DE3544857C2 - Innenzahnradmaschine - Google Patents
InnenzahnradmaschineInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradmaschine, insbe
sondere eine Innenzahnradpumpe, mit den Merkmalen gemäß
dem Oberbegriff der Ansprüche 1 und 3.
Bei einer bekannten Innenzahnradmaschine der vorstehend
angegebenen Art (DE-OS 29 42 417) ist der Füllstückstift
zur Abstützung des längsgeteilten Füllstückes um seine
Längsachse drehbar gelagert. Hierdurch wird erreicht,
daß die Füllstückteile sowohl in radialer Richtung auf
der Stützfläche des Füllstückstiftes verschiebbar sind,
als auch über die Drehbarkeit des Füllstückstiftes eine
Verschwenkbewegung um die Längsachse des Füllstückstiftes
ausführen können. Damit wird eine weitgehende Dichtanlage
der Füllstückteile an den Zahnköpfen der zugeordneten
Zahnräder auch bei Relativbewegungen, Verschleiß und dgl.
erreicht. Die drehbare Lagerung des Füllstückstiftes
muß jedoch äußerst präzise sein, damit der angestrebte
Zweck erreicht wird; andernfalls würde der Füllstückstift
und/oder das darauf abgestützte Füllstück nicht richtig
geführt und könnte daher die erwünschten Ausgleichs
bewegungen nicht ausführen. Die präzise beidendige Lagerung
des Füllstückstiftes erfordert wiederum, daß die Gehäuse
wandungen, in denen sich der Füllstückstift abstützt, d. h.
die einander gegenüberliegenden Gehäuseteile, sehr genau
zueinander ausgerichtet und in dieser ausgerichteten Lage
miteinander verbunden werden. Dies erfordert einen beträcht
lichen Herstellungs- und Montageaufwand, der sich im Er
stellungspreis der Innenzahnradmaschine kostenerhöhend
niederschlägt.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine
Innenzahnradmaschine der eingangs angegebenen Art so
auszubilden, daß ohne Beeinträchtigung der Kompensations-
und Dichtwirkung des Füllstückes auf eine besondere
Präzision bei der Verbindung der das Gehäuse bildenden
Teile miteinander verzichtet werden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung zwei
grundsätzliche Ausgestaltungen vor, die jeweils im Kenn
zeichen der Ansprüche 1 und 3 angegeben sind.
Gemeinsam ist den beiden grundsätzlichen Ausführungen,
daß an die Stelle eines drehbar gelagerten Füllstück
stiftes ein Abstützelement tritt, welches undrehbar
fest mit nur einer Gehäusewand verbunden ist. Infolge
dieser festen einseitigen Verbindung, die in einer
zweckmäßigen Ausführungsform durch einstückige Aus
bildung des Abstützelements mit der Gehäusewand erreicht
werden kann, kommen Spiele aufgrund von Lagertoleranzen
in Wegfall und auch die elastischen Verformungen können
klein gehalten werden. Um nun die erwünschte Schwenk
beweglichkeit der Füllstückteile zu realisieren, stützen
sich bei der ersten grundsätzlichen Ausführungsform die
Füllstückteile mit konvex gekrümmten Stirnseiten auf
der Stützfläche des Abstützelements ab, so daß sie auf
dieser in radialer Richtung - wie bisher - verschiebbar
sind, zugleich aber Wälzbewegungen ausführen können. Diese
Wälzbewegungen um die Krümmungsachse bewirken die not
wendige Verschwenkung der Füllstückteile um diese Achse
und damit die individuelle Anlage an den Zahnköpfen.
Bei der zweiten grundsätzlichen Ausführungsform stützen
sich die Füllstückteile an einem Zwischenstück ab,
das auf der einen Seite die Stützfläche und auf der
anderen Seite eine Gleitfläche aufweist, mit dem das
Zwischenstück auf der zumindest teilzylindrischen
Lagerfläche des Abstützelements verschwenken kann.
Bei dieser Ausführungsform erfolgen die radialen Ver
schiebebewegungen der Füllstückteile bei der Kompensation
von Radialspalten auf der Stützfläche, während die Ver
schwenkbewegungen durch die Verstellung des Zwischen
stückes auf der Lagerfläche bewirkt werden.
