EP2078860A2 - Pumping unit - Google Patents
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- F05C2251/04—Thermal properties
Definitions
- the housing 11 comprises a carrier housing 12, on which an eccentric to the axis of a drive shaft 15 extending collar is formed, and a support housing 12 mounted in the pump housing 13.
- the pump housing 13 is stored in the pump raceway area 38 or in the region of a bearing journal 36 without play in the carrier housing 12 of the two-part housing 11.
- a ring gear which with a preferably non-positively in the form of a shrink fit or press fit on the drive shaft 15 rotatably mounted gear 16, which is also referred to as a pinion, meshes.
- Front side is located in front of the pump housing 13, the ring gear 14 of the end face of the drive shaft 15 and the gear 16, a pump cover 17.
- the pump cover 17 in turn is centered by means of a cup-shaped closure cap 18 and the just mentioned bundles of the carrier housing 12 of the housing 11 by means of a flanging 24 - as in FIG. 1 shown - attached.
- the bearing pin 36 is mounted in an eccentric 37 with respect to the support housing 12, the inner pump housing 13 can not be rotated.
- the pump housing 13 is axially free of play between the support housing 12 and the pump cover 17 built to prevent hydraulic losses by additional axial column.
- FIG. 3 is a section according to the CD in the illustration according to FIG. 2 refer to.
- a significant advantage of the delivery unit 10 proposed according to the invention results from the use of materials with the same thermal expansion as possible. Conveying units 10 made of such materials, in particular internal gear pumps, can then be used for a very broad temperature range without significantly changing the clearance of the movable pump components that is decisive for the sealing gaps. As a result, a good hydraulic efficiency of the delivery unit 10 is always ensured, further a quiet Laufund a good lubrication.
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Abstract
Description
Werden Innenzahnradpumpen, wie zum Beispiel die aus
Bei der aus
Erfindungsgemäß wird ein zweiteilig ausgebildetes Pumpengehäuse vorgeschlagen, welches ein sehr kostengünstig herstellbares Trägergehäuse darstellt, das zum Beispiel aus Aluminiumdruckguss oder auch aus einem Kunststoffmaterial hergestellt werden kann. Im Trägergehäuse ist ein kostengünstig herstellbares Pumpengehäuse als Sinterteil oder ebenfalls als Kunststoffteil ausgeführt, mit guten Lagereigenschaften untergebracht, was für gute Notlaufeigenschaften der bewegten Komponenten des Förderaggregates, insbesondere der Innenzahnradpumpe sorgt. Das Trägergehäuse wird aus einem kostengünstigen Kunststoffmaterial hergestellt. In das Trägergehäuse ist das Pumpengehäuse eingelassen. Insbesondere Kunststoffmaterial erlaubt eine wesentlich formstabilere und genauere Herstellung, da wesentlich geringere Schrumpfung und Verzug auftreten, dies gilt vor allem für Kunststoffmaterial. Die Innenkontur, mit einer sichelförmigen Struktur, in der die miteinander kämmenden Pumpenzahnräder der Innenzahnradpumpe laufen, kann somit sehr genau hergestellt werden, was einerseits zu relativ niedrigen Herstellkosten beiträgt und andererseits zu einem guten Wirkungsgrad der Innenzahnradpumpe führt.According to the invention, a pump housing designed in two parts is proposed, which constitutes a carrier housing that can be produced at low cost, which can be produced, for example, from die-cast aluminum or also from a plastic material. In the carrier housing is a cost-producible pump housing designed as a sintered part or also as a plastic part, housed with good storage properties, which ensures good emergency running properties of the moving components of the delivery unit, in particular the internal gear pump. The carrier housing is made of a low-cost plastic material. In the carrier housing the pump housing is embedded. In particular, plastic material allows a much more dimensionally stable and more accurate production, since much lower shrinkage and distortion occur, this is especially true for plastic material. The inner contour, with a crescent-shaped structure in which the intermeshing pump gears of the internal gear pump running, can thus be made very accurately, which on the one hand contributes to relatively low production costs and on the other hand leads to a good efficiency of the internal gear pump.
