DE10027990A1 - Pumpe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einer Pumpkammer, in der ein drehantreibbares Pumpelement angeordnet ist, zumindest einem in der Pumpkammer mündenden Saug- und zumindest einem Druckanschluss und mit umlaufenden, volumenveränderlichen Förderzellen, die je nach Drehstellung des Pumpelements mit dem Saug- oder Druckanschluss verbunden sind. Es ist eine hydraulische Zwischenkapazität vorgesehen, die über ihren ersten Anschluss mit dem am Druckanschluss vorliegenden Fördermediumdruck beaufschlagbar ist, und die über ihren zweiten Anschluss in Abhängigkeit der Drehstellung des Pumpelements mit dem am Druckanschluss des Pumpelements mit dem am Druckanschluss vorliegenden Fördermediumdruck beaufschlagbar ist oder mit einer Förderzelle verbunden ist, die keine direkte Verbindung zu dem Druckanschluss aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einer Pump­ kammer, in der ein drehantreibbares Pumpelement an­ geordnet ist, zumindest einem in der Pumpkammer mündenden Saug- und zumindest einem Druckanschluss und mit umlaufenden, volumenveränderlichen Förder­ zellen, die je nach Drehstellung des Pumpelements mit dem Saug- oder Druckanschluss verbunden sind.

Pumpen der hier angesprochenen Art sind beispiels­ weise als Flügelzellen- und Rollenzellenpumpen be­ kannt, bei denen die Förderzellen durch die Pump­ kammerwandung und die Förderelemente begrenzt wer­ den, wobei die Förderelemente entweder als Flügel oder Rollen ausgebildet sind, die von dem dreh­ antreibbaren Pumpelement aufgenommen sind, das so­ mit den Rotor der Pumpe bildet. Bei diesen Pumpen ist es bekannt, dass es im Betrieb zu Druckpulsati­ onen kommt, die einerseits durch das Fördergesetz und andererseits durch Druckausgleichsvorgänge beim Übergang der Förderzellen vom Sauganschluss zum Druckanschluss beziehungsweise vom Druckanschluss zum Sauganschluss entstehen. Im Stand der Technik hat man versucht, die Druckausgleichsvorgänge durch kleine Kerben zu steuern, die in der Pumpkammerwan­ dung ausgebildet sind und in Verbindung mit dem Saug- beziehungsweise Druckanschluss stehen. Eine derartige Ausgestaltung der Pumpe mit Kerben ist beispielsweise aus der DE 196 26 211 A1 bekannt.

Es hat sich jedoch gezeigt, dass nicht in allen An­ wendungsfällen der Pumpe die Druckausgleichsvorgän­ ge in zufriedenstellender Weise gesteuert bezie­ hungsweise beeinflusst werden können. Insbesondere bei einem hohen Anteil ungelöster Luft im Förderme­ dium spielen die Druckpulsationen aufgrund von Druckausgleichsvorgängen eine dominierende Rolle. Insbesondere ist dies der Druckausgleichsvorgang, der stattfindet, wenn eine Förderzelle vom Saugan­ schluss zum Druckanschluss übergeht. Durch den An­ teil der ungelösten Luft im Fördermedium ist die Elastizität des Fördermediums erhöht. Es sind hier höhere Volumenströme erforderlich, um das Förderme­ dium in der Förderzelle vorzuspannen und so auf Druck zu bringen. Insbesondere führt dies beim so­ genannten Vorkompressions- oder Vorfüllvorgang zu Problemen.

Probleme treten insbesondere auch dann auf, wenn der Verschäumungsgrad des Fördermediums, also der Anteil ungelöster Luft im Fördermedium, im Be­ triebsbereich der Pumpe sehr unterschiedlich ist. Bei der bekannten Pumpe mit den Kerben kann kein zufriedenstellender Kompromiss bei der Kerbenausle­ gung gefunden werden. Insbesondere an den Rändern des Betriebszustandsspektrums der Pumpe müssen da­ her Abstriche bei der Steuerung der Druckaus­ gleichsvorgänge in Kauf genommen werden, wobei die Ränder des Betriebszustandsspektrums bei niedrigem Förderdruck und geringem Verschäumungsgrad sowie hohem Druck und hohem Verschäumungsgrad liegen. Bei geringen Verschäumungsgraden des Fördermediums sind kleinere Volumenströme für den Druckausgleichsvor­ gang erforderlich als bei größeren Verschäumungen, um ähnliche Druckgradienten zu erhalten. Der Volu­ menstrom, der sich beim Durchfluss durch eine Kerbe einstellt, ist in erster Linie von der auftretenden Druckdifferenz und dem Querschnitt der Kerbe abhän­ gig. Die Abhängigkeit des erzeugten Volumenstroms von der Elastizität des Fördermediums ist nahezu unwesentlich, so dass bei den Druckausgleichsvor­ gängen die Verschäumung beziehungsweise der Ver­ schäumungsgrad des Fördermediums unberücksichtigt bleibt.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe der eingangs genannten Art anzugeben, die diese Nachteile nicht aufweist.

