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GEBIET DER ERFINDUNG:
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Pumpvorrichtung, die
vorwiegend, wenn auch nicht ausschließlich, zur Verwendung bei Fahrzeugen
vorgesehen ist. Die Erfindung bezieht sich des Weiteren auf ein
Kraftstoffzuführsystem,
welches eine solche Pumpvorrichtung umfasst. und die Erfindung bezieht
sich auch auf eine Flüssigkeitskühlanlage
für eine
Brennkraftmaschine, in welcher eine derartige Pumpvorrichtung eingebaut
ist.
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ALLGEMEINES
ZUR ERFINDUNG
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In
der Kraftstoffzuführanlage
eines Nutzfahrzeugs wird bekanntlich eine Drehkolbenpumpe eingesetzt,
die von dem Getriebe des Fahrzeugs so angetrieben wird, dass sich
der Kraftstoffdruck in der Anlage auf einen Wert erhöht, der
zur Einspritzung des Kraftstoffs in den Fahrzeugmotor geeignet ist. Die
Pumpe muss dabei in der Lage sein, Kraftstoff mit ausreichend hohem
Druck im Wesentlichen unmittelbar nach dem Anlassen des Motors zuzuführen. Dazu
gehört
auch, dass bei hohen Motordrehzahlen der Druck in dem Kraftstoffzuführsystem
höher ist
als der tatsächlich
benötigte
Druck und dass infolgedessen auf der Abströmseite der Pumpe ein Überdruckventil
erforderlich ist, um den überschießenden Druck
abzubauen.
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Eine
herkömmliche
Drehkolbenpumpe weist ein Gehäuse,
eine Pumpkammer im Inneren des Gehäuses, eine Einrichtung zum
Erhöhen
des Drucks in Form von mit einander kämmenden Zahnrädern im Inneren
der Pumpkammer und eine Antriebswelle, die in das Gehäuse führt, um
die Drehbewegung der mit einander kämmenden Zahnräder herbeizuführen. Um
ein Austreten der geförderten
Flüssigkeit
aus der Pumpkammer zu verhindern, ist es erforderlich, dass zwischen
dem Gehäuse
und der Antriebswelle angemessene Abdichtmittel vorgesehen sind.
Infolge der Drehbewegung der Eingangswelle muss eine dynamische
Abdichtung eingesetzt werden. Bei dem vorstehend beschriebenen Kraftstofffördersystem
impliziert ein Ausfall der Abdichtmittel nicht nur, dass Kraftstoff
aus dem System austritt, sondern auch, dass der austretende Kraftstoff
gegebenenfalls in das Getriebe wandert und sich dort mit dem da
vorhandenen Schmiermittel vermischt. Außerdem impliziert der Einsatz
einer über
das Getriebe angetriebenen Kraftstoffpumpe, dass für die zur
Pumpe führende Antriebswelle
eine geeignete Stelle vorgesehen werden muss und dass außerdem für einen
korrekten Getriebeeingriff für
die Antriebswelle gesorgt werden muss.
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Es
ist außerdem
bekannt, elektrisch angetriebene Pumpen einzusetzen, um einer Brennkraftmaschine
Kraftstoff zuzuführen.
Eine derartige Pumpe ist jedoch nicht besonders leistungsfähig, da
die Brennkraftmaschine erst die elektrische Energie zum Antreiben
der Pumpe erzeugen muss und diese Stromenergie danach in der Pumpe
wieder in mechanische Energie zurück umgesetzt werden muss. Dies impliziert
Verluste während
der Umsetzung.
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Praktisch
ausnahmslos setzen Brennkraftmaschinen, die in Nutzfahrzeugen eingesetzt
werden, eine Flüssigkeitskühlung unter
Verwendung eines Kühlmittels.
Das Kühlmittel
wird unter Verwendung einer so genannten Wasserpumpe durch den Motor
gepumpt. Im typischen Fall ist die Wasserpumpe an dem Zylinderblock
angebracht und wird über einen
Riemen von der Kurbelwelle des Motors aus angetrieben.
