WO2018114080A1 - Gearwheel pump for a waste heat recovery system - Google Patents

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WO2018114080A1
WO2018114080A1 PCT/EP2017/076414 EP2017076414W WO2018114080A1 WO 2018114080 A1 WO2018114080 A1 WO 2018114080A1 EP 2017076414 W EP2017076414 W EP 2017076414W WO 2018114080 A1 WO2018114080 A1 WO 2018114080A1
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WO
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gear
pump
bearing
gear pump
cooling channel
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Application number
PCT/EP2017/076414
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German (de)
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Inventor
Guido Bredenfeld
Jakob Branczeisz
Matthias RIEDLE
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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    • 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
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    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
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    • F04C2240/60—Shafts
    • F04C2240/603—Shafts with internal channels for fluid distribution, e.g. hollow shaft

Definitions

  • the invention relates to a gear pump, preferably designed as an external gear pump, in particular a feed fluid pump, which is used in a waste heat recovery system of an internal combustion engine.
  • Feed fluid pumps are known in many ways from the prior art, for example as an external gear pump from the subsequently published DE 10 2016 214 823.
  • an external gear pump which has at least two gears, which mesh with each other in the outer engagement and are rotatably supported by means of bearings. At least one of the bearings is designed as a magnetic bearing. The two gears are rotatably mounted about two mutually parallel axes of rotation in a housing of the external gear pump.
  • a storage cooling on the working medium is possible.
  • a cooling amount is diverted from the delivery rate of the working medium, which can then be flushed specifically in the direction of storage.
  • the gear pump according to the invention in particular embodied as a feed fluid pump of a waste heat recovery system, has the advantage that the entire working medium is used to cool the bearing of the gears so that no losses arise from the main flow of the working medium. As a result, the heat development at the bearing of the toothed wheels can be counteracted and a longer life of the entire
  • the gear pump in particular designed as a feed fluid pump of a waste heat recovery system, a pump housing, in which a
  • Inlet an outlet and a working space are formed.
  • a first gear and a second gear are meshingly arranged, wherein by means of the first gear and the second gear, a working fluid from the inlet to the outlet in the gear pump is conveyed.
  • the first In the pump housing, the first by means of a first bearing assembly
  • a cooling channel is formed for cooling the first bearing arrangement and the second bearing arrangement in the pump housing between the inlet and the working space, the cooling channel extending at least partially in the first bearing arrangement and in the second bearing arrangement.
  • the cooling channel can completely penetrate the first bearing arrangement and / or the second bearing arrangement, so that the working medium can flow completely through them.
  • the cooling channel can also be formed only partially in the first bearing arrangement and / or the second bearing arrangement, so that the cooling channel does not completely penetrate the bearing arrangements.
  • the cooling channel may be partially formed outside of the bearing assemblies.
  • the cooling channel may also comprise a plurality of sub-channels.
  • the heat balance of the bearings can be improved and, moreover, leads to an optimal heat balance and thus to an increased life of the entire gear pump.
  • a low temperature at the bearings results in a high viscosity of the working medium, so that a better lubrication of the working medium is produced.
  • known standard materials can be used to form the bearing arrangements, so that a cost saving is achieved, since it is not necessary to use particularly wear-resistant materials due to the better lubrication of the working medium.
  • the cooling channel forms the only hydraulic connection between the inlet and the working space.
  • the present invention uses the entire working fluid to cool the bearing assemblies.
  • the first bearing assembly comprises the first gear and a first journal.
  • the second bearing arrangement comprises the second gear and a second bearing journal.
  • the first bearing journal and / or the second bearing journal are advantageously designed as part of the pump housing.
  • the gear is radially supported by the first journal and the second gear through the second journal in the pump housing. The radial bearing of the first gear and the second gear possible misalignment within the pump housing and relative misalignment of the first gear and the second gear are prevented from each other and ensures full functionality of the gear pump.
  • the first bearing arrangement comprises the first gear and first bearing bushes.
  • the second bearing arrangement comprises the second gear and second bearing bushes.
  • the first bearing bushes and / or the second bearing bushes are preferably formed as part of the pump housing.
  • the embodiment of the bearing assembly with the bearing bushes leads to a radial bearing of the first gear and the second gear, so that misalignments in the pump housing or misalignments of the gears are prevented relative to each other and proper functioning of the gear pump is guaranteed.