Gelöst wird diese Aufgabe mit einer Pumpe, die eine Pumpkammer aufweist, in der ein drehantreibbares Pumpelement angeordnet ist. Die Pumpe weist ferner zumindest einen in der Pumpkammer mündenden Saug- und zumindest einen Druckanschluss auf. Ferner be­ sitzt die Pumpe umlaufende, volumenveränderliche Förderzellen, die je nach Drehstellung des Pumpele­ ments mit dem Saug- oder Druckanschluss verbunden sind. Die erfindungsgemäße Pumpe zeichnet sich ins­ besondere durch eine hydraulische Zwischenkapazität aus, die über ihren ersten Anschluss mit dem am Druckanschluss vorliegenden Fördermediumdruck be­ aufschlagbar ist, und die über ihren zweiten An­ schluss in Abhängigkeit der Drehstellung des Pump­ elements mit dem am Druckanschluss vorliegenden Fördermediumdruck beaufschlagbar ist oder mit einer Förderzelle verbunden ist, die keine direkte Ver­ bindung zu dem Druckanschluss aufweist. Sind beide Anschlüsse der Zwischenkapazität mit dem Fördermediumdruck verbunden, wird diese Zwischenkapazität aufgeladen. Ist der zweite Anschluss der Zwischen­ kapazität jedoch mit der Förderzelle verbunden, die nicht mit dem Druckanschluss verbunden ist, entlädt sich die Zwischenkapazität in diese Förderzelle. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist vor­ teilhaft, dass die Zwischenkapazität eine gewisse Elastizität aufweist, die einerseits abhängig ist von der Größe ihres Volumens und andererseits von dem Verschäumungsgrad des Fördermediums selbst. Das bedeutet, dass bei geringen Verschäumungsgraden die Speicherwirkung der Zwischenkapazität gering und bei hohen Verschäumungsgraden groß ist. Dies ist insofern vorteilhaft, als dass bei geringen Ver­ schäumungsgraden auch ein entsprechend geringer Vo­ lumenstrom notwendig ist, um das Fördermedium in der Zelle vorzuspannen. Der Druckausgleichsvorgang wird hier hauptsächlich durch die Größe der in Rei­ he geschalteten Widerstände in den beiden Anschlüs­ sen bestimmt Bei großen Verschäumungsgraden wird ein entsprechend hoher Volumenstrom benötigt, der durch die große Speicherwirkung der Zwischenkapazi­ tät bei hohen Verschäumungsgraden gedeckt wird. Bei hohen Verschäumungsgraden entspannt sich somit die Zwischenkapazität zu Beginn des Druckausgleichsvor­ gangs in Richtung der zu befüllenden Förderzelle und sorgt in diesem Zeitraum für einen schnelleren Druckanstieg. Ist dieser Ausgleichsvorgang abge­ schlossen, muss der Betriebsdruck nun sowohl die zu befüllende Zelle als auch die Zwischenkapazität wieder aufladen. Daraus resultiert ein insgesamt flacherer Druckanstieg in der Förderzelle. Dieser flacherer Druckanstieg ist vorteilhaft und er­ wünscht, denn bei einem hohen Anteil ungelöster Luft im Öl ist bei geringem Druck die Elastizität hoch und bei hohem Druck geringer. Das heißt, die Elastizitätskurve ist stark progressiv. Das erfor­ dert bei geringem Druck in der zu befüllenden För­ derzelle einen höheren Volumenstrom, der dadurch bereitgestellt wird, dass sich die Zwischenkapazi­ tät entspannt beziehungsweise entlädt, und bei hö­ heren Drücken in der zu befüllenden Zellen einen geringeren Volumenstrom, der dadurch bereitgestellt wird, dass die Zwischenkapazität und die Zelle auf­ geladen werden.

Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste Anschluss der Zwischenkapazität mit dem Druckanschluss verbunden. Das heißt, dass der erste Anschluss direkt mit dem pumpkammerseitigen Druck­ anschluss in Verbindung steht. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Zwischenkapazität in unmittelba­ rer Nähe des Druckanschlusses angeordnet werden kann, so dass sehr lange Anschlussverbindungen zwi­ schen dem Druckanschluss und der Zwischenkapazität nicht notwendig sind.

In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgese­ hen, dass der zweite Anschluss der Zwischenkapazi­ tät in der Wandung der Pumpkammer mündet und von die Förderzellen begrenzenden Förderelementen über­ strichen wird. Auf diese Art und Weise ist es be­ sonders einfach möglich, die Steuerung des Lade- und Entladevorgangs der Zwischenkapazität zu steu­ ern. Somit wird allein aufgrund der Drehung des Pumpelements ein Laden und Entladen der Zwischenka­ pazität sichergestellt. Auf zusätzliche Steuerele­ mente kann somit in besonders vorteilhafter Weise verzichtet werden. Dadurch, dass der zweite An­ schluss in der Pumpkammerwandung mündet und in be­ vorzugter Ausführungsform der erste Anschluss der Zwischenkapazität mit dem Druckanschluss direkt verbunden ist, erfolgt die Steuerung des Lade- be­ ziehungsweise Entladevorgangs allein dadurch, dass die Förderelemente über die Mündungsöffnungen der Anschlüsse hinweggleiten, so dass die Mündungsöff­ nung des zweiten Anschlusses von dem Förderelement verschlossen oder freigegeben wird, und zwar der­ art, dass beide Anschlüsse mit dem Fördermedium­ druck in Verbindung stehen oder der erste Anschluss mit dem Fördermediumdruck beaufschlagt ist und der zweite Anschluss mit der zu befüllenden Förderzelle in Verbindung steht. Insgesamt ergibt sich somit eine besonders einfache Ausführung, bei der über­ dies die Steuerung sehr einfach, aber dennoch zu­ verlässig arbeitend bewerkstelligt werden kann.

