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DE102012213022A1 - Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung und korrespondierende Kolbenpumpe zur Förderung von Fluiden - Google Patents

Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung und korrespondierende Kolbenpumpe zur Förderung von Fluiden Download PDF

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DE102012213022A1
DE102012213022A1 DE201210213022 DE102012213022A DE102012213022A1 DE 102012213022 A1 DE102012213022 A1 DE 102012213022A1 DE 201210213022 DE201210213022 DE 201210213022 DE 102012213022 A DE102012213022 A DE 102012213022A DE 102012213022 A1 DE102012213022 A1 DE 102012213022A1
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DE
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throttle point
section
opening cross
fluid
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Pending
Application number
DE201210213022
Other languages
English (en)
Inventor
Beate Schumann
Wolfgang Schuller
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
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Priority to FR1357290A priority patent/FR2993941A1/fr
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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung (10) zur Drosselung einer Fluidströmung mit einem Federelement (12), welches in Verbindung mit einem Fluidkanal (3.2) eine Drosselstelle (14) mit einem vorgebbaren Öffnungsquerschnitt ausbildet, wobei das Federelement (12) als offener Ring mit zwei Federschenkeln (12.1, 12.2) ausgeführt ist und zumindest im Bereich der mindestens einen Drosselstelle (14) federnd ausgebildet ist, so dass der Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle (14) in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz variabel einstellbar ist, sowie eine korrespondierende Kolbenpumpe mit einer solchen Drosselvorrichtung (10). Erfindungsgemäß ist an einem ersten Federschenkel (12.1) ein als Dichtbügel (12.3) ausgeführter Fortsatz ausgebildet, welcher die mindestens eine Drosselstelle (14) überdeckt und den Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle (14) in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz variabel einstellt.

Description

  • Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung nach der Gattung des unabhängigen Patentanspruchs 1. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Kolbenpumpe zur Förderung von Fluiden mit einer solchen Drosselvorrichtung.
  • Kolbenpumpen zur Förderung von Druckmitteln innerhalb hydraulischer Bremssysteme, welche über eine ABS- und/oder ESP-Funktionalität (ABS: Antiblockiersystem, ESP: Elektronisches Stabilitätsprogramm) verfügen, sind aus dem Stand der Technik in unterschiedlichen Ausführungsformen bekannt. Beispielsweise werden in Fahrzeugbremsanlagen häufig Radialkolbenpumpen mit mehreren Pumpelementen zur Förderung von Druckmitteln verwendet, bei welchen wenigstens ein Kolben mittels eines Exzenters hin und her bewegt werden kann. Typischerweise bestehen diese sogenannten Pumpenelemente aus einem Kolben, einer häufig als Zylinder ausgebildeten Kolbenlauffläche, Einlass- und Auslassventilen sowie Dichtelementen. Die Ventile dienen der Fluidsteuerung bei der Pumpbewegung des Kolbens. Hierbei dient das Einlassventil dazu, das Fluid während der Verdichtungsphase nicht in den Ansaugraum zurückströmen zu lassen, das Auslassventil verhindert die Rückströmung des Fluids von der Druckseite in den Pumpeninnenraum. Typischerweise sind diese Ventile als federbelastete Kugelventile ausgebildet, wobei der Abströmkanal für das Auslassventil durch einen so genannten Auslassventildeckel und den Pumpenzylinder gebildet wird und das Auslassventil im Auslassventildeckel untergebracht ist.
  • Der aus dem Stand der Technik bekannte Auslassventildeckel wird entweder spanend oder umformend hergestellt, wobei sich unter wirtschaftlicher Betrachtung für große Stückzahlen das Umformverfahren anbietet. Die Abströmgeometrie wie Größe und Breite beeinflusst das Schwingverhalten und damit das Geräuschverhalten des Pumpenelementes und wird deswegen geeignet ausgebildet. Diese Ausbildung ist meist eine geeignete Verjüngung des Abströmkanals, welche dann eine feste Drosselwirkung darstellt. Durch diese Drosselwirkung wird ein hydraulischer Tiefpass erzeugt, welcher sich positiv auf das Geräusch auswirkt. Das Verhalten der dynamischen Viskosität der Bremsflüssigkeit im Bereich zwischen 0° und 120° C kann als nahezu konstant angesehen werden und die optimale Drosselwirkung wird für diesen Bereich definiert. Als Resultat der großen Veränderung der kinematischen Viskosität der Bremsflüssigkeit über den geforderten Temperaturbereich von –40° C bis 120° C belastet die Drossel vor allem bei niederen Temperaturen die druckbelasteten Bauteile der Pumpenelemente sowie den gesamten Pumpenantrieb. Durch den verengten Querschnitt wird bei niederen Temperaturen eine deutliche erhöhte Flüssigkeitsreibung indiziert, dies führt zu einer deutlichen Überhöhung des Pumpeninnendrucks und daraus resultieren die Belastungen. Aus dem Stand der Technik sind Vorrichtungen zur Drosselung einer Fluidströmung bekannt, welche Stellelemente im Abströmkanal aufweisen, welche den wirksamen Querschnitt des Abströmkanals bei hochviskoser Flüssigkeit oder einem hohen Volumenstrom weiten und damit für einen konstanten Pumpeninnendruck sorgen.