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Aus
der US-Patentschrift Nr. 3 370 540 ist ein Doppelpumpensystem bekannt,
welches eine erste Schraubenradpumpe mit einem Antriebsteil und
einem Abtriebsteil sowie eine zweite Schraubenradpumpe aufweist,
die von der ersten Schraubenradpumpe auf magnetischem Wege angetrieben
wird. Das Antriebsteil und das Abtriebsteil sind jeweils aus magnetischem
Werkstoff hergestellt. Die zweite Schraubenradpumpe weist ein innen
liegendes Getrieberadelement auf, auf dessen Umfang magnetisches
Material neben dem Antriebsteil und dem Abtriebsteil gelagert ist.
Das innen liegende Getrieberadelement wird mittels eines undurchlässigen Teils, das
an dem Pumpenkörper der
ersten Schraubenradpumpe angebracht ist, von dem Antriebsteil und dem
Abtriebsteil getrennt. Die Drehbewegung des Antriebsteils und des
Abtriebsteils lässt
eine darauf ansprechende Drehbewegung des innen liegenden Getrieberadelements
zu. Auf diese Weise können zwei
getrennte Flüssigkeiten
mittels des Doppelpumpensystems gefördert werden. Ein Nachteil
bei diesem Doppelpumpensystem besteht darin, dass zwei Pumpenkörper benötigt werden,
nämlich
einer für
die erste Schraubenradpumpe und einer für die zweite Schraubenradpumpe.
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In
der deutschen Patentschrift DE-A-44 34 244 wird eine weitere Doppelpumpenvorrichtung
offenbart. Gemäß dieser
Vorveröffentlichung
werden zwei axial angeordnete Pumpen mechanisch von einer gemeinsamen
Antriebswelle angetrieben, wobei eine Pumpe dabei als Kraftstoffpumpe
fungiert und die andere Pumpe als Pumpe für die Servolenkung dient. Ein
bei dieser Anordnung vorstellbares Problem liegt in der Gefahr,
dass infolge eines Versagens der Dichtungen um die gemeinsame Antriebswelle
Flüssigkeit
von einer Pumpe in die andere austritt.
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KURZBESCHREIBUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Pumpenvorrichtung
zu schaffen, welche sich für
den Einsatz bei Nutzfahrzeugen zum Pumpen von Kraftstoff und Kühlmittel
eignet, wobei diese Pumpvorrichtung potentiell kompakter, bei höherer Energieeffizienz,
ist und leichter abzudichten ist als bisher bekannte Anordnungen.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der vorliegenden Erfindung
mit einer Pumpvorrichtung gemäß Anspruch
1 gelöst,
welche folgendes umfasst: ein Gehäuse; eine erste Pumpkammer
im Inneren des Gehäuses,
wobei die erste Pumpkammer für
den Anschluss an einen ersten Kreislauf zur Förderung von Flüssigkeiten
ausgelegt ist; eine Antriebswelle, die an dem Gehäuse gelagert
ist; eine erste Pumpeinrichtung, die zum Umlauf im Inneren der ersten Pumpkammer
angeordnet ist, wobei die erste Pumpeinrichtung mittels der Antriebswelle
angetrieben wird; eine zweite Pumpkammer, die mittels des Gehäuses von
der ersten Pumpkammer in der Weise getrennt ist, dass das Gehäuse eine
gemeinsame Trennwand bildet, wobei die zweite Pumpkammer für den Anschluss
an einen zweiten Kreislauf zur Förderung
von Flüssigkeiten
ausgelegt ist, wobei in der zweiten Pumpkammer eine zweite Pumpeinrichtung untergebracht
ist, welche mittels der Antriebswelle angetrieben wird; wobei die
zweite Pumpeinrichtung mittels der Antriebswelle über eine
magnetische Kupplung angetrieben wird, bei welcher Pumpvorrichtung
die Kupplung einen mit der Antriebswelle verbundenen Antriebsrotor
und einen an dem Gehäuse
gelagerten Abtriebsrotor aufweist, wobei der Abtriebsrotor die zweite
Pumpeinrichtung antreibt und wobei der Antriebsrotor und der Abtriebsrotor durch
ein Trennwandmodul von einander getrennt sind, welches als statische
Dichtung zum hermetischen Abdichten der zweiten Pumpkammer gegenüber der
Antriebswelle dient.
