DE3448252C2

DE3448252C2 -

Info

Publication number: DE3448252C2
Application number: DE19843448252
Authority: DE
Inventors: Siegfried 5608 Radevormwald De Hertell
Original assignee: Barmag AG
Current assignee: Oerlikon Barmag AG
Priority date: 1983-12-14
Filing date: 1984-12-08
Publication date: 1992-10-08
Anticipated expiration: 2004-12-09

Description

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe für Hydraulikflüssigkeit nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Eine solche Innenzahnradpumpe ist durch die DE 30 05 657 A1 bekannt. Sie ist besonders für den Betrieb in Anlagen geeignet, bei denen die Antriebsdrehzahl der Pumpe häufig wechselt, ohne daß entsprechender größerer oder kleinerer Bedarf besteht. Die bekannte Zahnradpumpe ist als Trochoidenpumpe ausgeführt, bei der sämtliche Zähne ständig dichtende Berührung haben. Dabei handelt es sich allerdings nur um Berührung längs einer Mantellinie der jeweils miteinander kämmenden Zähne. Daher ist die Dichtwirkung sehr gering und außerdem von der Fertigungstoleranz und dem Verschleißzustand der Pumpe abhängig.

Daher sind Innenzahnradpumpen als Hydraulikpumpen besser geeignet.

Durch die DE-OS 27 20 406 ist eine Innenzahnradpumpe bekannt, deren Zähne einen flächigen Kontakt haben. Bei dieser Pumpe schneiden sich die Kopfkreise der Zahnräder. Zwischen den Schnittpunkten der Kopfkreise des Innenrades und des Außenrades haben sämtliche Zähne derartigen Kontakt, daß sie miteinander Zellen bilden. Von diesen Zellen ist zwar die dem Totpunkt nächste gegenüber den vorhergehenden Zellen der Druckzone dichtend abgeschlossen und mit einem gesonderten Auslaß für ein erstes Drucksystem verbunden. Die dieser Zelle vorausgehenden Zellen haben jedoch über eine gemeinsame Auslaßniere, die mit einem zweiten Drucksystem verbunden ist, auch untereinander Verbindung. Die Auslaßniere beginnt bereits an einer Stelle, die nicht zwischen den Schnittpunkten der Kopfkreise liegt und an der daher noch keine durch die Zahnflanken gedichteten Zellen bestehen. Daher ist in dem sichelförmigen Freiraum zwischen den Schnittpunkten der Kopfkreise, wo kein Eingriff der Zähne besteht, zur Abdichtung zwischen Saugraum und Druckraum eine sichelförmige Einlage am Gehäuse befestigt.

Aber auch bei den üblichen Innenzahnradpumpen, bei denen im Eingriffsbereich der Verzahnung lediglich ein oder zwei Zahnpaare miteinander dichtenden Kontakt haben, muß in dem sichelförmigen Freiraum zwischen den Schnittpunkten der Kopfkreise zur Abdichtung zwischen Saugraum, und Druckraum eine derartige sichelförmige Einlage am Gehäuse befestigt werden (z. B. DE-PS 320 142; 120 680; US-PS 32 70 679). Durch die US-PS 24 84 789 sowie 25 47 392 sind auch Innenzahnradpumpen bekannt, bei denen im Schnittpunkt zwischen den Kopfkreisen sämtliche Zähne dichtenden Kontakt haben. Dabei wird als besonderer Vorteil angegeben, daß in dem verbleibenden sichelförmigen Freiraum keine Dichtsicheln angewandt werden müssen und kein metallischer Kontakt besteht (US-PS 24 84 789, Spalte 1, Zeilen 33-45; US-PS 25 47 392, Spalte 2, Zeilen 46-50).

Aufgabe der Erfindung ist die Vergrößerung der Ausstoßleistung einer Pumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Lösung ergibt sich aus dem Kennzeichen des Anspruchs 1 mit vorteilhafter Ausgestaltung nach Anspruch 2. Danach wird zwar eine Innenzahnradpumpe mit sich schneidenden Kopfkreisen verwandt, die eine flächige Berührung der Dichtflanken der Zähne und damit eine von der Fertigungstoleranz und dem Verschleißzustand unabhängige Dichtung gewährleistet. Trotzdem wird eine Trennsichel im Freiraum zwischen den Schnittpunkten der Kopfkreise angeordnet.

