EP2235374A2 - Variable-volume internal gear pump - Google Patents

Variable-volume internal gear pump

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EP2235374A2
EP2235374A2 EP09704115A EP09704115A EP2235374A2 EP 2235374 A2 EP2235374 A2 EP 2235374A2 EP 09704115 A EP09704115 A EP 09704115A EP 09704115 A EP09704115 A EP 09704115A EP 2235374 A2 EP2235374 A2 EP 2235374A2
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EP
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inner rotor
gear pump
internal gear
rotor
internal
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Siegfried A. Eisenmann
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • 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
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/18—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber
    • F04C14/185—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by varying the volume of the working chamber by varying the useful pumping length of the cooperating members in the axial direction

Definitions

  • the springs which act axially on the adjusting member, are arranged in the inner rotor between the shaft driving the inner rotor and the tooth contour of the outer toothing.
  • a connected to the high-pressure chamber adjustment, which is bounded axially by the adjusting member is formed within the internal toothing of the outer rotor, so that a pressure of the fluid within the adjustment chamber acts axially on the adjusting member against the spring force of the springs.
  • Compensation pressure range provided on the drive side opposite side between the housing or a lid of the housing and the cup-shaped intermediate member. In both cases causes the compensation pressure range, which is connected to the high pressure area or the high pressure chamber, that a hydraulic pressure force in
  • Figure 7 is an illustration of the pinion plate with the Axialbeschaufelung mounted thereon for the axial centrifugal pump;
  • Figure 8 is an illustration of the adjusting member;
  • Figure 1 shows the variable volume internal gear pump in a longitudinal section through the shaft center and the inner rotor center of the pump at maximum specific flow.
  • the internal gear pump has a two-part housing, which is composed of the actual housing 7 and a cover 10 of the housing, which are interconnected by means of screws 19.
  • a running set chamber 40 is formed, which has a low pressure chamber 17 with an inlet opening 15 and a high pressure chamber 18 with an outlet opening 16 for a fluid.
  • an inner rotor 2 is accommodated, which is rotatable within the motion chamber 40 of the housing 7 about a rotational axis Di and by a shaft 1, which is passed through the housing 7 and the cover 10, driven.
  • the direction of rotation of the moving set of the pump may be to explain the function in the individual figures in the indicated arrow direction 43 ( Figure 3), 44 ( Figure 6) and 45 ( Figures 5 and 7), so that the respective suction and pressure side corresponding to the expanding and compressing
  • a suction chamber 20 surrounds the cup-shaped intermediate member 6 and is at the same time the suction side of the blading 42 of the axial centrifugal pump 21.
  • the pressure side of this axial centrifugal pump 21 is also acting as a suction low pressure chamber 17 of the internal gear pump. Via the radial channels 41 of the outer rotor 3, the oil in the expanding conveyor cells 30 against the centrifugal force sucked.
  • the axial impeller of the centrifugal pump 21 runs in the pump shown in the drawing in proportion of the number of teeth of the moving set by a factor of 7: 6 faster than the outer rotor 3, so that the centrifugal pressure in the radial channels 41 of the outer rotor 3 by the pumping pressure of the centrifugal wheel of the centrifugal pump 21st more than balanced.
  • the pressure in the suction chamber 17 is constantly larger, so there is a vapor and air bubbles in the oil and the associated risk of cavitation is excluded even at high speeds. The same applies to the suction-side delivery cells 30.

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Abstract

The invention relates to a variable-volume internal gear pump, in particular for use as an engine lubrication pump for automobiles. The internal gear pump comprises a housing (7, 10) and a rotor set chamber (40) formed therein comprising a low pressure chamber (17) and a high pressure chamber (18) for a fluid. Inside the rotor set chamber (40) are an inner rotor (2) that can be rotatably driven by a shaft (1) about an axis of rotation (Di) and a rotatable outer rotor (3) with an outer rotor axis of rotation (Da) that is arranged eccentric with respect to the axis of rotation (Di). When a rotational force is applied, conveyance cells (30, 31) form between the inner rotor (2) and the outer rotor (3) in which the fluid is conveyed from the low pressure chamber (17) to the high pressure chamber (18). An adjusting member (5) upon which axial springs (8) act and which is guided in the internal gears (34) of the outer rotor (3) in axial motion causes a pressure-related axial movement of the inner rotor (2). The outer rotor (3) comprises radial channels (41) in the gaps between the teeth of the internal gears (34) thereof proximate to the low pressure chamber (17) and the high pressure chamber (18). The axial position of the inner rotor (2) relative to the outer rotor (3) can be adjusted by the axial motion of the adjusting member (5), whereupon the volume of the conveyance cells (30, 31) changes depending on the pressure.

Description

Volumenveränderbare Innenzahnradpumpe Variable volume internal gear pump
Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe, insbesondere zur Verwendung als Motorschmierpumpe für Automobile, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an internal gear pump, in particular for use as a motor lubricating pump for automobiles, according to the preamble of claim 1.
Wegen der Forderung nach möglichst geringen Leistungsverlusten über den gesamten Drehzahl- und Leistungsbereich des Motors wird in zunehmendem Masse vom Motorkonstrukteur gefordert, dass die Ölförderung der Pumpe nicht mehr wie früher mit derBecause of the demand for the lowest possible power losses over the entire speed and power range of the engine is increasingly required by the engine designer that the oil production of the pump is no longer as before with the
Motordrehzahl proportional ansteigt. Die Schmierölbedarfskurve des Motors besitzt eine degressive Charakteristik über den Verlauf der Motordrehzahl. Das heisst, dass der Motor keinen der Drehzahl proportionalen Schmierölbedarf hat. Somit ist dieser bei erhöhter Drehzahl wesentlich kleiner.Engine speed increases proportionally. The lubricating oil demand curve of the engine has a degressive characteristic over the course of the engine speed. This means that the engine does not have any lubrication oil requirement that is proportional to the speed. Thus, this is much smaller at increased speed.
Bei nicht regelbaren Pumpen strömt das Schmieröl ab einem bestimmten maximalen Öldruck über ein Bypassventil in die Saugseite der Pumpe zurück. Dabei entsteht ein beträchtlicher Verlust an hydrostatischer Leistung, der durch eine automatisch geregelte Pumpe bedarfsorientiert weitgehend vermeidbar ist. Dieser Verlust entwickelt sich nämlich bei konstanter spezifischer Fördermenge der Pumpe exponentiell, da neben der Fördermenge über die Drehzahl gleichzeitig auch der Öldruck ansteigt. Dieser Sachverhalt besitzt noch einen anderen Aspekt: Bei kaltem Motor und somit bei extrem zähflüssigen Schmieröl nimmt der Öldruck trotz Bypassventil unzulässig hohe Werte an, sodass vor allem die Hauptstromfilter des Motors gefährdet sind. Ausserdem nimmt die Alterung des Öles zu, wenn es bei grossem Zeitanteil durch die engen Spalte des Systems und mit hoher Druckdifferenz bei grosser Schergeschwindigkeit extrem strapaziert wird. Es sind bereits in ihrer spezifischen Fördermenge regelbare Motorschmierpumpen bekannt, mit mehr oder weniger unerwünschten Nebenerscheinungen .For non-controllable pumps, the lubricating oil flows back to the suction side of the pump from a certain maximum oil pressure via a bypass valve. This results in a considerable loss of hydrostatic power, which is largely avoided by an automatically controlled pump demand-oriented. Namely, this loss develops exponentially at a constant specific delivery rate of the pump, because in addition to the delivery rate over the speed also increases the oil pressure. This situation also has another aspect: When the engine is cold and thus with extremely viscous lubricating oil, the oil pressure, despite the bypass valve, assumes inadmissibly high values, so that, in particular, the main flow filters of the engine are endangered. In addition, the aging of the oil increases when it is extremely strained by a large proportion of time through the narrow gaps of the system and with high pressure difference at high shear rate. There are already adjustable in their specific flow rate Engine lubrication pumps are known, with more or less unwanted by-products.