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Dementsprechend
handelt es sich bei der Pumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung um
eine einzige kompakte Einheit, die in der Lage ist, zwei von einander
getrennte Flüssigkeiten
in entsprechenden Flüssigkeitsförderkreisen
mit deutlich geringerem Risiko einer unbeabsichtigten Vermischung
der beiden Flüssigkeiten
zu fördern.
Da außerdem
die magnetische Kupplung nur in der Lage ist, ein Drehmoment mit
vorgegebenem Wert zu übertragen,
kann der Druck auf der Abströmseite
der Pumpe einen vorgegebenen Wert nicht übersteigen, ungeachtet der
Drehzahl und/oder des Drehmoments der Antriebswelle.
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Des
Weiteren sieht die Erfindung ein Kraftstoffzuführsystem vor, welches die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung
umfasst, sowie eine Flüssigkeitskühlanlage,
in welcher die Pumpvorrichtung vorgesehen ist.
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Darüber hinaus
sieht die Erfindung ein Fahrzeug vor, welches das Kraftstoffzuführsystem
und die Flüssigkeitskühlanlage
umfasst.
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Weitere
bevorzugte Ausführungsbeispiele der
Erfindung sind ausführlich
in den Unteransprüchen
dargestellt.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN:
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Nachstehend
wird die Erfindung nur beispielhaft unter Bezugnahme auf die in
den beiliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele ausführlicher
beschrieben, wobei in den Zeichnungen:
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1 eine
schematisierte perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung ist;
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2 eine
schematisierte Querschnittsansicht entlang der Linie II-II aus 1 zeigt;
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3 eine
vereinfachte Stirnansicht der Pumpvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung in teilweise auseinander gebautem Zustand ist;
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4 eine
schematisierte perspektivische Ansicht des Trennwandmoduls ist,
welches einen Teil der Pumpvorrichtung gemäß der vorliegenden Verbindung
darstellt;
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5 eine
schematisierte perspektivische Ansicht des Antriebsrotors ist, welcher
einen Teil der erfindungsgemäßen Pumpvorrichtung
darstellt;
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6 eine
schematisierte Darstellung eines Kraftstoffzuführsystems zeigt, in welchem
die Pumpvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung eingebaut ist, und
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7 eine
schematisierte Darstellung ist, welche 6 entspricht,
allerdings mit dem Zusatz einer Flüssigkeitskühlanlage, in welche die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung
eingebaut ist.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN
AUSFÜHRUNGSBEISPIELE:
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Im
Folgenden wird die erfindungsgemäße Pumpvorrichtung
in einer bevorzugten Einsatzaxt zur Verwendung bei einer kombinierten
Kraftstoff/Wasserpumpe für
eine Brennkraftmaschine beschrieben. Dabei versteht sich jedoch
von selbst, dass ein derartiger Einsatzbereich nur rein beispielhaft
beschrieben wird und dass die Pumpvorrichtung auch für jeden
anderen Einsatzbereich eingesetzt werden kann, bei dem ihre speziellen
Vorteile genutzt werden können.
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In
den Zeichnungen ist mit dem Bezugszeichen 10 ganz allgemein
eine Pumpenanordnung gemäß der vorliegenden
Erfindung angegeben. Die Pumpe weist ein Gehäuse 12 auf, das bei
einem mit Vorliebe vorgesehenen Einsatzbereich der vorliegenden
Erfindung so angeordnet ist, dass mit Schraubenbolzen oder in jeder
anderen geeigneten Weise an dem Block einer Brennkraftmaschine angebracht ist.