  • In der DE 10 2010 040 169 A1 wird beispielsweise eine Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung sowie eine Kolbenpumpe zur Förderung von Fluiden mit einer solchen Drosselvorrichtung offenbart. Die beschriebene Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung weist einen Grundkörper auf, welcher mindestens eine Drosselstelle mit einem vorgebbaren Öffnungsquerschnitt umfasst. Hierbei ist der Grundkörper zumindest im Bereich der mindestens einen Drosselstelle federnd ausgebildet ist, so dass der Öffnungsquerschnitt der mindestens einen Drosselstelle in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz variabel einstellbar ist. Ein vorgegebener minimaler Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle, deren Form von zwei Federschenkeln bestimmt wird, ermöglicht bis zu einem durch das Federverhalten bestimmten Grenzdruckdifferenzwert eine zunehmende Fluidströmung durch den Abströmkanal der Drosselstelle. Steigt die Druckdifferenz über den Grenzdruckdifferenzwert an, dann werden die beiden Federschenkel in die vorgegebene Richtungen gespreizt, so dass sich der Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle und eine Strömungsmenge des Fluids vergrößert und die wirksame Druckdifferenz reduziert werden. Der Grundkörper der Drosselvorrichtung ist beispielsweise als offener Ring aus Runddraht mit zwei Federschenkeln und einer Drosselstelle ausgeführt, welche zwischen den Stirnflächen der beiden Federschenkel ausgebildet wird.
  • Offenbarung der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1 und die erfindungsgemäße Kolbenpumpe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 6 haben demgegenüber den Vorteil, dass sich ein Federelement der Drosselvorrichtung bei ansteigender Druckdifferenz dynamisch verhält. Das bedeutet, dass ein Öffnungsquerschnitt einer Drosselstelle in Abhängigkeit von der Druckdifferenz variabel eingestellt wird.
  • Der Kern der vorliegenden Erfindung besteht darin, den Grundkörper der Drosselvorrichtung federnd auszubilden, so dass sich die Drosselvorrichtung bei ansteigender Druckdifferenz dynamisch verhält. Die erfindungsgemäße Drosselvorrichtung ist so konzipiert, dass sie bei Abweichungen wie Drucküberhöhungen bei Tieftemperaturen oder einem höheren Volumenstrom in vorteilhafter Weise federnd nachstellen bzw. öffnen kann. Dadurch kann ein erhöhter Innendruck beispielsweise in einer Kolbenpumpe vermieden werden und damit eine Beschädigung von Bauteilen. Damit kann eine kostenoptimierte Auslegung der Bauteile auf gleichem Druckniveau erfolgen. Im „Normalbetrieb" innerhalb des linearen Verhaltens des Fluids wird die Drosselstelle durchströmt. Wächst aufgrund der Temperaturänderung die Viskosität und somit der Strömungswiderstand an, wird der Querschnitt der Drosselstelle leicht federnd vergrößert. Durch eine definierte, einseitige Abströmrichtung der Drosselvorrichtung kann der Schließkörper des Auslassventils der Kolbenpumpe in eine Vorzugslage indiziert werden, welche sich positiv auf das Geräuschverhalten der Kolbenpumpe auswirkt.
