EP1101948A2 - Kühlwasserpumpe, insbesondere für eine Brennkraftmaschine - Google Patents

Kühlwasserpumpe, insbesondere für eine Brennkraftmaschine Download PDF

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EP1101948A2
EP1101948A2 EP00890333A EP00890333A EP1101948A2 EP 1101948 A2 EP1101948 A2 EP 1101948A2 EP 00890333 A EP00890333 A EP 00890333A EP 00890333 A EP00890333 A EP 00890333A EP 1101948 A2 EP1101948 A2 EP 1101948A2
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EP
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leakage
cooling water
water pump
space
housing
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Martin Schober
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    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
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    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/12—Shaft sealings using sealing-rings
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/60—Fluid transfer
    • F05D2260/602—Drainage
    • F05D2260/6022—Drainage of leakage having past a seal

Definitions

  • the invention relates to a cooling water pump, in particular for an internal combustion engine, with a housing that has at least one bearing for mounting a pump shaft has, with a sealing element for sealing the bearing opposite a working space containing the cooling medium, as well as one in the housing arranged leakage space for receiving coolant through the Sealing element has passed through.
  • Cooling water pumps are relatively difficult working conditions in motor vehicles exposed. There are long downtimes and large temperature fluctuations to cope with, and it becomes maintenance-free operation over one provided a long period. It has turned out to be almost impossible in practice proven to achieve a completely leak-free seal of the pump, that means it always has to leak small amounts of cooling medium be counted. However, it is undesirable to easily leak this amount to leave the pump, as this gives the impression of a defect is awakened.
  • a cooling water pump which one in the direction of the pump shaft axis has demoldable leakage space, which is in the installation position below the pump shaft.
  • the leakage space has an opening to the outside, which are at least partially closed by a cover, for example a metal foil is. Only a small opening remains through which the water vapor can escape or through which in the event of failure of the mechanical seal the escaping Cooling water can overflow. Since the leak chamber must be tight, it is necessary to glue the lid and additionally caulk it. Around the leakage chamber with the space between the bearing and the mechanical seal to connect, an additional connection hole is necessary. The The production of this leakage space is therefore very complex and cost-intensive.
  • the publication DE 28 46 950 B1 describes a coolant pump for a liquid-cooled internal combustion engine, with a leakage chamber in the pump housing for receiving coolant that has passed through the sealing element.
  • the leakage chamber designed as an evaporation chamber is drilled Blind hole executed, which is covered by a plug. For Making the leakage chamber requires additional steps, what increases the manufacturing effort.
  • the leakage space in one casting process can be produced together with the housing, the leakage space through one essentially transversely, preferably in a normal plane to the pump shaft axis pulled slide is demoldable.
  • the pump shaft pullable slide can preferably on the suction side arranged leakage space produced in one operation with the housing become.
  • the slider is also shaped so that it is the connecting channel between the leakage space and a connection space between the bearing and Manufactures mechanical seal.
  • the opening - in the installed position of the cooling water pump considered - arranged at the highest point of the leakage space is, wherein the opening is preferably surrounded by a flange surface.
  • the Installation position of the leakage space is directed essentially obliquely upwards, so that no cooling water can escape through the leakage space.
  • the Water vapor can escape unhindered through the opening.
  • the leakage space is drawn as high as possible, the opening preferably is at least partially above the pump shaft axis. To everyone To avoid steam accumulation, it is advantageous if the cross section of the leakage space extended towards the opening.
  • an leakage hole leading outwards emerges from the leakage chamber. Due to the leakage hole, the bearing will fail if the mechanical seal fails overflowing cooling water protected.
  • the leakage hole is there preferably below the center of the bearing, so that overflowing cooling water can drain out of the leakage chamber through the leakage hole.
  • a special one simple manufacture is possible if the leakage hole is parallel to the Pump shaft axis is arranged. The leakage hole can thus be in the opening direction of the die casting tool for the housing.
  • the leakage space produced according to the invention can be used both in cooling water pumps be provided in which the suction chamber of the cooling water pump and the bearing on the same side, as well as with cooling water pumps where suction chamber and bearing are on different sides of the impeller.