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Speziell
wird nun auf 2 verwiesen, wonach die Pumpvorrichtung 10 eine
erste Pumpkammer 14 im Inneren des Gehäuses 12 aufweist.
Die erste Pumpkammer ist so ausgelegt, dass sie an einen ersten
Kreislauf zur Flüssigkeitsförderung
anschließbar
ist, zum Beispiel an das Flüssigkeitskühlsystem
eines Fahrzeugmotors. Somit kann die erste Pumpkammer 14 in
bekannter Weise zum Aufbau eines Drucks in einem flüssigen Kühlmittel
eingesetzt werden. Zu diesem Zweck ist die erste Pumpeinrichtung 16 in
Form eines Laufrades so angeordnet, dass sie im Inneren der ersten
Pumpkammer drehbar ist. Um eine Drehung des Laufrades 16 herbeizuführen, ist
das Laufrad mit einer Antriebswelle 18 verbunden, die auf
dem Gehäuse 12 gelagert
ist. Die Antriebswelle 18 wird mittels eines hier nicht
dargestellten Antriebsriemens oder Getriebezugs, der von der Kurbelwelle
des Motors angetrieben wird, an welchem die Pumpvorrichtung angebracht
ist, zu einer Drehung veranlasst. Zwischen der Antriebswelle 18 und
dem Gehäuse 12 ist
eine Abdichthülse 20 vorgesehen,
um so ein Austreten des flüssigen
Kühlmittels
aus der ersten Pumpkammer an der Antriebswelle vorbei zu verhindern.
Das flüssige
Kühlmittel
wird durch eine Öffnung,
die konzentrisch zur Antriebswelle angeordnet ist, in die erste
Pumpkammer eingeleitet und tritt dann über einen Auslass 21 aus
der ersten Pumpkammer aus und setzt danach seinen Weg durch den ersten
Kreislauf zur Flüssigkeitsförderung
fort.
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Die
Pumpvorrichtung 10 umfasst auch eine zweite Pumpkammer 22,
die zum Anschluss an einen zweiten Kreislauf zur Flüssigkeitsförderung
ausgelegt ist, wobei die zweite Pumpkammer von der ersten Pumpkammer 14 hermetisch
abgedichtet ist. Mit anderen Worten kann der Inhalt aus der ersten Pumpkammer
nicht in die zweite Pumpkammer übertreten
oder umgekehrt. Zu diesem Zweck kann die erste Pumpkammer 14 in
einer ersten Fläche
des Gehäuses 12 ausgebildet
sein und kann die zweite Pumpkammer 22 in einer zweiten
Fläche
des Gehäuses
ausgebildet sein. Auf diese Weise dient das Gehäuse als gemeinsame Trennwandung 24 zwischen den
Pumpkammern. Auch wenn in den Zeichnungen das Gehäuse 12 als
einstückiges
Teil dargestellt ist, kann das Gehäuse selbstverständlich auch
aus einer Vielzahl von Bauteilen hergestellt werden. Somit soll der
Begriff „gemeinsame
Trennwandung" sowohl eine
einteilige Wandung als auch eine aus mehreren Teilen aufgebaute
Wandung umfassen.
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Bei
dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel
handelt es sich bei dem zweiten Kreislauf zur Flüssigkeitsförderung um ein Kraftstofffördersystem, während die
zweite Pumpkammer dazu verwendet wird, der Druck im Kraftstoff zu
erhöhen.