Eine bekannte volumenveränderbare Innenzahnradpumpe regelt die spezifische Fördermenge dadurch, dass öldruckabhängig die Achsabstandslinie des Zahnradsatzes gegenüber den Saug- und Druckkammern im Pumpengehäuse verdreht wird. Dies hat jedoch zwei wesentliche Nachteile, nämlich dass bei abgeregelter Pumpe unvermeidliche Quetschverluste durch diese so genannte Differentialregelung entstehen und die Pumpe dadurch bei hoher Drehzahl starke Geräusche entwickelt. Ausserdem reduzieren die Quetschverluste den mechanischen Wirkungsgrad der Pumpe in diesem Betriebsbereich. Zudem bewirken die Quetschverluste beträchtliche Druckspitzen zwischen den Zähnen, wodurch die Bauteile zusätzlich belastet werden und die Lebensdauer reduziert wird.A known volume changeable internal gear pump regulates the specific delivery rate in that oil pressure dependent the center distance line of the gear set is rotated relative to the suction and pressure chambers in the pump housing. However, this has two major disadvantages, namely that with regulated pump unavoidable crushing caused by this so-called differential control and the pump thus develops strong noise at high speed. In addition, the crush losses reduce the mechanical efficiency of the pump in this operating range. In addition, the crushing losses cause considerable pressure peaks between the teeth, whereby the components are additionally burdened and the life is reduced.
Eine andere Lösung ist bekannt als eine Art Flügelzellenpumpe oder "Pendelflügelpumpe", bei der in bekannter Weise die Exzentrizität des mit Flügeln besetzten Läufers gegenüber dem Gehäusering verändert wird. Diese besitzt eine verhältnismässig grosse Anzahl an filigran kleinen Bauteilen, die bruchempfindlich und teuer in der Herstellung sind.Another solution is known as a kind of vane pump or "pendulum wing pump", wherein in a known manner, the eccentricity of the winged rotor with respect to the housing ring is changed. This has a relatively large number of filigree small components that are fragile and expensive to manufacture.
Schliesslich ist noch eine Aussenzahnradpumpe bekannt, bei der durch axiales Verschieben der beiden Zahnräder gegeneinander die wirksame Zahnbreite der Pumpe mit zunehmendem Druck reduziert wird. Da diese Zahnräder verhältnismässig breit ausgestaltet werden müssen, muss auch das Pumpengehäuse mit seiner brillenförmigen Innenkontur eine entsprechende Länge aufweisen. Dies führt zu hohen Fertigungskosten bei der Gehäuse-Kavernenbearbeitung. Ausserdem sind Aussenzahnradpumpen wegen ihrer hohen Förderpulsation und wegen ihrer radialen Befüllung auf der Saugseite kavitations- und somit geräuschempfindlich.Finally, an external gear pump is still known in which the effective tooth width of the pump is reduced with increasing pressure by axial displacement of the two gear wheels. Since these gears must be made relatively wide, and the pump housing with its spectacle-shaped inner contour must have a corresponding length. This leads to high production costs in the housing cavern processing. In addition, external gear pumps are because of their high delivery pulsation and because of their radial filling on the suction side cavitation and thus sensitive to noise.
Die Erfindung stellt sich die Aufgabe, eine in ihrer spezifischen Fördermenge regelbare Pumpe, insbesondere eine Motorschmierpump, zu schaffen, die diese Nachteile in umfassender Weise vermeidet.The invention has as its object to provide a variable in their specific flow pump, in particular a motor lubricating pump, which avoids these disadvantages in a comprehensive manner.
Diese Aufgabe wird durch die Verwirklichung der Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Merkmale, die die Erfindung in alternativer oder vorteilhafter Weise weiterbilden, sind den abhängigen Patentansprüchen zu entnehmen.This object is achieved by the realization of the features of the independent claim. Features which further develop the invention in an alternative or advantageous manner can be found in the dependent claims.
Die Erfindung umfasst eine volumenveränderbare Innenzahnradpumpe . Der Vorteil einer Innenzahnradpumpe gegenüber anderen in ihrer spezifischen Fördermenge regelbare Motorschmierpumpen besteht insbesondere darin, dass zum einen eine Innenzahnradpumpe bezüglich des Geräuschs wegen ihrer kleinen instantanen Förderpulsation über den Drehwinkel der Zahnräder der Aussenzahnradpumpe überlegen ist. Ausserdem kann sie mit kleinen Zähnezahlen bei gleichzeitig extrem zentrischer Bauweise ausgeführt werden. Beides führt zu niedriger Zahneingriffsfrequenz und zu niedrigen hydraulischen Druckpulsationen. Wegen der dabei möglichen grossen Exzentrizität des Laufsatzes entstehen sehr grossvolumige Förderzellen, die bei gefordertem Verdrängungsvolumen zu kleinen radialen Abmessungen der Pumpe führen. Zugleich ist die genaue Innenbearbeitung des Pumpengehäuses sehr einfach, weil im Grunde nur kreisrunde, auf der Drehmaschine leicht darstellbare Fertigungsoperationen notwendig sind.The invention comprises a volume-variable internal gear pump. The advantage of an internal gear pump over other engine lubrication pumps that can be regulated in their specific delivery rate is, in particular, that, on the one hand, an internal gear pump is superior in terms of noise because of its small instantaneous delivery pulsation over the rotational angle of the gear wheels of the external gear pump. In addition, it can be carried out with small numbers of teeth at the same time extremely centric design. Both result in low meshing frequency and low hydraulic pressure pulsations. Because of the possible large eccentricity of the moving set arise very large-volume conveyor cells that lead to required radial displacement of the pump at required displacement. At the same time the exact internal machining of the pump housing is very simple, because basically only circular, easily representable on the lathe manufacturing operations are necessary.
Die erfindungsgemässe volumenveränderbare Innenzahnradpumpe umfasst ein Gehäuse und eine Laufsatzkammer, die in dem Gehäuse gebildet ist und die eine Niederdruckkammer mit einer Einlassöffnung sowie eine Hochdruckkammer mit einer Auslassöffnung für ein Fluid aufweist. Ein in der Laufsatzkammer aufgenommener Innenrotor ist um eine Drehachse drehbar und von einer Welle antreibbar. In der Laufsatzkammer ist ein Aussenrotor mit einer exzentrisch zur Drehachse angeordneten Aussenrotordrehachse drehbar aufgenommen. Der Innenrotor hat eine derartige Aussenverzahlung und der Aussenrotor hat eine derartige Innenverzahnung, dass der Aussenrotor mit dem Innenrotor durch die Aussen- Innenverzahnung in einem konstanten Drehverhältnis zueinander rotieren kann und im Falle eines Drehantriebs Förderzellen bildet, in denen das Fluid von der Niederdruckkammer zur Hochdruckkammer gefördert wird.The variable volume internal gear pump according to the invention comprises a housing and a moving set chamber, which is formed in the housing and which has a low-pressure chamber with a Inlet opening and a high-pressure chamber having an outlet opening for a fluid. An inner rotor accommodated in the travel set chamber is rotatable about an axis of rotation and can be driven by a shaft. In the motion chamber an outer rotor is rotatably received with an eccentric to the rotation axis arranged outer rotor axis of rotation. The inner rotor has such Außenvergütung and the outer rotor has such an internal toothing that the outer rotor with the inner rotor through the outer internal teeth can rotate in a constant rotational ratio to each other and forms in the case of a rotary drive conveyor cells in which the fluid from the low pressure chamber to the high pressure chamber promoted becomes.
Erfindungsgemäss ist ein Verstellorgan vorgesehen, das eine Axialbewegung des Innenrotors bewirkt. Das Verstellorgan ist in der Innenverzahnung des Aussenrotors axialbeweglich geführt. Der Aussenrotor weist in seinen Zahnlücken der Innenverzahnung im Bereich der Niederdruckkammer und der Hochdruckkammer angeordnete Radialkanäle auf. Die axiale Lage des Innenrotors relativ zum Aussenrotor ist durch die Axialbewegung des Verstellorgans veränderbar, so dass hierdurch das Volumen der Förderzellen verstellt werden kann und eine in ihrer spezifischen Fördermenge regelbare Innenzahnradpumpe geschaffen wird.According to the invention an adjusting member is provided which causes an axial movement of the inner rotor. The adjusting member is axially movably guided in the internal toothing of the outer rotor. The outer rotor has in its tooth gaps of the internal teeth in the region of the low pressure chamber and the high pressure chamber arranged radial channels. The axial position of the inner rotor relative to the outer rotor is variable by the axial movement of the adjusting, so that in this way the volume of the delivery cells can be adjusted and a variable in their specific flow rate internal gear pump is provided.
Insbesondere ist das Fördervolumen und die spezifische Fördermenge der Innenzahnradpumpe druckabhängig, wobei mit steigendem Druck seitens der Auslassöffnung und somit mit steigendem Druck in der Hochdruckkammer das Volumen derIn particular, the delivery volume and the specific delivery rate of the internal gear pump is pressure dependent, with increasing pressure from the outlet port and thus with increasing pressure in the high pressure chamber, the volume of
Förderzellen und somit auch die spezifische Fördermenge sinkt.Delivery cells and thus also the specific delivery rate decreases.