  • Die erfindungsgemäße dynamische Drosselvorrichtung ermöglicht durch den federnden Grundkörper, welcher an der Drosselstelle einen Abströmkanal aufweist, dass sich der Abströmkanal bei einem hochviskosem Zustand des Fluids weitet, so dass sich an der Drosselvorrichtung eine nahezu konstante Druckdifferenz einstellt. Durch die erfindungsgemäße dynamische Drosselvorrichtung reduzieren sich Antriebsleistung, sowie die Belastung der kraftübertragenden Einzelteile wie Lager, Kolben, Hochdruckdichtringe usw. Durch die Formgebung des Grundkörpers sowie der Drosselstelle kann das Drosselverhalten auf die Funktion abgestimmt werden. Somit ermöglichen Ausführungsformen der vorliegenden Drosselvorrichtung eine Qualitätsverbesserung des Fluidsystems in welchem sie eingesetzt werden. Als weiterer Vorteil kann durch das dynamische Verhalten der Drosselvorrichtung ein Zusetzen der Drosselstelle in vorteilhafter Weise verhindert werden. Dies kann bei zukünftigen Konstruktionen bei geeignetem Design zur Kostenersparnis ausgenutzt werden. Die erfindungsgemäße Drosselvorrichtung kann nicht nur in Verbindung mit einer Kolbenpumpe sondern auch für andere Baugruppen des Fluidsystems verwendet werden.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung stellen eine Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung mit einem Federelement zur Verfügung, welches in Verbindung mit einem Fluidkanal eine Drosselstelle mit einem vorgebbaren Öffnungsquerschnitt ausbildet. Hierbei ist das Federelement als offener Ring mit zwei Federschenkeln ausgeführt und zumindest im Bereich der mindestens einen Drosselstelle federnd ausgebildet, so dass der Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz variabel einstellbar ist. Erfindungsgemäß ist an einem ersten Federschenkel ein als Dichtbügel ausgeführter Fortsatz ausgebildet, welcher die mindestens eine Drosselstelle überdeckt und den Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz variabel einstellt.
  • Eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe zur Förderung von Fluiden umfasst einen Kolben, einen Pumpenzylinder und einen zwischen einem Einlassventil und einem Auslassventil angeordneten Druckraum, welcher von einem Deckel abgeschlossen ist, wobei in der Fluidströmung nach dem Auslassventil eine erfindungsgemäße Drosselvorrichtung angeordnet ist. Die erfindungsgemäße Kolbenpumpe kann beispielsweise in einer Fahrzeugbremsanlage zur Förderung von Druckmitteln verwendet werden.
  • Durch die in den abhängigen Ansprüchen aufgeführten Maßnahmen und Weiterbildungen sind vorteilhafte Verbesserungen der im unabhängigen Patentanspruch 1 angegebenen Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung und der im unabhängigen Patentanspruch 6 angegebenen Kolbenpumpe zur Förderung von Fluiden möglich.
  • Besonders vorteilhaft ist, dass der als Dichtbügel ausgeführte Fortsatz kleiner als der Fluidkanal ausgeführt werden kann, so dass ein minimaler Öffnungsquerschnitt des Fluidkanals an der Drosselstelle fest vorgegeben ist. Das bedeutet, dass die Drosselstelle im unbelasteten Zustand einen Abströmkanal mit einem vorgegebenen minimalen Öffnungsquerschnitt aufweist. Zusätzlich oder alternativ, kann der maximale Querschnitt des Abströmkanals der Drosselstelle im belasteten Zustand beispielsweise durch einen Anschlag begrenzt werden. Der minimale Öffnungsquerschnitt der mindestens einen Drosselstelle kann in vorteilhafter Weise auf einen Volumenstrom in einem vorgegebenen Temperaturbereich von vorzugsweise 0°C bis 120°C optimiert werden. Auf Grund von Temperaturänderung ändert sich auch die Viskosität des Fluids und somit der Strömungswiderstand an der Drosselstelle. Dadurch wird die Drosselstelle nun zusätzlich aufgeweitet, so dass sich durch das federnde Verhalten der freie Querschnitt der Drosselstelle vergrößert bzw. ein neuer freier Querschnitt einstellt. Dadurch steigt die Druckdifferenz an der Drosselstelle in vorteilhafter Weise, insbesondere bei niedrigen Temperaturen nicht an und andere Bauteile des Fluidsystems werden nicht beschädigt.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann das Federelement um eine vorgegebene Höhe axial verschränkt ausgeführt werden. Durch die axial verschränkte Ausführung kann das Federelement durch den Pumpenzylinder und den Deckel axial vorgespannt eingebaut werden. Dadurch kann der Dichtbügel am Boden gehalten werden und das Federelement weist in vorteilhafter Weise immer einen festen Sitz auf und kann somit geräuschfrei bzw. „Klapperfrei" montiert werden.