In bevorzugter Ausführungsform weist die Zwischen­ kapazität etwa das zweifache Volumen einer Förder­ zelle auf. Durch die Variation des Volumens kann die vorstehend erwähnte Elastizität der Zwischenka­ pazität eingestellt werden, so dass die Speicher­ wirkung der Zwischenkapazität auf die vorliegenden Verschäumungsgrade abgestimmt werden kann.

Besonders bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel, bei dem im ersten und/oder zweiten Anschluss der Zwischenkapazität ein hydraulischer Widerstand liegt. Daraus ergeben sich Vorteile bei geringen Verschäumungsgraden des Fördermediums, bei denen der Druckausgleichsvorgang hauptsächlich durch die Größe der vorzugsweise in Reihe zu der Zwischenkapazität geschalteten Widerstände bestimmt wird. Die Zwischenkapazität selbst hat bei diesen Verschäu­ mungsgraden eine eher geringere Wirkung.

Bei einem Ausführungsbeispiel kann vorgesehen sein, dass die Zwischenkapazität durch zumindest zwei Teilkapazitäten gebildet ist, die in besonders be­ vorzugter Ausführungsform in Reihe geschaltet sind. Zwischen den beiden Teilkapazitäten kann ein hyd­ raulischer Widerstand angeordnet sein. In bevorzug­ ter Ausführungsform ergibt sich somit eine Reihen­ schaltung aus Teilkapazität, hydraulischem Wider­ stand und Teilkapazität. Liegen außerdem in den ersten und/oder zweiten Anschlüssen hydraulische Widerstände vor, sind auch die vorzugsweise in Rei­ he dazu geschaltet, so dass sich insgesamt eine reine Reihenschaltung der hydraulischen Widerstände und Teilkapazitäten ergibt.

In bevorzugter Ausführungsform sind die Zwischenka­ pazitäten in dem Pumpengehäuse ausgebildet. Alter­ nativ oder zusätzlich können die Zwischenkapazitä­ ten jedoch auch in der der Pumpenkammer abgewandten Wandung der Pumpkammer angeordnet sein. Kombinati­ onsmöglichkeiten sind selbstverständlich auch denk­ bar. Sofern die Zwischenkapazität im Pumpengehäuse liegt, ist diese jedoch sehr nahe zu der Pumpkammer angeordnet, so dass lange Anschlusswege für die Zwischenkapazität vermieden sind.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass die Pumpkammer durch einen Pumpkammerring und zumindest eine an den Stirnseiten des Pumpkammerrings liegende Druckplatte gebildet ist und/oder von dem Pumpengehäuse begrenzt wird, wobei in bevorzugter Ausführungsform in einer der Druckplatten ein hydraulischer Wider­ stand und in dem Pumpgehäuse die Zwischenkapazität liegt. Somit können die hydraulischen Widerstände durch einfache Durchbrüche mit geringem Querschnitt realisiert sein, die gleichzeitig den ersten und zweiten Anschluss der Zwischenkapazität bilden. Hinter der Druckplatte liegt dann die Zwischenkapa­ zität als Ausnehmung, die von der Druckplatte abge­ deckt wird und mit den Durchbrüchen in der Druck­ platte verbunden ist. Die Zwischenkapazität und/oder der zumindest eine hydraulische Widerstand können also in einer der Druckplatten und/oder im Pumpenkammerring und/oder im Pumpgehäuse liegen.

In bevorzugter Ausführungsform liegt der hydrauli­ sche Widerstand zwischen der dem Pumpenelement be­ nachbart liegenden Wandung und der dieser Wandung abgewandten Wandung (Außenwand) der Pumpenkammer. Der hydraulische Widerstand kann somit einfach durch einen, vorzugsweise stufenartigen, Durchbruch hergestellt werden.

Um Leckagen zu vermeiden, ist bei der eben erwähn­ ten Ausgestaltung vorzugsweise vorgesehen, dass der Übergang von dem hydraulischen Widerstand zu der Zwischenkapazität derart abgedichtet ist, dass das Fördermedium nicht zwischen die Flächen der Druck­ platte und des Pumpgehäuses abströmen kann, also der Übergang gegen andere Druckbereiche abgedichtet ist.

Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel, bei dem der in der Pumpkammerwandung mündende zweite Anschluss der Zwischenkapazität einen kreisförmigen Quer­ schnitt besitzt. Derartige Durchbrüche können be­ sonders einfach durch Bohren, Stanzen oder Erodie­ ren hergestellt werden, wobei materialabtragende Verfahren bevorzugt werden, bei denen keine Späne entstehen.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der Mündungsbereich des zweiten Anschlusses kreis­ förmig ist. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel kann jedoch vorgesehen sein, dass dieser Mündungs­ bereich in der Pumpkammerwandung zumindest be­ reichsweise erweitert ist. Es können somit Öff­ nungsquerschnittserweiterungen vorgesehen sein, wie sie beispielsweise durch Kerben in der Pumpkammer­ wandung gebildet sein können. Durch die Kerben kann zusätzlich Einfluss auf den Volumenstrom genommen werden, der in die zu befüllende Zelle fließt. Die Kerben können außerdem einen konstanten oder einen sich verändernden Querschnitt aufweisen. Somit kann der in die zu befüllende Zelle eintretende Volumen­ strom in Abhängigkeit der Drehstellung des Pumpele­ ments beeinflusst werden. Es kann außerdem ein langsam ansteigender Volumenstrom bereitgestellt werden, wenn Kerben verwendet werden, deren Quer­ schnitte entgegen der Drehrichtung des Rotors ab­ nehmen. Das ist insbesondere bei geringeren Ver­ schäumungsgraden vorteilhaft.