Die Aussenverzahnung des Innenrotors weist eine derartige Form auf, dass axial wirksame Federn, insbesondere Schraubenfedern, zwischen der den Innenrotor antreibenden Welle und der Zahnkontur der Aussenverzahnung einbaubar und dort angeordnet sind.The external toothing of the inner rotor has such a shape that axially effective springs, in particular coil springs, between the shaft driving the inner rotor and the tooth contour of the outer toothing can be installed and arranged there.
Vorzugsweise sind die Federn, die axial auf das Verstellorgan wirken, im Innenrotor zwischen der den Innenrotor antreibenden Welle und der Zahnkontur der Aussenverzahnung angeordnet. Ein mit der Hochdruckkammer verbundener Verstellraum, der von dem Verstellorgan axial begrenzt wird, ist innerhalb der Innenverzahnung des Aussenrotors ausgebildet, so dass ein Druck des Fluids innerhalb des Verstellraums axial auf das Verstellorgan entgegen der Federkraft der Federn wirkt. Die entgegen gesetzte Anordnung des mit der Hockdruckkammer und somit auch der Auslassöffnung verbundenen Verstellraums, dessen Druck des Fluids von der einen Seite auf dasPreferably, the springs, which act axially on the adjusting member, are arranged in the inner rotor between the shaft driving the inner rotor and the tooth contour of the outer toothing. A connected to the high-pressure chamber adjustment, which is bounded axially by the adjusting member is formed within the internal toothing of the outer rotor, so that a pressure of the fluid within the adjustment chamber acts axially on the adjusting member against the spring force of the springs. The opposite arrangement of the associated with the high-pressure chamber and thus also the outlet opening adjustment, the pressure of the fluid from one side to the
Verstellorgan wirkt, und die Federkraft, die von der anderen Seite auf das Verstellorgan drückt, wobei die Förderzellen dazwischen liegen, bewirkt, dass bei steigendem Druck in der Hochdruckkammer das Verstellorgan entgegen der Federkraft der Federn verschoben wird und sich das Volumen der Förderzellen verkleinert .Actuator acts, and the spring force, which presses from the other side on the adjusting member, wherein the conveyor cells are interposed, causes the adjusting member is displaced against the spring force of the springs with increasing pressure in the high-pressure chamber and reduces the volume of the delivery cells.
Diese Federn sind beispielsweise über ein topfförmiges Zwischenglied und einen Sicherungsring in axialer Richtung an der Welle abgestützt. Insbesondere sind im Innenrotor am Umfang gleichmässig verteilt drei Federn, insbesondere Schraubenfedern, angeordnet.These springs are supported for example via a cup-shaped intermediate member and a locking ring in the axial direction of the shaft. In particular, three springs, in particular helical springs, are uniformly distributed in the inner rotor on the circumference.
Die Kommutierung des Wechsels des Ölflusses von der - auch als Saugkammer bezeichneten - Niederdruckkammer zur - auch alsThe commutation of the change of the oil flow from the - also referred to as suction chamber - low-pressure chamber for - as well
Druckkammer bezeichneten - Hochdruckkammer und wieder von der Druckkammer zur Saugkammer erfolgt in sanfter Weise über den Aussenrotor mit seinen mit dem Gehäuse kommunizierenden radialen Kanälen, sodass hier jegliches Quetschen des Fluids, insbesondere des Öles, in den Förderzellen weitgehend vermieden ist. Die Möglichkeit der genauen kreisrunden Bohrung im Pumpengehäuse für die Lagerung des Aussenrotors und die vorzugsweise möglichst genau einzuhaltenden Trennungsstege zwischen der Saug- und Druckkammer ermöglichen diese präzise Kommutierung .Pressure chamber designated - high-pressure chamber and again from the pressure chamber to the suction chamber takes place in a gentle manner on the outer rotor with its communicating with the housing radial channels, so here any squeezing of the fluid, in particular of the oil, is largely avoided in the delivery cells. The possibility of accurate circular bore in the pump housing for the storage of the outer rotor and the preferably as possible to be followed separation webs between the suction and pressure chamber allow this precise commutation.
In einer Weiterbildung der Erfindung weist das Verstellorgan eine Aussenverzahnung auf, die passgenau mit ausreichendem, jedoch kleinem Laufspiel der Innenverzahnung des Aussenrotors entspricht und somit abdichtend darin axialbeweglich ist.In a further development of the invention, the adjusting member has an external toothing, which fits with sufficient but small running clearance of the internal toothing of the outer rotor and thus is sealingly axially movable therein.
Die geometrische Form der Aussen-Innenverzahnung, also der Aussenverzahlung des Innenrotors und der ihr zugeordneten Innenverzahnung des Aussenrotors, ist beispielsweise als eine epizykloidische oder Kreisbogen-Aussenverzahnung am Innenrotor ausgebildet, die durch eine Generator-Abwälzbewegung die Innenverzahnung des Aussenrotors mit einem Zahn mehr erzeugt. Die Aussenverzahnung des Innenrotors weist hier also einen Zahn weniger auf als die Innenverzahnung des Aussenrotors. Das Generator-Prinzip, auch Erzeugungsabwälzung genannt, bei welchem ein Mutterprofil in einem Gegenrad abgewälzt wird, wobei die Exzentrizität und das Drehverhältnis beibehalten bleiben, ist aus der Verzahnungslehre bekannt und muss nicht näher erläutert werden. Der Fachmann ist sich bewusst, dass andere geometrische Ausgestaltungen, wie aus dem Stand der Technik bei Zahnradpumpen bekannt, insbesondere eine Epizykloiden-Aussenverzahnung, möglich sind. Beispielsweise kann die geometrische Form der Aussen-Innenverzahnung durch Epi- und Hypozykloiden bestimmt sein.The geometrical shape of the external internal toothing, that is, the external payment of the internal rotor and the internal toothing of the external rotor assigned to it, is formed, for example, as an epicycloidal or arcuate external toothing on the internal rotor, which generates the internal toothing of the external rotor with one tooth by a generator rolling movement. The outer toothing of the inner rotor thus has one tooth less than the inner toothing of the outer rotor. The generator principle, also called generating rolling, in which a nut profile is passed in a mating wheel, wherein the eccentricity and the rotational ratio remain, is known from the gearing and need not be explained in detail. The person skilled in the art is aware that other geometric designs, as known from the prior art in gear pumps, in particular an epicyclic outer toothing, are possible. For example, the geometric shape of the external internal teeth can be determined by epi- and hypocycloids.
Die Aussenverzahnung des Innenrotors weist beispielsweise zwischen 5 und 8 Zähne, insbesondere 6 Zähne, auf. In einer Ausführungsform der Erfindung ist der Innenrotor auf der ihn antreibenden Welle axialbeweglich und drehgesichert im Wesentlichen schlagfrei angeordnet. Die drehgesicherte axialbewegliche Anordnung erfolgt beispielsweise mittels einer Passfeder.The external toothing of the inner rotor has, for example, between 5 and 8 teeth, in particular 6 teeth. In one embodiment of the invention, the inner rotor is disposed on the shaft driving it axially movable and rotationally secured substantially without impact. The rotationally secured axially movable arrangement takes place for example by means of a feather key.
Die Förderzellen sind vorzugsweise in axialer Richtung und in Gegenüberlage zu dem Verstellorgan durch eine Ritzelplatte verschlossen, deren Innenverzahnung passgenau mit ausreichendem, aber kleinem Laufspiel der Aussenverzahnung des Innenrotors derart entspricht, dass der Innenrotor innerhalb der Innenverzahnung der Ritzelplatte axialbeweglich ist. An der Ritzelplatte ist vorzugsweise eine einer Kreiselpumpe entsprechende Beschaufelung angeordnet oder ausgeformt. Diese einer Kreiselpumpe entsprechende Beschaufelung ist insbesondere eine Axialbeschaufelung. Durch diese Beschaufelung wird die Pumpe quasi auf der Saugseite aufgeladen, sodass bei steigender Drehzahl der Flüssigkeitsdruck in der Saugkammer etwa mit dem Quadrat der Drehzahl ansteigt. Damit eignet sich diese Pumpe gemäss derThe conveyor cells are preferably closed in the axial direction and in opposition to the adjusting member by a pinion plate whose internal teeth fit with sufficient but small running clearance of the external teeth of the inner rotor such that the inner rotor is axially movable within the internal toothing of the pinion plate. At the pinion plate, a blading corresponding to a centrifugal pump is preferably arranged or formed. This blading corresponding to a centrifugal pump is in particular a Axialbeschaufelung. By means of this blading, the pump is charged on the suction side, so that with increasing speed, the fluid pressure in the suction chamber increases approximately with the square of the speed. Thus, this pump is suitable according to the
Erfindung für extrem hohe Drehzahlen wegen der Vermeidung von Kavitationsblasen im Öl. Auch dies führt zu kleinem Platzbedarf der Pumpe im Motor.Invention for extremely high speeds due to the avoidance of cavitation bubbles in the oil. This too leads to small footprint of the pump in the engine.
