Radialkolbenpumpe mit Wellenabdichtung

Die Erfindung betrifft eine Radialkolbenpumpe umfassend eine Antriebswelle, die wenigstens antriebsseitig aus der Radial¬ kolbenpumpe hinausragt, wobei; die Radialkolbenpumpe wenigs¬ tens antriebsseitig über wenigstens eine Wellenabdichtung ge¬ genüber der Umgebung abgedichtet ist; hinter der zum Inneren der Radialkolbenpumpe zugewandten Stirnseite der Wellenab¬ dichtung ein Zwischenraum innerhalb der Radialkolbenpumpe ausgebildet ist; und wobei von dem Zwischenraum innerhalb der Radialkolbenpumpe eine Entlastungsbohrung abzweigt.

Eine gattungsgemäße Radialkolbenpumpe ist aus der DE 103 00 144 B3 bekannt. Die Radialkolbenpumpe weist eine Antriebswel¬ le auf, die über Gleitlager drehbar in der Radialkolbenpumpe gelagert ist. Die Radialkolbenpumpe ist antriebsseitig über eine Wellenabdichtung gegenüber der Umgebung abgedichtet. Als Wellenabdichtung wird ein Wellendichtring verwendet der zwi¬ schen dem Gehäuse der Radialkolbenpumpe und der Antriebswelle angeordnet ist. Da ein solcher Wellendichtring nur geringen Druckbelastungen standhält ist hinter der zum Inneren der Ra¬ dialkolbenpumpe zugewandten Stirnseite des Wellendichtrings ein Zwischenraum innerhalb der Radialkolbenpumpe ausgebildet, von dem eine Entlastungsbohrung abzweigt. Die Entlastungsboh¬ rung ist mit dem Sauganschluss einer auf der Antriebswelle angeordneten Vorförderpumpe verbunden. Hierdurch wird der Kraftstoff aus dem Zwischenraum abgesaugt, so dass sich vor dem Wellendichtring kein Staudruck bilden kann. Nachteilig an einer solchen Lösung ist jedoch, dass bei sehr niedrigen Außentemperaturen der Wellendichtring während des Startvorgangs noch sehr unelastisch ist, und dadurch noch

keine vollständige Abdichtung gewährleistet. Erst nach eini¬ gen Umdrehungen der Antriebswelle ist der Wellendichtring er¬ wärmt und elastisch genug um die Radialkolbenpumpe sicher ab¬ zudichten. Während des Startvorgangs kann folglich Luft von außen in die Radialkolbenpumpe angesaugt werden, was den Startvorgang des Motors deutlich erschwert.

Darüber hinaus ist je nach Lage der Vorförderpumpe eine lange und kompliziert zu fertigende Entlastungsbohrung in dem Pum¬ pengehäuse auszubilden, die den Zwischenraum hinter der zum Inneren der Radialkolbenpumpe zugewandten Stirnseite des WeI- lendichtrings mit der Saugseite der Vorförderpumpe verbindet. Hierdurch erhöhen sich die Herstellungskosten der Radialkol¬ benpumpe.

Ausgehend vom Stand der Technik ist es somit Aufgabe der Er¬ findung eine sichere und einfache Abdichtung der Radialkol¬ benpumpe gegenüber der Umgebung zu gewährleisten, sowie ein Ansaugen von Luft, insbesondere während des Startvorgangs des Motors, über die Wellenabdichtung zu vermeiden.

Die Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs .

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung, welche einzeln oder in Kombination miteinander einsetzbar sind, sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.

Die erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe umfassend eine An¬ triebswelle die wenigstens antriebsseitig aus der Radialkol¬ benpumpe hinausragt, wobei; die Radialkolbenpumpe wenigstens antriebsseitig über wenigstens eine Wellenabdichtung gegen¬ über der Umgebung abgedichtet ist; hinter der zum Inneren der Radialkolbenpumpe zugewandten Stirnseite der Wellenabdichtung

