DE4104397C2 - Innenzahnradpumpe - Google Patents
InnenzahnradpumpeInfo
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- F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
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- F04C15/0007—Radial sealings for working fluid
- F04C15/0019—Radial sealing elements specially adapted for intermeshing-engagement type machines or pumps, e.g. gear machines or pumps
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Description
Die Erfindung betrifft eine sichellose Innenzahnradpumpe zur
Erzeugung von Hochdruck, gemäß dem Oberbegriff des
Anspruches 1. Eine Pumpe dieser Gattung ist aus der US
24 58 958 bekannt.
Bei dieser bekannten Pumpe weist die Eaton-Verzahnung - in
Drehrichtung der Zahnräder betrachtet - schräg voreilende
Durchbrüche auf. Diese Durchbrüche sind als Langlöcher
ausgebildet, die sich über etwa 70% der Verzahnungsbreite
erstrecken. Die Langlöcher haben eine starke Schwächung des
Hohlrades zufolge. Deshalb läßt sich nur ein geringes Dreh
moment übertragen. Deshalb ist diese Pumpe nur für die
Erzeugung extrem niedriger Drücke einsetzbar. Ferner sind
bei dieser Pumpe Sauganschluß und Druckanschluß nicht
koaxial zueinander angeordnet. Demgemäß sind auch die
Anschlußarmaturen relativ zueinander versetzt. Aus diesem
Grunde beansprucht diese vorbekannte Pumpe ein großes Bau
volumen.
Die EP 0 328 745 A2 beschreibt eine Innenzahnradpumpe, bei der
sich zwischen Hohlrad und Innenzahnrad ein sichelförmiges
Füllstück befindet. Auch bei dieser Pumpe weist das Hohlrad
Durchbrüche auf. Um genügend große Strömungsquerschnitte zu
erzielen, sind bei dieser vorbekannten Pumpe die Durchbrüche
in die nicht-tragende Flanke des einzelnen Zahnes verlegt.
Dabei reichen die Bohrungen bis zum Zahnkopf. Sie sollen vor
allem kurz vor dem vollen Zahneingriff keine Quetschflüssig
keit entstehen lassen.
Die DE 35 44 857 A1 beschreibt ebenfalls eine Innenzahnradpumpe
mit sichelartigem Füllstück. Auch hierbei weist das Hohlrad
Bohrungen auf, die nebeneinander liegen. Die Breite der
Verzahnung ist jedoch relativ gering im Vergleich zur
axialen Erstreckung der gesamten Pumpe, so daß wiederum das
Bauvolumen der Pumpe zur Erfüllung gegebener Aufgaben
vergleichsweise groß ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pumpe der
eingangs beschriebenen Gattung so zu verbessern, daß deren
Außenabmessungen noch weiter verkleinert sind, und daß der
Saugbereich der Pumpe keine bestimmende Größe für das Bau
volumen der Pumpe ist, wobei optimale Werte für die
Strömungsgeschwindigkeit eingehalten werden können.
Der Kern der Erfindung läßt sich wie folgt zusammenfassen:
Durch die Füllung der Verzahnung über die radialen Bohrungen
(die im Querschnitt nicht unbedingt kreisrund sein müssen)
ist es möglich, die Verzahnung so breit zu machen, wie den
Sauganschluß bzw. dasjenige Teil des Gehäuses, welche die
aktiven, an der Bildung des Förderstromes beteiligten Zahn
radteile aufnimmt. Hierdurch ergibt sich eine Minimierung
des Bauvolumens für die Pumpe, weil nämlich die Abmessungen
des Saugbereiches hierfür keine bestimmende Größe mehr sind.
Durch die radialen Durchbrüche ist es möglich, die Breite
der Verzahnung erheblich größer auszubilden als den Wälz
kreisdurchmesser des Ritzels. Es ist stets eine vollkommende
Füllung der Zahnlücken mit Druckmittel gewährleistet, ohne
daß Strömungsgeschwindigkeiten auftreten, bei denen mit
Geräuschbildung oder anderen Nachteilen zu rechnen ist.
Durch Anwendung der Erfindung lassen sich Pumpen herstellen,
bei welchen die Kosten des Rohmateriales gegenüber den
vorbekannten Pumpen halbiert sind. Durch das erfindungsge
mäße Merkmal, Hohlrad und Ritzel seitlich unmittelbar durch
benachbarte Gehäuseteile axial dichtend zu begrenzen und zu
führen, ist das Gehäusemittelteil nur um das axiale Spiel
breiter als die Verzahnung. Dies bedeutet letzten Endes, daß
die Verzahnung so breit ist wie nur irgend möglich.