Bevorzugt wird der Pumpendeckel ebenfalls als Sinterteil oder als Kunststoffteil hergestellt, die entsprechende Lagereigenschaften für die bewegten Teile der Innenzahnradpumpe aufweisen. Insbesondere ist der Pumpendeckel als topfartiger Verschlussdeckel ausgebildet und kann kostengünstig als Blechformteil aus Stahl oder Aluminium ebenfalls kostengünstig hergestellt werden. Der topfartig ausgebildete Verschlussdeckel kann zum Beispiel durch Verbördeln mit dem Pumpengehäuse verbunden werden. Dadurch können zum Beispiel aufwändige Fügeprozesse, wie zum Beispiel ein Verschrauben der miteinander zu fügenden Komponenten vermieden werden.Preferably, the pump cover is also made as a sintered part or as a plastic part, which have corresponding storage properties for the moving parts of the internal gear pump. In particular, the pump cover is designed as a pot-like closure lid and can be inexpensively manufactured as a sheet metal part made of steel or aluminum also cost. The pot-shaped closure cap can be connected, for example by crimping with the pump housing. As a result, for example, complex joining processes, such as, for example, screwing together the components to be joined together, can be avoided.
Die miteinander kämmenden Zahnräder der Innenzahnradpumpe können als Sinterteile aus einem Sintermaterial oder als Kunststoffteile aus einem Kunststoffmaterial, so zum Beispiel im Wege des Kunststoffspritzgießverfahrens, hergestellt werden. Insbesondere das Ritzel der Innenzahnradpumpe, dessen Außenverzahnung mit der Innenverzahnung eines das Ritzel umschließenden Hohlrades kämmt, wird auf die verschleißfest ausgebildete Antriebswelle aufgeschrumpft oder aufgepresst. Damit kann auf großserientaugliche Montage und Herstellprozesse bei der Herstellung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Innenzahnradpumpe für den Niederdruckbereich zwischen 3 bar und 20 bar zurückgegriffen werden. Das der Erfindung zugrunde liegende Konstruktionsprinzip der Innenzahnradpumpe kann auch für ohne Sichelstruktur ausgebildete Innenzahnradpumpen eingesetzt werden. In der Großserie einsetzbare Herstellprozesse, die zur Herstellung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Förderaggregates eingesetzt werden, zeichnen sich durch werkzeugfallende Teile aus. Großserientaugliche Montageprozesse sind zum Beispiel durch Aufpressen und Umformen, so zum Beispiel Bördeln, gegeben.The intermeshing gears of the internal gear pump can as sintered parts of a sintered material or as plastic parts of a plastic material, such as in Ways of plastic injection molding, are produced. In particular, the pinion of the internal gear pump whose external teeth mesh with the internal teeth of a ring gear surrounding the pinion, is shrunk or pressed onto the wear-resistant drive shaft. This can be used for large-scale production assembly and manufacturing processes in the production of inventively proposed internal gear pump for the low pressure range between 3 bar and 20 bar. The underlying principle of the invention of the internal gear pump can also be used for trained without Sichelstruktur internal gear pumps. Manufacturing processes that can be used in large-scale production, which are used to produce the delivery unit proposed according to the invention, are distinguished by parts that fall off the tool. High-volume assembly processes, for example, by pressing and forming, such as flanging, given.
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen, insbesondere als Innenzahnradpumpe ausgebildeten Förderaggregates ergibt sich bei der Verwendung von Werkstoffen mit möglichst gleicher Wärmeausdehnung. Derart hergestellte Förderaggregate können für einen sehr breiten Temperaturbereich eingesetzt werden, ohne dass sich dabei Axial- oder Radialspiel in Bezug auf eine Verengung oder Verbreiterung von Dichtspalten zwischen stationären und bewegten Pumpenbauteilen wesentlich verändern. Damit ist über den sehr breit wählbaren Temperaturbereich stets ein guter hydraulischer Wirkungsgrad des Förderaggregates gewährleistet, was zudem mit einem sehr ruhigen Laufund allseits guten Schmiereigenschaften führt.A significant advantage of the present invention proposed, in particular designed as internal gear pump delivery unit results in the use of materials with the same thermal expansion as possible. Such delivery units can be used for a very wide temperature range, without changing the axial or radial play significantly in terms of narrowing or widening of sealing gaps between stationary and moving pump components. This ensures a good hydraulic efficiency of the delivery unit over the very wide selectable temperature range, which also leads to a very smooth running and good lubrication properties on all sides.