  • the cooling water pump shown in Fig. 1 has a housing 2 in which a bearing 3 formed by roller bearings is arranged, which has a pump shaft 4 rotatably.
  • An impeller 5 is known in the pump shaft 4 Way attached.
  • the impeller 5 sucks cooling medium, such as cooling water, in one Suction area 6, and pushes it in the radial direction into one in the housing 2 trained pump chamber 7.
  • the pump chamber 7 is not one shown cover, as it is attached to the housing 2, closed.
  • a sealing element 8 for sealing of the cooling medium is provided, this sealing element 8 for example is designed as a mechanical seal. Through this sealing element 8 prevents cooling medium from the pump chamber 7 to the bearing 3 and on can get outside.
  • a connecting space 9 is arranged, one of which is directed downwards Connection channel 10 goes out and in a likewise in the housing 2 on the suction side arranged leakage space 11 opens.
  • the leakage space 11 has on it - viewed in the installation position of water pump 1 - highest opening 12, which is surrounded by a flange surface 13.
  • the leakage space 11 is in the Housing 2 arranged so that its walls 14 in the installed position of the water pump 1 both to a horizontal plane 15 and to a vertical axis 16 are inclined.
  • the leakage space 11 can be produced by a lateral slide which is transverse to the Pump shaft axis 4a, preferably radial or tangential to pump shaft 4, thus preferably essentially in a normal plane 20 to the pump shaft axis 4a is pulled.
  • the connecting channel 10 is also suitable through the shaped slider malleable. This facilitates the creation of the leakage space 11 essential.
  • a predetermined amount of cooling medium can be collected in the leakage space 11 become.
  • the cooling medium collected in the leakage space 11 can be heated evaporate through the bearing heat through the opening 12.
  • To the steam outlet To facilitate, the leakage space 11 is shaped so that the walls 14 in Expand towards the opening 12.
  • the opening 12 In order to spill over of the trapped while the vehicle is traveling To prevent cooling medium from the opening 12, the leakage space 11 is possible pulled up, the opening 12 preferably at least partially above the level of the pump shaft axis 4a - viewed in a normal plane 20 is located on the pump shaft axis 4a.
  • the housing 2 To the camp 3 before overflowing, the housing 2 has one in the direction of the pump shaft axis 4a formed leakage hole 17, which from the leakage space 11th leads to the outside.
  • the leakage hole 17 is preferably located below a horizontal plane 15a running through the bearing center 3a. Through this Leakage hole 17, the coolant can drain to the outside.
  • the leakage hole 17 can together with the housing 2 by the die casting tool for the housing 2 are manufactured.
  • the suction area 7 of the cooling water pump is located 1 on the same side of the impeller 5 as the bearing 3 and the sealing element 8.
  • the leakage space 11 shaped according to the invention can of course, however also be provided in cooling water pumps 2, in which the suction area 6 and the sealing element 8 are located on different sides of the impeller 5.
  • the present invention makes it possible to manufacture a cooling water pump 1 to reduce significantly.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kühlwasserpumpe (1), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (2), das zumindest ein Lager (3) zur Lagerung einer Pumpenwelle (4) aufweist, mit einem Dichtelement (8) zur Abdichtung des Lagers (3) gegenüber einem das Kühlmedium enthaltenden Arbeitsraum, sowie mit einem im Gehäuse angeordneten Leckageraum (11) zur Aufnahme von Kühlmedium, das durch das Dichtelement (8) hindurchgetreten ist. Eine besonders einfache Herstellung wird dadurch erreicht, dass der Leckageraum (11) in einem Gießvorgang zusammen mit dem Gehäuse herstellbar ist, wobei der Leckageraum (11) durch einen im wesentlichen quer, vorzugsweise in einer Normalebene (20) auf die Pumpenwellenachse gezogenen Schieber entformbar ist. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Kühlwasserpumpe, insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse, das zumindest ein Lager zur Lagerung einer Pumpenwelle aufweist, mit einem Dichtelement zur Abdichtung des Lagers gegenüber einem das Kühlmedium enthaltenden Arbeitsraum, sowie mit einem im Gehäuse angeordneten Leckageraum zur Aufnahme von Kühlmedium, das durch das Dichtelement hindurchgetreten ist.