  • the first bearing arrangement and the second bearing arrangement are preferably designed as plain bearings. In addition to cost-effective production and assembly, a small space is also necessary.
  • the first bearing assembly and the second bearing assembly is made of a material having high thermal conductivity, preferably aluminum, brass or steel, and for corrosion protection, a layer of a thermoplastic material, preferably PEEK or PAEK having ,
  • the bearing assembly may preferably comprise a layer of a thermoplastic such as PEEK (polyetheretherketone) or PAEK (polyaryletherketones).
  • the thickness of the Layer is preferably chosen so that it does not counteract the thermal conductivity of the material of the bearing assembly.
  • plastics such as preferably PEEK or PAEK, are very resistant to aggressive media and at the same time have very good tribological properties. Plastics do not corrode. The life of the gear pump is thereby increased. Especially in the application for working media of a waste heat recovery system, plastics are therefore very suitable.
  • At least one passage opening is formed in the first gearwheel and / or in the second gearwheel, via which working medium can enter the working space from the cooling passage via a subchannel of the cooling passage.
  • the pump housing includes a front pump body and a rear pump body. This allows easy manufacture and installation of the gear pump.
  • the pump housing stop plates are arranged, whereby the first gear and the second gear are mounted axially on the pump housing in the working space.
  • the starting plates for resistance to aggressive media from a thermoplastic material, such as PEEK, or graphite produced.
  • an axial field seal is arranged in the pump housing for pressure level regulation.
  • this is mounted between the front pump body and the rear pump body and connects directly to the stop plates. Different pressure areas on the back of the starting plates are sealed against each other.
  • the gears are for stabilizing and precisely aligning the gears within the gear pump and for full functionality of the gear pump via the pump housing, preferably the
  • a drain channel is formed, can be passed through which working fluid due to leakage from the working space via a lubrication gap in the cooling channel. This lubrication gap is created by the promotion of the working fluid through the gears through the working space.
  • Gear pump according to one of the preceding claims, characterized in that the gear pump is designed as an external gear pump. These are very cost-effective in their production and have a robust operating behavior. Gear pumps, especially external gear pumps, are very suitable for the
  • the gear pump according to the invention is very advantageously usable in a waste heat recovery system.
  • the waste heat recovery system comprises a circuit carrying the working medium, wherein the circuit in the flow direction of the working medium comprises a feed fluid pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser.
  • the feed fluid pump is designed as a gear pump with the features described above.
  • the gear pump has a robust design, a cost-effective production and also a high wear protection.
  • Fig. 2 is a section through an embodiment of an inventive
  • FIG. 3 is a sectional view of a similar embodiment of the gear pump of FIG. 2 with a sectional plane A-A,
  • FIG. 4 is a sectional view of a similar embodiment of the gear pump of FIG. 2 with a sectional plane B-B,
  • FIG. 5 shows a section through a further embodiment of a gear pump according to the invention with a bearing arrangement of gears and bushings
  • Fig. 6 shows schematically a waste heat recovery system. Description of the embodiments
  • the gear pump 1 shows a gear pump 1, designed as an external gear pump, from the prior art in an exploded view.
  • the gear pump 1 comprises a pump housing 2, a cover 3 and a bottom flange 4.
  • the lid 3 and the bottom flange 4 are clamped together with the interposition of the pump housing 2 by four screws 5.
  • the pump housing 2, the lid 3 and the bottom flange 4 define a working space 6.
  • a first gear 1 1 and a second gear 12 are arranged in mesh with each other. Both gears 1 1, 12 in this case have a certain number of teeth.
  • the first gear 1 1 is mounted on a first shaft 21 and the second gear 12 on a first shaft 21 parallel to the second shaft 22.
  • the first shaft 21 serves as a drive shaft and is connected to a drive, not shown, for example, a crankshaft of an internal combustion engine , For this purpose, the first shaft 21 protrudes through the bottom flange. 4
  • the two shafts 21, 22 each protrude through their associated gear 1 1, 12 and are firmly connected to this, for example by a respective press fit.
  • the shafts 21, 22 are mounted on both sides of the gears 11, 12, the shafts 21, 22 are mounted.