In einer bevorzugten Ausführungsform des der Erfindung zugrunde liegenden Förderaggregates können zum Beispiel das Pumpengehäuse, die miteinander kämmenden Zahnräder (Ritzel und Hohlrad), der topfartige Verschlussdeckel aus Sinterstahl gefertigt werden, und der Deckel auch aus Stahl. Das Pumpengehäuse wird bevorzugt aus Aluminiumdruckguss oder aus Kunststoffmaterial hergestellt, da die Verspannungslänge 1 am Trägergehäuse gering ist und auf diese Weise der Temperatureinfluss aufgrund von sich einstellender Wärmeausdehnung der bewegten Teile relativ zu den stationären Teilen gering gehalten werden kann.In a preferred embodiment of the invention underlying delivery unit, for example, the pump housing, the meshing gears (pinion and ring gear), the cup-shaped closure lid made of sintered steel, and the lid are made of steel. The pump housing is preferably made of diecast aluminum or plastic material, since the strain length 1 on the carrier housing is low and in this way the temperature influence due to self-adjusting thermal expansion of the moving parts relative to the stationary parts can be kept low.
Alternativ können das Trägergehäuse, das Pumpengehäuse, Ritzel und Hohlrad, und der Pumpendeckel aus hochwertigem Kunststoff, das Pumpengehäuse und der Pumpendeckel aus einem Material mit guten Lagereigenschaften und der Verschlussdeckel aus einer Aluminiumdruckgusslegierung oder dergleichen gefertigt werden.Alternatively, the carrier housing, the pump housing, pinion and ring gear, and the high-quality plastic pump cover, the pump housing and the pump cover may be made of a material having good bearing properties, and the cap made of die-cast aluminum alloy or the like.
Anhand der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehender beschrieben.With reference to the drawing, the invention will be described below in more detail.
Es zeigt:
- Figur 1
- das erfindungsgemäß vorgeschlagene Förderaggregat im Längsschnitt parallel zur Antriebswelle mit dargestelltem Schnittverlauf A-B,
- Figur 2
- den Querschnitt durch das erfindungsgemäße Förderaggregat gemäß des in
Figur 1 angegebenen Schnittverlaufes AB, und - Figur 3
- einen Schnitt durch das Förderaggregat gemäß des Schnittverlaufes C-D in der Ebene der Antriebswelle.
- FIG. 1
- the conveying unit proposed according to the invention in longitudinal section parallel to the drive shaft with Schnittem AB shown,
- FIG. 2
- the cross section through the delivery unit according to the invention according to the in
FIG. 1 specified cutting profile AB, and - FIG. 3
- a section through the delivery unit according to the cutting path CD in the plane of the drive shaft.
Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Förderaggregat 10 handelt es sich insbesondere um eine Innenzahnradpumpe, mit der ein Fluid, wie zum Beispiel Öl, Getriebeöl oder dergleichen, gefördert werden kann. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Förderaggregat 10 wird insbesondere bei Drücken in der Größenordnung von 3 bar bis 20 bar eingesetzt und zeichnet sich durch ein kleines Volumen und eine geringe Fördermenge aus. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene, insbesondere als Innenzahnradpumpe ausgelegte Förderaggregat 10 zeichnet sich durch extrem günstige Herstellkosten bei hoher Robustheit und geringem Gewicht aus.The
Wie der Schnittdarstellung gemäß
Der in Topfform ausgebildete Verschlussdeckel 18 stellt gleichzeitig die Zentrierung für den Außendurchmesser des Pumpengehäuses 13 und des Pumpendeckels 17 dar. Der in Topfform ausgebildete Verschlussdeckel 18 wird dabei am exzentrisch am Trägergehäuse 12 des zweiteiligen Gehäuses 11 verlaufenden Bund zentriert. Der Bund ist exzentrisch zur Aufnahmebohrung des Lagerzapfens 36 des Pumpengehäuses 13 ausgebildet. Die Verbindung der Bauteile erfolgt durch Verbördeln des topfartig ausgebildeten Verschlussdeckels 18 am Bund des Trägergehäuses 12 des zweiteiligen Gehäuses 11. Eine maßliche Abstimmung der Planflächen des Pumpengehäuses 13 relativ zum Trägergehäuse 12 kann somit entfallen. Durch diese Bauweise kann der kleinstmögliche Außendurchmesser am erfindungsgemäß vorgeschlagenen Förderaggregat 10, welches insbesondere als Innenzahnradpumpe ausgebildet ist, realisiert werden, wobei die Herstell- beziehungsweise die Montagekosten erheblich minimiert sind.The cup-