Die erfindungsgemäße Evolventen-Verzahnung bewirkt, daß die
Verzahnungsgesetze (gleichförmige Winkelgeschwindigkeiten
zwischen Antrieb und Abtrieb) unabhängig von Achsabstands
änderungen und Profilverschiebungen eingehalten werden. Sie
ist kostengünstiger und ohne Einsatz von Sonderwerkzeugen
herstellbar. Außerdem gibt es innerhalb der Zähne jeweils
nur einen Saug- und einen Druckbereich, denn die Ritzelzähne
sind im Bereich des Saug- und des Druckraumes in den Zahn
lücken des Hohlrades frei. Die Abdichtung zwischen dem Saug- und
dem Druckraum erfolgt einerseits im Bereich des Zahnein
griffes entlang der Eingriffsstrecke, und andererseits
gegenüberliegend im Bereich der Zahnköpfe. Beim Einsatz
einer Evolventen-Verzahnung hat jeder Zahn somit zwei
Funktionen:
Die Evolvente hat die Aufgabe der Drehmomentübertragung und
der Abdichtung zwischen dem Saug- und dem Druckraum in
Bereich des Zahneingriffs längs der Eingriffsstrecke; der
Zahnkopf übernimmt die Dichtungsfunktion in dem dem Zahnein
griff gegenüberliegenden Bereich zwischen Saug- und Druck
raum.
Diese Aufteilung der Funktionen hat den Vorteil, daß die
Drehmomentübertragung im Bereich von niederen spezifischen
Gleitwerten zwischen den Zahnflanken von Ritzel und Hohlrad
erfolgt.
Dadurch, daß die radialen Durchbrüche sich auf ca. 60% der
Breite der Verzahnung erstrecken, ist es möglich, die durch
die Verzahnung gebildeten Zellen im Saugbereich zufrieden
stellend mit Druckmedium zu füllen, wobei die Breite der
Verzahnung mindestens doppelt so groß ist wie die der Wälz
kreisdurchmesser des Ritzels. In der Praxis bedeutet dies,
daß mehr als zwei, im allgemeinen mindestens vier Bohrungen
pro Zahnlücke erforderlich sind.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert.
Darin zeigen:
Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch die Pumpe;
Fig. 2 einen Querschnitt durch die Pumpe im Bereich der
beiden Räder;
Fig. 3 eine Detailansicht im Bereich der Verzahnung;
Fig. 4 Durchbrüche in Form von Bohrungen;
Fig. 5 Ausbildung eines Doppelhohlrades;
Fig. 6 Ausbildung der Dichtleisten am Ritzel;
Fig. 7 Ausbildung der Dichtleisten am Hohlrad;
Fig. 8 einen Teil-Längsschnitt durch die Pumpe mit
zusätzlichen Saugtaschen in den Gehäuse-Endteilen.
Die Fig. 1 und 2 zeigen in einem Längsschnitt und einem
Querschnitt eine sichellose, kopfdichtende und spielbehaftete
jeweils mit einer Flanke dichtenden Zahnradpumpe, und zwar im
Bereich eines Gehäusemittelteiles 1, dem sich auf beiden Seiten
weitere Gehäuseteile 2 und 3 anschließen. Die gesamte Pumpe mit
den Gehäuseteilen 1, 2, 3 hat eine axiale Gesamtlänge L. Ein
auf einer Antriebswelle 4 befestigtes außenverzahntes Ritzel 5
steht in Eingriff mit einem innenverzahnten Hohlrad 6. Die Ver
zahnung 12 des Ritzels 5 und des Hohlrades 6 hat eine axiale
Breite B, das Ritzel einen Wälzkreisdurchmesser d0. Die Breite
der Verzahnung B ist größer als der Wälzkreisdurchmesser d0.
