专利名称：具有改良的密封的旋转泵的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种旋转泵，特别是旋转容积式泵，其在泵的可运动的调整单元的区域内具有改良的密封。旋转容积式泵特别可以是叶片泵或摆动滑阀泵，但是原则上其它的泵通过本发明也是可实现的。
背景技术：
旋转泵具有可旋转的输送轮并且为了调整其单位输送量还具有包围所述输送轮的、可往复运动的调整单元，该调整单元沿其可运动的方向由控制流体加载并且逆着由所述控制流体施加的控制流体力由复位力加载。控制流体的压力与由泵输送的流体的压力相关。在大多数的应用中从由泵输送的流体中分流出一部分并且作为控制流体供应给调整单元。为了密封由控制流体加载的控制压力室，调整单元在其周边与配合面的滑动接触中构成径向的密封间隙并在其轴向的各端侧各构成一个密封间隙。由于构成密封间隙的部件的热膨胀的不同，所述密封间隙的宽度与泵温相关地发生变化。在大多数的泵实施结构中密封间隙随着温度的上升而变大。密封间隙也可能由于磨损、特别是由于磨合时的磨损而变大。制造公差是输送量不精确的另一原因。如果借助控制流体来调控泵，由所述控制流体沿减少单位输送量的方向加载调整单元，则压力水平一当达到该压力水平时便开始调控一随着温度以及随着时间的流逝由于磨损而改变。制造公差对泵与泵的区别负责。例如由WO 2006/066405AUW0 2007/128105A1 和 W02010/142611A1 已知一些如本发明所涉及的泵。为了改良密封，采用设置在周边密封间隙中的密封元件。
发明内容
本发明的目的是，以提高的可靠性保障对可调整的旋转泵、特别是旋转容积式泵的符合要求的输送量或者压力的调节。本发明从旋转泵、例如旋转容积式泵出发，所述泵包括带有输送腔的壳体、在所述输送腔内围绕旋转轴线可旋转的输送轮以及包围所述输送轮的调整单元。壳体在低压侧具有用于流体的流入口且在高压侧具有用于流体的流出口。流入口和流出口与输送腔相连接。输送轮与调整单元构成输送小室，在旋转驱动输送轮时这些输送小室沿输送轮的旋转方向在输送腔的与所述流入口连通的低压侧增大并在输送腔的与所述流出口连通的高压侧减小，以将流体从流入口输送到流出口。调整单元为了调整容积式泵的单位输送量而在壳体中能够相对输送轮沿调整方向和调整方向的反方向往复运动。调整单元限定一控制压力腔。该调整单元在其外周与所朝向的周边配合面滑动接触并且与该周边配合面在滑动接触中构成关于输送轮的旋转轴线的径向的密封间隙。另外，该调整单元与轴向朝向的轴向配合面构成轴向的密封间隙，以限定控制压力腔并最终将其密封。周边配合面和轴向配合面可以由壳体构成，优选直接由壳体构成。就此而言，壳盖被视为壳体的组成部分。这样特别是轴向配合面之一可以由容纳输送轮和调整单元的壳体部分构成，而轴向对置的其它轴向配合面可以由壳盖构成。如果配合面中的一个或多个是由一个不可运动地插入壳体的插入件或由多个分别不可运动地插入的插入件构成，这样的插入件也被视为属于壳体。此外，泵还包括用于生成沿调整方向的反方向作用到调整单元上的复位力的复位装置，所述复位力优选为弹力。复位装置为了生成复位力可以具有机械弹簧，例如螺旋压力弹簧，这还包括复位装置包括机械弹簧的优选实施形式。为了构成径向的密封间隙，在调整单元上或者在周边配合面上设置有密封元件。如果密封元件设置在周边配合面上，则该密封元件与调整单元滑动接触。更优选的是，密封元件设置在调整单元上并与周边配合面滑动接触。密封元件在调整单元的外周上或在周边配合面上优选被插入容纳部。在优选的实施形式中，泵包括用于生成作用到密封元件上的压紧力的压紧装置，所述压紧力将密封元件压入滑动接触。通过这种方式能够补偿在调整单元与周边配合面之间的径向的密封间隙的沿垂直于输送单元的旋转轴线的方向测量的间隙宽度的变化。但是在泵的运行中，流体从输送腔的高压侧通过轴向的密封间隙泄漏到控制压力腔中。这个泄漏使控制压力腔内的压力升高并且导致将调控改变到较低的压力水平。通过轴向的密封间隙的泄漏如在开头所述的那样同样与制造公差、磨损以及特别是泵温相关，其中，增大的磨损始终导致而升温在大多数实施形式中导致所述泄漏的增大以及与此相应地导致调控朝较低的泵压改变。为了补偿轴向的密封间隙的沿轴向方向测量的间隙宽度的变化或必要情况下补偿径向的密封间隙的间隙宽度的变化，在密封元件上设置有基本泄漏横截面，通过该基本泄漏横截面控制流体可以从控制压力腔适宜地、即以通过基本泄漏横截面的流动横截面预先确定的方式流向泵的低压侧。在优选的实施形式中仅仅在密封元件上设置一个唯一的或多个基本泄漏横截面。但是原则上也可以在密封元件上设置一个唯一的或多个基本泄漏横截面并且附加地在密封元件的配合面中的一个上设置一个唯一的另外的基本泄漏横截面或多个另外的基本泄漏横截面。密封元件的配合面是周边配合面和在密封元件的轴向端部的区域内的轴向配合面，密封元件与所述周边配合面在滑动接触中构成径向的密封间隙。