Zwischen dem Gehäuse und einem ausserhalb des Gehäuses an der Welle angeordneten Antriebsrad kann auf der Antriebseite ein vom Hochdruck beaufschlagter, die Axialkräfte ausgleichender Kompensationsdruckbereich vorgesehen sein, der als Kompensationsfläche wirkt. Alternativ ist dieser vom Hochdruck beaufschlagte, die Axialkräfte ausgleichenderBetween the housing and an outside of the housing arranged on the shaft drive wheel can be provided on the drive side acted upon by the high pressure, the axial forces balancing compensation pressure range acting as a compensation surface. Alternatively, this is acted upon by the high pressure, the axial forces balancing
Kompensationsdruckbereich auf der der Antriebsseite entgegen gesetzten Seite zwischen dem Gehäuse oder einem Deckel des Gehäuses und dem topfförmigen Zwischenglied vorgesehen. In beiden Fällen bewirkt der Kompensationsdruckbereich, welcher mit dem Hochdruckbereich bzw. der Hochdruckkammer verbunden ist, dass eine hydraulische Druckkraft imCompensation pressure range provided on the drive side opposite side between the housing or a lid of the housing and the cup-shaped intermediate member. In both cases causes the compensation pressure range, which is connected to the high pressure area or the high pressure chamber, that a hydraulic pressure force in
Kompensationsdruckbereich der hydraulischen Druckkraft im ebenfalls mit Hochdruck beaufschlagten Verstellraum entgegenwirkt.Compensating pressure range of the hydraulic pressure force counteracts also acted upon by high pressure adjustment.
In den Zeichnungen ist der Erfindungsgegenstand rein beispielhaft anhand von konkreten Ausführungsbeispielen schematisch dargestellt. Es zeigen:In the drawings, the subject invention is shown purely by way of example with reference to concrete embodiments. Show it:
Figur 1 eine Ausführungsform der Innenzahnradpumpe in einemFigure 1 shows an embodiment of the internal gear pump in one
Längsschnitt durch die Wellenmitte und dieLongitudinal section through the shaft center and the
Innenrotormitte der Pumpe bei maximaler spezifischerInner rotor center of the pump at maximum specific
Fördermenge ;Flow rate;
Figur 2 einen gleichen Längsschnitt bei minimaler spezifischer Fördermenge;Figure 2 shows a same longitudinal section with a minimum specific flow rate;
Figur 3 einen Querschnitt durch die Pumpe entlang der Schnittlinie A-A der Figur 1 ;3 shows a cross section through the pump along the section line A-A of Figure 1;
Figur 4 einen Längsschnitt durch die Wellenmitte und die Innenrotormitte entlang der Schnittlinie B-B der Figur 3 bei maximaler spezifischer Fördermenge;Figure 4 is a longitudinal section through the shaft center and the inner rotor center along the section line B-B of Figure 3 at maximum specific flow rate.
Figur 5 einen gleichen Längsschnitt bei minimaler spezifischer Fördermenge;Figure 5 shows a same longitudinal section with a minimum specific flow rate;
Figur 6 einen Querschnitt entlang der Schnittlinie C-C der Figur 1;Figure 6 is a cross-section along the section line C-C of Figure 1;
Figur 7 eine Darstellung der Ritzelplatte mit der darauf befestigten Axialbeschaufelung für die axiale Kreiselpumpe; Figur 8 eine Darstellung des Verstellorgans;Figure 7 is an illustration of the pinion plate with the Axialbeschaufelung mounted thereon for the axial centrifugal pump; Figure 8 is an illustration of the adjusting member;
Figur 9 eine alternative Ausführungsform der Innenzahnradpumpe mit einem alternativenFigure 9 shows an alternative embodiment of the internal gear pump with an alternative
Kompensationsdruckbereich in einem Längsschnitt bei maximaler spezifischer Fördermenge;Compensation pressure range in a longitudinal section at maximum specific flow rate;
Figur 10 einen gleichen Längsschnitt bei minimaler spezifischer Fördermenge; undFigure 10 is a same longitudinal section with a minimum specific flow rate; and
Figur 11 eine Darstellung des als Kronenrad ausgebildeten Aussenrotors der alternativen Ausführungsform.Figure 11 is an illustration of the formed as a crown wheel outer rotor of the alternative embodiment.
Da die Figuren 1 bis 8 eine gemeinsame Ausführungsform der Erfindung in unterschiedlichen Ansichten, Ausschnitten und Detaillierungsgraden darstellen, werden die Figuren 1 bis 8 im Wesentlichen gemeinsam beschrieben.Since Figures 1 to 8 illustrate a common embodiment of the invention in different views, cut-outs and levels of detail, Figures 1 to 8 will be described substantially in common.
Figur 1 zeigt die volumenveränderbare Innenzahnradpumpe in einem Längsschnitt durch die Wellenmitte und die Innenrotormitte der Pumpe bei maximaler spezifischer Fördermenge. Die Innenzahnradpumpe besitzt ein zweigeteiltes Gehäuse, das sich aus dem eigentlichen Gehäuse 7 und einem Deckel 10 des Gehäuses zusammensetzt, die mittels Schrauben 19 miteinander verbunden sind. Im Gehäuse 7 ist eine Laufsatzkammer 40 ausgeformt, die eine Niederdruckkammer 17 mit einer Einlassöffnung 15 und eine Hochdruckkammer 18 mit einer Auslassöffnung 16 für ein Fluid aufweist. In der Laufsatzkammer 40 ist ein Innenrotor 2 aufgenommen, der innerhalb der Laufsatzkammer 40 des Gehäuses 7 um eine Drehachse Di drehbar und von einer Welle 1, die durch das Gehäuse 7 und den Deckel 10 hindurchgeführt ist, antreibbar ist. Der Innenrotor 2 ist auf der ihn antreibenden Welle 1 axialbeweglich, jedoch drehgesichert durch eine Passfeder 11 im Wesentlichen schlagfrei angeordnet ist. In der Laufsatzkammer 40 ist ausserdem ein Aussenrotor 3 drehbar aufgenommenen mit einer exzentrisch zur Drehachse Di angeordneten Aussenrotordrehachse Da, wie in den Figuren 3, 4 und 6 erkennbar. Der Innenrotor 2 weist eine derartige Aussenverzahlung 33 - nämlich mit 6 Zähnen - und der Aussenrotor 3 eine derartige Innenverzahnung 34 - nämlich mit 7 Zähnen - auf (Figuren 1 und 3) , dass der Aussenrotor 3 mit dem Innenrotor 2 durch die Aussen-Innenverzahnung 33, 34 in einem konstanten Drehverhältnis rotiert und im Falle eines Drehantriebs Förderzellen 30, 31 (Figuren 1 und 3) bildet, in denen das Fluid von der Niederdruckkammer 17 zur Hochdruckkammer 18 (Figuren 1 und 3) gefördert wird. Der Aussenrotor 3 hat in seinen sieben Zahnlücken derFigure 1 shows the variable volume internal gear pump in a longitudinal section through the shaft center and the inner rotor center of the pump at maximum specific flow. The internal gear pump has a two-part housing, which is composed of the actual housing 7 and a cover 10 of the housing, which are interconnected by means of screws 19. In the housing 7, a running set chamber 40 is formed, which has a low pressure chamber 17 with an inlet opening 15 and a high pressure chamber 18 with an outlet opening 16 for a fluid. In the motion chamber 40, an inner rotor 2 is accommodated, which is rotatable within the motion chamber 40 of the housing 7 about a rotational axis Di and by a shaft 1, which is passed through the housing 7 and the cover 10, driven. The inner rotor 2 is on the shaft 1 driving it axially movable, but rotationally secured by a feather key 11 is arranged substantially without impact. In addition, an outer rotor 3 is rotatably received in the moving set chamber 40 with an outer rotor rotational axis Da arranged eccentrically to the rotational axis Di, as can be seen in FIGS. 3, 4 and 6. The inner rotor 2 has such Außenverzahlung 33 - namely with 6 teeth - and the outer rotor 3 such internal teeth 34 - namely with 7 teeth - (Figures 1 and 3) that the outer rotor 3 with the inner rotor 2 through the outer internal teeth 33rd , 34 rotates in a constant rotational ratio and in the case of a rotary drive conveyor cells 30, 31 (Figures 1 and 3), in which the fluid from the low pressure chamber 17 to the high pressure chamber 18 (Figures 1 and 3) is promoted. The outer rotor 3 has in his seven tooth gaps of
Innenverzahnung 34 im Bereich der Niederdruckkammer 17 und der Hochdruckkammer 18 angeordnete Radialkanäle 41 (Figur 2, 3 und 5) .Internal toothing 34 in the region of the low pressure chamber 17 and the high pressure chamber 18 arranged radial channels 41 (Figure 2, 3 and 5).