Um dies zu erreichen, ist in der zweiten Pumpkammer 22 eine zweite
Pumpeinrichtung 26 beispielsweise in Form eines Paares
mit einander kämmender
Getrieberäder
(vgl. 3) untergebracht. Die zweite Pumpkammer 22 besitzt
einen Einlass 28 und einen Auslass 30 für die zu
fördernde
Flüssigkeit,
d.h. bei diesem exemplarischen Ausführungsbeispiel für den Kraftstoff. In
einer im Folgenden noch ausführlicher
zu beschreibenden Weise wird gemäß der vorliegenden Erfindung
die zweite Pumpeinrichtung 26 mittels der Antriebswelle 18 über eine
Magnetkupplung 32 angetrieben.
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Wie
aus 2 am deutlichsten zu erkennen ist, weist die Kupplung 32 einen
Antriebsrotor 34 auf, der mit der Antriebswelle beispielsweise über Keilprofile
oder eine verzahnte Verbindung verbunden ist, sowie einen Abtriebsrotor 36,
der auf dem Gehäuse 12 gelagert
ist. Der Antriebsrotor 34 und der Abtriebsrotor 36 sind
konzentrisch um die Antriebswelle 18 angeordnet. Der Abtriebsrotor 36 ist
drehbar auf dem Gehäuse
gelagert und treibt die zweite Pumpeinrichtung 26 über einen
gezähnten
peripheren Abschnitt 38 auf dem Abtriebsrotor an. Bei einem
bevorzugten Ausführungsbeispiel
der Erfindung stützt
der Antriebsrotor 34 eine Reihe von ersten Magneten 40 ab,
die auf dem Antriebsrotor in Umfangsrichtung angeordnet sind, während der
Abtriebsrotor 36 eine Reihe von zweiten Magneten 42 abstützt, die
in Umfangsrichtung auf dem Abtriebsrotor angeordnet sind. Die ersten
Magnete 40 auf dem Antriebsrotor werden in einer ersten
als Baugruppe ausgeführten Magnethalterung 44 gehalten,
während
die zweiten Magnete 42 auf dem Abtriebsrotor 36 in ähnlicher Weise
in einer zweiten Baugruppe gehalten werden, die als Magnethalterung 46 ausgeführt ist.
Vorzugsweise sind die erste und die zweite Magnethalterung 44 und 46 jeweils
in Form eines kreisrunden Rings mit einer Anzahl Vertiefungen gleich
der Anzahl der Magnete ausgebildet, um die Magnete darin in Umfangsrichtung
im Abstand von einander zu halten. Um eine optimale Übertragung
des Drehmoments über
die Kupplung 32 sicherzustellen, sollten die erste und
die zweite Magnethalterung im Wesentlichen in radialer Richtung
ausgerichtet sein.
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Bei
dem in den Zeichnungen dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel
ist die erste Baugruppe 44 mit Magnethalterung auf einer
radial nach innen gekehrten Fläche
des Antriebsrotors 34 angeordnet (vgl. auch 5),
während
die zweite Baugruppe 46 mit Magnethalterung auf einer radial
nach außen
gekehrten Fläche
des Abtriebsrotors 36 angeordnet ist. Es ist allerdings
auch ein Aufbau vorstellbar, bei dem die jeweiligen relativen Positionen
der ersten und zweiten Baugruppe mit Magnethalterung umgekehrt sind.
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Um
sicherzustellen, dass die zweite Pumpkammer 22 dicht abgeschlossen
ist, ist eine Trennwand-Baugruppe vorgesehen, die ganz allgemein mit
dem Bezugszeichen 48 angegeben ist. Bei spezieller Bezugnahme
auf 2 und 4 wird deutlich, dass das Trennwandmodul
unter anderem dazu dient, den Antriebsrotor 34 und den
Abtriebsrotor 36 voneinander zu trennen. Insbesondere weist
das Trennwandmodul 48 einen ringförmigen Abschnitt 50 aufweist,
der im Wesentlichen parallel zur Antriebswelle 18 angeordnet
ist, wo bei der ringförmige
Abschnitt durch einen Spalt zwischen der ersten und zweiten Baugruppe 44 und 46 jeweils
mit Magnethalterung hindurch verläuft. An einem ersten axialen Ende
des ringförmigen
Abschnitts 50 weist das Trennwandmodul einen sich radial
nach außen
erstreckenden Flansch 52 auf, der die zweite Pumpkammer 22 teilweise
begrenzt. An einem zweiten axialen Ende des ringförmigen Abschnitts
weist die Baugruppe einen sich radial nach innen erstreckenden Flansch 54 auf,
welcher Dichtungsmittel 56 zur Abdichtung gegenüber dem
Gehäuse 12 besitzt.