通过根据本发明的基本泄漏横截面，基本泄漏量以预先确定的方式得到调定，该基本泄漏量与轴向的间隙宽度的变化无关并且因此与磨损状态和泵温无关并且此外仅仅受其本身的制造公差、即基本泄漏横截面的制造公差的影响。但是至少一个基本泄漏横截面可以简单地并因此成本低廉地以与间隙尺寸相比较小的制造公差来成形。由泵为消耗器、例如为内燃机所提供的压力因此可以得到比在传统的泵中更加精确地调节或维持。密封元件例如可以整体轴向地后退到调整单元之后，从而使在密封元件的轴向端部中的一个上的基本泄漏横截面或在密封元件的两个轴向端部上的各一个基本泄漏横截面在密封兀件的轴向延长部中在密封兀件的整个横截面上保持自由。所述一个基本泄漏横截面或多个基本泄漏横截面特别地可以成形在密封元件上。在这样的实施形式中，调整单元和密封元件可以具有相同的轴向长度，或密封元件甚至在一个或两个轴向端部上沿朝向相应的轴向配合面的方向略微伸出调整单元的相应的端面。在密封元件上的成形包括的实施形式为，在这些实施形式中在处于滑动接触的密封面上的基本泄漏横截面在密封元件的轴向的中心区域内延伸。与将基本泄漏横截面仅仅设置在径向的密封间隙的区域内相比，优选将其设置在轴向的密封间隙之一的区域内。特别地可以将构成基本泄漏横截面的切口设置在密封元件的一个轴向的端部上，优选可以成形在密封元件的所述轴向的端部上。切口或槽也可以成形在密封元件上并且此外与该切口或槽相应的、构成共同的流动横截面的切口或槽可以成形在例如轴向配合面之一的或构成径向的密封间隙的周边配合面的对置的配合面上。然而适宜的是，所述一个基本泄漏横截面或多个基本泄漏横截面只成形在密封元件上。在改进方案中，构成基本泄漏横截面的切口成形在密封元件的朝向周边配合面的正面上或成形在密封元件的朝向调整单元的背面上。这一点适用的优选的实施形式是，在这些实施形式中密封元件设置在调整单元上。在密封元件设置在周边配合面上的实施形式中，构成基本泄漏横截面的切口成形在密封元件的朝向调整单元的外周的正面上或成形在密封元件的朝向壳壁的背面上，密封元件在这样的实施形式中会设置在所述壳壁中。切口优选延伸至密封元件的一个轴向端部。特别地也可以在密封元件的正面上成形作为切口的第一基本泄漏横截面以及在密封元件的背面上成形作为切口的另一个第二基本泄漏横截面。如果切口如优选的那样延伸至密封元件的轴向端部，则所述切口可以如此成形，以至密封元件向有关的轴向端部那边逐渐地或优选通过其正面或其背面上的凸台或者台阶变细。密封元件还可以在有关的轴向端部上环绕地变细，例如呈锥形。然而优选台阶式地或者凸台式地变细。优选在密封元件的两个轴向端部上分别设置有基本泄漏横截面。至少两个基本泄漏横截面有益地成形在密封元件上。基本泄漏横截面可以两个成形在密封元件的正面上或可以两个成形在密封元件的背面上。密封元件也可以在两个轴向端部上既在正面上也在背面上分别具有一个基本泄漏横截面，即总共具有至少四个基本泄漏横截面。如果密封元件在基本泄漏横截面方面或原则上按照该密封元件的形状是镜像对称的，基本泄漏横截面例如设置为关于密封元件的沿调整方向延伸的中心轴线镜像对称，或所述密封元件在其正面上如在其背面上那样成形，即关于在正面与背面之间延伸的轴向的平面镜像对称，对于泵的组装来说是有益的。相应的镜像对称并不一定要绝对完美无缺。有益的还有如下的实施形式，在这些实施形式中实现广泛的镜向对称，从而在将密封元件插入构成在周边配合面上或优选构成在调整单元上的容纳部时，正面与背面可以互相调换或左侧的轴向端部与右侧的轴向端部可以互相调换。基本泄漏横截面具有优选至少0.01mm、更优选至少0.05mm的径向测量的高度。如果如优选的那样具有多个基本泄漏横截面，这一点分别适用于每个基本泄漏横截面。如果只具有一个唯一的基本泄漏横截面，那么该基本泄漏横截面具有的沿泵的轴线方向测量的宽度优选为沿相同方向测量的密封元件的长度的至少5%。所述宽度优选最大为密封元件的长度的50%，就是说，基本泄漏横截面有益地在密封元件长度的最大50%上延伸。沿在泵运行中流过基本泄漏横截面的控制流体的流向看，该基本泄漏横截面优选处处都是相同的，就是说是不变的。然而如果基本泄漏横截面根据尺寸或形状发生变化，则宽度的优选的最小极限和最大极限有益地在基本泄漏横截面的整个长度上都适用。如果具有多个基本泄漏横截面，那么前述的用于宽度的尺寸确定规则在总体上适用于多个基本泄漏横截面，就是说所述多个基本泄漏横截面合计具有的宽度优选最大为密封元件的整个长度的50%。在这样的实施形式中用于宽度的优选最小值同样适用于多个基本泄漏横截面的宽度总和。在优选的实施形式中，借助压紧力将密封元件压入滑动接触。在这样的实施形式中容积式泵包括用于生成压紧力的压紧装置。压紧力可以是由一个机械的或气压的弹簧单元或多个弹簧单元生成的弹力。密封元件本身也可以构成压紧装置的弹簧单元，例如通过将密封元件构造成弹性的密封环，例如构造成弹簧弹性的O型环。然而除了密封元件还可以设置一个或多个弹簧单元并且将该一个或多个弹簧元件作用到该密封元件上，以将该密封元件压入滑动接触。