Das Ritzel 5 und das Hohlrad 6 sind nicht koaxial, sondern ex
zentrisch zueinander gelagert, ferner weist das Ritzel 5 einen
Zahn weniger auf als das Hohlrad 6, so daß jeweils die Außen
seite eines Zahnkopfes 13 am Ritzel 5 mit der Innenseite eines
Zahnkopfes 14 am Hohlrad 6 in Berührung kommt. Zu erkennen ist
ferner ein Sauganschluß 7 in der Zone, bei der unter Drehung in
Pfeilrichtung die Zähne am Ritzel bzw. Hohlrad außer Eingriff
geraten. Dem Sauganschluß 7 im Gehäusemittelteil 1, in dem das
Hohlrad und das Ritzel gelagert sind, schließt sich in axialer
Richtung jeweils zu den benachbarten Gehäuseteilen 2 und 3 eine
Saugtasche 8 an, die sich über einen Teil der Mantelfläche 20
des Hohlrades 6 erstreckt. Ein Druckanschluß 10 befindet sich,
ebenfalls ausgehend von einer sich über einen Umfangsbereich am
Hohlrad erstreckende Drucktasche 11, auf der gegenüberliegenden
Seite der Pumpe. Die Zuströmung von Druckmedium zum Innenraum
der Pumpe, also den Zahnlücken im Ritzel 5 und im Hohlrad 6,
welche die Förderung des Druckmediums bewirken, erfolgt über
radiale Durchbrüche 17 im Hohlrad 6. Diese Durchbrüche 17 gehen
von der Mantelfläche 20 aus und münden im Zahngrund des Hohlra
des.
Die Fig. 3 zeigt ein Detail der Verzahnung 12 zwischen dem
Ritzel 5 und dem Hohlrad 6. Zu erkennen ist in einem Quer
schnitt durch das Hohlrad 6 einer der Durchbrüche 17. Dieser
mündet so im Zahngrund einer Zahnlücke im Hohlrad, daß dieser
auf der ganzen Breite in Umfangsrichtung durchbrochen ist und
ferner noch die in Drehrichtung hintere Flanke 16 anschneidet.
Die vom Ritzel 5 angetriebene vordere Flanke 15 ist die be
lastete Flanke, die gegenüber dem Innenraum Dichtheit herstellt
und von dem Durchbruch 17 nicht berührt wird. Der Durchbruch 17
ist demnach exzentrisch gegenüber der Achse der Zahnlücke im
Hohlrad angeordnet. Diese Maßnahme gestattet, den Durchtritts
querschnitt des Durchbruches 17 größer zu dimensionieren.
Die Fig. 4 zeigt eine Ansicht auf eine Zahnlücke im Hohlrad 6.
Die radialen Durchbrüche sind dabei als kreisrunde Bohrungen 18
mit dem Durchmesser a ausgebildet.
Die Durchtrittsquerschnitte sind
jeweils so gewählt, daß alle Bohrungen mit dem Durchmesser a
gemäß Fig. 4
mit der Breite b zwischen 60 und 70% der Breite B des Hohlra
des betragen. Die Gesamtquerschnittsfläche aller Bohrungen 18
bzw. Öffnungen 19 soll mindestens 20% der Mantelfläche 20 des
Hohlrades betragen.
Aus der Fig. 5 ist ein Doppelhohlrad 24 zu erkennen, welches
aus zwei Hohlrädern 6a besteht. Dieses steht (nicht darge
stellt) mit einem Ritzel gleicher axialer Erstreckung, jedoch
einteiliger Bauart in Eingriff. Die als langgestreckte Öffnun
gen 19 ausgebildeten radialen Durchbrüche an der Mantelfläche
20 sind in diesem Falle nicht mittig innerhalb des einzelnen
Hohlrades 6a angeordnet, sondern jeweils zu der dem anderen
Hohlrad 6a zugewandten Stirnseite hin versetzt. Auf diese Weise
entstehen an den beiden Hohlradteilen 6a verbreiterte Dicht
flächen 25 an den den Gehäuse-Endteilen 2, 3 zugewandten Stirn
seiten. Eine gleichartige Dichtheit zwischen den beiden Teilen
6a des Doppelhohlrades 24 ist nicht erforderlich, daher genügen
dort dünne Stege als Begrenzung der Durchbrüche 19.
