DE19747786A1 - Innenläuferzahnradölpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenläuferzahnradölpumpe mit den Merkmalen des Ober­ begriffs des Anspruchs 1.

Innenläufer-Zahnradpumpen werden vermehrt als Ölpumpen eingesetzt, zum Befüllen von Getrieben oder anderen Pumpen einerseits, zum Schmieren von Verbrennungs­ motoren andererseits. In allen Einsatzfällen bestehen u. a. die Anforderungen, einen möglichst gleichmäßigen pulsationsfreien Förderstrom zu erzeugen, die Auswirkungen der Kavitation in der Pumpe zu minimieren und die mit Kavitation und Pulsation ein­ hergehende Geräuschentwicklung zu reduzieren. Die Erfindung ist darauf gerichtet, Innenläufer-Zahnradpumpen für Ölförderung entsprechend dieser Anforderungen zu verbessern.

Das zu fördernde Öl wird den bekannten Pumpen durch einen im Pumpengehäuse verlaufenden Saugkanal im wesentlichen in Höhe des Zahneingriffs zwischen Innen- und Außenläufer in einer sog. Saugniere möglichst tangential zugeführt, zwischen den Zähnen der beiden Läufer gefördert und über eine sog. Druckniere durch einen mög­ lichst tangential verlaufenden Druckkanal aus dem Gehäuse heraus den Verbrauchs­ stellen zugeführt. In den bekannten Ausführungen befinden sich Saug- und Druckka­ nal ausschließlich auf einer Seite, meist, aus Raumgründen, der Gehäuseseite, des Zahnradpaares, während die gegenüberliegende den Förderraum abschließende Seite des Gehäuses, meist der Deckel, zum Pumpeninneren hin eine glatte Oberfläche hat. Der Ölstrom tritt damit auf einer Seite des Zahnradläuferpaares in die Förderräume ein und verläßt diese wieder auf der gleichen Seite. Eine derartige Pumpe ist z. B. be­ schrieben in der DE-PS 34 10 015 oder der EP-PS 0 161 421. Innenzahnradölpumpen der beschriebenen Art erreichen bei hohen Drehzahlen häufig den Zustand der Kavita­ tion. Da die Förderräume zwischen den Zähnen des Läuferpaares bei sehr rascher Umdrehung nicht mehr völlig gefüllt werden, wird unter Unterdruck Luft im geförderten Öl gelöst und Öldampf gebildet. Die Gase implodieren bei zunehmendem Druck auf der Druckseite, wodurch der Geräuschpegel, die Druckpulsation und die Leistungsauf­ nahme ansteigen. In besonders negativen Fällen können durch diese Implosionen Pumpenteile mechanisch angegriffen und sogar zerstört werden. Die bisherigen Ver­ suche, diesen Folgen vorzubeugen, haben sich darauf beschränkt, die Konturen ins­ besondere des nierenförmig ausgebildeten Zuleitungskanals zu verändern, d. h. die­ sen zu verlängern oder zu verkürzen, auch z. B. in seinen Endbereichen in zwei Teil-Nieren aufzuteilen. Das Ergebnis dieser Bemühungen war bisher jedoch noch unbe­ friedigend. Vorteile, die erreicht wurden, ergaben Nachteile an anderer Stelle.

Die Erfindung verändert die für Saugen und Drücken in der Pumpe zur Verfügung ste­ henden Räume in der Weise, daß auf der der Einström- und Ausströmseite gegen­ überliegenden Seite, meist im Deckel, zusätzliche Nieren angeordnet werden, die im wesentlichen den Saug- und Drucknieren entsprechen, von diesen jedoch insbeson­ dere in ihrer radialen Erstreckung teilweise abweichen.

Derartige Ausgestaltungen sind im Prinzip, soweit zusätzliche der Einström- und Ausströmseite gegenüberliegende Nieren angeordnet sind, ebenfalls bereits bekannt, z. B. aus der DE OS 22 49 395, der DE PS 35 06 928 C2 oder der DE OS 29 34 002 A1. Alle bisher bekannten Ausführungen dieser Art verfolgen jedoch ausschließlich den Zweck, zu förderndes Fluid auch auf die Gegenseite des Läuferpaares zu bringen, um so den seitlich gegen das Läuferpaar anstehenden Druck auf beiden Seiten wirken zu lassen und damit das Anlaufen der Läufer gegen eine Gehäusewandung mit den sich daraus ergebenden nachteiligen Folgen für Leistung und Verschleiß der Pumpe zu verhindern. Die Aufgabe, durch eine unterschiedliche Gestaltung der Nieren auf der Einström-/Ausströmseite einerseits und der Gegenseite andererseits die Füllung der Hohlräume zwischen den Zähnen zu verbessern und die Kavitation zu verringern, liegt den Vorveröffentlichungen nicht zugrunde. Ebenso finden sich keine daraus abgeleite­ ten unterschiedlichen Nierengestaltungen.