In den Figuren 1, 2 und 5 ist ein erfindungsgemässesIn Figures 1, 2 and 5 is an inventive
Verstellorgan 5 dargestellt, das eine Axialbewegung des Innenrotors 2 bewirkt. Das Verstellorgan 5 ist in der Innenverzahnung 34 des Aussenrotors 3 axialbeweglich geführt, wobei das Verstellorgan 5 eine Aussenverzahnung 34a aufweist, die passgenau mit ausreichendem, jedoch kleinem Laufspiel der Innenverzahnung 34 des Aussenrotors 3 entspricht und somit abdichtend darin axialbeweglich ist. Figur 8 zeigt das Verstellorgan 5 mit seiner Aussenverzahnung 34a in einer Detailansicht. Die axiale Lage des Innenrotors 2 relativ zum Aussenrotor 3 ist durch die Axialbewegung des Verstellorgans 5 verstellbar, wodurch das Volumen der Förderzellen 30, 31 veränderbar ist. Im Innenrotor 2 gleichmässig verteilt sind drei axial wirkende Schraubenfedern 8 zwischen der den Innenrotor 2 antreibenden Welle 1 und der Zahnkontur der Aussenverzahnung 33 eingebaut, wie in den Figuren 1, 3 und 6 erkennbar. Hierzu hat die Aussenverzahnung 33 des Innenrotors 2 eine entsprechende Form. Die drei Schraubenfedern 8 sind über ein topfförmiges Zwischenglied 6 (Figuren 1 und 5) und einen Sicherungsring 12 (Figur 1) in axialer Richtung an der Welle 1 abgestützt.Adjusting member 5 shown, which causes an axial movement of the inner rotor 2. The adjusting member 5 is axially movably guided in the internal toothing 34 of the outer rotor 3, wherein the adjusting member 5 has an external toothing 34a, which corresponds exactly with sufficient, but small running clearance of the internal toothing 34 of the outer rotor 3 and thus sealingly therein is axially movable. Figure 8 shows the adjusting member 5 with its external teeth 34a in a detailed view. The axial position of the inner rotor 2 relative to the outer rotor 3 is adjustable by the axial movement of the adjusting member 5, whereby the volume of the feed cells 30, 31 is variable. Uniformly distributed in the inner rotor 2, three axially acting coil springs 8 are installed between the shaft 1 driving the inner rotor 2 and the tooth contour of the outer toothing 33, as can be seen in FIGS. 1, 3 and 6. For this purpose, the external teeth 33 of the inner rotor 2 has a corresponding shape. The three coil springs 8 are supported on the shaft 1 in the axial direction via a cup-shaped intermediate member 6 (FIGS. 1 and 5) and a securing ring 12 (FIG. 1).
Die Förderzellen 30, 31 sind in axialer Richtung und inThe conveyor cells 30, 31 are in the axial direction and in
Gegenüberlage zu dem Verstellorgan 5 durch eine Ritzelplatte 4 und 46, die in Figur 1 erkennbar und im Detail in Figur 7 gezeigt ist, verschlossen. Die Innenverzahnung 32 der Ritzelplatte 4 und 46 entspricht passgenau mit ausreichendem, aber kleinem Laufspiel der Aussenverzahnung 33 des Innenrotors 2 derart, dass der Innenrotor 2 innerhalb der Innenverzahnung 32 der Ritzelplatte 4 und 46 axialbeweglich ist. An der Ritzelplatte 4 und 46 ist eine einer Kreiselpumpe 21 (Figur 1) entsprechende Beschaufelung 42 (Figuren 5 und 7) angeordnet.Opposite to the adjusting member 5 by a pinion plate 4 and 46, which can be seen in Figure 1 and shown in detail in Figure 7, closed. The internal teeth 32 of the pinion plate 4 and 46 corresponds exactly fitting with sufficient, but small running clearance of the external teeth 33 of the inner rotor 2 such that the inner rotor 2 within the internal teeth 32 of the pinion plate 4 and 46 is axially movable. On the pinion plate 4 and 46 a corresponding to a centrifugal pump 21 (Figure 1) blading 42 (Figures 5 and 7) is arranged.
Die Drehrichtung des Laufsatzes der Pumpe möge zur Erläuterung der Funktion in den einzelnen Figuren in der angegebenen Pfeilrichtung 43 (Figur 3), 44 (Figur 6) und 45 (Figuren 5 und 7) sein, sodass die jeweilige Saug- und Druckseite entsprechend den expandierenden und komprimierendenThe direction of rotation of the moving set of the pump may be to explain the function in the individual figures in the indicated arrow direction 43 (Figure 3), 44 (Figure 6) and 45 (Figures 5 and 7), so that the respective suction and pressure side corresponding to the expanding and compressing
Förderzellen der Zähne klar gegeben ist. Im Deckel 10 ist der Ansaugstutzen auf der Einlassöffnung 15, welche die Saugöffnung bildet, angeordnet. Ein Saugraum 20 umgibt das topfförmige Zwischenglied 6 und ist zugleich die Saugseite der Beschaufelung 42 der axialen Kreiselpumpe 21. Die Druckseite dieser axialen Kreiselpumpe 21 ist zugleich die als Saugkammer wirkende Niederdruckkammer 17 der Innenzahnradpumpe . Über die Radialkanäle 41 des Aussenrotors 3 wird das Öl in die expandierenden Förderzellen 30 entgegen der Fliehkraft gesaugt. Das axiale Kreiselrad der Kreiselpumpe 21 läuft in der in der Zeichnung dargestellten Pumpe im Verhältnis der Zähnezahlen des Laufsatzes um den Faktor 7:6 schneller als der Aussenrotor 3, sodass der Fliehkraftdruck in den Radialkanälen 41 des Aussenrotors 3 durch den Pumpdruck des Kreiselrads der Kreiselpumpe 21 mehr als ausgeglichen ist. Mit steigender Drehzahl der axialen Kreiselpumpe 21 auf der Ritzelplatte 4 und 46 gemäss Figur 7 wird der Druck in der Saugkammer 17 ständig grösser, sodass dort eine Dampf- und Luftblasenbildung im Öl und der damit verbundenen Kavitationsgefahr auch bei höchsten Drehzahlen ausgeschlossen ist. Dasselbe gilt für die saugseitigen Förderzellen 30.Delivery cells of the teeth is clearly given. In the cover 10 of the intake manifold on the inlet opening 15, which forms the suction opening arranged. A suction chamber 20 surrounds the cup-shaped intermediate member 6 and is at the same time the suction side of the blading 42 of the axial centrifugal pump 21. The pressure side of this axial centrifugal pump 21 is also acting as a suction low pressure chamber 17 of the internal gear pump. Via the radial channels 41 of the outer rotor 3, the oil in the expanding conveyor cells 30 against the centrifugal force sucked. The axial impeller of the centrifugal pump 21 runs in the pump shown in the drawing in proportion of the number of teeth of the moving set by a factor of 7: 6 faster than the outer rotor 3, so that the centrifugal pressure in the radial channels 41 of the outer rotor 3 by the pumping pressure of the centrifugal wheel of the centrifugal pump 21st more than balanced. With increasing speed of the axial centrifugal pump 21 on the pinion plate 4 and 46 according to Figure 7, the pressure in the suction chamber 17 is constantly larger, so there is a vapor and air bubbles in the oil and the associated risk of cavitation is excluded even at high speeds. The same applies to the suction-side delivery cells 30.
Die komprimierenden Förderzellen 31, siehe Figur 3, verdrängen das Öl in die Hochdruckkammer 18 zur Auslassöffnung 16.The compressed conveying cells 31, see FIG. 3, displace the oil into the high-pressure chamber 18 to the outlet opening 16.