Selbstverständlich kann die Pumpe mehrere Saug- und Druckanschlüsse aufweisen. Es kann also eine mehrhubige Pumpe bereitgestellt werden, wobei entsprechend der Anzahl der Druckanschlüsse Zwischen­ kapazitäten ausgebildet sind. Bevorzugt wird also für jeden Druckanschluss eine Zwischenkapazität be­ reitgestellt.

Besonders bevorzugt ist die erfindungsgemäße Pumpe eine Flügel- oder Rollenzellenpumpe, bei denen die Förderelemente unter anderen durch Flügel oder Rol­ len gebildet sind. Besonders bevorzugt wird die Pumpe bei Automatikgetrieben für die Arbeitsmedium­ versorgung der Drehzahlübersetzungsmittel bezie­ hungsweise hydraulischen Steuerelemente eingesetzt, da insbesondere in Automatikgetrieben Öl mit stark unterschiedlichen Verschäumungsgraden vorliegt.

Bei einem Ausführungsbeispiel der Pumpe stützt sich eine der Druckplatten gegenüber dem Pumpengehäuse über ein Distanzmittel ab, wie dies in der DE 199 00 927 A1 beschrieben ist.

Außerdem wird ein Ausführungsbeispiel bevorzugt, bei dem der Druckanschluss und/oder der Saugan­ schluss eine Öffnungserweiterung aufweisen, so dass der Druckausgleichsvorgang sowohl durch die Zwi­ schenkapazität als auch die Kerben gesteuert ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausfüh­ rungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1a eine Pumpe mit geöffneter Pumpkammer,

Fig. 1b eine Ausschnittvergrößerung der in Fig. 1a mit X bezeichneten Einzelheit,

Fig. 2 einen Querschnitt der Pumpe nach Fig. 1a, wobei der Schnitt entlang der Linie II-II in Fig. 1a liegt,

Fig. 3 ausschnittweise in Prinzipdarstellung ei­ nen "abgewickelten" Rotor, und

Fig. 4 verschiedene Druckverläufe einer Pumpe nach dem Stand der Technik und der erfin­ dungsgemäßen Pumpe.

Anhand der Fig. 1a und 2 wird im Folgenden eine Pumpe 1 beschrieben, die als Flügelzellenpumpe aus­ gebildet ist. In Fig. 1a ist die Pumpe 1 mit ge­ öffnetem Gehäuse dargestellt, wie es sich anhand der Schnittlinie Ia-Ia aus Fig. 2 ergibt. Die Pum­ pe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 auf, das mehrteilig, insbesondere zweiteilig, ausgebildet sein kann, so dass - wie beim hier vorliegenden Ausführungsbei­ spiel - ein Gehäusegrundkörper 3 und Gehäusedeckel 4 vorliegen können. Der Gehäusegrundkörper 3 weist eine Ausnehmung 5 auf, in der ein Pumpeinsatz 6 an­ geordnet ist. Dieser weist eine Pumpkammer 7 und ein in der Pumpkammer 7 drehantreibbar angeordnetes Pumpelement 8 auf. Das Pumpelement 8 wird über eine im Gehäuse 2 gelagerte Antriebswelle 9 angetrieben, die somit das Gehäuse 2 beziehungsweise den Gehäu­ sedeckel 4 durchsetzt. Die Antriebswelle 9 ist an ihrem einen Ende drehfest mit dem Pumpelement 8 verbunden. An ihrem anderen, hier nicht dargestell­ ten Ende ist ein Antriebsdrehmoment in die An­ triebswelle 9 einleitbar.