压紧力特别地可以通过液压生成。液压的压紧装置可以补充一个或多个弹簧单元，即，液压地且机械地生成压紧力。然而更加优选的是，压紧装置构造成纯液压的压紧装置，压紧力与此相应地是纯液压的压紧力。液压的压紧装置可以结构简单地实现并且坚固耐用且因此具有持久强度，这是因为不必再附加地建造附加的弹簧装置，即，一个或多个弹簧单元，而且也不会有材料疲劳现象。液压的压紧力可以有益地借助控制流体来生成。取而代之地，原则上液压的压紧力还可以借助其它的流体生成，例如借助在泵的高压侧的其它位置分流的流体生成，或原则上甚至通过为了生成压紧力而特意引入的、并非由泵输送的流体来生成。然而通过来自控制压力室的流体来生成压紧力可以结构简单地得以实现并且也不存在干扰泵的调节特性的、对控制压力室内的压力的反作用的危险。在有益的实施形式中，压紧装置包括连接通道，通过该连接通道密封元件可以在背向滑动接触的背面上由流体、优选由控制流体加载。连接通道使构成在密封元件的背面上的压力室优选与控制压力室相连。如果密封元件设置在调整单元上，所述连接通道在调整单元中或调整单元上延伸。如果密封元件设置在周边配合面上或者设置在构成周边配合面的壳壁上，所述连接通道通过壳体的一个壁延伸或作为槽构成在轴向配合面之一上或构成在周边配合面上，以将生成压紧力的流体引向密封元件的背面。为了加载压力，在第一实施形式中在密封元件的背面上有益地设置有槽。为了实现在密封元件的轴向长度上尽可能均匀地加载压力，所述槽对应地在密封元件的较大部分长度上、适宜地在密封元件的大部分长度上以及优选在密封元件的整个长度上延伸。无论密封元件是设置在调整单元上还是设置周边配合面上，槽都可以成形在密封元件的背向滑动接触的背面上。备选地，所述槽可以成形在、或相应的槽可以附加地朝向密封元件的背面地成形在调整单元上或成形在周边配合面上。如已经提到的那样，在优选的实施形式中槽通过连接通道与控制压力室相连。槽不设置在密封元件上，而是在第二实施形式中分别根据其设置结构或设置在调整单元上或设置在周边配合面上都能够在这样一种几何形状中简化密封元件的制造，即，密封元件没有预先确定的正面或背面，而是所述正面和所述背面可以至少如此程度地相同，即在涉及密封元件的安装时不必在其正面与背面之间进行区分。因此简化了装配，减小了错误安装的危险。槽例如可以作为凹深部或凹槽构成在密封元件的背面上。所述凹深部或凹槽优选轴向纵向延伸。如果密封元件在横截面中看在其整个长度上具有扁平的凹槽或扁平的通道，则符合优选的实施形式。这样，密封元件在横截面中例如可以是U形的，从而在这样的U形密封元件型材的底部区域内获得向着周边配合面那边的密封并且借助于U形横截面的两个由底部突起的侧边各获得一个容纳室的侧向的密封，在该容纳室中设置有密封元件并且因此减少了生成压紧力的压力流体的泄漏。为了分布用于生成压紧力的压力流体，在借助槽进行分布时在侧向由此不会损失密封面。密封元件可以由任何适合于泵的运行条件的材料制成，例如由铝或钢或有益地也由充分耐热的塑料制成。用塑料或必要情况下也仅仅是塑料涂层制造密封元件在摩擦工艺方面具有优势。可以以较高的可靠性保障密封元件在其容纳部中能够以微小的摩擦进行运动，这在任何情况下对如下优选的实施形式都是有益的，在这些实施形式中密封元件在优选由调整单元构成的容纳部内被压入滑动接触并且因此可以横向于输送轮的旋转轴线运动。密封元件特别地可以是嵌入式滑块并且可以横向于输送轮的旋转轴线有益地镶嵌在容纳部的侧壁之间并且由所述侧壁滑动引导。生成压紧力的特征，特别是借助于液压的压紧装置来生成压紧力的特征，就其本身来看也是有益的，而并不是只与基本泄漏横截面相结合才是有益的。一个这样的旋转泵，特别是容积式泵，可以按照权利要求1的特征(a)至(f)来设计并且此外具有用于生成压紧力的压紧装置，特别是液压的压紧装置。特征(g)在这样的泵中虽不是必须的，但可以是有益的来附加地实现。另外，这也适用于如此的优选的设计结构，这些设计结构与所述一个基本泄漏横截面或优选多个基本泄漏横截面相关联地被公开。调整单元可以横向于输送轮的旋转轴线直线运动地支承在泵壳体中，或特别地可枢转运动地支承在旋转铰接头中。在这样的实施形式中，调整单元顺着和逆着调整方向的调整运动对应地为直线运动或枢转运动。在可枢转的实施形式中在调整单元的旋转铰接头中的旋转轴线与输送轮的旋转轴线平行地延伸。示例性提到的调整设置结构原则上是已知的。如果调整单元是可枢转运动的，当所述调整单元在其外周的背向密封元件的一侧上构成内侧的铰接件且壳体构成旋转铰接头的外侧的铰接件、所述调整单元因此构成铰接轴而所述壳体构成铰接座(Gelenkbuchse)时,则符合优选的实施形式。如果外侧的铰接件在最大仅180°，优选小于180°的角度上包围内侧的铰接件，那么获得旋转铰接头的简单的且因此特别优选的设计结构。外侧的铰接件成形为凹腔或轴承孔，该外侧的铰接件在至少180°的角度上向着与调整单元构成径向的密封间隙的周边配合面的方向敞开。