In der Figur 1 besitzt der Laufsatz die maximale Zahnbreite, wenn die Schraubenfedern 8 in der Lage sind, den Innenrotor 2 und somit das Verstellorgan 5 ganz nach links zu schieben bis zum angenäherten Anschlag am Gehäuse 7. Dies ist dann der Fall, wenn im Verstellraum 25, deutlich dargestellt in der Figur 2, ein sehr niedriger Druck herrscht. Es ist zweckmässig, dass die Schraubenfedern 8 durch einen Sprengring 13 daran gehindert werden, das Verstellorgan 5 an das Gehäuse 7 axial anzupressen, damit bei Null-Druck, d.h. im Leerlauf, keine unnötige Verlustreibung entsteht. Die Distanz zwischen diesem Sprengring 13 und dem als Seegerring ausgebildeten Sicherungsring 12, beide auf der Welle 1 fixiert, sollte so gewählt werden, dass zwischen dem Paket, bestehend aus insbesondere dem Verstellorgan 5, dem Innenrotor 2, denIn Figure 1, the moving set has the maximum tooth width, when the coil springs 8 are able to push the inner rotor 2 and thus the adjusting member 5 completely to the left until the approximate stop on the housing 7. This is the case when in the adjustment 25, clearly shown in Figure 2, a very low pressure prevails. It is expedient that the coil springs 8 are prevented by a snap ring 13 from axially pressing the adjusting member 5 to the housing 7, so that at zero pressure, i. idle, no unnecessary loss friction arises. The distance between this snap ring 13 and the circlip designed as a circlip 12, both fixed on the shaft 1, should be chosen so that between the package, consisting in particular of the adjusting member 5, the inner rotor 2, the
Schraubenfedern 8, dem topfförmigen Zwischenglied 6 und der Ritzelplatte 4, 46 noch ein ausreichendes Axialspiel zwischen dem Verstellorgan 5 und dem Gehäuse 7 vorhanden ist. Ist diese Innenzahnradpumpe nun auf der Hochdruckseite an der Auslassöffnung 16 an den Schmierölkreislauf beispielsweise eines Verbrennungsmotors angeschossen, dann steigt entsprechend der Schluckkurve des Motors mit zunehmender Motor- und somit (bei starrem Antrieb) Pumpendrehzahl derCoil springs 8, the cup-shaped intermediate member 6 and the pinion plate 4, 46 is still a sufficient axial clearance between the adjusting member 5 and the housing 7 is present. If this internal gear pump is now shot on the high pressure side at the outlet opening 16 to the lubricating oil circuit, for example, an internal combustion engine, then increases according to the engine's slip curve with increasing engine and thus (with rigid drive) pump speed of
Öldruck in der Hochdruckkammer 18. Über Kanäle 23 und 24, die in der Figur 2 deutlich zu sehen sind, herrscht dieser Hochdruck auch in dem Verstellraum 25 und verschiebt je nach Höhe der Drehzahl und somit des Hochdrucks das Verstellorgan 5 und mit ihm den Innenrotor 2 entgegen der Federkraft nach rechts. Der Aussenrotor 3 behält jedoch seine axiale Lage bei, bedingt durch das kleine Axialspiel zwischen dem Gehäuse 7 und der Ritzelplatte 4 und 46. Die wirksame Zahnbreite des Laufsatzes wird dadurch reduziert und die spezifische Fördermenge verkleinert, wie in Figur 2 veranschaulicht.Oil pressure in the high pressure chamber 18. Via channels 23 and 24, which can be clearly seen in Figure 2, this high pressure also prevails in the adjustment chamber 25 and shifts depending on the height of the speed and thus the high pressure, the adjusting member 5 and with him the inner rotor. 2 against the spring force to the right. However, the outer rotor 3 maintains its axial position, due to the small axial clearance between the housing 7 and the pinion plate 4 and 46. The effective tooth width of the moving set is thereby reduced and the specific delivery rate reduced, as illustrated in Figure 2.
Die hydraulische Druckkraft im Verstellraum 25 auf das Verstellorgan 5 und somit über den Innenrotor 2 auf die Schraubenfedern 8 und das topfförmige Zwischenglied 6 sowie auch auf die Axialfläche des Aussenrotors 3 über dieThe hydraulic pressure force in the adjusting chamber 25 on the adjusting member 5 and thus on the inner rotor 2 on the coil springs 8 and the cup-shaped intermediate member 6 and also on the axial surface of the outer rotor 3 via the
Ritzelplatte 46, 4 stützt sich ab über den Sicherungsring 12 auf der Welle 1. Damit der Sicherungsring 12 oder das topfförmige Zwischenglied 6 nicht am Deckel 10 beim Wellenlager 27 mit grosser Kraft anläuft, ist auf der Antriebseite zwischen einem ausserhalb des Gehäuses 7 an derPinion plate 46, 4 is based on the locking ring 12 on the shaft 1. So that the locking ring 12 or the cup-shaped intermediate member 6 does not start on the cover 10 at the shaft bearing 27 with great force is on the drive side between an outside of the housing 7 at the
Welle 1 angeordneten Antriebsrad 9 (Figur 1) und dem Gehäuse 7 ein Kompensationsdruckbereich 22 vorgesehen, der vom Hochdruck über den Kanal 23 (Figur 2) beaufschlagt wird. Dieser Kompensationsdruckbereich 22 ist so dimensioniert, dass seine ausgeübte Axialkraft auf die Welle 1 über eine Zentralschraube 14 nach links in der Figur 1 etwas kleiner ist als die gesamte hydrostatische Axialkraft des Läufersystems nach rechts. Dadurch kann die Schmierung und die Kühlung einer den Kompensationsdruckbereich 22 nach aussen abschliessenden ringförmigen Abdichtfläche 47 zwischen dem Antriebsrad 9 und dem Gehäuse 7 optimiert werden.Shaft 1 arranged drive wheel 9 (Figure 1) and the housing 7, a compensation pressure region 22 is provided which is acted upon by the high pressure via the channel 23 (Figure 2). This compensating pressure region 22 is dimensioned such that its exerted axial force on the shaft 1 via a central screw 14 to the left in FIG. 1 is somewhat smaller than the total hydrostatic axial force of the rotor system to the right. As a result, the lubrication and the cooling of the compensation pressure region 22 to the outside annular sealing surface 47 between the drive wheel 9 and the housing 7 can be optimized.
Die in den Figuren 9 bis 11 gezeigte alternative Ausführungsform der Innenzahnradpumpe entspricht in wesentlichen Teilen den in den Figuren 1 bis 8 veranschaulichten Ausführungsformen der Innenzahnradpumpe, weshalb im Folgenden teilweise nur auf die wesentlichen Unterscheide eingegangen wird.The alternative embodiment of the internal gear pump shown in FIGS. 9 to 11 essentially corresponds to the embodiments of the internal gear pump illustrated in FIGS. 1 to 8, for which reason in the following only partial essential differences will be discussed.
Die alternative Ausführungsform der Innenzahnradpumpe besitzt das Gehäuse 7 mit dem zum Gehäuse gehörenden Deckel 10. In dem Gehäuse ist die Laufsatzkammer 40 vorgesehen, welche die Niederdruckkammer 17 mit der Einlassöffnung 15 und der Hochdruckkammer 18 mit der Auslassöffnung 16 für ein Fluid aufweist. In der Laufsatzkammer 40 ist der Innenrotor 2 aufgenommen, der um die Drehachse D1 drehbar und von der WelleThe alternative embodiment of the internal gear pump has the housing 7 with the cover 10 belonging to the housing. In the housing is provided the running set chamber 40, which has the low pressure chamber 17 with the inlet opening 15 and the high pressure chamber 18 with the outlet opening 16 for a fluid. In the motion chamber 40, the inner rotor 2 is accommodated, which is rotatable about the rotation axis D 1 and of the shaft
1 antreibbar ist. Der in der Laufsatzkammer 40 drehbar aufgenommene Aussenrotor 3a besitzt eine exzentrisch zur Drehachse D1 angeordnete Aussenrotordrehachse . Der Innenrotor1 is drivable. The rotatably received in the motion chamber 40 outer rotor 3a has an eccentric to the rotation axis D 1 arranged outer rotor axis of rotation. The inner rotor
2 besitzt eine derartige Aussenverzahlung 33 und der Aussenrotor 3a eine derartige Innenverzahnung 34, dass der Aussenrotor 3a mit dem Innenrotor 2 durch die Aussen- Innenverzahnung 33, 34 in einem konstanten Drehverhältnis rotiert und im Falle eines Drehantriebs die Förderzellen 30,2 has such Außenverzahlung 33 and the outer rotor 3a such internal teeth 34 that the outer rotor 3a rotates with the inner rotor 2 through the outer internal teeth 33, 34 in a constant rotational ratio and in the case of a rotary drive, the feed cells 30,
31 bildet, in denen das Fluid von der Niederdruckkammer 17 zur Hochdruckkammer 18 gefördert wird. Mittels des in der Innenverzahnung 34 des Aussenrotors 3 axialbeweglich geführten Verstellorgans 5 ist eine Axialbewegung des Innenrotors 2 bewirkbar. Die axiale Lage des Innenrotors 2 relativ zum31 forms, in which the fluid is conveyed from the low pressure chamber 17 to the high pressure chamber 18. By means of the axially movable in the internal teeth 34 of the outer rotor 3 performed adjusting 5 is an axial movement of the inner rotor 2 effected. The axial position of the inner rotor 2 relative to
Aussenrotor 3a ist durch die Axialbewegung des Verstellorgans 5 veränderbar, so dass das Volumen der Förderzellen 30, 31 verändert werden kann. Figur 9 zeigt hierbei die Innenzahnradpumpe bei maximaler spezifischer Fördermenge und Figur 10 bei minimaler spezifischer Fördermenge. Die Aussenverzahnung 33 des Innenrotors 2 weist eine derartige Form auf, dass die axial wirksame Federn 8 zwischen der den Innenrotor 2 antreibenden Welle 1 und der Zahnkontur der Aussenverzahnung 33 Platz finden. Bezüglich dieser Merkmale entspricht die alternative Ausführungsform der Innenzahnradpumpe der Figuren 9 und 10 derjenigen Ausführungsform der Figuren 1 bis 8.Outer rotor 3a is variable by the axial movement of the adjusting member 5, so that the volume of the feed cells 30, 31 can be changed. FIG. 9 shows the internal gear pump at maximum specific delivery rate and Figure 10 at minimum specific flow. The external teeth 33 of the inner rotor 2 has a shape such that the axially effective springs 8 between the inner rotor 2 driving shaft 1 and the tooth contour of the external teeth 33 place. With regard to these features, the alternative embodiment of the internal gear pump of Figures 9 and 10 corresponds to that embodiment of Figures 1 to 8.