  • In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Grundkörper des Federelements beispielsweise aus Runddraht und/oder Flachdraht und/oder als Stanzteil ausgeführt, was eine kostengünstige Herstellung der Drosselvorrichtung ermöglicht.
  • In vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe kann der Grundkörper des Federelements in einen Aufnahmeraum eingelegt werden, welcher durch eine erste Fläche des Pumpenzylinders und eine zweite Fläche im Deckel begrenzt ist, wobei der Aufnahmeraum im Wesentlichen kreisrund ausgeführt ist und in einen Fluidkanal mündet. Die Ausbildung des Aufnahmeraums ermöglicht in vorteilhafter Weise eine einfache Montage der Drosselvorrichtung.
  • In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe kann der Aufnahmeraum eine Abstützung aufweisen. Der Grundkörper des Federelements kann so in den Aufnahmeraum eingelegt werden, dass der am ersten Federschenkel angeordnete Dichtbügel an einer Wand des Fluidkanals anliegt und ein Federende des zweiten Federschenkels an der Abstützung anliegt. Dadurch wird in vorteilhafter Weise eine verdrehsichere Montage des Federelements ermöglicht.
  • In weiter vorteilhafter Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Kolbenpumpe kann ein Durchmesser des Grundkörpers des Federelements größer als ein Durchmesser des Aufnahmeraums ausgeführt werden, so dass das Federelement mit Vorspannung in den Aufnahmeraum eingelegt wird. In diesem Fall weist das Federelement vorzugsweise eine große Federsteifigkeit auf. Alternativ kann der Durchmesser des Grundkörpers des Federelements kleiner als der Durchmesser des Aufnahmeraums ausgeführt werden, so dass das Federelement mit radialem Spiel in den Aufnahmeraum eingelegt ist. In diesem Fall weist das Federelement vorzugsweise eine kleine Federsteifigkeit auf.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. In den Zeichnungen bezeichnen gleiche Bezugszeichen Komponenten bzw. Elemente, die gleiche bzw. analoge Funktionen ausführen.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt einen perspektivischen Querschnitt durch einen hinteren Bereich einer Kolbenpumpe zur Förderung von Fluiden mit einem Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung.
  • 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Deckels der in 1 dargestellten Kolbenpumpe von unten, in welchen das Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung eingelegt ist.
  • 3 und 4 zeigen jeweils eine perspektivische Ansicht des Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung.
  • Ausführungsformen der Erfindung
  • Wie aus 1 und 2 ersichtlich ist, umfasst eine erfindungsgemäße Kolbenpumpe 1 zur Förderung von Fluiden einen nicht dargestellten Kolben, einen Pumpenzylinder 5 und einen Deckel 3. Zwischen einem nicht dargestellten Einlassventil und einem Auslassventil 20 ist im Inneren des Pumpenzylinders 5 ein Druckraum 5.2 angeordnet, welcher vom Deckel 3 abgeschlossen ist, in welchem das Auslassventil 20 angeordnet ist. Der Deckel 3 wird auf einem hinteren als Absatz 5.1 ausgeführten Teil des Pumpenzylinders 5 aufgepresst, so dass zwischen dem Deckel 3 und dem Absatz 5.1 mindestens ein Fluidkanal 3.2 und mindestens eine Abströmöffnung 3.4 ausgebildet sind. Die dargestellte erfindungsgemäße Kolbenpumpe 1 kann beispielsweise in einer nicht dargestellten Aufnahmebohrung eines Pumpengehäuses bzw. eines Fluidblocks angeordnet werden. In die Aufnahmebohrung können quer verlaufende Druckmittelkanäle münden, durch welche Fluid über einen nicht dargestellten Fluidfilter zu einer Einlassöffnung der Kolbenpumpe 1 hingeführt wird bzw. von der mindestens einen Abströmöffnung 3.4 der Kolbenpumpe 1 weggeführt wird.