调整单元在一侧支撑在旋转铰接头中而对置地支撑在壳体的周边配合面上。结构被简化，但调整单元在其可枢转运动的框架内被精确地引导。朝向周边配合面敞开的外侧的铰接件-由于它在最大180°上延伸，是敞开的-可以说借助于周边配合面而封闭。另外获得稳定且坚固的枢转支承。在改进方案中，输送腔穿过调整单元的旋转铰接头或与泵的流入口相连或优选与泵的流出口相连。在这样的实施形式中内侧的铰接件和外侧的铰接件构成空心铰接头。穿过旋转铰接头延伸的连接通道虽然可以单独由壳体、即在外侧的铰接件的区域内构成，但是通过使内侧的铰接件在其外周上具有构成连接通道的部分横截面的槽或者凹腔，内侧铰接件也可以有益地构成连接通道的横截面的一部分。这有助于紧凑且简单的泵结构。在前面公开的调整单元的枢转支承同样是一个从其本身看是有益的特征。虽然这个特征可以与密封元件以及特别是与基本泄漏横截面或压紧装置相结合得以有益地实现。但是即使是只具有权利要求1的特征(a)至(e)的和附加地按照权利要求14所述的容积式泵从其本身来看也已经是有益的。根据本发明的泵例如是用于为内燃机提供润滑油的润滑油泵或为这样的应用场合而设置的。所述内燃机涉及的特别是车辆的驱动马达。如果容积式泵如优选的那样以固定的转速关系(Drehzahlbeziehung)由内燃机驱动,贝U泵的绝对输送量至少基本上与泵的转速以及因此与内燃机的转速成比例地提高。通过单位输送量、即输送轮的每转的输送量的可调整性，泵的绝对输送量可以与内燃机的或者其它需要供应流体的机组、诸如自动变速箱的实际需求相匹配。有益的特征还在从属权利要求及其组合中加以阐述。
下文参照附图阐述本发明的实施例。在实施例中公开的特征分别单独地以及在每个特征组合中有益地改进了权利要求的主题和前述的设计方案。附图中:图1是第一实施例的、具有调整单元和密封元件的旋转泵；图2是具有用于密封元件的容纳部的调整单元；图3是第一实施例的密封元件；图4是第二实施例的密封元件；图5是第二实施例的、具有用于密封元件的容纳部的调整单元；和图6是第二实施例的调整单元的端部区域，带有设置在那里的密封元件。
具体实施例方式图1示出一个旋转泵，示例性地为叶片结构形式的旋转泵。以泵的泵壳体I的侧视图示出该泵。壳体I的盖子被取下，从而可看到泵的功能部件。壳体I构成输送腔2，输送轮10围绕旋转轴线R1可旋转地设置在该输送腔中。壳体I具有用于流体的带流入通道3的流入口和带流出通道4的流出口。输送腔2包括低压侧和高压侧。在沿画出的旋转方向、即沿顺时针方向旋转驱动输送轮10时，流体通过低压侧的流入通道3流入输送腔2并且在压力提高的情况下在高压侧被排出并且经过流出通道4而输送出。输送轮10是带有围绕旋转轴线R1分布设置的叶片11的叶轮。输送轮10在其外周由调整单元14包围，该调整单元示例性地成形为调整环。在驱动旋转输送轮10时,该输送轮的叶片11滑过调整单元14的内周面。旋转轴线R1相对于调整单元14的平行的中心轴线偏心地设置，从而使输送单元10与调整环14在输送腔2的低压侧构成沿旋转方向增大的输送小室12，这些输送小室在高压侧重新缩小。通过输送小室12的这种随着输送轮2的转速而周期性的增大和缩小，将流体从低压侧输送到高压侧并且在那里将流体输送穿过流出通道4。输送轮10的每转所输送的流体体积、即所谓的单位输送量可以调整。单位输送量与偏心距相关，即与调整单元14的中心轴线与旋转轴线R1之间的间距相关。为了能够改变这个轴距，将调整单元14在壳体I中可运动地设置，示例性地围绕枢转轴线R2可枢转运动。为了沿调整方向S、在本实施例中沿枢转方向S进行调整，向调整单元14加载沿调整方向S作用的控制流体压力并且逆着该控制压力沿调整方向的反方向加载复位力。所述复位力由具有一个或多个机械的弹簧单元的弹簧装置、在本实施例中由一个唯一的弹簧单元8生成。弹簧单元8设计和设置为螺旋压力弹簧。为了用控制流体来加载压力，调整单元14在其从枢转轴线R2起经过旋转轴线R1看对置的一侧上具有在功能上作为调整活塞来起作用的作用区16，该作用区示例性地与调整单元14的环状的部分成形为一体。在壳体中，向着作用区16的一侧构成有控制压力腔5，控制流体可引入该控制压力腔，以将沿调整方向S作用的调整力施加到调整单元作用区16上以及通过该调整单元作用区施加到调整单元14上。复位力示例性地同样直接作用在所述调整单元作用区16上。