Die Pumpkammer 7 wird durch einen Pumpkammerring 10 und von zwei auf den Stirnseiten des Pumpkammer­ rings liegenden Druckplatten 11 und 12 begrenzt. Die Pumpkammer 7 kann jedoch auch von dem Pumpen­ kammerring 10, einer der Druckplatten 11 oder 12 und dem Pumpengehäuse 2 begrenzt sein. Um den Pump­ kammerring 10 herum ist ein spiralförmig ausgebil­ deter Saugraum 13 ausgebildet, der mit einem hier nicht dargestellten Reservoir für ein Fördermedium verbunden sein kann. Zwischen dem Pumpkammerring 10 und zumindest einer der Druckplatten 11 beziehungs­ weise 12 ist ein Durchbruch 14 ausgebildet, der in der Pumpkammer 7 mündet und somit den Saugraum 13 mit der Pumpkammer 7 verbindet und so einen Saugan­ schluss 15 bildet. Mittels des Pumpelements 8 wird über den Sauganschluss 14 Fördermedium in die Pump­ kammer 7 eingebracht, gefördert und an einem Druck­ anschluss 16 aus der Pumpkammer 7 ausgetrieben. Hierfür weist das Pumpelement 8 einen Rotor 17 auf, der drehantreibbar ist. In dem Rotor sind radial verlaufende Schlitze 18 ausgebildet, in die jeweils ein radial verschieblich geführter Flügel 19 einge­ bracht ist. Die Flügel 19 bilden Förderelemente 20, die - in Drehrichtung D gesehen - Förderzellen 21 be­ grenzen. Die Förderzellen 21 werden radial außen von einer Gleitfläche 22 des Pumpkammerrings 10 be­ grenzt, auf der die Förderelemente 20 entlang glei­ ten oder rollen. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wer­ den die Förderzellen 21 seitlich von den Druckplat­ ten 11 und 12 begrenzt. Durch die Querschnittsform des Durchbruches des Pumpkammerrings 10 sind die Förderzellen 21 volumenveränderlich. Bei einer Dre­ hung des Rotors 17 laufen die Förderzellen 21 in­ nerhalb der Pumpkammer 7 um, so dass sie abwechselnd mit dem Sauganschluss 15 und dem Druckan­ schluss 16 in Verbindung stehen. Wie bereits er­ wähnt, liegt im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Flügelzellenpumpe vor. Die Pumpe 1 kann jedoch auch als Rollenzellenpumpe ausgebildet sein. Dann sind anstelle der Flügel 19 walzenartige Förderele­ mente 20 vorgesehen, die in entsprechenden Ausneh­ mungen im Rotor 17 liegen.

Der Druckanschluss 16 mündet in einen Druckraum 23, der in dem Gehäuse 2, insbesondere im Gehäusegrund­ körper 3, liegt und hier rein beispielsweise durch einen Abschnitt der Ausnehmung 5 gebildet ist und von der Druckplatte 11 begrenzt wird. Mittels einer Dichtung 24 ist der Druckraum 23 von dem Saugraum 13 abgeschlossen. Der Druckraum 23 ist mit einem Verbraucheranschluss 25 verbunden, an den ein hier nicht dargestellter Verbraucher anschließbar ist, der mit dem Fördermedium beaufschlagt werden soll. Bei dem Verbraucher kann es sich beispielsweise um ein Automatikgetriebe handeln, wobei hierfür insbe­ sondere vorgesehen ist, dass das Gehäuse 2 inner­ halb des Automatikgetriebes angeflanscht ist, so dass die Verbraucher im Automatikgetriebe über den mit dem Druckraum verbundenen Verbraucheranschluss 25 versorgt werden.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Pumpe 1 als doppelhubige Pumpe ausgeführt. Sie besitzt da­ her zwei Druckanschlüsse 16 und zwei Sauganschlüsse 15. Selbstverständlich kann auch eine einhubige Pumpe mit einem Druckanschluss 16 und einem Saugan­ schluss 15 vorgesehen sein. Selbstverständlich kön­ nen auch Pumpen realisiert werden, deren Pumpkammern mehr als zwei Saug- und zwei Druckanschlüsse aufweisen.

Der Druckanschluss 16 mündet in der Pumpkammer 7, vorzugsweise in einer sogenannten Druckniere 26, die in der Druckplatte 11 und/oder 12 ausgebildet sein kann. Der Sauganschluss 15 kann in einer soge­ nannten Saugniere münden, wie dies insbesondere aus Fig. 1a hervorgeht. Sowohl an der Saug- als auch an der Druckniere können Öffnungserweiterungen 27 beziehungsweise 28 ausgebildet sein, die vorzugs­ weise als Kerbe realisiert sind, deren Querschnitt sich in Drehrichtung des Rotors erweitert, wie dies bei der Öffnungserweiterung 28 dargestellt ist, oder die in Drehrichtung des Rotors sich im Quer­ schnitt verjüngend ausgebildet sind, wie dies bei der Öffnungserweiterung 27 zu sehen ist.

Die Pumpe 1 weist mindestens eine hydraulische Zwi­ schenkapazität 29 auf, die somit Fördermedium zwi­ schenspeichern und wieder abgeben kann. Für die Zwischenspeicherung von Fördermedium wird die Zwi­ schenkapazität 29 mit dem am Druckanschluss 16 herrschenden Fördermediumdruck je nach Drehstellung des Pumpelements 8 beaufschlagt. In einer anderen Drehstellung wird das zwischengespeicherte Förder­ medium an eine Förderzelle 21 abgegeben, die weder mit dem Sauganschluss 16 noch dem Druckanschluss 15 direkt verbunden ist. Die Zwischenkapazität 29 wird geladen, wenn ihr erster Anschluss 30 und ihr zwei­ ter Anschluss 31 innerhalb einer Förderzelle 21 liegen, die direkte Verbindung mit dem Druckan­ schluss 16 aufweist. In Fig. 1a ist eine Rotor­ stellung gezeigt, bei der der erste Anschluss 30 innerhalb einer ersten Förderzelle 21' und der zweite Anschluss in einer zweiten Förderzelle 21" liegt, wobei diese Förderzelle 21" keine direkte Verbindung mit dem Sauganschluss 15 und dem Druck­ anschluss 16 aufweist. Die beiden Anschlüsse 30 und 31 sind also - in Umfangsrichtung des Rotors 17 ge­ sehen - mit einem Abstand zueinander angeordnet.

