Seitenkanalpumpenregelung

Abstract

 Die Wasserpumpe umfasst ein Gehäuse, eine im Gehäuse (10) gelagerten Antriebswelle (12), einen Wassereinlass (20) und einen Wasserauslass (26), ein auf der Antriebswelle (12) sitzendes Umwälzmittel (14) zum Befördern des Wassers und einen Steg zwischen Wassereinlass (20) und Wasserauslass (26), damit der Druckaufbau erfolgen kann. Erfindungsgemäss ist der Steg zwischen Wassereinlass (20) und Wasserauslass (26) axial oder radial variabel ist.

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wasserpumpe mit einem Gehäuse, eine im Gehäuse gelagerten Antriebswelle, einem Wassereinlass und einen Wasserauslass, einem auf der Antriebswelle sitzenden Umwälzmittel zum Befördern des Wassers und einem Steg zwischen Wassereinlass und Wasserauslass, damit der Druckaufbau erfolgen kann.

[0002] Derartige Pumpen konnten bisher nur mit sehr hohem technischen Aufwand im Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors eingesetzt werden. Der Grund dafür ist, dass sie nicht regelbar sind und dass z.B. bei einem Zusammenknicken eines Wasserschlauchs der schlagartig aussteigende Druck den Kühler zerstören könnte.

[0003] Das Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer selbsttätig regelnden Wasserpumpe, welche problemlos im Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors einsetzbar ist.

[0004] Erfindungsgemäss wird dieses Ziel dadurch erreicht, dass der Steg zwischen Wassereinlass und Wasserauslass axial oder radial variabel ist.

[0005] Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist der Steg zwischen Wassereinlass und Wasserauslass durch eine Bohrung ersetzt, in welche ein Regelgehäuse eingesetzt ist. Dieses Regelgehäuse enthält einen Regelkolben mit einer Nut in welcher das Wasserumwälzmittel dreht. Beim Auftreten eines kritischen Zustandes wird der Regelkolben vom Wasserumwälzmittel weggezogen, wobei der mitgeführte Wasserstrom nicht mehr gestaut wird, sondern einfach im Kreis gefördert wird.

[0006] Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

[0007] Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführung mit Bezug auf die Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 einen Radialschnitt durch die Pumpe längs Schnittlinie I - I in Figur 2.

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Pumpe längs Schnittlinie II - II in Figur 1.

Fig. 3 zeigt eine äussere Ansicht eines Regelhäuses und

Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch das Regelhäuse.

[0008] Die Erfindung wird als Beispiel bei der Anwendung bei einer Peripheralradpumpe beschreiben. Diese Pumpe ist im Kühlkreislauf eines Verbrennungsmotors eingebaut. Die Erfindung kann aber auch bei anderen Wasserpumpen Anwendung finden.

[0009] Die Pumpe umfasst ein Gehäuse 10, das fest am Motor befestigt sein kann, und in welchem eine Antriebswelle 12 gelagert ist, welche vom Motor z.B. über Riemengetriebe angetrieben wird. Im Innern des Gehäuses 10 trägt die Welle 12 ein Laufrad 14, welches in seinem peripheren Bereich 14a, der sich in einem Kreiskanal 16 des Wassers dreht auf beiden Seiten Mitnehmerschaufeln 18 umfasst, welche sich radial durch den Kanal 16 erstrecken.

[0010] Das Wasser wird über einen Einlass 20 (Fig. 1) in die Pumpe aufgenommen und wird in Pfeilrichtung durch einen äusseren Förderkanal 22 geleitet, der bei 24 mit dem inneren Kreiskanal 16 verbunden ist. Hier wird das Wasser von dem nicht gezeigten Laufrad mitgenommen und durch den Anlass 26 ausgestossen.

[0011] In einer solchen Peripheralradpumpe ist desweiteren irgendwo, z.B. im oberen Bereich wie in Figur 1, ein Steg, z.B. eine Verengung des Kanals 16 bis auf die Dicke des Laufrades 14 vorgesehen, damit der Druckaufbau erfolgen kann.

[0012] Gemäss der vorliegenden Erfindung ist anstelle dieses Steges eine Bohrung vorgesehen, in welche das in den Figuren 3 und 4 gezeigte Regelgehäuse 28 eingesetzt ist. In diesem Regelgehäuse 28 ist ein Regelkolben 30 gleitend gelagert. Dieser Regelkolben 30 hat an der inneren Seite eine Nut 32 zur Aufnahme des peripheren Bereichs 14a des nicht in Figur 4 gezeigten Laufrades 14. Auf der Nut 32 entgegengesetzten oberen Seite umfasst der Regelkolben 30 eine Bohrung 34 zur Aufnahme einer sich am Deckel abstützenden nicht gezeigten Druckfeder, wobei die Auswahl der Federstärke den Druck des Fördermediums bestimmt.

[0013] Dadurch kann zwar ein gewisser Druck im Fördermedium aufgebaut werden, aber nicht unter Beibehaltung des gleichen Druckes abgesperrt werden, sonst würde sich ein wesentlich höherer Druck aufbauen. Erfindungsgemäss besteht die Lösung dieses Problems darin, dass der Regelkolben radial vom Laufrad weggezogen wird. Dadurch wird der vom Laufrad mitgeführte Medienstrom oder Wassermenge nicht mehr gestaut, sondern über die Saugseite im Kreis gefördert, womit ein erhörter Druckaufbau verhindert wird.