Die Fig. 6 und 7 zeigen Detailansichten der Zahnköpfe 13
bzw. 14 am Ritzel 5 bzw. Hohlrad 6. Zu erkennen ist in Fig. 6
an dem einen Zahn eine als kreisrundes Profil ausgebildete
Dichtleiste 21, die in eine entlang dem Zahnkopf 13 angebrachte
Nut eingelegt ist. Die Rückseite der Dichtleiste 21 steht über
eine Bohrung 23 mit derjenigen Flanke 15 in Verbindung, die dem
Druckbereich beim Eingriff mit dem Hohlrad zugewandt ist. Da
durch baut sich auf der Rückseite der Dichtleiste 21 ein Druck
auf, der die Dichtleiste an den gegenüberliegenden Zahnkopf des
Hohlrades andrückt. Am benachbarten Zahn in Fig. 6 ist das
Dichtelement als T-Profil 22 ausgebildet. Auch dieses ist in
eine entsprechende Längsnut eingelegt und steht über eine Boh
rung 23 mit der dem Druckbereich zugewandten Zahnflanke 15 in
Verbindung. Die Fig. 7 zeigt eine sinngemäße Anordnung einer
kreisrunden Dichtleiste 21 oder eines T-Profils 22 an den Zahn
köpfen 14 des Hohlrades 6. Beide Ausführungsformen der Dicht
leisten sind alternative Ausführungsbeispiele, die jedoch hier
in denselben Figuren dargestellt sind. Zu erkennen sind in Fig. 7
ferner die Durchbrüche 17 zur Füllung des Innenraumes der
Pumpe, wobei die Breite B des Hohlrades bzw. Ritzels mindestens
so groß ist wie der Wälzkreisdurchmesser do des Ritzels 5 (dar
gestellt in Fig. 1 und 2).
In Fig. 8 ist eine Pumpe ähnlich derjenigen nach Fig. 1 darge
stellt. Der Saugbereich 7 ist dabei in axialer Richtung in die
Gehäuseteile 2 und 3 hinein erweitert und als Saugtaschen 9
ausgebildet. Dadurch ist es möglich, sogar noch im axial äußer
sten Bereich der Verzahnung eine verbesserte Füllung zu erzie
len. Dies ist dann vorteilhaft, wenn die Lagerung der Ritzel
welle 4 in den Gehäuseteilen 2 und 3 die Ausbildung solcher
Saugtaschen 9 ohne Inkaufnahme einer vergrößerten Gesamtlänge L
zuläßt.
Mit diesen erfindungsgemäßen Merkmalen ist eine Pumpe geschaf
fen, die bei gegebenen Außenabmessungen ein höheres Fördervolu
men aufweist als bekannte Pumpen bzw. bei vorgegebenem Förder
volumen mit kleineren Außenabmessungen ausgeführt werden kann,
ohne daß unzulässig hohe Strömungsgeschwindigkeiten in der Pum
pe entstehen.
Claims (10)
1. Sichellose Innenzahnradpumpe mit einem innenverzahnten
Hohlrad (6) und einem mit dem Hohlrad kämmenden Ritzel
(5), mit folgenden Merkmalen:
1.1 das Hohlrad (6) hat einen Zahn mehr als das Ritzel (5);
1.2 Hohlrad (6) und Ritzel (5) sind in einem gemeinsamen Gehäusemittelteil (1) drehbar gelagert, dessen axiale Erstreckung der Breite (B) der Verzahnung (12) des Hohlrades (6) und des Ritzels (5) entspricht und welches einen Sauganschluß (7) und einen Druckanschluß (10) aufweist;
1.3 das Hohlrad (6) weist Durchbrüche (17) auf, die sich von der äußeren Mantelfläche (20) in die Lücken der Verzahnung (12) erstrecken;
1.4 die Breite der Verzahnung (12) ist mindestens so groß wie der Wälzkreisdurchmesser (d0) des Ritzels (5);
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
1.5 die Verzahnungen von Hohlrad (6) und Ritzel (5) sind als Evolventen-Verzahnung ausgebildet;
1.6 Hohlrad (6) und Ritzel (5) sind seitlich unmittelbar durch benachbarte Gehäuseteile (2, 3) axial dichtend begrenzt und geführt;
1.7 die Durchbrüche (17) sind durch eine Mehrzahl neben einander liegender radialer Bohrungen realisiert, deren gesamte Breite längs einer Zahnlücke des Hohl rades (6) etwa 60% der Breite (B) der Verzahnung (12) beträgt;
1.8 die der Breite (B) der Verzahnung (12) entsprechende axiale Breite des Gehäusemittelteils (1) beträgt mindestens 40% der axialen Gesamtlänge (L) der Pumpe;
1.9 die radialen Durchbrüche (17, 18) reichen bis in den Bereich der unbelasteten Flanke am Hohlrad, jedoch nicht bis zum Zahnkopf.