Dem Zweck, eine gleichmäßige Füllung der Zahnräume zu erzielen und um die Füllung der Zahnlücken nicht nur durch die Drosselung, sondern auch durch Begrenzung der Füllzeit genau dosieren zu können, dient die Weiterbildung nach Anspruch 2.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben:

In Fig. 1 bis 3 sind Innenzahnradpumpen gezeigt. Das Innenzahnrad 30 ist mit der Drehrichtung 31 angetrieben und nimmt dabei das Außenzahnrad 32 mit. Das Außenzahnrad 32 ist auf der Sichel 33 geführt, welche zwischen den Stirnwänden des Gehäuses 34 befestigt ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sind beidseits der Sichel Einlaßkanäle 8.1 und 8.2 vorgesehen. Es kann sich dabei auch um Nieren handeln, die sich über einen Teilumfang des Gehäuses 34 längs der Sichel erstrecken. Von wesentlicher Bedeutung ist, daß die Einlaßöffnungen 8.1 in Drehrichtung so weit vor dem Ende der Sichel 33 enden, daß die den Einlaßkanal überdeckenden Zellen keinen Kurzschluß mit der Auslaßseite herstellen. Durch Anordnung der Einlaßkanäle 8.1, 8.2 beidseits der Sichel 33 wird erreicht, daß die Zahnlücken beider Zahnräder 30, 32 gleich gefüllt werden.

Die Einlaßkanäle 8.1 und 8.2 können - wie hier dargestellt - in Umfangsrichtung so begrenzt sein, daß sie von den Zahnhälsen des Innen- bzw. Außenrades positiv überdeckt werden. Gleichzeitig befindet sich in den Einlaßkanälen 8.1 und 8.2 je eine nicht dargestellte Drossel. Hierdurch wird erreicht, daß nur eine begrenzte Füllzeit zur Verfügung steht, die von der Drehzahl abhängig ist.

Auf der Auslaßseite des Eingriffbereiches überschneiden sich die Kopfkreise des Innenrades 30 und des Außenrades 32, so daß es zur Kompression kommt. Die Zahnlücken werden durch die Auslaßkanäle 35 entleert, die vom Grund jeder Zahnlücke ausgehend über ein Rückschlagventil in den Druckraum 6 einmünden. Der Druckraum 6 ist durch Kanal 29 an das Hydrauliksystem angeschlossen. Als Rückschlagventil dient ein Band 14, z. B. ein Metallband, Kunststoffband, das das Außenrad 32 infolge seiner Eigenelastizität eng anliegend umschließt. Mittels Niet 36 ist das Metallband 14 dagegen gesichert, sich relativ zu dem Außenrad 32 zu verdrehen.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist im wesentlichen so ausgestaltet wie das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1. Unterschiedlich ist lediglich die Anordnung des Einlaßkanales 8, der hier auf der Einlaßseite im Bereich des Zahnradeingriffes liegt. Es ist hiermit - im Vergleich zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 - das andere Extrem der Lage des Einlaßkanales 8 gezeigt. Auch hier wirkt die Dosierung zum einen durch Drosselung und zum anderen durch die zeitweise, pulsierende Überdeckung des Einlaßkanales 8 durch die Zähne des Außenrades 32.

Es werden also Innenzahnradpumpen verwandt, deren beim Umlauf pulsierend größer und kleiner werdende Zellen relativ zueinander abgeschlossen bleiben, wobei mehrere Auslaßkanäle 35 vorgesehen sind, deren Öffnungen einen Abstand kleiner als die oder gleich der Zellenteilung haben und die durch Rückschlagventile (Metallband 14) gegenüber dem gemeinsamen Druckkanal 6, 29 verschlossen sind. Es werden also mehrere Auslaßkanäle 35 in Drehrichtung 31 hintereinander angeordnet und jeweils durch eine Ventilanordnung 14 verschlossen, die so ausgebildet ist, daß die Druckzellen gegenüber dem Druckraum 6 nur öffnen, wenn infolge der fortschreitenden Kompression der Betriebsdruck in der Zelle erreicht ist. Dabei wird als Zellenteilung der Zentrierwinkel bezeichnet, der eine Zelle umfaßt (Zellenteilung= 360°/Anzahl der Zellen). Die Verzahnung wird so ausgeführt, daß die Zähne im wesentlichen im ganzen Drehbereich, in dem sich die Kopfkreise überschneiden, miteinander in Eingriff sind.

Durch diese Ausführung wird eine Innenzahnradpumpe geschaffen, die nur bis zu einer bestimmten Drehzahl eine mit der Drehzahl ansteigende Förder- und Leistungscharakteristik hat. Bei Überschreiten dieser Drehzahl werden die umlaufenden Zellen nur teilgefüllt, und zwar nimmt die Füllung mit Erhöhung der Drehzahl ab.

