zur Ableitung 108. Über die Ableitung 108 wird das Fluid beispielsweise zuruck in den Fluidvorratsbehalter gefuhrt. Beim Durchlaufen des Gleitlagers 112 von der Seite 116 zur Seite 113 fällt der Druck des Fluids ab. Um einen moglichst störungsfreien und zuverlässigen Betrieb zu ermöglichen, wird der Druckabfall entlang des Gleitlagers 112 von der Seite 116 zu der Seite 113 durch den als hydraulischen Widerstand wirkenden Drosselkanal 106 verringert. Dadurch, dass das Fluid durch den als Drossel wirkenden Drosselkanal 106 gefuhrt wird, kann ein Druck des Fluids auf der der Seite 116 hydraulisch zugewandten Seite des Gleitlagers 112 vorgegeben werden. Von der exzenterförmiger Ausformung, die beispielsweise von einem Exzenterraum umgeben ist, kann das Fluid über eine Ruckführleitung (nicht gezeigt) zurück in den Fluidvorratsbehälter geführt werden. Die Ableitung 108 und die Rückfuhrunleitung konnen hydraulisch gekoppelt sein. Uber die Drosselwirkung der Drosselkanals 106 kann ein Druck des Fluids auf der Seite 116 vorgeben werden. Der vorgebene Druck beeinflusst den Druckabfall entlang des Gleitlagers 112.
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Die Zuleitung 107 und die Ableitung 108 sind in einem Abstand 109 (2) zueinander angeordnet. Der Abstand 109 der Zuleitung 107 zu der Ableitung 108 ist variabel einstellbar. Dadurch, dass der Abstand 109 variabel einstellbar ist, ist die Drosselwirkung des Drosselkanals 106 variabel einstellbar. Ist der Abstand 109 kleiner, die Ableitung 108 also näher an der Zuleitung 107 angeordnet, ist die Drosselwirkung geringer. Ist der Abstand 109 großer, also die Ableitung 108 entfernter von der Zuleitung 109 angeordnet, ist die Drosselwirkung großer.
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Der Druckabfall entlang des Gleitlagers 112 ist durch den Abstand 109 der Zuleitung 107 zu der Ableitung 108 vorgegeben. Durch ein Einstellen des Abstands 109 kann die Druckdifferenz an dem Gleitlager 112 eingestellt werden. Die Druckdifferenz zwischen der Seite 113 und der Seite 116 des Gleitlagers 112 kann durch die einstellbare Drosselwirkung des Drosselkanals 106 vorgegeben werden. Das Fluid in dem Hohlraum 117, der hydraulisch zwischen dem Gleitlager 112 und der Dichtung 105 angeordnet ist, wird so mit einem Druck beaufschlagt. Dadurch, dass auf der Seite 116 durch den Drosselkanal 106 Fluid mit höherem Druck beaufschlagt ist, als ohne den Drosselkanal 106, verbessert sich die Abfuhr von Reibungswärme, die an dem Gleitlager 112 auftritt. So kann der Verschleiß der Pumpe 100 verringert werden. Die Reibungswärme wird durch das Fluid, das durch das Gleitlager 112 geführt wird abgeführt.
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2 zeigt eine Ansicht der Pumpe 100 entlang der Ebene A-A‘ der 1. Die Dichtung 105 umgibt die Antriebswelle 103 lateral im Wesentlichen ringförmig. Die Rotationsachse der Dichtung 105 ist in etwa gleich der Langsachse 115 der Antriebswelle 103. Die Rotationsachse der Dichtung 105 kann gleich der Längsachse 115 der Antriebswelle 103 sein.
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Die Dichtung 105 umgibt die Zuleitung 107, durch die Fluid in den Drosselkanal 106 gelangen kann. Der Drosselkanal ist ringförmig teilweise um die Antriebswelle 103 geführt. Beabstandet zu der Zuleitung 107 ist die Ableitung 108 angeordnet, die hydraulisch mit dem Drosselkanal 106 gekoppelt ist. Der Abstand 109 verläuft lateral um die Antriebswelle 103. Je großer der Abstand 109 ist, desto großer ist die Drosselwirkung des Drosselkanals 106. Die Länge des Drosselkanals 106, also der Abstand 109, kann bei der Montage der Pumpe eingestellt werden. Der Abstand 109 der Zuleitung 107 zu der Ableitung 108 ist variabel und kann bei einer Mehrzahl von Pumpen jeweils individuell eingestellt werden.
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In Betrieb der Pumpe 100 wird durch eine Drehbewegung der Antriebswelle 103 um die Langsachse 115 relativ zu dem Gehause 101 der oder die Pumpenkolben bewegt und so Fluid in eine Pumpenkammer (nicht gezeigt) gefuhrt. Durch die weitere Drehbewegung der Antriebswelle 103 wird der oder die Pumpenkolben weiter bewegt und verdichtet dabei das in der Pumpenkammer befindliche Fluid. Hierbei konnen Drucke von bis zu 2000 bar in der Hochdruckkammer auftreten. Das komprimierte Fluid kann im Anschluss an den Kompressionshub ausgestoßen werden. Handelt es sich bei der Hochdruckpumpe um eine Kraftstoffhochdruckpumpe einer Einspritzanlage einer Brennkraftmaschine, so kann der mit hohem Druck beaufschlagte Kraftstoff zu einem als Hochdruckkraftstoffspeicher ausgebildeten Fluidspeicher, dem so genannten Common-Rail gelangen.