控制压力腔5由壳体I和调整单元14、特别是该调整单元的调整单元作用区16限定。调整单元14与壳体I的同所述调整单元14的两个端侧轴向对置的轴向配合面6各构成一个轴向的密封间隙并且在外侧的周边区域上与壳体I的在那里径向对置的周边配合面7构成径向的密封间隙，其中，概念“轴向”和“径向”应该仅仅表明，轴向的密封间隙的间隙宽度被沿轴向、即平行于旋转轴线R1测量以及径向的密封间隙的间隙宽度被沿垂直于旋转轴线R1指向的方向测量。该方向可以与到旋转轴线R1的一个径向线(Radialen)重合或以一定的间距与所述旋转轴线R1交叉。密封间隙将控制压力腔5与泵的低压侧分离。向控制压力腔5供给由泵输送的压力流体。控制流体在泵的高压侧分流，或者依然在泵壳体I内或者在所述泵壳体I与顺流而下最近的消耗器之间的位置上，例如在沿泵顺流而下地设置的过滤器与最近的消耗器之间的位置上，并且从分流点引回到控制压力腔5中，以沿调整方向S用控制流体压力向调整单元14加载。如此选择调整方向S，当调整单元14沿调整方向S运动时，使输送轮10与调整单元14之间的偏心距变小并且由此使单位输送量变小。可以如此实施加载，可以持续地用控制流体向控制压力腔5加载或可以通过可选的控制单元控制性地加载。在本实施例中在调整单元14的外周上仅仅分布地构成有一个唯一的控制压力腔5，该控制压力腔从调整单元作用区16开始沿朝向调整单元14的枢转支承的方向延伸。在改进方案中，控制压力腔5可以沿周向具有较小的延伸长度，例如基本上仅仅在调整单元作用区16上延伸并且沿朝向调整单元14的枢转支承的周向例如可以构成一个或两个另外的控制压力腔。在构造有多个控制压力腔时，例如可以如此设计压力加载，使这些控制压力腔中的一个被持续加载而其它的控制压力腔通过控制单元可控地、选择性地用控制流体加载。在径向的密封间隙7中设置有密封元件20，以改善在径向的密封间隙上看所述控制压力腔5相对位于该径向的密封间隙的另一侧的低压侧的流体式分离或者密封。由于制造公差、磨损和温度变化，首先从泵到泵来看，其次随着时间的流逝以及最后与相应的泵的运行状态相关，径向的密封间隙的间隙宽度在变化。借助于密封元件20，径向的密封间隙中的间隙宽度变化得到补偿。密封元件20在径向的密封间隙中与周边配合面7滑动接触并且为了补偿的目的在其背向周边配合面7的背面上加载压紧力，该压紧力在滑动接触中挤压密封元件20。虽然原则上可以设想:为了生成压紧力而将密封元件20构造成本身具有弹性的，但是在本实施例中所述压紧力生成于外界，作用到密封元件20上。这一点虽然可以借助于附加的多个弹簧单元或者必要时也可以仅仅借助于一个唯一的弹簧单元得以实现，但是在本实施例中所述压紧力如优选的那样由液压生成。为了生成压紧力，控制流体从控制压力腔6中被引到密封元件20的背面上。为了这个目的，调整单元14设置有连接通道17，该连接通道以短的行程从密封元件20的背面引导到控制压力腔5中。图2和3单独各以一个透视图示出调整单元14和密封元件20。调整单元14在其调整单元作用区16的外周上与周边配合面7 (图1)对置地具有用于密封元件20的容纳部18并且在端侧具有连接通道17。连接通道17作为槽成形在调整单元14的两个端侧的一个上。在另一个端侧上有益地以与所述连接通道17相同的方式同样可以成形一个连接通道，但是在本实施例中设置有仅仅一个唯一的连接通道17。在组装的状态中密封元件20设置在容纳部18中，从而当该密封元件在其位于容纳部18中的背面22被加载压力时，以背向调整单元14的正面21、即密封面与周边配合面7对置并且与该周边配合面7滑动接触。
密封元件20被单独制造并且在组装泵时被插到容纳部18中，即，是一个插入件。在插入的状态中，该密封元件相对于调整单元14至少基本上垂直于周边面7是可运动的。容纳部18的彼此对置的侧面18a和18b在可径向运动的范围内构成用于密封元件20的引导面。另外密封元件20在容纳部18中还可以轴向运动。侧面18a和18b也在这个可运动的范围内引导密封元件20。轴向的可运动性通过壳体I的轴向配合面6限定。密封元件20在它的在插入状态中位于容纳部18中的背面22上具有槽25，该槽用来将通过连接通道17引导向背面22的控制流体均匀地分布在密封元件20的长度上。槽25在密封元件20的整个长度上延伸。该槽示例性地成形为直的、扁平的凹槽。备选地还可设想将槽25成形为在背面22上仅仅在密封元件20的长度的一部分上延伸的凹深部。但是成形为贯通槽，例如直的凹槽，是可简单制造的并且使压力加载沿轴向是均匀的。为了改善径向的密封间隙中的密封，正面21朝周边配合面7的方向向前隆起。这个隆起部可以与周边配合面7的隆起部相匹配，特别是一致的。该隆起部也可以构造得隆起更强烈，以在与周边配合面7的滑动接触中获得线接触或至少接近线接触的接触。当与密封元件20相关联地论及滑动接触时，概念“滑动接触”特别地还应该包括如下状态，即，在这些状态中两个处于滑动接触的面，一个是密封元件20的正面21且另一个是周边配合面7，由控制流体浸润，该控制流体因此在滑动接触中用作润滑剂。在密封元件20的轴向端部区域中在正面21上分别成形有一个基本泄漏横截面，一个左侧的基本泄漏横截面23和一个右侧的基本泄漏横截面24。基本泄漏横截面23和24成形为切口。它们从相应的轴向端部开始向密封元件20的轴向中心的方向延伸一段距离并且各以一个阶梯状的凸台结束。密封元件20在正面21上、在其轴向长度的大部分上具有隆起的密封面，该密封面以构造基本泄漏横截面23和24的形式在相应的轴向端部阶梯状地下沉。