  • Wie aus 1 und 2 weiter ersichtlich ist, umfasst das Auslassventil 20 einen an einer Auslassöffnung 5.4 des Druckraums 5.2 angeordneten Dichtsitz 22, einen vorzugsweise als Kugel ausgeführten Schließkörper 24 und eine auf den Schließkörper 24 wirkende Rückstellfeder 26, welche sich am Boden eines korrespondierenden Aufnahmeraums 28 abstützt. Im Fluidstrom 3.8 ist nach dem Auslassventil 20 eine Vorrichtung 10 zum Drosseln des Fluidstroms 3.8 vorgesehen, um die Geräuschbildung zu reduzieren. Zu diesem Zweck ist zwischen dem Pumpenzylinder 5 und dem Deckel 3 ein Einbauraum 3.6 für die Drosselvorrichtung 10 vorgesehen, welcher von einer ersten Fläche an der Stirnseite des Pumpenzylinders 5 und von einer nach innen abgestuften zweiten Fläche des Deckels 3 begrenzt ist. Der Aufnahmeraum 3.6 ist im Wesentlichen kreisrund ausgeführt und mündet in den Fluidkanal 3.2. Die Drosselvorrichtung 10 wird vor dem Aufpressen des Deckels 3 auf den Absatz 5.1 des Pumpenzylinders 5 in den Deckel 3 eingelegt, wie aus 2 ersichtlich ist.
  • Der Deckel 3 kann auf bekannte Weise entweder spanend oder umformend hergestellt werden, wobei sich unter wirtschaftlicher Betrachtung für große Stückzahlen das Umformverfahren anbietet. Die Abströmgeometrie beeinflusst das Geräuschverhalten der Kolbenpumpe 1 und wird deswegen geeignet ausgebildet. Diese Ausbildung ist bei aus dem Stand der Technik bekannten Kolbenpumpen meist eine geeignete Verjüngung des Abströmkanals, welche dann eine Drosselwirkung darstellt. Durch diese Drosselwirkung wird ein hydraulischer Tiefpass erzeugt, welcher sich positiv auf die unerwünschte Geräuschentwicklung auswirkt. Das Verhalten der dynamischen Viskosität der Bremsflüssigkeit im Bereich zwischen 0° und 120° C kann als nahezu konstant angesehen werden und die optimale Drosselwirkung wird für diesen Temperaturbereich definiert. Als Resultat der großen Veränderung der kinematischen Viskosität der Bremsflüssigkeit über den geforderten Temperaturbereich von –40°C bis 120°C belastet die Drossel vor allem bei niederen Temperaturen die druckbelasteten Bauteile der Kolbenpumpe 1 sowie des gesamten Pumpenantriebes. Durch den verengten Querschnitt wird bei niederen Temperaturen eine deutliche erhöhte Flüssigkeitsreibung indiziert, dies führt zu einer deutlichen Überhöhung des Pumpeninnendruckes und daraus resultieren die oben genannten Belastungen.
  • Wie aus 1 bis 4 weiter ersichtlich ist, weist die Vorrichtung 10 zur Drosselung einer Fluidströmung 3.8 ein Federelement 12 auf, welches in Verbindung mit dem Fluidkanal 3.2 eine Drosselstelle 14 mit einem vorgebbaren Öffnungsquerschnitt ausbildet. Hierbei ist das Federelement 12 als offener Ring mit zwei Federschenkeln 12.1, 12.2 ausgeführt und ist zumindest im Bereich der mindestens einen Drosselstelle 14 federnd ausgebildet, so dass der Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle 14 in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz variabel einstellbar ist. Erfindungsgemäß ist an einem ersten Federschenkel 12.1 ein als Dichtbügel 12.3 ausgeführter Fortsatz ausgebildet, welcher die mindestens eine Drosselstelle 14 überdeckt und den Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle 14 in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz variabel einstellt. Dadurch sind Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise in der Lage, ihr Drosselverhalten bzw. ihren Öffnungsquerschnitt dynamisch an die herrschende Druckdifferenz anzupassen.
  • Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der als Dichtbügel 12.3 ausgeführte Fortsatz kleiner als der Fluidkanal 3.2 ausgeführt, so dass ein minimaler Öffnungsquerschnitt QF des Fluidkanals 3.2 an der Drosselstelle 14 unabhängig von der Druckdifferenz fest vorgegeben ist. Der minimale Öffnungsquerschnitt QF ist in Abhängigkeit vom gewünschten Drosselverhalten auf einen Volumenstrom in einem vorgegebenen Temperaturbereich von vorzugsweise 0°C bis 120°C optimiert. Auf Grund von Temperaturänderung ändert sich auch die Viskosität des Fluids und somit der Strömungswiderstand am vorgegebenen minimalen Öffnungsquerschnitt QF der Drosselstelle 14. Durch die federnde Ausführung des Grundkörpers des Federelements 12 im Bereich der Drosselstelle 14 wird die Drosselstelle 14 aufgeweitet, so dass sich der freie Querschnitt vergrößert bzw. ein neuer freier Querschnitt einstellt. Dadurch steigt der Innendruck der Kolbenpumpe 1 in vorteilhafter Weise, insbesondere bei niedrigen Temperaturen nicht an, so dass andere Bauteile der Kolbenpumpe 1 nicht beschädigt werden. Ein von der Druckdifferenz unabhängiger maximaler Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle 14 kann beispielsweise vom vorhandenen Einbauraum 3.6 oder von einem Anschlag vorgegeben werden. Im dargestellten Ausführungsbeispiel wird der maximale Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle 14 dadurch begrenzt, dass der Dichtbügel 12.3 nur so weit in eine Spreizrichtung 12.4 bewegt werden kann, bis ein Bügelende 12.4 an einer korrespondierenden Seitenwand des Fluidkanals 3.2 anliegt. Das dynamische Verhalten des Öffnungsquerschnitts der Drosselstelle 14 bei Druckdifferenzänderungen kann in vorteilhafter Weise durch Auswahl bzw. Vorgabe der Federeigenschaften und/oder der Bauform des Grundkörpers des Federelements 12 und/oder der Bauform der Drosselstelle 14 bestimmt werden. Der Grundkörper des Federelements 12 kann beispielsweise aus Runddraht und/oder Flachdraht und/oder als Stanzteil hergestellt werden.
  • Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, weist der Aufnahmeraum 3.6 im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Abstützung 3.9 auf, wobei der Grundkörper des Federelements 12 so in den Aufnahmeraum 3.6 eingelegt ist, dass der am ersten Federschenkel 12.1 angeordnete Dichtbügel 12.3 an einer Wand des Fluidkanals 3.2 anliegt und ein Federende 12.5 des zweiten Federschenkels 12.2 an der Abstützung 3.9 anliegt. Dadurch ist das Federelement 12 in vorteilhafter Weise verdrehsicher im Deckel 3 angeordnet. Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ermöglicht der vorgegebene minimale Öffnungsquerschnitt QF der Drosselstelle 14, deren Form von vom Dichtbügel 12.3 des Federelements 12 und vom Fluidkanal 3.2 bestimmt wird, bis zu einem durch das Federverhalten bestimmten Grenzdruckdifferenzwert eine zunehmende Fluidströmung 3.2 durch den Fluidkanal 3.2 an der Drosselstelle 14. Steigt die Druckdifferenz über den Grenzdruckdifferenzwert an, dann wird der Dichtbügel 12.3 in die durch einen Pfeil 12.4 angezeigte Richtung gespreizt, so dass sich der Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle 14 und eine Strömungsmenge des Fluids vergrößert und die wirksame Druckdifferenz reduziert.
  • Wie aus 2 weiter ersichtlich ist, ist ein Durchmesser des Grundkörpers des Federelements 12 größer als ein Durchmesser des Aufnahmeraums 3.6 ausgeführt, so dass das Federelement 12 mit Vorspannung in den Aufnahmeraum 3.6 eingelegt ist. Dadurch ergibt sich ein fester Sitz des Federelements 12 im Aufnahmeraum 3.6. Alternativ kann der Durchmesser des Grundkörpers des Federelements 12 kleiner als der Durchmesser des Aufnahmeraums 28 ausgeführt werden, so dass das Federelement 12 mit radialem Spiel in den Aufnahmeraum 3.3 eingelegt ist. In diesem Fall weist der Grundkörper des Federelements 12 eine kleinere Federsteifigkeit als bei der Ausführung mit einem größeren Durchmesser auf.
  • Wie aus 4 weiter ersichtlich, ist das Federelement 12 um eine vorgegebene Höhe h axial verschränkt ausgeführt. Dadurch wird das Federelement 12 durch den Pumpenzylinder 5 und den Deckel 3 axial vorgespannt, wodurch der Dichtbügel 12.3 am Boden gehalten und das Federelement 12 geräuschfrei bzw. „klapperfrei" montiert ist.
  • Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung ermöglichen in vorteilhafter Weise ein sehr gutes NVH-Verhalten (NVH: Noise, Vibration, Harshness). Mittels der federnden Drosselvorrichtung kann bei hochviskosem Zustand des Fluids die Druckdifferenz vor und nach der Drosseleinrichtung in vorteilhafter Weise konstant gehalten werden. Dadurch reduzieren sich die Antriebsleistung, sowie die Belastung der kraftübertragenden Einzelteile wie Lager, Kolben, Hochdruckdichtringe usw. Dies kann bei zukünftigen Konstruktionen bei geeignetem Design zur Kostenersparnis ausgenutzt werden. Des Weiteren kann durch die Formgebung der Drosselstelle das Drosselverhalten bzw. das Abströmverhalten in vorteilhafter Weise auf die Funktion abgestimmt werden.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 102010040169 A1 [0004]

Claims (10)

  1. Vorrichtung zur Drosselung einer Fluidströmung mit einem Federelement (12), welches in Verbindung mit einem Fluidkanal (3.2) eine Drosselstelle (14) mit einem vorgebbaren Öffnungsquerschnitt ausbildet, wobei das Federelement (12) als offener Ring mit zwei Federschenkeln (12.1, 12.2) ausgeführt und zumindest im Bereich der mindestens einen Drosselstelle (14) federnd ausgebildet ist, so dass der Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle (14) in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz variabel einstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem ersten Federschenkel (12.1) ein als Dichtbügel (12.3) ausgeführter Fortsatz ausgebildet ist, welcher die mindestens eine Drosselstelle (14) überdeckt und den Öffnungsquerschnitt der Drosselstelle (14) in Abhängigkeit von einer Druckdifferenz variabel einstellt.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der als Dichtbügel (12.3) ausgeführte Fortsatz kleiner als der Fluidkanal (3.2) ausgeführt ist, so dass ein minimaler Öffnungsquerschnitt des Fluidkanals (3.2) an der Drosselstelle (14) fest vorgegeben ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der minimale Öffnungsquerschnitt des Fluidkanals (3.2) an der Drosselstelle (14) auf einen Volumenstrom in einem vorgegebenen Temperaturbereich von vorzugsweise 0°C bis 120°C optimiert ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Federelement (12) um eine vorgegebene Höhe (h) axial verschränkt ausgeführt ist.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper des Federelements (12) aus Runddraht und/oder Flachdraht und/oder als Stanzteil ausgeführt ist.
  6. Kolbenpumpe zur Förderung von Fluiden, welche einen Kolben, einen Pumpenzylinder (5) und einen zwischen einem Einlassventil und einem Auslassventil (20) angeordneten Druckraum (5.2) umfasst, welcher von einem Deckel (3) abgeschlossen ist, wobei in der Fluidströmung (3.8) nach dem Auslassventil (20) Mittel (10) zum Drosseln der Fluidströmung (3.8) vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosselmittel als Vorrichtung (10) zur Drosselung einer Fluidströmung (3.8) nach einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgeführt sind.
  7. Kolbenpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper des Federelements (12) in einen Aufnahmeraum (3.6) eingelegt ist, welcher durch eine erste Fläche des Pumpenzylinders (5) und eine zweite Fläche im Deckel (3) begrenzt ist, wobei der Aufnahmeraum (3.6) im Wesentlichen kreisrund ausgeführt ist und in einen Fluidkanal (3.2) mündet.
  8. Kolbenpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Aufnahmeraum (3.6) eine Abstützung (3.9) aufweist.
  9. Kolbenpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper des Federelements (12) so in den Aufnahmeraum (3.6) eingelegt ist, dass der am ersten Federschenkel (12.1) angeordnete Dichtbügel (12.3) an einer Wand des Fluidkanals (3.2) anliegt und ein Federende (12.5) des zweiten Federschenkels (12.2) an der Abstützung (3.9) anliegt.
  10. Kolbenpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser des Grundkörpers des Federelements (12) größer als ein Durchmesser des Aufnahmeraums (3.6) ausgeführt ist, so dass das Federelement (12) mit Vorspannung in den Aufnahmeraum (3.6) eingelegt ist, oder dass der Durchmesser des Grundkörpers des Federelements (12) kleiner als der Durchmesser des Aufnahmeraums (3.6) ausgeführt ist, so dass das Federelement (12) mit radialem Spiel in den Aufnahmeraum (3.6) eingelegt ist.
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