In bevorzugter Ausführungsform ist der erste An­ schluss 30 der Zwischenkapazität 29 direkt mit dem Druckanschluss 16 verbunden, wie dies aus den Fig. 1a und 1b hervorgeht. Der zweite Anschluss 31 der Zwischenkapazität 29 mündet in der Wandung W der Pumpkammer, und zwar in dem Bereich der Wandung W, der von den Förderzellen 21, 21', 21" überstri­ chen wird, also dem Rotor 17 zugewandt ist. In be­ vorzugter Ausführungsform mündet der zweite An­ schluss 31 auf der dem Rotor 17 zugewandten Fläche der Druckplatte 12. Selbstverständlich könnte der zweite Anschluss 31 der Zwischenkapazität 29 auch auf der Gleitfläche 22 münden. Dies gilt natürlich auch für den ersten Anschluss 30 der Zwischenkapa­ zität 29.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, liegt die Zwischenka­ pazität 29 im Gehäuse 2, insbesondere im Gehäusede­ ckel 4, der Pumpe 1 und der erste beziehungsweise zweite Anschluss 30, 31 sind in der Druckplatte 12 ausgebildet. Damit das Fördermedium nicht zwischen die Berührflächen zwischen Druckplatte 12 und Ge­ häusedeckel 4 gelangen kann, sind Dichtungsmittel 32 vorgesehen, die - wie in Fig. 2 dargestellt - im Gehäuse 2, insbesondere Gehäusedeckel 4, oder aber auch in der Druckplatte 12 ausgebildet sein können.

Die Anschlüsse 30 und 31 sind in der Druckplatte 12 als Durchbrüche realisiert, die vorzugsweise einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen. Bevorzugt wird ein Ausführungsbeispiel, bei dem die Durchbrüche 33 beziehungsweise 34 als Stufendurchbrüche ausgebil­ det sind. Innerhalb der ersten und/oder zweiten An­ schlüsse, also innerhalb der Durchbrüche 33 bezie­ hungsweise 34 sind hydraulische Widerstände 35 be­ ziehungsweise 36 ausgebildet, die somit in Reihe zur Zwischenkapazität 29 liegen. Es ist klar, dass die Zwischenkapazität 29 nach einem Ausführungsbei­ spiel auch in der Wandung W' der Pumpenkammer 7 liegen kann, wobei diese Wandung W' die Außenwand der Pumpenkammer 7 bildet. Somit könnte die Zwi­ schenkapazität 29 auch in der Druckplatte 11 und/oder 12 und/oder im Pumpenkammerring 10 liegen. Sie kann natürlich auch - wie gezeigt - in einem der Gehäuseteile 3 und/oder 4 liegen. Gleiches gilt auch für die hydraulischen Widerstände und für die Durchbrüche 33 und 34. Beim gezeigten Ausführungs­ beispiel liegen die hydraulischen Widerstände 35 und 36 zwischen der Wandung W und der Außenwand W' der Pumpkammer 7.

Wie aus Fig. 3 hervorgeht, kann die Zwischenkapa­ zität 29 auch mehrere miteinander verbundene Teil­ kapazitäten 37, 38 umfassen, wobei die erste Teil­ kapazität 37 mit dem ersten Anschluss 30 in Verbin­ dung steht und die zweite Teilkapazität 38 mit dem zweiten Anschluss 31 verbunden ist. Beide Teilkapa­ zitäten 37 und 38 sind miteinander verbunden, wobei vorzugsweise ein hydraulischer Widerstand 39 zwi­ schengeschaltet ist. Es ergibt sich somit eine Rei­ henschaltung aus hydraulischem Widerstand 34, Teilkapazität 37, hydraulischem Widerstand 39, Teilka­ pazität 38 und hydraulischem Widerstand 35. Die Ka­ pazität der Zwischenkapazität 29 wird so bemessen, dass sie etwa das zweifache Volumen einer Förder­ zelle 21 aufweist. Entsprechend ist das Volumen der Zwischenkapazität aufzuteilen, wenn Teilkapazitäten 37, 38 vorgesehen sind. Die Volumina der Teilkapa­ zitäten 37, 38 können gleich oder verschieden sein. Denkbar wäre überdies eine Parallelschaltung von Teilkapazitäten mit gleichem oder unterschiedlichem Volumen.

Bei den vorstehend erwähnten Ausführungsbeispielen ist die Zwischenkapazität 29 im Pumpengehäuse 2 ausgebildet. Bei entsprechend starker Ausgestaltung der Druckplatte 12 wäre es jedoch auch denkbar, so­ wohl die Anschlüsse 30 und 31, die hydraulischen Widerstände 35, 36 und 39 und Zwischenkapazität 29 in der Druckplatte 12 herzustellen. Denkbar wäre es auch, die Zwischenkapazität und/oder die hydrauli­ schen Widerstände im Pumpkammerring 10 vorzusehen.