切口 23和24用来将控制流体从控制压力腔5排向泵的低压侧。在这个意义上所述切口构成用于控制流体的排放横截面或卸载横截面，即所述的基本泄漏横截面。密封元件20的平行于旋转轴线R1延伸的纵轴线标记为L，而该密封元件与调整方向S平行指向的横轴线标记为T。如此确定基本泄漏横截面23和24的横截面的尺寸，使得通过它们总体有一个基本泄漏量流向低压侧。由于借助于成形在密封元件20上的基本泄漏横截面23和24预先确定一个基本泄露量，与仅仅通过由调整单元14与配合面6和7限定的密封间隙的泄漏量相比，可以更加精确地预先确定控制压力腔5中的确定的压力水平，在该压力水平下沿调整方向S的调整运动从在图1中由调整单元14占据的终端位置开始起动。一个垂直于横轴线T、包含纵轴线L的平面将密封元件20分成两个至少基本上相等的纵向半部。横轴线T在图3中在密封元件20的轴向中心的高度上延伸。密封元件20关于垂直于纵轴线L指向的、包含横轴线T的平面镜像对称。因此，在将密封元件20安装到容纳部18中时，在密封元件20的向“左”和向“右”的定向方面是自由的。图4示出的是密封元件30的第二实施例。密封元件30不仅如已经说明的密封元件20那样至少基本上关于中心的、平行于调整方向S延伸的横轴线T镜向对称，而且还至少基本上关于既包含纵轴线L也包含横轴线T的中心平面镜向对称。换言之，密封元件30具有一个正面31和一个背面32，所述正面和背面至少基本上相同。因此在插入密封元件30时不必对正面31和背面32加以区分，更确切地说密封元件30就这一点而言可以非特定地被插入容纳部18。这还特别在借助于自动装配装置的大批量生产中简化了安装。为了实现所谓的关于L-T-中心平面的对称，密封元件30除了两个基本泄漏横截面33和34之外还在对置侧上、在图4中的背面32上具有另外的基本泄漏横截面35和36。基本泄漏横截面33至36分别如密封元件20的基本泄漏横截面23和24那样成形。由正面31构成的密封面与密封元件20的正面21上的密封面相符。在图4中在附图标记31和32后的括号中表明:正面和背面可以互换。图5示出的是具有容纳部18的调整单元14的第二实施例。为了位置非特定地(Iageungspezifisch)安装密封元件30,容纳部18相对于第一实施例的容纳部18 (图2和3)作了如下改动，在容纳部18内成形有用来分布控制流体的槽15。调整单元14的槽15取代了在第一实施例中设置在密封元件20上的槽25。除此之外调整单元14与第一实施例的调整单元14相符。图6示出的是调整单元14在其调整活塞16的区域内的视图，其带有插入的密封元件30，并且是端侧的视图，在该端侧成形有连接通道17。除了对密封元件30和容纳部18所描述的不同之处，带有密封元件30的容积式泵与带有密封元件20的容积式泵相符，因此引用与密封元件20相关联的实施形式。特别是在图1所示的容积式泵中，调整单元14和密封元件20可以由图4至6所示的调整单元14和密封元件30替换。通过设置在调整单元14的总是相匹配的容纳部18中的以及借助于液压生成的压紧力被压入滑动接触的密封元件20和30，在整个运行温度范围内以及在容积式泵的使用寿命期间保障了径向的密封间隙中保持不变的密封。借助于基本泄漏横截面23和24以及同样借助于基本泄漏横截面33至36，可精确地预先确定的泄漏量得到调节，通过该泄漏量，控制流体能够从控制压力腔5以对应地可预先精确确定的方式流向泵的低压侧。这个适宜的泄漏量用来对轴向的密封间隙的间隙宽度变化进行补偿，这些轴向的密封间隙构成于调整单元14的端侧与所朝向的轴向配合面6之间，并且这些轴向的密封间隙会由于制造公差和特别是泵运行中的温度波动以及还由于一定的磨损而出现。两个措施有助于使在结构上通过控制压力腔5和调整活塞16以及弹簧装置8预先确定的压力水平保持相对恒定，在该压力水平下调整单元14开始由在图1中示出的用于最大单位输送量的终端位置起沿调整方向S运动并因此向最小单位输送量的方向运动。与现有技术相比还能够在温度波动、磨损和制造公差的情况下更加精确地保障调控过程(Abregelungsvorgang)在所述压力水平下开始起动，针对该压力水平而规划泵。调整单元14的枢转支承还具有特别的优点。为了该枢转支承，壳体I与调整单元14彼此构成一个带有铰接件9和19的旋转铰接头。铰接件9由壳体I构成并且是外侧的铰接件，即，旋转铰接头9、19的铰接座。铰接件19由调整单元14构成并且为内侧的铰接件，即铰接件9、19的铰接轴。第一特别之处在于:外侧的铰接件9在外周上在最大例如小于180°的角度上围住内侧的铰接件19，这样只有在将铰接件19压入由铰接件9构成的壳层时，调整单元14才保持在铰接9、19中。另一方面，在铰接件9的周边内侧面与朝向的铰接件19的周边外侧面19a和19b (图2)的滑动接触中预先确定枢转轴线R2。与由铰接件9构成的轴承孔的敞开侧对置地、在调整单元14与周边配合面7之间的径向的密封间隙上构造有托架。