ein Zwischenraum innerhalb der Radialkolbenpumpe ausgebildet ist; und wobei von dem Zwischenraum innerhalb der Radialkol¬ benpumpe eine Entlastungsbohrung abzweigt, zeichnet sich da¬ durch aus, dass die Entlastungsbohrung in Wirkverbindung mit einem Rücklauf der Radialkolbenpumpe steht. Das Ansaugen er¬ folgt dabei nach dem Prinzip einer Strahlpumpe, wobei die Strömung im Rücklauf der Radialkolbenpumpe als ein Treib¬ strahl wirkt und den Kraftstoff aus der Entlastungsbohrung ansaugt. Das Ansaugen aus dem Zwischenraum hinter der Wellen¬ abdichtung erfolg somit erst dann wenn die Radialkolbenpumpe Kraftstoff über den Pumpenrücklauf zurück in den Kraftstoff¬ tank fördert. Zu diesem Zeitpunkt hat die Antriebswelle sich bereits mehrfach gedreht und der Wellendichtring sich er¬ wärmt. Hierdurch ist das Material der Wellenabdichtung elas¬ tisch genug um eine sichere Abdichtung der Antriebswelle zur Umgebung zu gewährleistet ist. Ein Ansaugen von Luft wird so¬ mit vermieden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass als Wellenabdichtung ein Wellendichtring eingesetzt ist. WeI- lendichtringe eignen sich besonders gut zum Abdichten von An¬ triebswellen und sind preiswert in den unterschiedlichsten Größen erhältlich.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Entlastungsbohrung eine Drossel und/oder eine Blende aufweist. Der Rücklauf der Radialkolbenpumpe ist übli¬ cherweise über ein Druckregelventil mit dem Hochdruckausgang der Radialkolbenpumpe verbunden. Zudem besteht üblicherweise eine Verbindung zwischen den Injektoren des Motors und dem Rücklauf der Radialkolbenpumpe. Die Drossel und/oder Blende sorgt dafür, dass Druckspitzen die durch das Absteuern des Druckregelventils bzw. der Injektoren erzeugt werden sich

nicht in die Rücklaufleitung bis zur Wellenabdichtung fort¬ pflanzen und die Wellenabdichtung beschädigen. Die Blende bzw. Drossel sorgt für eine hydraulische Entkoppelung.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Entlastungsbohrung in Teilbereichen als Drossel und/oder als Blende ausgebildet ist. Die direkte Ausbildung der Entlastungsbohrung als Drossel oder Blende vereinfacht die Montage der Radialkolbenpumpe. Zu dem werden Montagefeh¬ ler beim einsetzen der Drossel bzw. Blende vollständig ausge¬ schlossen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Drossel und/oder die Blende als zusätzliches Bauteil ausgebildet sind und in der Entlastungsbohrung fi¬ xiert werden. Wird die Drossel bzw. Blende als zusätzliches Bauteil ausgebildet so kann sie besonders preiswert herge¬ stellt werden wodurch sich die Herstellungskosten der Radial¬ kolbenpumpe reduzieren.

Erfindungsgemäß bevorzugt ist die Drossel und/oder die Blende durch einpressen, einschrauben oder einkleben in der Entlas¬ tungsbohrung fixiert. Das Einpressen, Einschrauben oder Ein¬ kleben lässt sich besonders einfach durchführen und erlaubt eine dauerhafte Fixierung der Drossel und/ oder der Blende in der Entlastungsbohrung.

Zusammenfassend lässt sich feststellen, dass durch die vorge¬ schlagene Entlastungsbohrung, die in Wirkverbindung mit einem Rücklauf der Radialkolbenpumpe steht, eine besonders sichere Abdichtung der Radialkolbenpumpe im Bereich der Wellenabdich¬ tung erreicht wird. Durch die Wirkverbindung mit dem Rücklauf der Radialkolbenpumpe wird ein Ansaugen von Luft wirkungsvoll

verhindert, da das Ansaugen erst zu einem Zeitpunkt einsetzt in dem die Antriebswelle bereits einige Umdrehungen vollzogen hat und die Wellenabdichtung bereits sicher abdichtet.

Ausführungsbeispiele, sowie weitere Vorteile der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnungen erläutert.

Es zeigt schematisch:

Figur 1 einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße Radi¬ alkolbenpumpe;

Figur 2 eine Detailansicht der Wellenabdichtung wie sie in einer Radialkolbenpumpe nach Fig.l verwendet wird.