Auch der sich radial nach außen
erstreckende Flansch 52 kann ebenfalls mit Dichtungsmitteln 58 als
Unterstützung
bei der Rückhaltung
von Flüssigkeit
im Inneren der zweiten Pumpkammer versehen werden. Somit wird deutlich,
dass die Trennwandbaugruppe 48 als statische Abdichtung
dient, welche die zweite Pumpkammer gegenüber der umlaufenden Antriebswelle und
dem Antriebsrotor hermetisch abdichtet.
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Hinsichtlich
der Werkstoffauswahl kann das Trennwandmodul aus Stahl hergestellt
sein, vorzugsweise Edelstahl, während
das Gehäuse
sowie die erste und zweite Baugruppe mit Magnethalterung aus Aluminium
gefertigt sein können.
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Die
Größe des Drehmoments,
das sich über die
Kupplung 32 übertragen
lässt,
hängt unter
anderem von der Stärke
der Magneten und von der Größe des Spalts
zwischen der ersten und zweiten Magnethalterungs-Baugruppe ab. Die
Parameter, welche den Betrag des Drehmoments bestimmen, das übertragen
werden kann, kann natürlich
für jeden
gewählten
Einsatzbereich entsprechend gewählt
werden. Ein größerer Vorteil
der Verwendung einer Magnetkupplung besteht darin, dass dann, wenn
ein Drehmoment von einem bestimmten Betrag an der Kupplung 32 angelegt
wird, die zweite Baugruppe 46 mit Magnethalterung gegenüber der
ersten Baugruppe 44 mit Magnethalterung leicht verzögert ist,
was bedeutet, dass die Kupplung „rutscht". Sollte der Betrag des Drehmoments
noch weiter ansteigen, dann „springt" die erste Magnethalterungs-Baugruppe 44 relativ
zur zweiten Baugruppe 46 mit Magnethalterung und dreht
sich im Weiteren schneller als die zweite Bau gruppe mit Magnethalterung,
während
immer noch das gleiche Drehmoment mit größtmöglichem Betrag übertragen
wird. Dementsprechend eignet sich die bevorzugte Kupplung 32 gemäß der vorliegenden
Erfindung in hervorstechender Weise für die Verwendung bei Einsatzbereichen,
in denen unabhängig
von dem angelegten Drehmoment die Übertragung eines Drehmoments
mit größtmöglichem
Betrag gewünscht
wird.
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Der
Betrieb der Pumpvorrichtung gemäß der vorliegenden
Erfindung wird nachstehend nun beschrieben, wobei die Pumpvorrichtung
dazu eingesetzt wird, sowohl ein Kühlmittel als auch einen Kraftstoff
für eine
Brennkraftmaschine zu fördern.
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Wenn
die Antriebswelle 18 zur Drehung veranlasst wird, dann
wird infolge der Drehbewegung des Laufrades 16 Kühlmittel
in die erste Pumpkammer 14 angesaugt. Nachdem der Druck
im Kühlmittel erhöht wurde,
verlässt
das Kühlmittel
die erste Pumpkammer über
den Auslass 21. Sollte das Laufrad 16 direkt an
der Antriebswelle 18 angebracht sein, so ist die Durchflussmenge
des Kühlmittels
im Wesentlichen proportional zur Drehzahl der Antriebswelle.