在调整单元14的周边上可以分布地构造一个另外的或多个另外的托架，例如在具有一个或多个另外的控制压力腔、诸如可选的控制压力腔Y的实施形式中。铰接件9构造成向着输送单元10的旋转轴线R1那边敞开的轴承孔首先有益于避免调整单元14的支承中的超静定(Ueberbestimmung)并且因此改善枢转支承，当然还有益于简化装配。第二特别之处在于:旋转铰接头9、19构造为空心铰接头，使输送腔2的高压侧与泵流出口相连的流出通道4穿过该空心铰接件延伸。在空心铰接件中铰接件19构成流出通道4的横截面的一部分。壳体I构成剩余的横截面。铰接件19为此在其外周上具有槽或凹腔19c，那就是说该铰接件9在旋转铰接头9、19的构造中不是在其整个外周面上，而是在位于槽左侧的和位于槽右侧的滑动区域19a和19b中与铰接件9滑动接触。换言之，调整单元14为了其枢转支承和为了构成旋转铰接头9、19而具有左侧的周边滑动区域19a、右侧的周边滑动区域19b以及为了构成在这两个滑动区域19a与19b之间的流出通道4而具有凹腔状的槽19c。附图标记列表I 泵壳体2 输送腔3 流入通道4 流出通道5 控制压力腔6 轴向配合面7 周边配合面8 弹簧单元9 外侧的铰接件10 输送轮11 叶片12 输送小室13 -14 调整单元15 槽16 调整单元作用区17 连接通道18 容纳部18a引导部、侧面18b引导部、侧面19 内侧的铰接件19a周边滑动面19b周边滑动面19c 槽20 密封元件21 正面
22背面23基本泄漏横截面24基本泄漏横截面25 槽26-27-28-29-30密封元件31正面32背面33基本泄漏横截面34基本泄漏横截面35基本泄漏横截面36基本泄漏横截面R1输送轮的旋转轴线R2调整单元的枢转轴线L密封元件的纵轴线T密封元件的横轴线S调整单元的调整方向
权利要求
1.旋转泵，其具有改良密封的控制压力腔(5)，该旋转泵包括: Ca)壳体(I)，其具有用于流体的流入口(3)和流出口(4)以及与所述流入口(3)和所述流出口(4)相连的输送腔(2)； (b)在所述输送腔(2)中围绕旋转轴线(Rl)可旋转的输送轮(10)； (c)在周边包围所述输送轮(10)的调整单元(14)，该调整单元与所述输送轮(10)构成输送小室(12)并且为了调整所述旋转泵的单位输送量而在所述壳体(I)中能够相对所述输送轮(10)沿调整方向(S)和调整方向的反方向往复运动； (d)其中，所述调整单元(14)与轴向朝向的轴向配合面(6)在构成各一个轴向的密封间隙的情况下、以及在滑动接触中与朝向所述调整单元(14)的外周的周边配合面(7)在构成径向的密封间隙的情况下限定控制压力腔(5)，为了给所述调整单元(14)加载压力，控制流体可引入该控制压力腔，以将调整力沿所述调整方向(S)施加到所述调整单元(14)上； (e)用于生成沿调整方向的反方向作用到所述调整单元(14)上的复位力的复位装置(8)； Cf)以及设置在所述调整单元(14)上或所述周边配合面(7)上的、处于滑动接触中的密封元件(20 ；30)； (g)其中，为了对所述轴向的密封间隙之一的间隙宽度的变化进行补偿，在所述密封元件(20 ；30)上设置有基本泄漏横截面(23、24 ;33、34、35、36)，通过该基本泄漏横截面控制流体可以从所述控制压力腔(5)流向泵的低压侧。
2.如前述权利要求所述的旋转泵，其特征在于:所述基本泄漏横截面(23、24;33、34、35,36)成形在所述密封元件(20 ；30)上或如此设置在所述密封元件上，使所述密封元件整体在至少一个轴向端部轴向地后退到所述调整单元(14)之后。
3.如前述权利要求之任一项所述的旋转泵，其特征在于:所述密封元件(20；30)在所述径向的密封间隙的区域内在所述调整单元(14)的整个轴向长度上延伸并且在两个轴向端部分别与所述轴向配合面(6)之一构成密封间隙。
4.如前述权利要求之任一项所述的旋转泵，其特征在于:在所述密封元件(20；30)的轴向端部上设置有、优选在所述密封元件(20 ；30)的轴向端部上成形有构成所述基本泄漏横截面(23、24 ;33、34、35、36)的切口。
5.如前述权利要求之任一项所述的旋转泵，其特征在于:在所述密封元件(20；30)的朝向所述周边配合面(7)的正面(21 ;31)上或在所述密封元件的朝向所述调整单元(14)的背面(22 ;32)上成形有构成所述基本泄漏横截面(23、24 ;33、34、35、36)的切口，其中，所述切口优选延伸至所述密封元件(20 ；30)的一个轴向端部。
6.如前述权利要求之任一项所述的旋转泵，其特征在于:在所述密封元件(20；30)的两个轴向端部上各设置有基本泄漏横截面(23、24 ;33、34、35、36)，该基本泄漏横截面优选成形在所述密封元件(20 ；30)上。