Die Innenzahnradpumpe nach Fig. 2, die mit einer Sichel 33 ausgestattet ist, hat dabei ihren Einlaßkanal 8 vor der Sichel.

Die Innenzahnradpumpe nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ebenfalls durch die Position des Einlaßkanals 8, außerdem aber auch durch die Wirkungsweise. An der in Fig. 3 gezeigten Stelle entfaltet der Einlaßkanal die nach der Erfindung geforderte Wirksamkeit nur dann, wenn in ihm eine ausreichende starke Drossel enthalten ist, die den Saugstrom derart drosselt, daß nur eine Teilfüllung der Zellen erreicht wird. Nachteilig an dieser Position des Einlaßkanals 8 in dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist, daß die Zellen des Innen- und Außenrades - z. B. abhängig von der Einbaulage der Pumpe - unterschiedlich gefüllt werden, was allerdings ohne Auswirkung ist, da der Druck in den Zellen gleich ist.

Die Sichel 33 kann sich bis zu den Schnittpunkten der Kopfkreise erstrecken (vgl. Fig. 2, Bezugszahl 37). Im vorliegenden Fall der Ausführungsbeispiele nach den Fig. 1 bis 3 ist die Sichel 33 jedoch verkürzt.

Bei allen Ausführungsbeispielen ist die Verzahnung so ausgeführt, daß die Zähne des Außenrades 32 und des Innenrades 30 im wesentlichen bereits am Schnittpunkt der Kopfkreise unmittelbar dichtenden Kontakt erhalten, und daß auch über den gesamten Eingriffsbereich der dichtende Kontakt der miteinander kämmenden Zähne aufrechterhalten bleibt.

Es ist bei den erfindungsgemäßen Pumpen insbesondere auch möglich, die Drossel im Einlaßkanal in Abhängigkeit von der Drehzahl zu steuern, und zwar beispielsweise so, daß bei Erreichen der Hälfte der maximalen Drehzahl eine zusätzliche Drosselung eingeschaltet wird, so daß die Füllung lediglich noch 50% beträgt. Das bedeutet, daß zwar bis zum Erreichen dieser Hälfte der maximalen Drehzahl zunächst ein Überschuß gefördert wird. Sobald die Drossel einfällt und der Füllungsgrad reduziert wird, wird jedoch auch die Leistung entsprechend reduziert, so daß sich ab einer bestimmten Drehzahl entsprechend der Verminderung des Füllungsgrades eine verminderte, drehzahlabhängige Leistung und Fördermenge ergibt.

Die erfindungsgemäßen Pumpen sind vorteilhafterweise auch als Mehrkreispumpen zu verwenden, bei denen unterschiedliche Drucksysteme mit Öl gespeist werden. Dazu werden die Auslaßkanäle gruppenweise zusammengefaßt und mit den unterschiedlichen Drucksystemen verbunden.

Bezugszeichenaufstellung

6 Sammelraum, Druckraum
8 Zufuhrleitung, Einlaßkanal
14 Rückschlagventil, federndes Metall-, Stahlband, Band
29 Kanal, Auslaßkanal
30 Innenzahnrad
31 Drehrichtung
32 Außenrad
33 Sichel
34 Gehäuse
35 Auslaßkanäle
36 Niet
37 bis zum Schnittpunkt der Kopfkreise verlängerte Sichel

Claims

1. Innenzahnradpumpe für Hydraulikflüssigkeit, in deren Einlaß (8) eine Drossel angeordnet ist, deren Verzahnung so ausgelegt ist, daß im Auslaßbereich alle Zähne der Dichtzone im Eingriff sind und gegeneinander abgedichtete Zellen bilden,
und die mehrere Auslaßkanäle (35) besitzt, die durch je ein Rückschlagventil (14) verschlossen sind und in Umfangsrichtung einen Abstand haben, der so groß wie oder kleiner als die Teilung einer Zelle ist, welche durch die gleichzeitig in Eingriff befindlichen Zähne gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet, daß
sich die Kopfkreise des Außenrades (32) und des Innenrades (30) schneiden, wobei die Zähne des Außenrades (32) und des Innenrades (30) zwischen den beiden Schnittpunkten der Kopfkreise alle unmittelbar dichtenden Kontakt aufweisen,
und daß in dem der Dichtzone gegenüberliegenden Freiraum zwischen den Schnittpunkten der Kopfkreise eine ortsfeste Sichel (33) vorgesehen ist.

2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Einlaßöffnungen (8.1; 8.2) radial zu beiden Seiten der Sichel (33) angeordnet und um mehr als eine Zahnteilung vom druckseitigen Ende der Sichel (33) entfernt sind.