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Die
Drehbewegung der Antriebswelle 18 bewirkt außerdem eine
Drehbewegung des Antriebsrotors 34 und somit der ersten
Baugruppe 44 mit Magnethalterung. Das Magnetfeld zwischen
den Magneten der ersten und zweiten Magnethalterungs-Baugruppe veranlasst
die zweite Baugruppe 46 mit Magnethalterung und somit den
Abtriebsrotor 36 zu einer Drehbewegung. Infolgedessen steht
der gezähnte periphere
Abschnitt 38 des Abtriebsrotors 36 mit den Zahnrädern 26 der
zweiten Pumpeinrichtung im Inneren der zweiten Pumpkammer 22 in
Eingriff; dadurch wird Kraftstoff über den Einlass 28 in
die Kammer eingesaugt. Nachdem der Druck des Kraftstoffs erhöht wurde,
verlässt
dieser die zweite Pumpkammer über den
Auslass 30 und setzt danach seinen Weg durch den zweiten
Kreislauf zur Flüssigkeitsförderung
fort.
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Bei
Brennkraftmaschinen, die mit einem Kraftstoffeinspritzsystem ausgerüstet sind,
muss die Pumpvorrichtung in der Lage sein, Kraftstoff mit ausreichend
hohem Druck unmittelbar nach dem Anlassen des Motors zuzuführen. Dementsprechend
ist die Pumpvorrichtung 10 so ausgelegt, dass der Kraftstoff
die zweite Pumpkammer sogar bei niedrigen Drehzahlen der Antriebswelle 18 mit
ausreichend hohem Druck verlässt.
Um zu verhindern, dass sich in dem Kraftstoffsystem bei höheren Drehzahlen
der Antriebswelle ein Drucküberschuss
aufbaut, ist die Kupplung 34 so angeordnet, dass sie in
der vorstehend beschriebenen Weise rutscht, wenn das angelegte Drehmoment
größer ist
als nötig,
um den gewünschten
Druck in dem Kraftstoffsystem aufrecht zu erhalten. Auf diese Weise
wird sichergestellt, dass der Förderdruck
in der zweiten Pumpkammer 22 niemals einen gewünschten
Wert übersteigt.
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Die
vorstehend beschriebene Pumpvorrichtung eignet sich in überragender
Weise zur Verwendung als Kraftstoffpumpe in einem Kraftstofffördersystem
in einem Fahrzeug. Ein solches System ist in 6 schematisch
dargestellt und dient als zweiter Kreislauf für die Förderung von Flüssigkeiten.
In der Zeichnung ist die Pumpe mit dem Bezugszeichen 10 angegeben.
Die Pumpe weist eine Ansaugseite 60 und eine Förderseite 62 auf.
Die Ansaugseite 60 der Pumpe ist an einen Kraftstofftank 64 angeschlossen und
eine Kraftstoff-Förderleitung 66 ist
dabei mit der Förderseite 62 der
Pumpe verbunden. Auf der Abströmseite
des Kraftstofffilters 68 ist eine Reihe von Kraftstoff-Einspritzdüsen 70 angeordnet,
wobei der Kraftstoff über
die Förderleitung
fließt.
Die Kraftstoff-Einspritzdüsen
sind in der Form angeordnet, dass sie Kraftstoff in die Zylinder
einer Brennkraftmaschine 71 einspritzen. Um sicherzustellen,
dass der den Einspritzdüsen 70 zugeführte Kraftstoff
eine im Wesentlichen gleichmäßige Temperatur
besitzt, ist die Pumpe so angeordnet, dass sie eine größere Kraftstoffmenge über die
Zuführleitung 66 fördert, als sie
für die
Einspritzdüsen
erforderlich ist. Der überschüssige Kraftstoff
wird zur Saugseite 60 der Pumpe über eine Rückführleitung 72 zurückgepumpt.
Ein weiterer Vorteil dieser Anordnung liegt darin, dass Kraftstoff
durch das Filter 68 mehrmals hindurchgeführt wird,
wodurch die Reinheit des Kraftstoffs erhöht wird.
