DE1653828B2 - Innenlaeuferzahnradpumpe mit fuellstueck zwischen ritzel und hohlrad - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Innenläuferzahnradpumpe mit einem angetriebenen außenverzahnten Ritzel, einem damit kämmenden innenverzahnten Hohlrad und einem geringfügig beweglichen etwa sichelförmigen Füllstück zwischen Ritzel und Hohlrad, wobei das Hohlrad an seiner Außenumfangsfläche in einer mit zwei an den Zahnradseitenflächen anliegenden Seitenscheiben verbundenen Lagerschale gelagert und dabei gegenüber dem Ritzel in geringem Maße schwenkbar gehalten ist.

Bei einer bekannten Zahnradpumpe (siehe die FR-PS 11 52 924) mit außenverzahntem Ritzel und innenverzahntem angetriebenem Hohlrad ist das Riizel um einen Exzenterzapfen drehbar, welcher zur Änderung des Achsabstandes der beiden Zahnräder von außen her verstellbar ist. Es ist auch eine Innenläuferzahnradpumpe ohne Füllstück bekannt, bei welcher das einen Zahn mehr als das Ritzel aufweisende Hohlrad in der durch die Ritzelachse und die Hohlradachse bestimmten Exzentrizitätsebene verschiebbar gelagert ist. damit auch nach gewissem Verschleiß das Hohlrad aufgrund der an ihm angreifenden Kräfte so weil nachgestellt wird, daß es sich am Ritzel abstützt. Bei dieser bekannten Pumpe sind die Verdrängerzellen seitlich begrenzende Seitenplatten fest mit dem Hohlrad verbunden (siehe die CH-PS 2 8b bib). Ferner ist es bekannt (DT-Paientanmeldung L 7 932 la/54a) das eine von ί\\χ. außenverzahnten und miteinander kämmenden Zahnrädern einer Zahnradpumpe in einer Schwinge um eine gehausefeste Achse schwenkbar zu lagern, damit der Zahneingriff zwischen den beiden Ritzeln durch Änderung des Abstandes der Drehachsen der Ritzel verändert werden kann.

Hs ist auch schon vorgeschlagen worden (siehe das iiliere deutsche Patent 16 53 82b). bei einer Innenläiifcr-/ahnradpumpe mit einem angetriebenen außenveivalintcn Ritzel, einem damit kämmenden innenverzahnten Hohlrad und einem geringfügig beweglichen etwa sichellörmigen Füllstück zwischen Ritzel und Hohlrad letzteres an einem es um etwa 180" umgebenden lagerschalenartigen F.insatztei! zu lagern. Dieses Einsat/teil ist. über einen Stift für sich geringfügig schwenkbar, mit zwei an den Zahnradseilenflächen vorgesehenen nicht voll kreisförmigen Seitenscheiben verbunden, welche sich unmittelbar auf der Ritzelwelle oder auf zur Lagerung diese·· Welle dienenden beidseitig angeordneten Lagerbuchsen abstützen. Das sichelförmige Füllstück ist radial verschieblich in den Seitenscheiben gehalten. Durch Förderdruckeinwirkung auf der Außenseite des Einsatztcils wird dieses gegen das Hohlrad und das Hohlrad gegen das Ritzel gedrückt, zum Teil auch über das Füllstück gegen das Ritzel gedrückt. Bei einer abgewandelten Ausführungsform kann das lagerschalcnartigc Einsalzteil auch über ein kalottenförmiges Rohrende um einen gehäusefesten Punkt schwenkbar gelagert sein. Durch die Verschwcnkbarkeil des Hohlrades gegenüber dem Ritzel kann der Verschleiß an den Verzahnungen der Zahnräder ausgeglichen werden.