Da bei beiden grundsätzlichen Ausführungsformen der
Erfindung das Abstützelement für das Füllstück nur
mit einer Gehäusewand verbunden und von der Lage der
anderen Gehäusewand unabhängig ist, bedarf es einer
exakten Ausrichtung der beiden Gehäusewände zueinander
allein wegen der Lagerung des Füllstück-Abstützelementes
nicht. Dies gilt allgemein auch dann, wenn das Ritzel
zu beiden Seiten im Gehäuse gelagert ist, da die Ritzel
lagerung nicht die gleiche Präzision wie die Lagerung
des Füllstückstiftes erforderlich macht. In gesteigertem
Maße jedoch kann auf eine besondere Präzision bei der
Ausrichtung der Gehäuseteile zueinander verzichtet werden,
wenn darüber hinaus das Ritzel ebenfalls nur einseitig
(fliegend) im Gehäuse oder außerhalb davon gelagert ist,
so daß bei der Verbindung der Gehäuseteile miteinander
auch auf die Ritzellagerung keine Rücksicht genommen
zu werden braucht. In beiden Fällen stützt sich die von
Lagerelementen freie Gehäusewand lediglich abdichtend
an den Stirnseiten des Abstützelements und des Ritzels ab.
Die Stützfläche, auf der sich die konvexen Stirnseiten
der Füllstückteile bei der ersten grundsätzlichen Aus
führungsform der Erfindung abstützen, ist zweckmäßiger
weise eben, um die radiale Verschieblichkeit der Füll
stückteile nicht zu behindern. Jedoch kann auch eine
geringfügig konkave Krümmung erwogen werden, sofern
diese nicht zu einer merklichen Verschiebung der Füll
stückteile in Umfangsrichtung bei der Radialverschiebung
führt, weil hierdurch die Beanspruchung an der Kontakt
stelle zwischen Füllstückteilen und Stützfläche herab
gesetzt wird. Bei der zweiten grundsätzlichen Ausführungs
form kann eine zweckmäßige Ausbildung darin bestehen,
daß das Abstützelement ein in eine Bohrung der Gehäuse
wand eingepreßter zylindrischer Zapfen oder Stift ist,
der teilweise von der entsprechend teil-hohlzylindrischen
Gleitfläche des Zwischenstücks umfaßt ist. Die Stütz
fläche des Zwischenstückes kann darüber hinaus teilweise
zurückgenommen sein, weil diese bei der grundsätzlichen
zweiten Ausführungsform der Erfindung geringer belastet
ist.
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung sind
nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher
erläutert. In den Zeichnungen zeigt
Fig. 1 eine Seitenansicht bei geöffnetem Gehäuse eines
Beispiels für die grundsätzliche erste Ausführungs
form der Erfindung;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1;
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Beispiels für die grund
sätzliche zweite Ausführungsform der Erfindung,
bei der aus Vereinfachungsgründen das Gehäuse
nicht gezeichnet ist, und
Fig. 4 einen Teilschnitt längs der Linie IV-IV
in Fig. 3.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Innenzahnradpumpe ist
in einer Bohrung 1 eines Gehäuses 2 ein innenverzahntes
Hohlrad 3 gleitend gelagert. Das Gehäuse 2 besteht aus
einem mittleren Gehäusering 2a und zwei stirnseitig
darauf aufgesetzten Gehäuseplatten 2b und 2c, die mit
einander und mit dem Gehäusering 2a durch Schrauben
6 dicht verspannt sind. Die Gehäuseplatte 2b weist
eine Axialbohrung zur Hindurchführung und ggf. zur
Lagerung einer Ritzelwelle 4 auf, über die ein Ritzel
5 antreibbar ist, das mit dem Hohlrad 3 in Eingriff
steht. Das Ritzel 5 ist über seine Ritzelwelle 4
somit einseitig gelagert; seine (in Fig. 2) rechte
Stirnseite liegt im Betrieb abdichtend an der Innen
wand der Gehäuseplatte 2c an. Die Ritzelwelle 4 kann
in der hierzu nicht näher gezeigten Axialbohrung
der Gehäuseplatte 2b, aber auch außerhalb davon gelagert
sein, wobei im letzteren Fall die Gehäusebohrung lediglich
eine Abdichtung enthält.