  • the storage is carried out by two bearing glasses 30, 40, wherein the bearing glasses 30, 40 are arranged in the working space 6: a bearing glasses 30 is disposed adjacent to the bottom flange 4 and another bearing glasses 40 adjacent to the lid 3.
  • both bearing glasses 30, 40 are respectively two bushings 9 pressed.
  • the bearing bushes 9 of the bearing glasses 30 and store the two shafts 21, 22 on the drive side and the bearing bushes 9 of the other bearing glasses 40 on the opposite side of the gears 11, 12.
  • the bushings 9 thus form plain bearings for the two shafts 21, 22 ,
  • the two bearing bushes 9 can also be made in one piece with the bearing glasses 30.
  • the four bearing bushes 9 each have a radial bearing function and each form a sliding bearing with their associated shaft 21, 22.
  • the thrust bearing function is achieved by the two bearing glasses 30, 40:
  • the bearing glasses 30 frontally a stop surface 31 and the other bearing glasses 40 frontally a further stop surface 42. Both stop surfaces 31, 42 cooperate with two gears 11, 12 together.
  • the stop surface 31 supports both gears 1 1, 12 oriented in the axial direction to the bottom flange 4; the further stop surface 42 supports both gears 1 1, 12 oriented in the axial direction to the lid 3.
  • two seals on the pump housing 2 are arranged: a seal 28 between the pump housing 2 and the bottom flange 4, and a further seal 29 between the pump housing 2 and the lid 3. Both seals 28, 29 extend approximately annular over the circumference of the pump housing 2 and are usually arranged in corresponding grooves.
  • a Axialfelddichtung 18 is disposed between the bearing glasses 30 and the bottom flange 4, and between the other bearing glasses 40 and the cover 3, a further Axialfelddichtung 19 is arranged.
  • the two Axialfelddichtonne 18, 19 represent on the one hand an axial bearing of the two bearing glasses 30, 40 within the pump housing 2.
  • the front sides or rear sides of the two bearing glasses 30, 40 characterized angle of rotation either with the pressure level of the pressure range or with the pressure level the suction area acted upon.
  • the pump housing 2 of the gear pump 1 comprises a front pump body 13 and a rear pump body 14.
  • housing seals 20 are arranged in the front pump body 13 and the rear pump body.
  • the first gear 11 and the second gear 12 meshing with each other in the working space 6 are arranged.
  • stop plates 24 are formed in the pump housing.
  • an axial field seal 10 is arranged directly on the stop plates 24, which seals pressure-different areas on the back of the stop plates 24 against each other.
  • the front pump body 13 has a recess 16 in which a drive shaft 44 of the first gear 11 is received.
  • the drive shaft 44 in FIG. 2 includes the drive shaft 44 in FIG. 2 and is therefore designed in one piece with the latter. forms.
  • the drive shaft 44 and the first gear 11 are formed in two parts and are firmly connected to each other, for example by a press fit.
  • a first bearing assembly 36 and a second bearing assembly 37 are further arranged.
  • the first bearing assembly 36 includes the first gear 11 and a first bearing pin 25.
  • the first gear 11 is radially mounted on the first bearing pin 25.
  • the second bearing arrangement 37 comprises the second gearwheel 12 and a second bearing journal 38.
  • the second gearwheel 12 is radially mounted on the second bearing journal 38.
  • the first journal 25 and the second journal 38 are formed as part of the pump housing 2.
  • a cooling passage 8 is formed, which is connected to an inlet 7 and an outlet 35 in the front pump body 13.
  • the cooling channel 8 is divided after the inlet 7 into a first partial cooling channel 80 and a second partial cooling channel 800, the first partial cooling channel 80 passing through the first bearing arrangement 36 and the second partial cooling channel 800 passing through and penetrating the second bearing arrangement 37.
  • These passage openings 17 connect the cooling channel 8 with a sub-channel 15 of the cooling channel 8, wherein the sub-channel 15 is connected to the working space 6 and formed in the front pump body 13.
  • the working medium flowing through the first partial cooling channel 80 and the second partial cooling channel 800 is recombined in the partial channel 15 of the cooling channel 8.