Eine derartige Zahnradpumpe, bei welcher das Hohlrad schwimmend zwischen der flankenspiclfrei eingreifenden Verzahnung der beiden Zahnräder und dem beweglich gelagerten Füllstück einerseits und einem im Pumpengehäuse beweglich gelagerten und an das Hohlrad außen angepaßten, durch den Einsatzteil gebildeten Kolben andererseits gelagert ist, wobei sich der Anpreßdruck des Kolbens nach dem herrschenden Arbeitsdruck regelt und in geeigneter Weise kompensiert ist, hat vor allem den Vorteil, daß der Lauf außerordentlich ruhig ist und eine sehr gleichmäßige

end gleichbleibende Förderung erzielt wird. Außerdem jeichnet sich eine derartige Pumpe durch einen guten »olumetrischen Wirkungsgrad und eine wenig aufwendige Herstellung aus.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradpumpe der oben erstgenannten (siehe die FR-PS H 52 924) bekannten Art dahingehend zu verbessern, daß bei Antreibbarkeit des Ritzels du:ch die Antriebswelle und steifer Lagerung des Hohlrades eine dichte Aniuge des Füllstücks an der Innenverzahnung des Hoh'rades und der Außenverzahnung des Ritzels sich selbsttätig einstellt und auch bei Abnutzung der entsprechenden Gleitflächen beibehalten wird.

Dies wird erfindungsgemäß an einer Innenläuferzahnradpumpe mit den eingangs erwähnten Merkmalen dadurch erreicht, daß das Hohlrad an seinem gesamten Umfang über Gleit- oder Wälzlager in einem geschlossenen Lagerring gelagert ist, der mit den Seilenscheiben eine Lagerschwinge bildet, welche, hauptsächlich zum radialen Kräfteausgleich, um eine zur Antriebswelle parallele, in einem bestimmten merklichen Abstand dazu stehende Achse im äußeren Pumpengehäuse schwenkbar gehalten ist.

Bei der erfindungsgemäßen Ausbildung einer Innenläuferzahnradpumpe, die auch im Molorbetrieb eingesetzt werden kann, kann das Hohlrad in de: Lagerschwinge so gelagert sein, daß es stets eine genaue kreisrunde Form behält und somit eine gute Anpassung an das Füllstück erhalten bleibt.

Zweckmäßigerweise ist dann das Füllstück in der Lagerschwinge gelagert. Dadurch wird das Füllstück gemeinsam mit der Lagerschwinge und dem Hohlrad unter dem Einfluß der auf die Schwinge wirkenden Kräfte um die Schwenkachse der Schwinge gegen das Ritzel geschwenkt und dichtet an dessen Kopfkreis den Druckraum ab.

Die Seitenscheiben können, von notwendigen OH nungen abgesehen, als außen voll kreisförmige Scheiben ausgebildet und mit dem Lagerring verschraubl sein. Da der Druckraum der Pumpe in axialer Richtung durch die beiden Seitenscheiben der Schwinge begrenzt wird, ist es zum Kräfteausgleich zweckmäßig, wenn die Lagerschwinge im Pumpengehäuse im Bereich des Druckraums mittels von den beiden Seitenscheiben nach außen senkrecht abstehender Lagerzapfen gelagert ist. und die beiden koaxialen Lagerzapfen im Pumpenge hätise abgedichtet und stirnseitig von beiden Seiten nach innen wirkend vom Fördermedium unter Druck beaufschlagt sind. Dadurch ist es möglich, die axialen Druckkräfte im Druckraum der Pumpe über die Lagerzapfen hydraulisch auszugleichen.

Um die Schwenkbeweglichkeit der Schwinge um ihre Achse so wenig wie möglich zu hemmen, kann der Leitungsweg für die geförderte Flüssigkeit aus dem innerhalb der' Lagerschwinge liegenden Druckraum durch mindestens einen der beiden Lagerzapfen der Schwinge zum Druckanschluß am Pumpengehause führen. Dies ist bei einer Anbringung der Lagerzapfen der Schwinge im Druckraumbercich einfach möglich.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß zur Anpassung des axialen Laufspiels im Bereich des Druckraumes an die temperatur abhängige Viskosität d:r Förderflüssigkeit der Lager ring zwischen den Seitenscheiben aus einem Material besteht welches eine erheblich geringere Wärmeausdehnungszahl als der Werkstoff der Zahnräder hat. Da sich die Betriebstemperatur der Förderflüssigkcit sehr r^rh auf die Zahnräder überträgt, verringert sich das axiale Laufspiel zwischen den Zahnrädern und den Seitenscheiben durch Wärmedehnung nahezu trägheits-

Um besonders bei relativ hohen Drehzahlen eine gute Entgasung des Arbeitsmntels zu erzielen, muß dafür gesorgt werden, daß dieses besonders im Bereich der dem Füllstück zulaufenden Zähne in eine Drehung versetzt wird. Dadurch wandern die Gasblasen der Pumpenmitte zu und können dort durch geeignete Entlüftungsöffnungen aus der Pumpe entweichen. Deshalb wird erfindungsgemäß weiter vorgesehlagen, daß das Füllstück an seinem zwischen der Saugseite und der Druckseite befindlichen dickeren Teil keilförmig zur Druckseite bzw zum Sichelspii/enteil auslaufende und nur Saugseite offene Ausnehmungen an den Kanten aufweist und daß ferner beidseitig des Ritzels in zu diesem gehörenden Antriebswellemeilen radiale Bohrungen vorgesehen sind, die zu einer Längsbohrung der Rit/elantriebswelle führen.