Da der Lagerzapfen 36 in einer Exzentrizität 37 in Bezug auf das Trägergehäuse 12 gelagert ist, kann das innenliegende Pumpengehäuse 13 nicht verdreht werden. Das Pumpengehäuse 13 ist axial spielfrei zwischen dem Trägergehäuse 12 und dem Pumpendeckel 17 gebaut, um hydraulische Verluste durch zusätzliche axiale Spalte zu vermeiden.Since the bearing
In einer Bohrung des Trägergehäuses 12 des Förderaggregates 10 befindet sich ein Wellendichtring 20, der sich an einer Haltescheibe 21 abstützt. Die Haltescheibe 21 wiederum ist durch einen Axialsicherungsring 22 gesichert. Die vom Lagerzapfen 36 des Pumpengehäuses 13 umschlossene Antriebswelle 15 ist in der in
Das Pumpengehäuse 13 des zweiteilig ausgebildeten Gehäuses 11 ist mittels eines Dichtringes 19 zum in Topfform ausgebildeten Verschlussdeckel 18 abgedichtet.The
Wie bereits erwähnt, ist der Verschlussdeckel 18 mit dem Trägergehäuse 12 über eine Verbördelung 24 partiell oder entlang des vollen Umfangs axial spielfrei verbunden. Im Gehäuse 13, welches spielfrei im Trägergehäuse 12 des zweiteilig ausgebildeten Gehäuses 11 des Förderaggregates 10 ausgebildet ist, befindet sich ferner eine Sichelstruktur 30. Wie aus der Schnittdarstellung gemäß
Der Darstellung gemäß
Wie aus der Darstellung gemäß
Über den Sauganschluss 26 gefördertes Fluid, so zum Beispiel Getriebeöl, wird durch den Zahneingriff an der Saugseite, d.h. dem Sauganschluss 26, in Richtung der Druckniere 29 gefördert und dabei auf ein erhöhtes Druckniveau gebracht. Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Förderaggregat 10, insbesondere ausgestaltet als Innenzahnradpumpe, ist bevorzugt bei einem Druckbereich zwischen 3 bar und 20 bar einsetzbar. Die Förderung des Fluides erfolgt durch die sich zwischen den Zähnen der Außenverzahnung beziehungsweise den Zähnen der Innenverzahnung des Hohlrades 14 jeweils bildenden Räume.Fluid delivered via the
Bezugszeichen 37 bezeichnet die Exzentrizität, die die Antriebswelle 15, an der das Zahnrad 16 beziehungsweise das Ritzel 16 drehfest aufgenommen ist, in Bezug auf die Symmetrieachse des Hohlrades 14 aufweist. Bezugszeichen 18 deutet in
Die Saugniere 28 und die Druckniere 29 verlaufen deckungsgleich zu einer ersten Niere 32 im Pumpengehäuse 13 beziehungsweise einer zweiten Niere 33, die ebenfalls im Pumpengehäuse 13 der Druckniere 29 gegenüberliegend deckungsgleich angeordnet ist. Des Weiteren befinden sich im Pumpendeckel 17 eine erste Druckkompensationsniere 34 beziehungsweise eine zweite Druckkompensationsniere 35. Diese verlaufen ebenfalls deckungsgleich zur Saugniere 28 beziehungsweise zur ersten Niere 32 im Pumpengehäuse 13 und deckungsgleich zur Druckniere 29 beziehungsweise zur zweiten Niere 33 im Pumpengehäuse 13.The
Wie aus den Darstellungen gemäß der
Wie aus der Schnittdarstellung gemäß
Das Förderaggregat 10 hat keine axial und radial wirkende Spaltkompensation. Die Pumpenkomponenten dichten die Druck- und die Saugseite nur über die Dichtspalte gegeneinander ab.The
Wie aus der Darstellung gemäß
Auch in der Darstellung gemäß