Figur 1 zeigt einen Radialschnitt durch eine erfindungsgemäße Radialkolbenpumpe. Die Funktionsweise der Radialkolbenpumpe wird nachfolgend nicht im Detail erklärt, da diese bereits aus Stand der Technik hinlänglich bekannt ist (siehe bei¬ spielsweise Lexikon Motorentechnik: Der Verbrennungsmotor von A-Z; Friedrich Vieweg und Sohn Verlag/GWV Fachvorlage GmbH, Wiesbaden 2004; ISBN 3-528-03903-5) .

Die in Figur 1 gezeigte Radialkolbenpumpe umfasst ein Pumpen¬ gehäuse in dem drehbar eine Antriebswelle 1 gelagert ist. Die Antriebswelle 1 ragt antriebsseitig aus der Radialkolbenpumpe hinaus. Mit dem hinausragende Wellenende ist die Antriebswel¬ le 1 mit einer Nockenwelle eines Verbrennungsmotors verbunden (in der Figur nicht dargestellt) . Zur Abdichtung der Radial¬ kolbenpumpe ist zwischen dem Pumpengehäuse 9 und der An¬ triebswelle 1 eine Wellenabdichtung angeordnet. Als Wellenab¬ dichtung eignet sich besonders gut ein Wellendichtring 2 der in den verschiedensten Abmessungen erhältlich ist. Der Wel¬ lendichtring 2 dichtet den Innenraum der Radialkolbenpumpe

gegenüber der Umgebung ab, so dass kein Kraftstoff in die Um¬ gebung gelangen kann.

Figur 2 zeigt eine Detailansicht der Wellenabdichtung. Hinter der zum Inneren der Radialkolbenpumpe zugewandten Stirnseite 3 des Wellendichtrings 2 ist ein Zwischenraum 4 innerhalb der Radialkolbenpumpe ausgebildet. Von diesem Zwischenraum 4 führt eine Entlastungsbohrung 5 zu einem Rücklauf 6 der Radi¬ alkolbenpumpe. Die Entlastungsbohrung 5 sorgt dafür, dass sich vor dem Wellendichtring 2 kein Kraftstoff aufstaut und dadurch einen Druck auf den Wellendichtring 2 ausübt. Ein möglicher Flüssigkeitsdruck könnte dazu führen, dass der Wel¬ lendichtring 2 reißt oder aus dem Pumpengehäuse herausge¬ drückt wird und somit eine Undichtigkeit an der Radialkolben¬ pumpe auftritt.

Der Rücklauf 6 der Radialkolbenpumpe dient im Wesentlichen dazu den Kraftstoffsolldruck zu regeln. Hierzu ist der Aus¬ gang der Radialkolbenpumpe mit einem Druckregelventil 8 ver¬ bunden, welches beim erreichen des Kraftstoffsolldrucks öff¬ net und den überschüssigen Kraftstoff in den Rücklauf 6 lei¬ tet. In dem Rücklauf 6 mündet außerdem eine Absteuerbohrung von den Einsritzdüsen des Verbrennungsmotors (in der Ansicht nicht dargestellt) . Die Absteuermengen des Druckregelventils 8 sowie der Einspritzventile induzieren Druckspitzen und sor¬ gen für eine Nenndruckerhöhung in der Rückführleitung. Diese Druckspitzen können sich bis in den Zwischenraum 4 vor dem Wellendichtring 2 fortpflanzen und dort zu einer Beschädigung des Wellendichtrings 2 führen. Um dies zu verhindern ist in der Entlastungsbohrung 5 vorzugsweise eine Drossel und/oder eine Blende 7 ausgebildet. Die Drossel und/oder Blende 7 sorgt für eine hydraulische Entkopplung des Zwischenraums 4 vor dem Wellendichtring 2 und dem Rücklauf 6 der Radialkol-

benpumpe, so dass sich die Druckspitzen nicht bis zum Wellen- dichtring 2 fortpflanzen können.

Die Drossel und/oder die Blende 7 kann als zusätzliches Bau¬ teil ausgebildet sein und in der Entlastungsbohrung 5 fixiert werden. Die Fixierung kann vorteilhaft über einpressen, ein¬ schrauben oder einkleben erfolgen.