Dadurch haben die Gasbla-.en die Möglichkeit, auch aus uem äul.ieren Bereich der Pumpe an der Hohlradverzahnung am Füllstück \orbei der Pumpenmitte zuzuwandern. Die keilförmige Verjüngung des Zwischenraumes zwischen den /ahnkopfkreisen der Zahnräder und dem Füllstück itiiii: in Richtung /um Druckraum hin entlang dem I urtsatz zu einem hydrodv Hämischen Druckanstk g im \rbeitMiiitte!. der ebenfalls die Entlüliung hegünstigt und die Kavitation

verhindert.

Im folgenden wird die 1'iTmdung an einem \usluh i'ungsbeispici anhand der Zeichnung erläutert, Ls zeigt

Fig. 1 einen (,luerschimt nach der Linie Ii in ! 1 g. ) durch eine lnnenläufer-Zahnradpumpe mn ^;en Merk malen nach der I : liridun^.

F ig. 2 einen 1 eiilangssehniii durch die Pumpe im Bereich des sichellormigen Fülistüeks. entlang der 1.11111.

11-11 in F 1 g 1 und

F i g. 3 einen Längsschnitt durch die Pumpe entlang der Linie 111-111 in F 1 g. 1.

Das Pumpengehäuse besieht aus den beiden I eilen 1 und 2. in welchen die Antriebswelle 3 lür das außenverzahnte Rii/el gelagert ist. Die Verzahnung 5 des Ritzels kämmt mit der Innenverzahnung h des Hohlrades 7, welches über ein Rollenlager 8 in der aus den Seitenscheiben 9 und 10 und dem das lager 8 aufnehmenden Lagerring Il bestehenden Lagcr>chwinge 12 radial und axial gelagert und geführt ist. Die Seitenseheibcn 9 und 10 der Schwinge 12 haben im Bereich des Druckraumes 13 zwischen den Verzahnungen beiderseits nach außen abstellende, zueinander koaxiale Lagerzapfen 14 und 15. über welche die Schwinge im Pumpengehause um ciie Achse 20 der Zapfen schwenkbar gelagert ist. Die I ager/apfen 14 und 15 sind durchbohrt und im Pumpengehause mittels der Rundschnurringe I<> abgedichtet.

Das gemäß F i g. 1 etwa sichellörmige Füllstück 17/18 ist über den Bolzen H in den Seitenscheiben 9 und 10 gehalten und kann zusammen mit der L;.gerschw inge 12 und dem Hohlrad 7 um die Achse 20 dci Zapfen 14, 15 gegenüber dem Ritzel 4 verschwenkt werden, line Druckfeder 21 übt eine Vorspannkraft auf die Schwinge 12 aus. so daß auch bei stillstehender Pumpe das Füllstück 17/18 sowohl am Kopikreis der Hohlradvcr· zahnung 6 als auch am Kopfkreis der Ritzelv erz.ahnung 5 zur Anlage kommt. Mit 22 ist der Sauganschluß, mit 23 der Druckanschluß im Pumpengehause bezeichnet. Die beiden mittels Schrauben 25 über den Lagerring II miteinander verbundenen Seitenscheiben 9 und

enthalten je cine Zuflußöffnung 24 für die Förderflüssigkeit zu den Verzahnungen.