[0014] Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht demgemäss in der Schaffung von Mitteln, um den Regelkolben 30 vom Laufrad wegzuziehen, weil er sich normalerweise an das Laufrad ansaugt. Zu diesem Zweck hat das Regelgehäuse 28 eine innere Verengung 36, in welchem der Mittelbereich des Regelkolbens 30 abgedichtet geführt ist. Dieser Mittelbereich des Regelkolbens 30 hat einen Durchmesser, der wesentlich kleiner als der Durchmesser des unteren Bereichs ist und der etwas grösser als der Durchmesser des engeren oberen Bereichs um die Bohrung 34 ist. Dieser engere obere Bereich des Kolbens 30 ist von einem Ringkolben 38 umgeben, der mit einem nicht gezeigten Seegering am Kolben 30 befestigt ist. Zwischen der Verengung 36 im Regelgehäuse 28 und dem Ringkolben 38 ist ein abgedichteter, veränderlicher Raum 40 verhanden, welcher durch eine Bohrung 42 mit der Druckseite der Pumpe verbunden ist. Der äussere Durchmesser des Ringkolbens 38 bzw. der innere Durchmesser des Regelgehäuses 28 über der Verengung 36 ist etwas grösser, in der Grössenordnung von 2,5 mm als der äussere Durchmesser des unteren Bereichs des Regelkolbens.

[0015] Wenn das Regelhäuse 28 mit den einzelnen beweglichen Elementen in der in Figur 4 gezeigten Stellung montiert ist, so dass der periphere Bereich 14a des Laufrads 14 sich in der Nut 32 des Regelkolbens 30 befindet, ist die Pumpe betriebsbereit. Der Pumpenauslassdruck wird über die nicht gezeigte Druckfeder in der Bohrung 34 bestimmt.

[0016] Entsteht nun aber ausgangsseitig ein anormaler Druckanstieg z.B. durch Zusammenknicken eines Wasserschlauchs, so übt dieser Druck sich nach unten auf den Regelkolben 30 und durch die Bohrung 42 nach oben auf den Ringkolben 38 aus. Da der Ringkolben 38 aber etwa 2,5 mm grösser ist, als der untere Bereich des Kolbens 30 entsteht eine nach oben gerichtete Differenzkraft, welche den Ringkolben 38 gegen die Druckfederkraft abhebt und den Regelkolben 30 vom Laufrad zurückzieht. Dadurch wird das Wasser nicht mehr gestaut, sondern im Kreis geführt. Ein erhöhter Druckaufbau ist also unmöglich.

[0017] Wenn die Störung verschwindet oder aufgehoben wird, stellt sich der Regelkolben 30 unter der Wirkung der Druckfeder wieder in die eingestellte Position. Die Grundlage der Regelung ist der Unterschied der Strömungsgeschwindigkeit am Regelkolbenboden und dem Druck am Ringkolben, wobei die Ringkolbenfläche in einem gewissen Verhältnis zum Kolbenboden und der Kraft der Druckfeder stehen muss.

[0018] Dieses System ist nur für Regelkreise im atmosphärischen Betrieb einsetzbar. Bei Systemen mit einem gewissen Vordruck im Einlassbereich greift in die Bohrung des Regelkolbens ein vom Deckel gehaltener Kolben ein. Dabei ist der entstandene Raum mit einer Bohrung im Regelkolben mit dem Arbeitsraum der Pumpe verbunden. Im Kolben ist eine Bohrung, welche die Druckfeder aufnimmt. Damit der Kolben im ausgeglichenen Zustand ist, müssen die Flächenverhältnisse zwischen Deckel-Kolben und Regel-Kolbenboden ausgeglichen sein.

[0019] Die Beschreibung bezieht sich auf eine Ausführung, in welcher der Kolben radial vom Laufrad weggezogen wird. In anderen Ausfürhungen ist es aber auch möglich, den Kolben oder ähnliches Element axial vom Kolben zu entfernen.

Ansprüche

1. Wasserpumpe mit einem Gehäuse, eine im Gehäuse (10) gelagerten Antriebswelle (12), einem Wassereinlass (20) und einen Wasserauslass (26), einem auf der Antriebswelle (12) sitzenden Umwälzmittel (14) zum Befördern des Wassers und einem Steg zwischen Wassereinlass (20) und Wasserauslass (26), damit der Druckaufbau erfolgen kann, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg zwischen Wassereinlass (20) und Wasserauslass (26) axial oder radial variabel ist.

2. Wasserpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg zwischen Wassereinlass (20) und Wasserauslass (26) durch eine Bohrung ersetzt ist, in welche ein Regelgehäuse (28) eingebaut ist.

3. Wasserpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Regelgehäuse (28) einen Regelkolben (30) enthält mit einem mittleren Bereich mittleren Durchmessers, welcher an einer radialen inneren Verengung (136) des Regelgehäuses (128) geführt.

4. Wasserpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkolben (30) einen oberen Bereich mit kleinerem Durchmesser aufweist, in welchem sich eine innere Axialbohrung befindet, welche eine Druckfeder enthält, die sich am Deckel des Regelgehäuses (28) abstützt.

5. Wasserpumpe nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Regelkolben (30) einen unteren Bereich mit grösserem Durchmesser aufweist und eineren inneren radialen Nut (32), welche das Umwälzmittel (14) umgreift.

6. Wasserpumpe nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Ringkolben (38) im oberen Bereich des Regelgehäuses (28), um den dünneren Bereich des Regelkolbens (30) der mit einem Seegering am Kolben (30) befestigt ist.

7. Wasserpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Durchmesser des Ringkolbens (38) den äusseren Durchmesser des unteren Teils des Regelkolbens (30) um einige mm übertrifft.

8. Wasserpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterseite des Ringkolbens (38) durch eine vertikale Bohrung mit der Druckseite der Pumpe verbunden ist.

9. Wasserpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein anormaler Druckanstieg den Ringkolben (38) von der Verengung (36) abhebt und gleichzeitig den Kolben (30) gegen die Federkraft vom Umwälzmittel (14) wegzieht.

Zeichnung