Eine andere vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, die Entlas¬ tungsbohrung 5 in Teilbereichen als Drossel und/oder als Blende 7 auszubilden. Beide Ausführungsformen haben unter¬ schiedliche Vorteile: Die Ausbildung der Drossel und/oder der Blende 7 als zusätzliches Bauteil ist einfacher herzustellen jedoch erhöht sich der Montageaufwand gegenüber der etwas aufwendigeren Ausbildung der Drossel und/oder Blende 7 direkt innerhalb der Entlastungsbohrung 5.

Die Verbindung des Zwischenraums 4 mit dem Rücklauf 6 der Ra¬ dialkolbenpumpe hat sowohl konstruktive als auch funktionelle Vorteile gegenüber dem im Stand der Technik bekannten Ausfüh¬ rungsformen bei denen der Zwischenraum 4 hinter der Wellenab¬ dichtung mit dem Sauganschluss der Vorförderpumpe verbunden ist.

Der konstruktive Vorteil liegt darin, dass die Lage der Ver¬ bindungsbohrung unabhängig von der Lage des Sauganschlusses der Vorförderpumpe ist. Hierdurch ergibt sich eine größere Gestaltungsfreiheit bei der Konstruktion und eine wesentlich einfachere Ausbildung der Verbindungsbohrung im Pumpengehäu¬ se.

Ein wesentlicher funktionaler Vorteil gegenüber dem Stand der Technik besteht darin, dass die Gefahr minimiert wird, dass über den Wellendichtring 2 Luft angesaugt wird. Das Ansaugen

von Luft geschieht normaler Weise nur während des Startvor¬ gangs des Motors, insbesondere bei sehr tiefen Außentempera¬ turen. Der Wellendichtring 2 ist während der ersten Umdrehun¬ gen der Antriebswelle 1 dann noch nicht auf Betriebstempera¬ tur, wodurch er unelastisch ist und nicht vollständig abdich¬ tet. Da die Vorförderpumpe aber bereits von der ersten Umdre¬ hung eine Saugwirkung erzielt kann Luft über den Wellendicht¬ ring 2 aus der Umgebung angesaugt werden. Wird der Zwischen¬ raum 4 hinter dem Wellendichtring 2 dagegen wie vorgeschlagen an den Rücklauf 6 der Radialkolbenpumpe gekoppelt, so ent¬ steht erst eine Saugwirkung im Zwischenraum 4 hinter dem Wel¬ lendichtring 2 sowie in der Entlastungsbohrung 5 wenn Kraft¬ stoff durch den Rücklauf strömt, d.h. erst nach einigen Wel¬ lenumdrehungen. Die Strömung im Rücklauf der Radialkolbenpum¬ pe wirkt nämlich wie ein Treibstrahl einer Strahlpumpe. Durch den Treibstrahl wird der Kraftstoff aus der Entlastungsboh¬ rung 5 angesaugt. Bis zum Ansauge des Kraftstoffs aus dem Zwischenraum 4 hinter dem Wellendichtring 2 vergeht genügend Zeit, so dass sich der Wellendichtring 2 bereits erwärmt hat und eine sichere Abdichtung gewährleistet. Ein Ansaugen von Luft wird somit wirkungsvoll verhindert.

Je nach Ausführungsform der Radialkolbenpumpe kann der Wel¬ lendichtring 2 nicht wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt unmittelbar im Pumpengehäuse 9 sondern in einem im Pumpege¬ häuse 9 angeordneten Einsatz oder in einem Flansch der Radi¬ alkolbenpumpe angeordnet sein. Hierdurch ändert sich jedoch nicht die Wirkungsweise der Wellenabdichtung. Auch ist es möglich den Wellendichtring durch andere Wellenabdichtungen zu ersetzen.

Zusammenfassend lässt sich somit feststellen, dass die Radi¬ alkolbenpumpe mit der vorgeschlagenen Wellenabdichtung einen

sicheren Betrieb der Radialkolbenpumpe gewährleistet. Das An¬ saugen von Luft während des Startvorgangs wird sicher vermie¬ den. Darüber hinaus vereinfacht sich, aufgrund der Verbindung des Zwischenraums 4 hinter dem Wellendichtring 2 mit dem Rücklauf 6 der Radialkolbenpumpe der Konstruktionsaufwand der Radialkolbenpumpe erheblich. Dies reduziert wiederum die Her¬ stellungskosten für die Radialkolbenpumpe.