  • drainage channels 23 are formed, which connect the working space 6 via a lubrication gap 43 with the first partial cooling channel 80 and the second partial cooling channel 800, so that working fluid due to leakage from the working chamber 6 via a lubrication gap 43 in the first partial cooling channel 80 and / or the second partial cooling channel 800 can be passed and a Lager barnauer takes place.
  • the lubricating gap 43 is formed between the first gear 11 and the first bearing pin 25 and the second gear 12 and the second bearing pin 38.
  • 3 shows a section through the inventive gear pump 1 of Figure 2 with a sectional plane AA in a similar embodiment. In this case, components having the same function are provided with the same reference numerals as in FIG.
  • the recess 16 is shown for the drive shaft 44 of the first gear 11 in the pump housing 2, said recess 16 is fluidly connected to the sub-channel 15 of the cooling channel 8.
  • the partial channel 15 of the cooling channel extends around the recess 16 in this embodiment.
  • the outlet 35 is separated from the partial channel 15 of the cooling channel 8 by means of the axial field seal 10, so that no pressure level compensation between the outlet 35 and the partial channel 15 of the cooling channel 8 is produced.
  • the axial field seal 10 is disposed in the front pump body 13 instead of, as shown in Figure 2, in the stop plates 24. As a result, the stop plates 24 are less weakened.
  • volumetric losses caused by a closed form of the axial field gasket 10, as in FIG. 2 can be reduced by an open shape of the axial field gasket 10, as in FIG.
  • FIG. 4 shows a section through the inventive gear pump 1 of Figure 2 with a sectional plane B-B in a similar embodiment.
  • components having the same function are provided with the same reference numerals as in FIG. 4 shows a first cavity 32 for the first gear 11 with the drive shaft 44 and a second cavity 33 for the second gear 12.
  • the mounting of the first gear 11 on the first journal 25 and the bearing of the second gear 12 on the second journal 38 are also shown.
  • working fluid enters the cooling channel 8 through the inlet 7.
  • This is now divided into the first part of the cooling channel 80 and the second partial cooling channel 800, so that the working medium, the first bearing assembly 36 and the second bearing assembly 37 penetrates and the first gear 11 and the first bearing pin 25 and the second gear 12 and the second journal 38 flows through and flows around until it enters the working space 6.
  • the working medium also flows through the drive shaft 44 of the first gear 11 via the through-openings 17 and thus enters the working space 6 via a sub-channel 15.
  • the working medium is conveyed by means of the first gear 11 and the second gear 12 in the direction of the outlet 35.
  • 5 shows a further embodiment of the gear pump according to the invention 1. Parts of the same function are provided with the same reference numerals as in Figure 2.
  • 5 shows the gear pump 1 according to the invention with the first bearing arrangement 36 and the second bearing arrangement 37.
  • the first bearing arrangement 36 comprises the first gear 11 and first bearing bushes 39
  • the second bearing arrangement 37 comprising the second gear 12 and second bearing bushes 41
  • the first bearing bushes 39 and the second bearing bushes 41 are inserted into the pump housing 2.
  • the first gear 11 and the second gear 12 are radially mounted in the pump housing 2.
  • the first gear 11 and the second gear 12 are arranged meshing with each other in the working space 6.
  • the first bearing bushes 39 and the second bearing bushes 41 may be arranged in the pump housing 2 and form part of the pump housing 2.
  • the cooling channel 8 extends in this embodiment through the first gear 11 and the second gear 12, wherein the operation of the gear pump 1 is the same as in Fig.2.
  • the working medium enters the cooling channel 8 via the inlet 7 and flows through and around the first bearing arrangement 36 and the second bearing arrangement 37.
  • the sub-channel 15 of the cooling channel 8 is connected in this embodiment as shown in Figure 2 with the working space 6 and performs the working fluid from the first part of the cooling channel 80 and the second partial cooling channel 800 together again.
  • the entire working medium thus also passes via the sub-channel 15 of the cooling channel 8 into the working space 6.
  • the first gear 11 and the second gear 12 convey the working fluid through the working space in the outlet 35th
  • Sub-channel 15 of the cooling channel 8 and the outlet 35 has been drawn in a plane. It can be seen that, in particular, the partial channel 15 of the cooling channel 8, the working space 6 and the outlet 35 can not technically lie in one plane.
  • Figure 5 shows the embodiment of the gear pump 1 according to the invention therefore for illustrative purposes in a simplified schematic representation.