In der erfindungsgemäßen Ausführung sind die Saugnieren auf beiden Seiten des Läuferpaares im wesentlichen identisch gestaltet, die Druckniere auf der der Aus­ strömseite gegenüberliegenden Seite ist aber gegenüber dem Ende der Saugniere in Förderrichtung zurückgenommen. Vorzugsweise ist dabei der Abstand auf der Ein­ ström-/Ausströmseite so groß, daß ein Zahn des Läuferpaares ohne Niere abgedeckt ist, während der Abstand auf der gegenüberliegenden Seite 1,5 bis 2 Zähne des Läu­ ferpaares beträgt. Das in die Förderräume einströmende Öl hat auf diese Weise die Möglichkeit, mit fortschreitendem Aufbau des Förderdrucks teilweise in den zusätz­ lichen Nierenraum überzutreten, wodurch rückwärtswirkend auch die vollständige Be­ füllung der Zahnzwischenräume in dem Bereich erreicht wird, in dem die Druckniere nur einseitig vorhanden ist. Das Maß der Abdeckungen auf der der Einström-/Ausströmseite gegenüberliegenden Seite wird dabei sinnvollerweise abhängig von der Drehzahl, unter der die Pumpe arbeiten soll, größer oder kleiner gewählt. Über­ raschenderweise hat sich gezeigt, daß durch die relativ einfache zusätzliche Ausge­ staltung des Pumpengehäuses mit beidseitig unterschiedlich großen Nieren eine wesentliche Reduzierung der Kavitation und damit der daraus herrührenden Geräusche sowie der Pulsation erreicht werden kann.

Da die auf der der Einström-/Ausströmseite gegenüberliegenden Seite angeordneten Nieren keine direkte Verbindung zu den Einström- bzw. Ausströmkanälen haben, können sie auch dann angeordnet werden, wenn es sich auf dieser Seite um die Deckelseite der Pumpe handelt. (Der Pumpendeckel kann nämlich aus Gründen des bei den verschiedenen Anordnungen der Pumpen häufig nur beschränkt zur Verfügung stehenden Raumes meist nicht verbreitert werden, und läßt deshalb die Anordnung von Ein- oder Ausströmkanälen nicht zu.) Die erfindungsgemäße Pumpe kann damit auch eingesetzt werden als Ersatz für bereits vorhandene Pumpenausführungen, ohne daß in der Umgebung der Pumpe Änderungen vorgenommen werden müßten. Dies ist von besonderer Bedeutung z. B. beim Einsatz der Pumpen als Schmierölpumpen für Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen, wo sich wegen des damit sonst verbun­ denen hohen Aufwandes Konstruktionsänderungen am Verbrennungsmotor verbieten.

In einer vereinfachten Ausführung, die vorzugsweise geeignet ist für Pumpen, die unter niedrigeren Drehzahlen laufen, kann auf die doppelte Anordnung der Saugniere verzichtet werden.

Die Erfindung wird im folgenden an den Fig. 1 bis 5 beispielhaft beschrieben. Dabei stellen die Fig. 1 und 2 Gehäuse und Deckel einer Pumpe ohne Nierenerweiterung in Draufsicht dar, Fig. 3 und 4 die erfindungsgemäße Pumpenausführung ebenfalls in Draufsicht. Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Pumpe in einem Schnitt in der Ebene A-A der Fig. 3 und 4.

Fig. 1 zeigt einen Blick auf das Pumpengehäuse 1 mit Bohrungen für Befestigungs­ schrauben 2 und einer Zentralbohrung für die Antriebswelle 3. Im Gehäuse sind die Saugniere 4 und, im wesentlichen radial gegenüberliegend, die Druckniere 5 angeord­ net. Der Abstand zwischen dem Ende der Saugniere in Förderrichtung 6 und dem ge­ genüberliegenden Beginn der Druckniere 7 beträgt eine Zahnteilung des in der Pumpe angeordneten Innenläufer-Zahnradsatzes (nicht dargestellt).

In der Ausführung gemäß dem Stand der Technik weist der in Fig. 2 dargestellte Deckel 8 der Pumpe lediglich die mit dem Gehäuse korrespondierenden Bohrungen für Befestigungsschrauben und Antriebswelle auf, jedoch keine Nieren zur Aufnahme des zu fördernden Öls.

Fig. 3 läßt erkennen, daß im Gehäusebereich der Pumpe auch bei erfindungsgemäßer Ausführung keine Änderungen erforderlich sind. Die Gestaltung des Pumpengehäuses ist mit der des Standes der Technik identisch. Der Abstand zwischen Ende der Saug­ niere und Anfang der Druckniere beträgt auch hier eine Zahnteilung des Innenläufer-Zahnradsatzes.