Kühlwasserpumpen sind in Kraftfahrzeugen relativ schwierigen Arbeitsbedingungen ausgesetzt. So sind etwa lange Stillstandszeiten und große Temperaturschwankungen zu bewältigen, und es wird ein wartungsfreier Betrieb über einen langen Zeitraum vorausgesetzt. Dabei hat es sich in der Praxis als nahezu unmöglich erwiesen, eine vollkommen leckfreie Abdichtung der Pumpe zu erreichen, das heißt es muss stets mit dem Austritt geringer Mengen von Kühlmedium gerechnet werden. Es ist jedoch unerwünscht, diese Leckagemenge ohne weiteres aus der Pumpe austreten zu lassen, da dadurch der Eindruck eines Defektes erweckt wird.
Aus der älteren österreichischen Patentanmeldung Nr. 773/99 der Anmelderin ist eine Kühlwasserpumpe bekannt, welche einen in Richtung der Pumpenwellenachse entformbaren Leckageraum aufweist, der sich in der Einbaulage unterhalb der Pumpenwelle befindet. Der Leckageraum weist eine Öffnung nach außen auf, die durch einen Deckel, beispielsweise eine Metallfolie zumindest teilweise verschlossen ist. Frei bleibt nur eine kleine Öffnung, durch die der Wasserdampf entweichen kann bzw. durch welche bei Versagen der Gleitringdichtung das austretende Kühlwasser überlaufen kann. Da die Leckagekammer dicht sein muss, ist es notwendig, den Deckel zu verkleben und zusätzlich noch zu verstemmen. Um die Leckagekammer mit dem Zwischenraum zwischen Lager und Gleitringdichtung zu verbinden, ist eine zusätzliche Verbindungsbohrung notwendig. Die Herstellung dieses Leckageraumes ist daher sehr aufwendig und kostenintensiv.
Die Veröffentlichung DE 28 46 950 B1 beschreibt eine Kühlmittelpumpe für eine flüssigkeitsgekühlte Brennkraftmaschine, mit einer Leckagekammer im Pumpengehäuse zur Aufnahme von durch das Dichtelement hindurch getretenem Kühlmittel. Die als Verdampfungsraum ausgebildete Leckagekammer ist als gebohrtes Sackloch ausgeführt, welches mittels eines Stopfens abgedeckt wird. Zur Herstellung der Leckagekammer sind zusätzliche Arbeitsschritte notwendig, was den Fertigungsaufwand erhöht.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, diese Nachteile zu vermeiden und bei einer Kühlwasserpumpe der eingangs genannten Art auf möglichst einfache Weise die Bereitstellung eines Leckageraumes zu ermöglichen.
Erfindungsgemäß erfolgt dies dadurch, dass der Leckageraum in einem Gießvorgang zusammen mit dem Gehäuse herstellbar ist, wobei der Leckageraum durch einen im wesentlichen quer, vorzugsweise in einer Normalebene auf die Pumpenwellenachse gezogenen Schieber entformbar ist. Durch den radial oder tangential zur Pumpenwelle ziehbaren Schieber kann der vorzugsweise saugseitig angeordnete Leckageraum in einem Arbeitsgang mit dem Gehäuse hergestellt werden. Der Schieber ist dabei auch so geformt, dass er den Verbindungskanal zwischen dem Leckageraum und einem Verbindungsraum zwischen Lager und Gleitringdichtung herstellt.
Vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Öffnung - in der Einbaulage der Kühlwasserpumpe betrachtet - an der höchsten Stelle des Leckageraumes angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Öffnung von einer Flanschfläche umgeben ist. Die Einbaulage des Leckageraumes ist dabei im wesentlichen schräg nach oben gerichtet, so dass durch den Leckageraum kein Kühlwasser entweichen kann. Der Wasserdampf kann aber durch die Öffnung ungehindert austreten. Um genügend Sicherheit gegen ein Überschwappen bei Bewegung des Fahrzeuges zu erreichen, ist der Leckageraum möglichst hoch gezogen, wobei sich die Öffnung vorzugsweise zumindest zum Teil über der Pumpenwellenachse befindet. Um jede Dampfansammlung zu vermeiden, ist es vorteilhaft, wenn sich der Querschnitt des Leckageraumes zur Öffnung hin erweitert.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass von der Leckagekammer eine nach außen führende Leckagebohrung ausgeht. Durch die Leckagebohrung wird das Lager bei Versagen der Gleitringdichtung vor überlaufendem Kühlwasser geschützt. Die Leckagebohrung befindet sich dabei vorzugsweise unterhalb des Lagermittelpunktes, so dass überlaufendes Kühlwasser durch die Leckagebohrung aus der Leckagekammer ablaufen kann. Eine besonders einfache Fertigung ist möglich, wenn die Leckagebohrung parallel zur Pumpenwellenachse angeordnet ist. Die Leckagebohrung kann somit in der Öffnungsrichtung des Druckgusswerkzeuges für das Gehäuse mitgeformt sein.
Der erfindungsgemäß hergestellte Leckageraum kann sowohl bei Kühlwasserpumpen vorgesehen sein, bei denen sich der Saugraum der Kühlwasserpumpe und das Lager auf der selben Seite, als auch bei Kühlwasserpumpen, bei denen sich Saugraum und Lager auf unterschiedlichen Seiten des Laufrades befinden.
Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
Fig. 1
einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Kühlwasserpumpe,
Fig. 2
das Gehäuse der Kühlwasserpumpe in einer antriebsstirnseitigen Ansicht,
Fig. 3
das Gehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie III - III in Fig. 2,
Fig. 4
das Gehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie IV - IV in Fig. 3 und
Fig. 5
das Gehäuse in einem Schnitt gemäß der Linie V - V in Fig. 3.
Die in Fig. 1 dargestellte Kühlwasserpumpe weist ein Gehäuse 2 auf, in welchem ein durch Wälzlager gebildetes Lager 3 angeordnet ist, welches eine Pumpenwelle 4 drehbar lagert. Auf der Pumpenwelle 4 ist ein Laufrad 5 in bekannter Weise befestigt. Das Laufrad 5 saugt Kühlmedium, wie etwa Kühlwasser, in einem Ansaugbereich 6 an, und stößt es in radialer Richtung in eine im Gehäuse 2 ausgebildete Pumpenkammer 7 aus. Die Pumpenkammer 7 ist durch einen nicht dargestellten Deckel, wie er am Gehäuse 2 angebracht ist, verschlossen.
Zwischen dem Gehäuse 2 und der Pumpenwelle 4 ist ein Dichtelement 8 zur Abdichtung des Kühlmediums vorgesehen, wobei dieses Dichtelement 8 beispielsweise als Gleitringdichtung ausgebildet ist. Durch dieses Dichtelement 8 wird verhindert, dass Kühlmedium vom Pumpenraum 7 zum Lager 3 und weiter nach außen gelangen kann. Zwischen dem Dichtelement 8 und dem Lager 3 ist im Gehäuse 2 ein Verbindungsraum 9 angeordnet, von dem ein nach unten gerichteter Verbindungskanal 10 ausgeht und in einem ebenfalls im Gehäuse 2 saugseitig angeordneten Leckageraum 11 einmündet. Der Leckageraum 11 weist an seiner - in der Einbaulage der Wasserpumpe 1 betrachtet - höchsten Stelle eine Öffnung 12 auf, die von einer Flanschfläche 13 umgeben ist. Der Leckageraum 11 ist im Gehäuse 2 so angeordnet, dass seine Wände 14 in der Einbaulage der Wasserpumpe 1 sowohl zu einer Horizontalebene 15, als auch zu einer vertikalen Achse 16 geneigt sind.
Der Leckageraum 11 ist durch einen seitlichen Schieber herstellbar, der quer zur Pumpenwellenachse 4a, vorzugsweise radial oder tangential zur Pumpenwelle 4, also vorzugsweise im wesentlichen in einer Normalebene 20 auf die Pumpenwellenachse 4a gezogen wird. Auch der Verbindungskanal 10 ist durch den geeignet geformten Schieber formbar. Dies erleichtert die Herstellung des Leckageraumes 11 wesentlich.