Der Aussenrotor 3a weist in seinen Zahnlücken derThe outer rotor 3a has in its tooth gaps of the
Innenverzahnung 34 im Bereich der Niederdruckkammer 17 und der Hochdruckkammer 18 ebenfalls Radialkanäle 41a auf, jedoch sind diese Radialkanäle 41a nicht als radiale Bohrungen inmitten des Aussenrotors 3a ausgebildet, wie in der ersten Ausführungsform und wie in Figur 1 erkennbar, sondern die Radialkanäle 41a befinden sich als schlitzartige radiale Ausnehmungen am Rand des Aussenrotors 3a. In anderen Worten ist der Aussenrotor 3a als Kronenrad ausgebildet, wie in der Figur 11 in einer Einzel-Frontansicht und einer Einzel- Seitenansicht gezeigt. Ein Vorteil dieser Anordnung besteht in der leichteren Herstellbarkeit der Radialkanäle 41a.Internal teeth 34 in the region of the low pressure chamber 17 and the high pressure chamber 18 also radial channels 41a, but these radial channels 41a are not formed as radial holes in the middle of the outer rotor 3a, as in the first embodiment and as shown in Figure 1, but the radial channels 41a are as slit-like radial recesses on the edge of the outer rotor 3a. In other words, the outer rotor 3a is formed as a crown wheel, as shown in Figure 11 in a single front view and a single side view. An advantage of this arrangement is the easier manufacture of the radial passages 41a.
Ausserdem ist eine ringförmige Zwischenplatte 50 zwischen dem Deckel 10 und dem restlichen Gehäuse 7 vorgesehen, welche Durchbrüche für die Kanäle aufweist, wobei das Lochbild im Wesentlichen dem Lochbild des Gehäuses 7 entspricht.In addition, an annular intermediate plate 50 is provided between the cover 10 and the rest of the housing 7, which has openings for the channels, wherein the hole pattern substantially corresponds to the hole pattern of the housing 7.
Die Federn 8 sind ebenfalls über ein topfförmiges Zwischenglied 6a und einen Sicherungsring 12 in axialer Richtung an der Welle 1 abgestützt, jedoch weist das topfförmige Zwischenglied 6a eine derartige - insbesondere zylindrische - Aussenform auf, dass das Zwischenglied 6a radial dichtend den Deckel 10 des Gehäuses 7 berührt. Zur Abdichtung ist hierzu ein Kolbenring 48 vorgesehen. Somit wird zwischen dem topfförmigen Zwischenglied 6a und dem Deckel 10 des Gehäuses 10 ein zwischen dem Gehäuse 10 und dem topfförmigen Zwischenglied 6a vom Hochdruck beaufschlagter, die Axialkräfte ausgleichender Kompensationsdruckbereich 22a geformt. Um den Kompensationsdruckbereich 22a mit Hochdruck zu beaufschlagen, ist ein Kanal 49 vorgesehen, der den Kompensationsdruckbereich 22a mit der Hochdruckkammer 18 verbindet. Auch dieser Kompensationsdruckbereich 22a ist so dimensioniert, dass eine hydraulische Druckkraft im Kompensationsdruckbereich 22a der hydraulischen Druckkraft im ebenfalls mit Hochdruck beaufschlagten Verstellraum 25 entgegenwirkt. In anderen Worten wurde derThe springs 8 are also supported via a cup-shaped intermediate member 6a and a locking ring 12 in the axial direction of the shaft 1, however, the cup-shaped intermediate member 6a has such - in particular cylindrical - outer shape that the intermediate member 6a radially sealing the cover 10 of the housing. 7 touched. For sealing a piston ring 48 is provided for this purpose. Thus, will formed between the cup-shaped intermediate member 6a and the cover 10 of the housing 10 between the housing 10 and the cup-shaped intermediate member 6a from the high pressure acted upon, the axial forces balancing compensation pressure area 22a. In order to pressurize the compensation pressure region 22a with high pressure, a channel 49 is provided, which connects the compensation pressure region 22a with the high-pressure chamber 18. This compensating pressure region 22a is also dimensioned such that a hydraulic pressure force in the compensation pressure region 22a counteracts the hydraulic pressure force in the adjusting chamber 25, which is also subjected to high pressure. In other words, the
Kompensationsdruckbereich 22a in dieser Ausführungsform von der Seite des Antriebsrads 9, Figur 1, auf die entgegengesetzte Seite verlegt. Dies hat insbesondere denCompensation pressure range 22a laid in this embodiment from the side of the drive wheel 9, Figure 1, on the opposite side. This particular has the
Vorteil, dass das Antriebsrad 9 bei der Ausführungsform der Figuren 9 bis 11 keine dichtende Funktion mehr aufweist und einfach gegen ein anderes Antriebsrad 9 auf der Welle 1 ersetzt werden kann. Advantage that the drive wheel 9 in the embodiment of Figures 9 to 11 no longer has a sealing function and can be easily replaced with another drive wheel 9 on the shaft 1.

Claims

Patentansprüche claims
1. Volumenveränderbare Innenzahnradpumpe, die1. Variable volume internal gear pump, the
• ein Gehäuse (7, 10), • eine Laufsatzkammer (40), die in dem Gehäuse (7) gebildet ist und die eine Niederdruckkammer (17) mit einer Einlassöffnung (15) und eine Hochdruckkammer (18) mit einer Auslassöffnung (16) für ein Fluid aufweist,A housing (7, 10), a running set chamber (40) formed in the housing (7) and having a low-pressure chamber (17) with an inlet opening (15) and a high-pressure chamber (18) with an outlet opening (16) for a fluid,
• einen in der Laufsatzkammer (40) aufgenommenen Innenrotor (2), der um eine Drehachse (Di) drehbar und von einer Welle (1) antreibbar ist, und• an inner rotor (2) accommodated in the motion chamber (40), which is rotatable about a rotation axis (Di) and can be driven by a shaft (1), and
• einen in der Laufsatzkammer (40) drehbar aufgenommenen Aussenrotor (3) mit einer exzentrisch zur Drehachse (Di) angeordneten Aussenrotordrehachse (Da) , wobei der Innenrotor (2) eine derartige Aussenverzahlung (33) und der Aussenrotor (3) eine derartige Innenverzahnung (34) aufweisen, dass der Aussenrotor (3) mit dem Innenrotor (2) durch die Aussen-Innenverzahnung (33, 34) in einem konstanten Drehverhältnis rotiert und im Falle eines Drehantriebs Förderzellen (30, 31) bildet, in denen das Fluid von der Niederdruckkammer (17) zur Hochdruckkammer (18) gefördert wird, umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass • ein eine Axialbewegung des Innenrotors (2) bewirkendes Verstellorgan (5) vorgesehen ist,An outer rotor (3) rotatably accommodated in the motion chamber (40) with an outer rotor axis (Da) arranged eccentrically to the axis of rotation (Di), the inner rotor (2) having such an external payment (33) and the outer rotor (3) having such internal teeth (3) 34) that the outer rotor (3) with the inner rotor (2) through the outer internal teeth (33, 34) rotates in a constant rotational ratio and in the case of a rotary drive conveying cells (30, 31), in which the fluid from the Low pressure chamber (17) to the high pressure chamber (18) is conveyed, comprises, characterized in that • an axial movement of the inner rotor (2) causing adjusting member (5) is provided,
• das Verstellorgan (5) in der Innenverzahnung (34) des Aussenrotors (3) axialbeweglich geführt ist,The adjusting member (5) is axially movably guided in the inner toothing (34) of the outer rotor (3),
• der Aussenrotor (3) in seinen Zahnlücken der Innenverzahnung (34) im Bereich der Niederdruckkammer (17) und der Hochdruckkammer (18) angeordnete Radialkanäle (41) aufweist,• The outer rotor (3) in its tooth spaces of the internal toothing (34) in the region of the low-pressure chamber (17) and the high-pressure chamber (18) arranged radial channels (41),
• die axiale Lage des Innenrotors (2) relativ zum Aussenrotor (3) durch die Axialbewegung des Verstellorgans (5) und somit das Volumen der Förderzellen (30, 31) veränderbar ist und• the axial position of the inner rotor (2) relative to the outer rotor (3) by the axial movement of the adjusting member (5) and thus the volume of the conveyor cells (30, 31) is variable and
• die Aussenverzahnung (33) des Innenrotors (2) eine derartige Form aufweist, dass axial wirksame Federn (8) zwischen der den Innenrotor (2) antreibenden Welle (1) und der Zahnkontur der Aussenverzahnung (33) einbaubar sind.• The external toothing (33) of the inner rotor (2) has a shape such that axially effective springs (8) between the inner rotor (2) driving shaft (1) and the tooth contour of the external toothing (33) can be installed.
2. Innenzahnradpunpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass • im Innenrotor (2) die Federn (8), die axial auf das2. Innenzahnradpunpe according to claim 1, characterized in that • in the inner rotor (2), the springs (8) axially on the
Verstellorgan (5) wirken, zwischen der den Innenrotor (2) antreibenden Welle (1) und der Zahnkontur der Aussenverzahnung (33) angeordnet sind undAdjusting (5) act, between the inner rotor (2) driving shaft (1) and the tooth contour of the external toothing (33) are arranged and
• ein mit der Hochdruckkammer (18) verbundener Verstellraum (25), der von dem Verstellorgan (5) axial begrenzt wird, innerhalb der Innenverzahnung (34) des Aussenrotors (3) ausgebildet ist, wobei ein Druck innerhalb des Verstellraums (25) axial auf das Verstellorgan (5) entgegen der Federkraft der Federn (8) mit dazwischen liegenden Förderzellen (30, 31) derart wirkt, dass sich bei steigendem Druck in der Hochdruckkammer (18) und dem Verstellraum (25) das Verstellorgan 5 entgegen der Federkraft der Federn (8) verschiebt und sich das Volumen der Förderzellen (30, 31) verkleinert. • A with the high-pressure chamber (18) connected to the adjusting chamber (25) axially bounded by the adjusting member (5), within the internal toothing (34) of the outer rotor (3) is formed, wherein a pressure within the adjustment chamber (25) axially the adjusting member (5) against the spring force of the springs (8) with intermediate conveying cells (30, 31) acts such that with increasing pressure in the high-pressure chamber (18) and the adjusting chamber (25), the adjusting member 5 against the spring force of the springs (8) shifts and reduces the volume of the delivery cells (30, 31).
3. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn (8) über ein topfförmiges Zwischenglied (6) und einen Sicherungsring (12) in axialer Richtung an der Welle (1) abgestützt sind.3. internal gear pump according to claim 1 or 2, characterized in that the springs (8) via a cup-shaped intermediate member (6) and a securing ring (12) in the axial direction on the shaft (1) are supported.
4. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verstellorgan (5) eine Aussenverzahnung (34a) aufweist, die passgenau mit ausreichendem, jedoch kleinem Laufspiel der Innenverzahnung (34) des Aussenrotors (3) entspricht und somit abdichtend darin axialbeweglich ist.4. internal gear pump according to one of claims 1 to 3, characterized in that the adjusting member (5) has an external toothing (34a) which fits with sufficient, but small running clearance of the internal toothing (34) of the outer rotor (3) and thus sealingly therein is axially movable.
5. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form der Aussen-Innenverzahnung (33, 34) als eine epizykloidische oder Kreisbogen-Aussenverzahnung (33) am Innenrotor (2) ausgebildet ist, die durch eine Generator-Abwälzbewegung die Innenverzahnung (34) des Aussenrotors (3) mit einem Zahn mehr erzeugt.5. internal gear pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the geometric shape of the external internal toothing (33, 34) as an epicycloid or circular arc external toothing (33) on the inner rotor (2) is formed by a generator Rolling movement, the internal toothing (34) of the outer rotor (3) with one more tooth generated.
6. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die geometrische Form der Aussen-Innenverzahnung (33, 34) durch Epi- und Hypozykloiden bestimmt ist.6. internal gear pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the geometric shape of the external internal toothing (33, 34) is determined by epi- and hypocycloids.
7. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenrotor (2) auf der ihn antreibenden Welle (1) axialbeweglich, jedoch drehgesichert - insbesondere durch eine Passfeder (11) - im Wesentlichen schlagfrei angeordnet ist.7. Internal gear pump according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inner rotor (2) on the driving shaft (1) axially movable, but non-rotatably - in particular by a feather key (11) - substantially without impact is arranged.
8. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderzellen (30, 31) in axialer Richtung und in Gegenüberlage zu dem Verstellorgan (5) durch eine Ritzelplatte (4) verschlossen sind, deren Innenverzahnung (32) passgenau mit ausreichendem, aber kleinem Laufspiel der Aussenverzahnung (33) des Innenrotors (2) derart entspricht, dass der Innenrotor (2) innerhalb der8. internal gear pump according to one of claims 1 to 7, characterized in that the conveying cells (30, 31) in the axial direction and in opposition to the adjusting member (5) by a pinion plate (4) are closed, the internal teeth (32) with exact fit sufficient, but small running clearance of the external toothing (33) of the inner rotor (2) such that the inner rotor (2) within the
Innenverzahnung (32) der Ritzelplatte (4) axialbeweglich ist .Internal toothing (32) of the pinion plate (4) is axially movable.
9. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an der Ritzelplatte (4) eine einer Kreiselpumpe (21) entsprechende Beschaufelung (42) angeordnet oder ausgebildet ist.9. internal gear pump according to claim 8, characterized in that on the pinion plate (4) one of a centrifugal pump (21) corresponding blading (42) is arranged or formed.
10. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einer Kreiselpumpe entsprechende Beschaufelung (42) eine Axialbeschaufelung ist.10. internal gear pump according to claim 9, characterized in that the centrifugal pump corresponding blading (42) is a Axialbeschaufelung.
11. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (7) und einem ausserhalb des Gehäuses (7) an der Welle (1) angeordneten Antriebsrad (9) eine vom Hochdruck beaufschlagte, die Axialkräfte ausgleichend wirkende Kompensationsdruckbereich (22) vorgesehen ist. 11. Internal gear pump according to one of claims 1 to 10, characterized in that between the housing (7) and outside of the housing (7) on the shaft (1) arranged drive wheel (9) acted upon by the high pressure, the axial forces balancing acting compensation pressure range (22) is provided.
12. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Gehäuse (10) und dem topfförmigen Zwischenglied (6a) eine vom Hochdruck beaufschlagte, die Axialkräfte ausgleichend wirkende12. internal gear pump according to claim 3, characterized in that between the housing (10) and the cup-shaped intermediate member (6a) acted upon by a high pressure, the axial forces acting balancing
Kompensationsdruckbereich (22a) vorgesehen ist.Compensation pressure range (22a) is provided.
13. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenverzahnung (33) des Innenrotors (2) zwischen 5 und 8 Zähne aufweist.13. Internal gear pump according to one of claims 1 to 12, characterized in that the external toothing (33) of the inner rotor (2) has between 5 and 8 teeth.
14. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Aussenverzahnung (33) des Innenrotors (2) 6 Zähne aufweist .14. Internal gear pump according to one of claims 1 to 13, characterized in that the external toothing (33) of the inner rotor (2) has 6 teeth.
15. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenrotor (2) am Umfang gleichmässig verteilt 3 Federn (8) angeordnet sind.15. internal gear pump according to claim 14, characterized in that in the inner rotor (2) evenly distributed on the circumference 3 springs (8) are arranged.
16. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Federn als Schraubenfedern (8) ausgebildet sind. 16. Internal gear pump according to one of claims 1 to 15, characterized in that the springs are designed as helical springs (8).
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