In der erfindungsgemäßen Ausführung des Deckels 8 gemäß Zeichnung 4 befindet sich gegenüber der Saugniere 4 eine "blinde" Saugnierenerweiterung 9 und gegenüber der Druckniere 5 eine ebenfalls "blinde" Drucknierenerweiterung 10. Während die Saugnierenerweiterung 9 in ihren Konturen im wesentlichen der gegenüberliegenden Saugniere 4 entspricht und von dieser nur dadurch abweicht, daß es an einer Öffnung gegenüber dem Zuführkanal fehlt, ist die Drucknierenerweiterung 10 auf den Bereich der Zähne des Innenläufer-Zahnradsatzes beschränkt. Der Anfang der Druck­ nierenerweiterung in Drehrichtung 11 ist gegenüber dem Anfang der Druckniere 7 (vgl. Fig. 3) um 0,5 bis 1 Zahnteilung des Innenläufer-Zahnradsatzes zurückgenommen, so daß der Abstand zwischen dem Anfang der Drucknierenerweiterung 11 und dem Ende der Saugnierenerweiterung 12 1,5 bis 2 Zahnteilungen beträgt. Das exakte Maß des Abstandes zwischen den beiden Begrenzungslinien ist in Abhängigkeit von dem zu fördernden Fluid und den Betriebsbedingungen der Pumpe so festzulegen, daß eine Minimierung der Kavitation und damit des Geräuschpegels, der Druckpulsation und der Leistungsaufnahme erreicht wird.

Fig. 5 zeigt in einem Schnitt durch die erfindungsgemäße Pumpenausführung auf der Ebene A-A der Fig. 3 und 4 die Anordnung der Saugnieren- und Drucknierenerwei­ terungen 9 und 10 im Deckel 8 der Pumpe. Es ist zugleich ersichtlich, daß die Druck­ nierenerweiterung im Ausströmbereich nur einen Teil des Förderraums zwischen den Zähnen des Innenläuferzahnradsatzes überdeckt und daß die Saugnieren- und Drucknierenerweiterungen 9 und 10, verglichen mit den Saug- und Drucknieren 4 und 5, eine verhältnismäßig geringere Tiefe aufweisen. Diese kann, abhängig von den Be­ triebscharakteristiken der Pumpe, ebenfalls zu Optimierung variiert werden.

Wie ausgeführt ist die Anordnung der Saugnierenerweiterung 9 nicht in allen Fällen des Einsatzes entsprechender Pumpen erforderlich. Bei Pumpen, die unter niedrigeren Drehzahlen laufen, kann eine Saugnierenerweiterung entfallen.

Bezugszeichenliste

1

Pumpengehäuse

2

Bohrung für Befestigungsschraube

3

Zentralbohrung für Antriebswelle

4

Saugniere

5

Druckniere

6

Ende der Saugniere

7

Anfang der Druckniere

8

Deckel

9

Saugnierenerweiterung

10

Drucknierenerweiterung

11

Anfang der Drucknierenerweiterung

12

Ende der Saugnierenerweiterung.

Claims (5)

1. Innenläufer-Zahnradpumpe zum Fördern von Fluiden, vorzugsweise Öl in Getrie­ ben, Pumpen oder Verbrennungsmotoren, mit einem Innenläufer-Zahnradsatz, der in einem Pumpengehäuse (1) angeordnet und durch eine zentrale Welle angetrieben ist, wobei das Pumpengehäuse (1) durch einen an dem Pumpenge­ häuse und dem Innenläufer-Zahnradsatz anliegenden Deckel (8) abgeschlossen wird, sowie mit mindestens je einer im Pumpengehäuse verlaufenden, in ihren Endbereichen die Zähne des Innenläufer-Zahnradsatzes ganz oder teilweise überdeckenden Zuführ-(Saug-) und Abführ-(Druck-)Niere (4) bzw. (5), die mit dem Abfluß aus bzw. Zufluß zu dem Verbraucher in Verbindung stehen und sich im Deckel (8) gegenüber den Saug- bzw. Drucknieren (4) bzw. (5) befindenden Saug- bzw. Drucknierenerweiterungen (9) bzw. (10), die mit dem Abfluß aus bzw. Zufluß zu dem Verbraucher nur über die Zwischenräume zwischen den Zähnen des Innenläufer-Zahnradsatzes und die Saug- bzw. Drucknieren (4) bzw. (5) indirekt in Verbindung stehen, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucknierenerweiterung (10) gegenüber der Saugnierenerweiterung (9) in För­ derrichtung zurückgesetzt ist, so daß die Drucknierenerweiterung (10) den Bereich der Zähne des Innenläufer-Zahnradsatzes in geringerem Umfang überdeckt als die gegenüberliegende Druckniere (5).

2. Innenläufer-Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucknierenerweiterung (10) in Förderrichtung zunehmend schmälerwerdend gestaltet ist.

3. Innenläufer-Zahnradpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen dem Ende der Saugnierenerweiterung (12) und dem Anfang der Drucknierenerweiterung (11) in Förderrichtung das 0,5 bis 1fache der Zahn­ breite des Innenläufer-Zahnradsatzes mehr beträgt als der Abstand zwischen dem Ende der Saugniere (6) und dem Anfang der Druckniere (7) in Förderrichtung.

4. Innenläufer-Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe im Deckel (8) nur eine Drucknierenerweiterung (10), aber keine Saug­ nierenerweiterung (9) aufweist.

5. Innenläufer-Zahnradpumpe nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Saug- und Drucknieren (4) bzw. (5), sowie die Zufluß- und Abflußkanäle zu bzw. von ihnen im Deckel (8) der Pumpe, die Saug- und Drucknierenerweite­ rungen (9) bzw. (10) dagegen im Pumpengehäuse (1) befinden.