1.1 das Hohlrad (6) hat einen Zahn mehr als das Ritzel (5);
1.2 Hohlrad (6) und Ritzel (5) sind in einem gemeinsamen Gehäusemittelteil (1) drehbar gelagert, dessen axiale Erstreckung der Breite (B) der Verzahnung (12) des Hohlrades (6) und des Ritzels (5) entspricht und welches einen Sauganschluß (7) und einen Druckanschluß (10) aufweist;
1.3 das Hohlrad (6) weist Durchbrüche (17) auf, die sich von der äußeren Mantelfläche (20) in die Lücken der Verzahnung (12) erstrecken;
1.4 die Breite der Verzahnung (12) ist mindestens so groß wie der Wälzkreisdurchmesser (d0) des Ritzels (5);
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
1.5 die Verzahnungen von Hohlrad (6) und Ritzel (5) sind als Evolventen-Verzahnung ausgebildet;
1.6 Hohlrad (6) und Ritzel (5) sind seitlich unmittelbar durch benachbarte Gehäuseteile (2, 3) axial dichtend begrenzt und geführt;
1.7 die Durchbrüche (17) sind durch eine Mehrzahl neben einander liegender radialer Bohrungen realisiert, deren gesamte Breite längs einer Zahnlücke des Hohl rades (6) etwa 60% der Breite (B) der Verzahnung (12) beträgt;
1.8 die der Breite (B) der Verzahnung (12) entsprechende axiale Breite des Gehäusemittelteils (1) beträgt mindestens 40% der axialen Gesamtlänge (L) der Pumpe;
1.9 die radialen Durchbrüche (17, 18) reichen bis in den Bereich der unbelasteten Flanke am Hohlrad, jedoch nicht bis zum Zahnkopf.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
radialen Durchbrüche (17, 18) entlang derselben Zahnlücke
in der Verzahnung (12) des Hohlrades (6) symmetrisch und
mit gleichem axialen Abstand zueinander über die Breite
(B) verteilt sind.
3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Hohlradkopf ein Dichtelement (21)
eingesetzt ist, das im Bereich gegenüber dem Zahneingriff
am Zahnkopf des Ritzels gleiten kann.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Dichtelement (21) aus profiliertem Kunststoff-Material
besteht.
5. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Dichtelement (21) aus einem Werkstoff mit abtragbaren
Eigenschaften zur Erleichterung der Einlaufphase besteht.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekenn
zeichnet, daß jedes Dichtelement (21) auf der dem
Zahnkopf abgewandten Rückseite mit mindestens einem
Verbindungskanal mit der der Druckseite der Pumpe
zugewandten Zahnflanke in Verbindung steht.
7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß im Bereich des Sauganschlusses (7) axial
neben dem Hohlrad (6) zusätzliche Saugtaschen (8) vorge
sehen sind.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet
durch zwei im wesentlichen identische Hohlräder (6a), die
gemeinsam mit einem einzigen Ritzel in Eingriff stehen.
9. Pumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die
beiden Hohlräder (6a) nebeneinander in drehfester
Verbindung stehen.
10. Pumpe nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die der axialen Breite (B) der Verzahnung (12)
zweier Hohlräder (6a) entsprechende Breite des Gehäuse
mittelteiles (1) mindestens 60% der gesamten axialen
Länge (L) der Pumpe beträgt.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19914104397 DE4104397C2 (de) | 1990-03-09 | 1991-02-14 | Innenzahnradpumpe |
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DE4007462 | 1990-03-09 | ||
DE19914104397 DE4104397C2 (de) | 1990-03-09 | 1991-02-14 | Innenzahnradpumpe |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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DE4104397A1 DE4104397A1 (de) | 1991-09-12 |
DE4104397C2 true DE4104397C2 (de) | 1993-12-16 |
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Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19914104397 Expired - Fee Related DE4104397C2 (de) | 1990-03-09 | 1991-02-14 | Innenzahnradpumpe |
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Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE4104397C2 (de) |
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- 1991-02-14 DE DE19914104397 patent/DE4104397C2/de not_active Expired - Fee Related
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Date | Code | Title | Description |
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Owner name: J.M. VOITH GMBH & CO. BETEILIGUNGEN KG, 89522 HEID |
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