Im Leckageraum 11 kann eine vorbestimmte Menge an Kühlmedium aufgefangen werden. Das in dem Leckageraum 11 aufgefangene Kühlmedium kann erwärmt durch die Lagerwärme über die Öffnung 12 verdampfen. Um den Dampfaustritt zu erleichtern, ist der Leckageraum 11 so geformt, dass sich die Wände 14 in Richtung zur Öffnung 12 hin erweitern.
Um während der Fahrt des Fahrzeuges ein Überschwappen des aufgefangenen Kühlmediums aus der Öffnung 12 zu verhindern, ist der Leckageraum 11 möglichst hochgezogen, wobei sich die Öffnung 12 vorzugsweise zumindest teilweise über dem Niveau der Pumpenwellenachse 4a - betrachtet in einer Normalebene 20 auf die Pumpenwellenachse 4a - befindet. Um das Lager 3 vor überlaufendem Kühlwasser zu schützen, weist das Gehäuse 2 eine in Richtung der Pumpenwellenachse 4a ausgebildete Leckagebohrung 17 auf, welche vom Leckageraum 11 nach außen führt. Die Leckagebohrung 17 befindet sich vorzugsweise unterhalb einer durch die Lagermitte 3a verlaufenden Horizontalebene 15a. Durch diese Leckagebohrung 17 kann das Kühlmittel nach außen ablaufen. Die Leckagebohrung 17 kann zusammen mit dem Gehäuse 2 durch das Druckgusswerkzeug für das Gehäuse 2 hergestellt werden.
Im Ausführungsbeispiel befindet sich der Ansaugbereich 7 der Kühlwasserpumpe 1 auf der gleichen Seite des Laufrades 5 wie das Lager 3 und das Dichtelement 8. Der erfindungsgemäß geformte Leckageraum 11 kann selbstverständlich aber auch bei Kühlwasserpumpen 2 vorgesehen sein, bei welchen sich der Ansaugbereich 6 und das Dichtelement 8 auf unterschiedlichen Seiten des Laufrades 5 befinden.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht es, bei einer Kühlwasserpumpe 1 den Herstellungsaufwand wesentlich zu reduzieren.

Claims (7)

  1. Kühlwasserpumpe (1), insbesondere für eine Brennkraftmaschine, mit einem Gehäuse (2), das zumindest ein Lager (3) zur Lagerung einer Pumpenwelle (4) aufweist, mit einem Dichtelement (8) zur Abdichtung des Lagers (3) gegenüber einem das Kühlmedium enthaltenden Arbeitsraum, sowie mit einem im Gehäuse angeordneten Leckageraum zur Aufnahme von Kühlmedium, das durch das Dichtelement (8) hindurchgetreten ist, dadurch gekennzeichnet , dass der Leckageraum (11) in einem Gießvorgang zusammen mit dem Gehäuse herstellbar ist, wobei der Leckageraum (11) durch einen im wesentlichen quer, vorzugsweise in einer Normalebene (20) auf die Pumpenwellenachse (4a) gezogenen Schieber entformbar ist.
  2. Kühlwasserpumpe (1) nach Anspruch 1, wobei der Leckageraum (11) eine Öffnung (12) nach außen aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (12) - in der Einbaulage der Kühlwasserpumpe (1) betrachtet - an der höchsten Stelle des Leckageraumes (11) angeordnet ist, wobei vorzugsweise die Öffnung (12) von einer Flanschfläche (13) umgeben ist.
  3. Kühlwasserpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass von der Leckagekammer (11) eine nach außen führende Leckagebohrung (17) ausgeht.
  4. Kühlwasserpumpe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Leckagebohrung (17) - in der Einbaulage der Kühlwasserpumpe (1) betrachtet - tiefer als der Mittelpunkt (3a) des Lagers (3) angeordnet ist.
  5. Kühlwasserpumpe (1) nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Leckagebohrung (17) parallel zur Pumpenwellenachse (4a) angeordnet ist.
  6. Kühlwasserpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Leckageraumes (11) zur Öffnung (12) hin erweitert.
  7. Kühlwasserpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Leckageraum (1) saugseitig angeordnet ist.
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