Die Mündungsbereiche der ersten und zweiten An­ schlüsse 30, 31 können in einem Ausführungsbeispiel kreisförmig sein. Wie die vergrößerte Darstellung gemäß Fig. 1b jedoch leicht erkennen lässt, kann der zweite Anschluss 31 in seinem Mündungsbereich 40 auch erweitert sein. Für jeden Mündungsbereich 40 kann beispielsweise eine Kerbe K vorgesehen sein, die sich vom Mündungsbereich 40 entgegen der Drehrichtung des Rotors 17 erstreckt. Die Kerben können konstanten Querschnitt aufweisen; es ist je­ doch auch möglich, dass der Mündungsbereich 40 derart erweitert ist, dass er sich in oder entgegen der Drehrichtung des Rotors erweitert oder verengt.

In Fig. 4 sind verschiedene Drücke über dem Dreh­ winkel des Pumpelements für eine bekannte Pumpe oh­ ne Zwischenkapazität 29 und für die erfindungsgemä­ ße Pumpe 1 mit Zwischenkapazität 29 dargestellt. Die Zuordnung der Graphen ergibt sich aus folgender Legende:

41 - - - Betriebsdruck einer bekannten Pumpe ohne Zwischenkapazität,
42 -.- Förderzellendruck der bekannten Pumpe,
43 -- Betriebsdruck der Pumpe 1 mit Zwischenka­ pazität 29,
44 -..- Druck in der Zwischenkapazität 29 und
45 -...- Förderzellendruck der Pumpe 1 mit Zwi­ schenkapazität 29.

Die folgende Betrachtung gilt für eine Förderzelle, die bis zu einem Drehwinkel ϕ1 des Rotors 17 über den Sauganschluss 15 befüllt wurde. Ab dem Drehwin­ kel ϕ1 wird die Förderzelle 21 durch die Zwischen­ kapazität 29 aufgeladen. Der Förderzellendruck 45 beginnt somit leicht zu steigen. Der Druck 44 in der Zwischenkapazität 29 fällt, da sie sich in die Förderzelle 21 entlädt.

Im Vergleich mit dem Druckverlauf 42 einer Förder­ zelle einer bekannten Pumpe ergibt sich ein weiche­ rer Druckanstieg in der Förderzelle 21 der Pumpe 1. Insbesondere bei hohen Verschäumungsgraden des För­ dermediums entspannt sich die Zwischenkapazität 29 in Richtung zu befüllender Zelle, wie dies ab dem Drehwinkel ϕ1 bis ϕ3 in Fig. 4 dargestellt ist. Die Zwischenkapazität 29 sorgt bei einer Weiterdre­ hung des Pumpelements in diesem Zeitraum für einen früheren Druckanstieg in der Förderzelle 21. Ab dem Winkel ϕ3 lädt der Betriebsdruck nun sowohl die zu befüllende Zelle als auch die Zwischenkapazität 29 wieder auf. Da der Betriebsdruck ein größeres Volu­ men aufladen muss, das sich - wie eben erwähnt - aus Zwischenkapazität 29 und zu befüllender Zelle er­ gibt, steigt der Druck in der Förderzelle 21 fla­ cher an. Genau dieses Verhalten ist erwünscht, wenn bei einem hohen Anteil ungelöster Luft im Förderme­ dium bei geringem Druck die Elastizität des Förder­ mediums hoch und bei hohem Druck geringer ist. Das heißt, dass die Elastizitätskurve stark progressiv verläuft. Dieses Förderverhalten liegt bei der Pum­ pe 1 vor, so dass bei geringem Druck in der zu be­ füllenden Förderzelle 21 ein höherer Volumenstrom in die Zelle gelangt, was dadurch erreicht wird, dass sich die Zwischenkapazität 29 entspannt, und bei höheren Drücken in der zu befüllenden Zelle ein geringerer Volumenstrom in die befüllende Zelle vorliegen muss, was wiederum dadurch erreicht wird, dass die Zwischenkapazität neben der Förderzelle 21 aufgeladen wird. Es zeigt sich also, dass bei einer Pumpe 1 mit der Zwischenkapazität 29 auch Betriebs­ zustände geregelt und verbessert werden können, die am Rand des Betriebszustandsspektrums liegen kön­ nen, also beispielsweise niedriger Druck und gerin­ ger Verschäumungsgrad sowie hoher Druck und hoher Verschäumungsgrad. Über den gesamten Drehzahlbe­ reich der Pumpe 1 ergeben sich somit vorteilhafte Druckverläufe.

Die Fig. 2 zeigt noch, dass sich die Druckplatte 12 über ein Distanzmittel 46 von dem Boden B der Ausnehmung 5 beabstandet abstützt. Das Distanzmit­ tel 46 kann einstückig mit dem Gehäuseteil 4 oder der Druckplatte 12 realisiert sein. Es kann aber auch als separates Einlegeteil vorliegen. Mit dem Distanzmittel 46 wird eine mechanische Spaltkompen­ sation realisiert, bei der sich der Bereich der Druckplatte 12 innerhalb des Distanzmittels 46 in Richtung des Rotors 17 biegt und somit den Leckage­ spalt verringert. Die Dichtwirkung des Dichtmittels 32 wird dabei nicht beeinflusst. In der DE 199 00 927 A1 ist die Druckplattenabstützung mittels Dis­ tanzmittel und die Spaltkompensation ausführlich beschrieben.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz weiter­ gehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder den Zeichnungen offenbarte Merkmalskombi­ nationen zu beanspruchen.