Die Wirkungsweise einer Innenläuferzahnradpumpe ist hinreichend bekannt, so daß lediglich die durch die Erfindung erzielte Wirkung erläutert werden soll:

Das von außen her über die Antriebswelle 3 in Drehung versetzte Ritzel 4 überträgt die Drehbewegung über seine Verzahnung 5 auf das Hohlrad 7. In den Zahnlücken der Verzahnungen 5, 6 wird Förderflüssigkeit hydrostatisch zum Druckraum 13 geschleppt und am Zahneingriff ausgedrückt. Um eine schwingungsfreie und zwanglose Übertragung der Zahnkräftc zu gewährleisten, ist bei jedem Paar kämmender Zahnräder ein ausreichendes Zahnflankenspicl erforderlich, weil Fertigungsungenauigkeiten bei den Verzahnungen unvermeidlich sind. Bei der dargestellten Pumpe ist das Hvjhlrad 7 an seinem äußeren Umfang fest in der Lagerschwinge 12 gelagert, die ihrerseits wieder im Gehäuse 1, 2 schwenkfähig gehalten ist. Das Ausmaß der Verschwenkbarkeit der Lagerschwinge ist so »o gering, daß der erforderliche Achsabsland der beiden Zahnräder 6, 7 und das zulässige Zahnflankenspiel weitgehend genau eingehalten werden können. Die Zahnkraft ist wie alle von außen auf die Schwinge als Ganzes gesehen wirkenden Kräfte proportional dem *s Förderdruck. Somit kann eine für alle Betriebszustande möglichst günstige Stelle für die Achse 20 der Schwinge 12 gefunden werden, bei welcher alle Momente um die Achse 20 weitgehend ausgeglichen sind.

Durch gleiche Ausbildung und äußere Bemessung der y> Lagerzapfen 14 und 15 an den Seitenscheiben 9 und 10. wobei der Zapfen 15 auch den Anströmkanal 15«/ für die Förderflüssigkeit aus dem Druckraum 13 in der Schwinge 12 zum Druckanschluß 23 am Gehäuse 1. 2 enthält und der Zapfen 14 mit einer dünneren 3$ Längsbohrung verschen ist. wirken an den äußeren Stirnseiten der Zapfen gegeneinander ausgeglichene axiale Kompensationsdruckfelder. Man erhält somit eine nahezu vollentlastete Innenläuferzahnradpiimpe mit selbsttätiger Verschleißnachstellung am Füllstück 17/18. Zwar ergibt sich eine Vergrößerung des Zahnflankcnspieis mit zunehmendem Verschleiß des Füllstücks 18. die jedoch innerhalb der zulässigen Grenzen bleibt.

Die axiale Abdichtung des Druckraumes 13 in dem durch die Schwinge 12 und die Seitenscheiben 9 und 10 gebildeten inneren Pumpengehäuse erfolgt in ähnlicher Weise wie bei einer Pumpe mit aus drei Platten bestehendem Gehäuse. Jedoch wird eine von der Temperatur und vom Druck abhängige Einstellung des Axialspiels zwischen den Seitenscheiben und den Stirnseiten der Zahnräder erreicht. Dazu wird der Lagerring It beispielsweise aus einem Nickelstahl hergestellt, der eine nur sehr geringe lineare Wärmeausdehnung hai. Hierdurch bleibt der Abstand der beiden Seitenscheiben 9 und 10 voneinander bei einer Temperaturänderung nahezu konstant, v/ohingegen die Zahnräder 4 und 7 und das Füllstück 18, welche aus einem Material bestehen, das eine höhere Wärmeausdehnungszahl hat als das Material für den Lagerring, sich bei zunehmender Temperatur ausdehnen. Somit wird dann das Axialspicl der Zahnräder kleiner. Die vom Druck abhängige Regelung des Axialspiels wird dadurch erreicht, daß die Seitenscheiben 9 und 10 verhältnismäßig elastisch gestaltet sind, so daß die axialen Kompensationsdruckfelder an den Lagerzapfen 14 und 15 in der Lage sind, durch ihren Kräfteüberschuß das Axialspiel zu regulieren.