In dem zwischen den Zahnrädern 3 und 5 befindlichen
sichelförmigen Raum ist ein im Ganzen mit 7 bezeichnetes
Füllstück angeordnet, das aus zwei Füllstückteilen 7a
und 7b zusammengesetzt ist. Die Füllstückteile 7a, 7b
liegen längs einer Trennfläche 8 aneinander und stützen
sich mit ihren dem Saugraum zugewendeten Stirnseiten
10, 11 an einer ebenen Fläche 12 eines Abstützelements
13 ab. Das Abstützelement 13, das im wesentlichen dem
sog. "Füllstückstift" bekannter Innenzahnradmaschinen
entspricht, durchsetzt den sichelförmigen Saugraum,
in dem das Füllstück 7 angeordnet ist, in axialer
Richtung und ist einstückig mit der Gehäuseplatte 2b
ausgebildet (vgl. Fig. 2). Seine dem Hohlrad 3 bzw.
dem Ritzel 5 zugewendeten Seiten sind in Anpassung
an den Kopfkreisdurchmesser derselben entsprechend
ausgeführt.
Die Stirnflächen 10, 11 der Füllstückteile 7a, 7b
sind teilzylindrisch konvex gekrümmt, wobei die
Zylinderachse oder Krümmungsachse parallel zu der
Achse der Zahnräder 3 und 5 und zur "Längsachse"
des Abstützelements 13 verläuft.
Das Füllstückteil 7a ist schalenförmig ausgebildet
und weist eine nicht näher bezeichnete Druckaus
gleichsbohrung auf, die zu einem Raum in dem Füll
stückteil 7b führt, in welchem zwei zueinander
parallele Dichtwalzen gelagert sind. Die Wirkungs
weise dieser Ausbildung ist bekannt und bedarf an
dieser Stelle keiner ins Detail gehenden Erläuterung.
Das Hohlrad 3 weist ausgehend von dem Grund seiner
Zahnlücken radial durchgehende Bohrungen 3a auf,
die für den Zu- und Abfluß des durch nicht näher
bezeichnete Gehäusekanäle geförderten Strömungs
mediums dienen.
Die Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 ist mit
Ausnahme der Abstützung des Füllstückes gleich auf
gebaut wie diejenige gemäß den Fig. 1 und 2. Aus
diesem Grund ist in der zeichnerischen Darstellung
davon das Gehäuse weggelassen und übereinstimmende
Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Abweichend von dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel
weisen die Füllstückteile 17a, 17b ebene saugraumseitige
Stirnflächen 20, 21 auf, die an der ebenfalls ebenen
Stützfläche 22 eines Zwischenstückes 23 anliegen. Das
Zwischenstück 23 hat im wesentlichen die Gestalt eines
flachen Quaders und weist auf seiner der Stützfläche
23 gegenüberliegenden Seite eine teilzylindrische Längs
nut auf, die eine Gleitfläche 24 bildet. Mit dieser
Gleitfläche ist das Zwischenstück 23 auf dem Umfang eines
zylindrischen Zapfens 25 gelagert, der in eine Bohrung
26 der Gehäuseplatte 2b eingepreßt ist.
Beim Betrieb des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 1, 2
stützen sich die Füllstückteile 7a, 7b mit ihren
konvexen Stirnflächen 10, 11 an der Stützfläche 12
des Abstützelements 13 ab und können aufgrund der an
ihnen wirkenden Druckkräfte Ausgleichsbewegungen in
radialer Richtung ausführen, indem sie auf der Stütz
fläche 12 verschoben werden. Darüber hinaus können sie
aufgrund der konvexen Gestalt der Stirnflächen 10, 11
auf dieser Stützfläche 12 Abwälz- oder Rollbewegungen
ausführen, die eine Verschwenkung der Füllstückteile 7a,
7b ergeben. Auf diese Weise kann das Füllstück 7 den
während des Betriebes auftretenden Relativbewegungen
folgen und das Auftreten von Radialspalten zwischen
dichtend aneinanderliegenden Teilen verhindern.
Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 sind die
Füllstückteile 17a, 17 in radialer Richtung (nach innen
oder außen) auf der Stützfläche 22 verschiebbar. Darüber
hinaus ist eine Schwenkeinstellung des Füllstückes 17
aufgrund der drehbaren Lagerung des Zwischenstückes 23
auf dem Zapfen 25 möglich.
Im Rahmen der Erfindung sind Abwandlungen von den vor
stehend beschriebenen Ausführungsbeispielen möglich.
So ist es nicht erforderlich, die Krümmung der Stirn
seiten 10, 11 der Füllstückteile 7a und 7b kreis
zylindrisch auszuführen; es ist auch eine Krümmung
mit nicht konstantem Krümmungsradius denkbar, um die
notwendige Abwälz- und Verschwenkbewegung zu erhalten.
Entsprechendes gilt für die Lagerfläche des Zapfens 25
und die darauf gleitende Gleitfläche 24 des Zwischen
stückes 23. Die hier beschriebene Innenzahnradmaschine
kann vollständig aus Kunststoff gefertigt sein, wobei
sich die einstückige Ausbildung des Abstützelements
13 bzw. 23 mit der zugehörigen Gehäusewand anbietet.
Claims (6)
1. Innenzahnradmaschine, insbesondere Innenzahnradpumpe,
mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse mit seinem
Umfang drehbar gelagerten Hohlrad, einem damit in
Eingriff stehenden außenverzahnten Ritzel und einem
längs einer sich etwa in Umfangsrichtung erstreckenden
Teilfläche geteilten sichelförmigen Füllstück, dessen
Füllstückteile sich mit ihren saugseitigen Stirnflächen
an einer Stützfläche eines den Raum zwischen Hohlrad
und Ritzel axial durchsetzenden Abstützelements derart
abstützen, daß sie in radialer Richtung auf der Stütz
fläche verschiebbar und um eine parallel zur Ritzel
achse verlaufende Schwenkachse verschwenkbar sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Abstützelement (13) nur mit einer Gehäusewand
(2b) fest verbunden ist und die Stirnflächen (10, 11)
der Füllstückteile (7a, 7b) eine konvexe Krümmung mit
einer zur Schwenkachse parallel verlaufenden Krümmungs
achse aufweisen.
2. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Abstützelement (13) mit der Gehäuse
wand (2b) einstückig ist.
3. Innenzahnradmaschine, insbesondere Innenzahnradpumpe,
mit einem Gehäuse, einem in dem Gehäuse mit seinem Umfang
drehbar gelagerten Hohlrad, einem damit in Eingriff
stehenden außenverzahnten Ritzel und einem längs einer
sich etwa in Umfangsrichtung erstreckenden Teilfläche
geteilten sichelförmigen Füllstück, dessen Füllstückteile
sich mit ihren saugseitigen Stirnflächen an einer Stütz
fläche eines den Raum zwischen Hohlrad und Ritzel axial
durchsetzenden Abstützelements derart abstützen, daß
sie in radialer Richtung verschiebbar und um eine parallel
zur Ritzelachse verlaufende Schwenkachse verschwenkbar
sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Abstützelement
durch einen fest mit nur einer Gehäusewand (2b) verbundenen
Zapfen (25) mit einer zumindest teilzylindrischen Lager
fläche und durch ein die Stützfläche (22) für die Füll
stückteile (17a, 17b) aufweisendes Zwischenstück (23)
gebildet ist, das sich mit einer zu der Lagerfläche
komplementär gekrümmten Gleitfläche (24) verschwenkbar
auf der Lagerfläche abstützt.
4. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekenn
zeichnet, daß der zylindrische Zapfen (25) in eine
Bohrung (26) der Gehäusewand (2b) eingepreßt ist.
5. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Stützfläche (12, 22)
eben ist.
6. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 3 oder 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stützfläche (22) an dem Zwischen
stück (23) teilweise zurückgenommen ist.
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