In Unteransprüchen verwendete Rückbeziehungen wei­ sen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruchs durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin; sie sind nicht als ein Ver­ zicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegen­ ständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält die Anmelderin sich vor, sie zum Gegenstand unab­ hängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu ma­ chen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfin­ dungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestal­ tung aufweisen.

Die Ausführungsbeispiele sind nicht als Einschrän­ kung der Erfindung zu verstehen. Vielmehr sind im Rahmen der vorliegenden Offenbarung zahlreiche Ab­ änderungen und Modifikationen möglich, insbesondere solche Varianten, Elemente und Kombinationen und/oder Materialien, die zum Beispiel durch Kombi­ nation oder Abwandlung von einzelnen, in Verbindung mit den in der allgemeinen Beschreibung und Ausfüh­ rungsformen sowie den Ansprüchen beschriebenen und in den Zeichnungen enthaltenen Merkmalen bezie­ hungsweise Elementen oder Verfahrensschritten für den Fachmann im Hinblick auf die Lösung der Aufgabe entnehmbar sind und durch kombinierbare Merkmale zu einem neuen Gegenstand oder zu neuen Verfahrens­ schritten beziehungsweise Verfahrensschrittfolgen führen, auch soweit sie Herstell-, Prüf- und Ar­ beitsverfahren betreffen.

Claims (21)

1. Pumpe mit einer Pumpkammer, in der ein dreh­ antreibbares Pumpelement angeordnet ist, zumindest einem in der Pumpkammer mündenden Saug- und zumin­ dest einem Druckanschluss und mit umlaufenden, vo­ lumenveränderlichen Förderzellen, die je nach Dreh­ stellung des Pumpelements mit dem Saug- oder Druck­ anschluss verbunden sind, gekennzeichnet durch eine hydraulische Zwischenkapazität, die über ihren ers­ ten Anschluss mit dem am Druckanschluss vorliegen­ den Fördermediumdruck beaufschlagbar ist, und die über ihren zweiten Anschluss in Abhängigkeit der Drehstellung des Pumpelements mit dem am Druckan­ schluss liegenden Fördermediumdruck beaufschlagbar ist oder mit einer Förderzelle verbunden ist, die keine direkte Verbindung zu dem Druckanschluss auf­ weist.

2. Pumpe, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der erste Anschluss der Zwi­ schenkapazität mit dem Druckanschluss verbunden ist.

3. Pumpe, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der zweite Anschluss der Zwi­ schenkapazität in der Wandung der Pumpkammer mündet und von die Förderzelle begrenzenden Förderelemen­ ten überstrichen wird.

4. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkapazität etwa das zweifache Volumen einer Förderzelle aufweist.

5. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im ers­ ten und/oder zweiten Anschluss der Zwischenkapazi­ tät ein hydraulischer Widerstand liegt.

6. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkapazität durch zumindest zwei Teilkapazi­ täten gebildet ist.

7. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumin­ dest zwei Teilkapazitäten in Reihe geschaltet sind.

8. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass zwi­ schen den in Reihe geschalteten Teilkapazitäten ein hydraulischer Widerstand angeordnet ist.

9. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpkammer durch einen Pumpkammerring und zumindest eine an den Stirnseiten des Pumpkammerrings liegen­ de Druckplatte gebildet ist und/oder durch das Pum­ pengehäuse begrenzt wird.

10. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkapazität in einer der Pumpenkammer entge­ gengesetzten beziehungsweise abgewandten Wandung des Pumpkammerrings und/oder der Druckplatte ausge­ bildet ist.

11. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein hydraulischer Widerstand zwischen der innerhalb der Pumpenkammer liegenden Wandung und der abgewandten Wandung liegt.

12. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Druckplatte und/oder in dem Pumpenkammerring und/oder in dem Pumpengehäuse der hydraulische Wi­ derstand und in dem Pumpgehäuse und/oder in dem Pumpenkammerring und/oder in der Druckplatte die Zwischenkapazität liegt.

13. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkapazität gegenüber anderen Druckbereichen abgedichtet ist.

14. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der in der Pumpkammerwandung mündende zweite Anschluss der Zwischenkapazität einen kreisförmigen Querschnitt besitzt.

15. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsbereich des zweiten Anschlusses kreisförmig ist.

16. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsbereich in der Wandung zumindest bereichs­ weise erweitert ist.

17. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, gekennzeichnet durch mehrere Saug- und Druckanschlüsse, wobei für jeden Druckanschluss jeweils eine Zwischenkapazität ausgebildet ist.

18. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Flügel- oder Rollenzellenpumpe ausgebildet ist und dass die Förderelemente durch Flügel oder Rollen gebildet sind.

19. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich eine der Druckplatten gegenüber dem Gehäuse mit ei­ nem Distanzmittel abstützt.

20. Pumpe, insbesondere nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Druckanschluss und/oder an dem Sauganschluss eine Öffnungserweiterung ausgebildet ist.

21. Pumpe mit einer Pumpkammer, in der ein dreh­ antreibbares Pumpelement angeordnet ist, zumindest einem in der Pumpkammer mündenden Saug- und zumin­ dest einem Druckanschluss und mit umlaufenden, vo­ lumenveränderlichen Förderzellen, die je nach Dreh­ stellung des Pumpelements mit dem Saug- oder Druck­ anschluss verbunden sind, gekennzeichnet durch ein in den Anmeldeunterlagen offenbartes erfinderisches Merkmal.