Das sichelförmige Füllstück 17/18 weist zur Pumpendruckseite hin, im Pumpenquerschnitt gesehen (s. Fig. 1) einon Sichelspitzenteil 18 auf, während ein solcher Sichelspitzenteil an der Saugseite, im Bereich der Zuflußöffnungen 24 fehlt. An seinem zwischen der Saugseite und der Druckseite befindlichen dickeren Teil 17 ist das Füllstück an seinen Kanten mit Ausnehmungen 26 versehen (s. Fig. 2), die sich zur Druckseite hin keilförmig verjünger und gemäß F i g. 1 am bzw. vor dem Sichelspitzcnteil 18 auslaufen. Zur Saugseite hin sind die Ausnehmungen bzw. die durch diese gebildeten Kanäle zwischen dem Füllstück 17/18 und den Verzahnungen 5 und 6 von Ritzel 4 und Hohlrad 7 offen. In der Förderflüssigkeil, /.. B. Hydrauliköl, enthaltene Gasblasen können daher auch aus dem äußeren Bereich an der Hohlraumverzahnung durch diese ausreichend weiten Kanäle entlang des dickeren Teils des Füllstücks 17 zur Pumpenmittc hin wandern. Die keilförmige Verjüngung des Zwischenraumes bzw. der Ausnehmungen 26 zwischen den Zuhnkopfkreisen der Zahnräder und dem Füllstück führt in Richtung zum Druckraum zu einem hydrodynamischen Druckanstieg in der Förderflüssigkeit, der ebenfalls die Entgasung der Flüssigkeil begünstigt und Kavitationserscheinungen weitgehend verhindert. Bei der vorerwähnten Ausbildung de> Füllstücks 17/18 wirkt eigentlich nur das Sichelspitzen teil 18 dichtend gegenüber den Verzahnungen 5 und 6.

Beidseits des Ritzels 4 sind in den zu diesen gehörenden Antriebswellcnteilen 3, 3a radiale Bohrun gen 27 vorgesehen, die radial nach innen zu einei Längsbohrung 31 der Ritzelantricbswelle 3/3a führen Von dort aus führt ein nicht weiter erläuterte: Leitungsweg aus dem Pumpengehäuse heraus.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. innenläuferzahnradpumpe mit einem angetriebenen außenverzahnten Ritzel, einem damit kam- S nenden innenverzahnten Hohlrad und einem geringfügig beweglichen etwa sicheiförmigen Füllstück zwischen Ritzel und Hohlrad, wobei das Hohlrad an seiner Außenumfangsflächc in einer mit iwei an den Zahnradseitenflächen anliegenden to Seitenscheiben verbundenen Lagerschale gelagert und dabei gegenüber dem Ritzel in geringem Maße ichwenkbar gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (7) an seinem gesamten Umfang über Gleit- oder Wälzlager in einem geschlossenen Lagerring (11) gelagert ist. der mit den Seitenscheiben (9, 10) eine Lagerschwinge (12) bildet, welche, hauptsächlich zum radialen Kräfteausgleich. um eine zur Antriebswelle (3) parallele, in einem bestimmten merklichen Abstand dazu stehende Achse (20) im äußeren Pumpengehause (1,2) schwenkbar gehalten ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück (17/18) in der Lagerschwinge (12) gelagert ist.

3. Pumpe nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die .Seitenscheiben (9, 10) von öffnungen abgesehen, als außen voll kreisförmige Scheiben ausgebildet und mit dem Lagerring (11) verschraubt sind.

4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis i. dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerschwinge (12) im Pumpengehäuse im Bereich des Druckraumes mittels von den beiden Seitenscheiben (9, 10) nach außen senkrecht abstehender Lagerzapfen (14, 15) gelagert ist. und daß die beiden koaxialen Lagerzapfen im Pumpengehäuse (1, 2) abgedichtet und stirnseitig von beiden Seiten nach innen wirkend vom Fördermedium unter Druck beaufschlagt sind.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß der Leitungsweg für die geförderte Flüssigkeit aus dem innerhalb der Lagerschwinge (12) liegenden Druckraum (13) durch mindestens einen der beiden Lagerzapfen (14, 15) der Schwinge (12) zum Druckanschluß (23) am Pumpengehäuse (1, 2) führt.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerring (11) zwischen den .Seitenscheiben (9, 10) aus einem Material besteht, welches eine erheblich geringere Wärmeausdehnungszahl als der Werkstoff der Zahnräder (4,7) hat.

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis fo, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllstück (17/18) an seinem zwischen der Saugseite und der Druckseite befindlichen dickeren Teil (17) keilförmig zur Druckseitc bzw. zum Sichclspitzenteil (18) auslaufende und zur Saugseite offene Ausnehmungen (26) an den Kanten aufweist, und daß ferner beidseitig des Ritzels (4) in zu diesem gehörenden Antriebswellenteilen (3. 3.)) radiale Bohrungen (27) vorgesehen sind, die zu einer Längsbohrung (31) der Ritzelantriebswellc (3,3a) führen.