Das zweiteilige Gehäuse 11 des Förderaggregates 10, welches insbesondere als Innenzahnradpumpe ausgelegt ist, umfasst das Trägergehäuse 12 und das Pumpengehäuse 13. Insbesondere das Trägergehäuse 12 kann aus Aluminiumdruckguss oder aus Kunststoffhergestellt werden. Darin wird das Pumpengehäuse 13, welches zum Beispiel als kostengünstiges Sinterbauteil gefertigt werden kann, spielfrei gelagert. Anstelle als Sinterteil kann das innenliegend spielfrei im Trägergehäuse 12 gelagerte Pumpengehäuse 13 auch als Kunststoffteil mit Lagereigenschaften gefertigt werden. Dies ermöglicht gute Notlaufeigenschaften der bewegten Pumpenteile, falls die Fördermediumzufuhr über den Sauganschluss 26 einmal unterbrochen sein sollte. Das Trägergehäuse 12 kann aus kostengünstigem Kunststoffmaterial hergestellt werden. Das eigentliche Pumpengehäuse, d.h. das Pumpengehäuse 13, hat einen geringeren Materialaufwand und kann somit genauer und formstabiler hergestellt werden. Wird das Pumpengehäuse 13 des zweiteilig ausgebildeten Gehäuses 11 des Förderaggregates 10 aus Kunststoffhergestellt, stellt sich eine wesentlich geringere Schrumpfung und ein wesentlich geringerer Verzug ein. Die Innenkontur mit Sichel 30, in der das Hohlrad 14 beziehungsweise das mit diesem kämmende Zahnrad 16 laufen, kann somit sehr genau hergestellt werden, was zu extrem niedrigen Herstellkosten und zu einem guten hydraulischen Wirkungsgrad des Förderaggregates 10 führt.The two-
Der Pumpendeckel 17 kann ebenfalls als Sinterteil oder als Kunststoffteil hergestellt werden und gegebenenfalls entsprechende Lagereigenschaften aufweisen. Der topfartig ausgebildete Verschlussdeckel 18 kann als Blechformteil aus Stahl oder aus Aluminiumlegierung ebenfalls kostengünstig hergestellt werden und bevorzugt durch eine Verbördelung 24 am Trägergehäuse 12 des zweiteilig ausgebildeten Gehäuses 11 befestigt werden. Es sind keine teuren Schraubprozesse notwendig, die darüber hinaus den Durchmesser des erfindungs gemäß vorgeschlagenen Förderaggregates sehr vergrößern und damit dessen Platzbedarf erheblich erhöhen würden.The pump cover 17 can also be made as a sintered part or as a plastic part and optionally have corresponding storage properties. The pot-shaped
Die Zahnradpaare, d.h. das Hohlrad 14 und das Zahnrad 16, können bevorzugt als Sinterteile oder auch als Kunststoffteile hergestellt werden. Das Zahnrad 16 ist bevorzugt auf die verschleißfest ausgelegte Antriebswelle 14 mit einem Schrumpfsitz aufgepresst. Damit lassen sich großserientaugliche Montage- und Herstellprozesse bei der Herstellung des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Förderaggregates 10 nutzen.The gear pairs, i. the
Wenngleich vorstehend an einem Förderaggregat 10 mit Sichel 30 beschrieben, kann der der Erfindung zugrunde liegende Gedanke selbstverständlich auch an einem Förderaggregat 10, welches als sichellose Innenzahnradpumpe ausgelegt ist, eingesetzt werden.Although described above on a
Ein wesentlicher Vorteil des erfindungsgemäß vorgeschlagenen Förderaggregates 10 ergibt sich bei der Verwendung von Werkstoffen mit möglichst gleicher Wärmeausdehnung. Aus derartigen Materialien hergestellte Förderaggregate 10, insbesondere Innenzahnradpumpen, können dann für einen sehr breiten Temperaturbereich eingesetzt werden, ohne dass dabei sich die für Dichtspalte maßgeblichen Spiele der bewegbaren Pumpenbauteile wesentlich verändern. Dadurch ist stets ein guter hydraulischer Wirkungsgrad des Förderaggregates 10 gewährleistet, des Weiteren ein ruhiger Laufund eine gute Schmierung.A significant advantage of the
Als einsetzbarer Werkstoff werden in Bezug auf das Pumpengehäuse 13, das Hohlrad 14, das Zahnrad 16, den Verschlussdeckel 7 Sinterstahl genannt, in Bezug auf den topfförmigen Verschlussdeckel 18 Stahl. Das Pumpengehäuse 13 kann auch aus Aluminiumdruckguss oder aus Kunststoff gefertigt werden, da die Verspannungslänge am Trägergehäuse 12 gering ist und auf diese Weise der Temperatureinfluss in Bezug auf die Wärmeausdehnung gering gehalten werden kann.As a usable material with respect to the
Alternativ können das Trägergehäuse 12, das Pumpengehäuse 13, das Hohlrad 14, das Zahnrad 16 und der Pumpendeckel 17 aus hochwertigem Kunststoff, oder das Pumpengehäuse 13 und der Pumpendeckel 17 aus Kunststoff mit entsprechenden Lagereigenschaften und der Verschlussdeckel 18 aus einer Aluminiumlegierung im Wege des Aluminiumdruckgussverfahrens gefertigt werden.Alternatively, the
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