7.如前述权利要求之任一项所述的旋转泵，其特征在于:所述密封元件(20；30)具有两个或更多个基本泄漏横截面(23、24 ;33、34、35、36)的两个或更多个，而且所述基本泄漏横截面(23、24 ;33、34、35、36)设置为关于所述密封元件(20 ；30)的沿调整方向(S)延伸的横轴线(T)镜像对称，或所述密封元件(30)的正面(31)和背面(32)至少如此程度地相同，使所述密封元件(30 )可以选择性地以所述正面(31)或所述背面(32 )指向所述周边配合面(7)地插入所述调整单元(14)的容纳部(18)或指向所述调整单元(14)的外周地插入所述周边配合面(7)的容纳部。
8.如前述权利要求之任一项所述的旋转泵，另外包括用于生成压紧力的压紧装置(17,25 ;15、17)，该压紧力将所述密封元件(20 ;30)压入滑动接触，其中，所述用于生成压紧力的压紧装置包括弹簧单元或连接通道(17)，通过该连接通道所述密封元件(20 ; 30 )在背向所述滑动接触的背面(22 ；32)上用流体、优选用所述控制流体可加载。
9.如权利要求8所述的旋转泵，其特征在于:在所述调整单元(14)与所述密封元件(20 ;30)之间在所述密封元件(20 ；30)的背向所述滑动接触的背面(22 ;32)上或朝向所述背面在所述调整单元(14)上成形有槽(25 ; 15 )，并且该槽通过所述连接通道(17 )用流体可加载，该槽优选与所述控制压力腔`(5)相连。
10.如权利要求9所述的旋转泵，其特征在于:所述槽(25;15)轴向延伸至与所述轴向配合面(6)构成的密封间隙的至少一个内，优选经过所述密封元件(20 ；30)的或所述调整单元(14)的整个长度延伸至与所述轴向配合面(6)构成的密封间隙内。
11.如前述三项权利要求之任一项所述的旋转泵，其特征在于:在所述调整单元(14)上的连接通道(17)作为贯通通道或作为槽成形在所述调整单元(14)的表面上，优选成形在所述调整单元的轴向端面上。
12.如前述权利要求之任一项所述的旋转泵，其特征在于:所述密封元件(20;30)横向于所述输送轮(10)的旋转轴线(R1)可运动地设置在所述调整单元(14)的或构成所述周边配合面(7)的壁的容纳部(18)中，优选作为嵌入式滑块。
13.如前述权利要求之任一项所述的旋转泵，其特征在于:为了调整所述单位输送量，所述调整单元(14)围绕枢转轴线(R2)可枢转运动地支承在旋转铰接头(9、19)中，所述调整单元(15)在背向所述密封元件(20 ；30)的一侧构成内侧的铰接件(19)而所述壳体(I)构成所述旋转铰接头(9、19 )的外侧的铰接件(9 )，而且所述外侧的铰接件(9 )在最大180 °的角度上包围所述内侧的铰接件(19)。
14.如前述权利要求之任一项以及下列特征中的至少一项所述的旋转泵: (i)所述旋转泵是用于为用于车辆的驱动马达的内燃机提供润滑、油的润滑油泵，或是为用在这样的应用场合中而设置的； (ii)所述旋转泵由马达、优选由内燃机以固定的转速关系驱动并且用来为所述马达或由该马达驱动的其它的机组提供压力流体。
15.如前述权利要求之任一项所述的旋转泵，其特征在于:所述调整单元(14)在另外的滑动接触中与朝向该调整单元(14)的外周的另外的周边配合面并且与轴向朝向的轴向配合面(6)限定另外的控制压力腔，为了给所述调整单元(14)加载压力，所述控制流体或其它的控制流体可引入该另外的控制压力腔中，以将另外的调整力顺着或逆着所述调整方向(5)施加到所述调整单元(14)上，在所述调整单元(14)上或在所述另外的周边配合面上设置有处于所述另外的滑动接触中的另外的密封元件，并且为了对所述轴向的密封间隙之一的间隙宽度的变化进行补偿，在所述另外的密封元件上或在朝向该另外的密封元件的配合面上同样设置有基本泄漏横截面，通过该基本泄漏横截面控制流体能够从所述另外的控制压力腔中流出。
全文摘要
本发明涉及一种具有改良密封的控制压力腔的旋转泵，该旋转泵包括壳体，其具有流入口和流出口以及与流入口和流出口相连的输送腔；在输送腔中可旋转的输送轮；在周边包围输送轮的调整单元；调整单元与轴向朝向的轴向配合面在构成各一个轴向的密封间隙的情况下、以及在滑动接触中与朝向调整单元的外周的周边配合面在构成径向的密封间隙的情况下限定控制压力腔，为了给调整单元加压，控制流体可引入控制压力腔；用于生成反向于调整方向地作用到调整单元上的复位力的复位装置；设置在调整单元上或周边配合面上的密封元件；为了补偿轴向的密封间隙之一的间隙宽度的变化在密封元件上设置有基本泄漏横截面，通过该基本泄漏横截面控制流体能够从控制压力腔流向泵的低压侧。
文档编号F04C2/344GK103104484SQ20121044428
公开日2013年5月15日 申请日期2012年11月9日 优先权日2011年11月11日
发明者J·埃宾格尔, M·埃林格, K·B·弗里德里希, S·屈希勒, B·梅梅尔, S·彼得斯, L·普赖斯勒, A·施米德, K·维根豪泽 申请人:施韦比施冶金厂汽车有限公司