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Bei
einer typischen Anlage kann die Pumpe so angeordnet werden, dass
sie zwischen 2 und 8 Liter/Minute (l/min) Kraftstoff bei einem maximalen Druck
von etwa 9 bar in der Kraftstoff-Förderleitung 66 nahe
der Auslassseite 62 der Pumpe fördert. Normalerweise reicht
in der Kraftstoff-Förderleitung
ein maximaler Druck von etwa 6 bar aus. Somit kann in das Kraftstoff-Fördersystem
ein hier nicht dargestelltes Überdruckventil
eingebaut werden. Je nach Belastung des Motors werden etwa 0,5 bis
1,5 l/min Kraftstoff über
die Einspritzdüsen 70 in
den Motor eingespritzt. Dies impliziert, dass eine Kraftstoffmenge
von etwa 1,5 bis 7,5 l/min in die Pumpe zurückgefördert wird. Eine Kraftstoffmenge,
welche der Menge entspricht, die in den Motor eingespritzt wurde,
wird von der Pumpe aus dem Tank abgesaugt. Ein Einwegventil 74 zwischen
dem Tank 64 und der Pumpe stellt sicher, dass der Kraftstoff
in der Rückflussleitung 72 nicht
in den Tank abläuft.
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Da
die Magnetkupplung in der Pumpe so angepasst werden kann, dass sichergestellt
wird, dass in der Förderleitung 66 ein
maximaler Druck von höchstens
9 bar erzeugt wird; sogar dann, wenn das Überdruckventil im Schließzustand
kleben bleibt, kommt es zu keiner Beschädigung. Dies impliziert des
Weiteren, dass für
den Betrieb der Pumpe weniger Energie als bei herkömmlichen
Pumpen benötigt wird,
bei denen bei höheren
Fördergeschwindigkeiten
der Kraftstoff-Ausgangsdruck viel höher liegt als 9 bar.
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Das
schematisch in 7 dargestellte System entspricht
im Wesentlichen 6, allerdings mit einem zusätzlichen
System zur Flüssigkeitskühlung, das
ganz allgemein mit dem Bezugszeichen 76 bezeichnet wird
und mit der Pumpvorrichtung 10 verbunden ist. Dementsprechend
dient das Flüssigkeits-Kühlsystem als erster Kreislauf
für die
Flüssigkeitsförderung.
Kühlmittel
aus dem Motor 13 strömt
in einen Einlass 78 der Pumpvorrichtung 10 ein
und fließt über den
Auslass 21 aus der Vorrichtung wieder aus. Auf der Abströmseite der
Pumpvorrichtung befindet sich ein Thermostat 80, um die
Strömung
entweder über
eine Bypass-Leitung 82 oder durch einen Wärmetauscher 84 umzuleiten.
Nach dem Durchströmen
durch die Bypass-Leitung oder durch den Wärmetauscher wird das Kühlmittel über die
Rückströmleitung 86 in
den Motor 71 zurückgeleitet.
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Dabei
versteht sich von selbst, dass die Erfindung nicht auf die vorstehend
beschriebenen und in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt
ist, sondern im Rahmen der beiliegenden Ansprüche verändert werden kann. Auch wenn
die Pumpvorrichtung im Zusammenhang mit einem Anwendungsbereich
beschrieben wurde, bei der zwei unterschiedliche Flüssigkeiten
gefördert werden,
so versteht sich beispielsweise von selbst, dass die Flüssigkeiten
im ersten und zweiten Kreislauf für die Förderung von Flüssigkeiten
von der gleichen Axt sein können.
Was für
die Erfindung wichtig ist, ist nur die Forderung, dass die Flüssigkeiten
in den beiden Kreisläufen
in ihrem jeweiligen Kreislauf zumindest durch die Pumpvorrichtung
gehalten werden, ohne dass es dabei zu einer Vermischung kommt.