  • the cooling channel 8 is partially formed in the two bearing pins 25, 38, whereas in the embodiment in Figure 5, the cooling channel 8 is partially formed in the two gears 11, 12.
  • the cooling channel 8 is adjusted accordingly so that it runs in the bearing assemblies 36, 37.
  • the entire working medium is used in each embodiment, directly after the inlet 7 by means of a cooling channel 8, the bearing assemblies 36, 37 to flow or to flow through.
  • the cooling channel 8 may comprise a plurality of partial cooling channels 80, 800.
  • the working fluid is pre-cooled before entering the gear pump 1 and thus has the lowest temperature occurring for the medium at the inlet 7 of the gear pump 1.
  • the design of the cooling channel 8 can be made variable, as long as the cooling channel 8 extends at least partially in the bearing assemblies 36, 37 and the cooling channel 8 is also arranged between the inlet 7 and the working space 6 beyond. In this case, the cooling channel 8 forms the only hydraulic connection between the inlet 7 and the working space 6.
  • the gear pump 1 is designed as an external gear pump.
  • the gears 11, 12 therefore promote a working medium along a housing inner wall of the pump housing 2.
  • FIG. 6 shows a waste heat recovery system 100 of an internal combustion engine 110.
  • the internal combustion engine 110 is supplied with oxygen via an air supply 112; the exhaust gas discharged after the combustion process is discharged from the engine 110 through an exhaust pipe 111.
  • the waste heat recovery system 100 has a working medium leading circuit 100 a, which in the flow direction of the working medium idis pump 102, an evaporator 103, an expansion machine 104 and a condenser 105 includes.
  • the working medium can be fed as needed via a branch line from a sump 101 and a valve unit 101a in the circuit 100a.
  • the collecting container 101 may alternatively be incorporated into the circuit 100a.
  • the evaporator 103 is connected to the exhaust pipe 111 of the internal combustion engine 110, thus uses the heat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine 110th
  • Liquid working medium is conveyed by the feed fluid pump 102, possibly from the collecting container 101, into the evaporator 103 and vaporized there by the heat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine 110.
  • the vaporized working medium is subsequently expanded in the expansion machine 104 with release of mechanical energy, for example to a generator, not shown, or to a transmission, not shown.
  • the working medium in the condenser 105 is liquefied again and returned to the collecting container 101 or fed to the feed fluid pump 102.
  • the above-described embodiments of the gear pump 1 are very well suited for use as a feed fluid pump 102 within the waste heat recovery system 100, since the working medium used there is low-viscosity, very aggressive, and the chemical-resistance function of the feed fluid pump 102 is very important. Overall, therefore, the life of the gear pump 1, 102 and the entire waste heat recovery system 100 is increased.

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Abstract

The invention relates to a gearwheel pump (1), particularly designed as a fluid feed pump (102) for a waste heat recovery system (100), having a pump housing (2) in which an inlet (7), an outlet (35) and a working chamber (6) are formed. A first gearwheel (11) and a second gearwheel (12) are arranged engaging with each other in the working chamber (6), wherein a working medium can be transported by means of the first gearwheel (11) and the second gearwheel (12) from the inlet (7) to the outlet (35) in the gearwheel pump (1). The first gearwheel (11) is mounted by means of a first bearing arrangement (36) and the second gearwheel (12) is arranged by means of a second bearing arrangement (37) in the pump housing (2). In addition, in order to cool the first bearing arrangement (36) and the second bearing arrangement (37), a cooling duct (8) is formed in the pump housing (2) between the inlet (7) and the working chamber (6), wherein the cooling duct (8) runs at least partially in the first bearing arrangement (36) and in the second bearing arrangement (36).

Description

Beschreibung  description
Zahnradpumpe für ein Abwärmerückgewinnungssystem Gear pump for a waste heat recovery system
Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, vorzugsweise ausgeführt als Außen- zahnradpumpe, insbesondere eine Speisefluidpumpe, welche in einem Abwärmerückgewinnungssystem einer Brennkraftmaschine Verwendung findet. The invention relates to a gear pump, preferably designed as an external gear pump, in particular a feed fluid pump, which is used in a waste heat recovery system of an internal combustion engine.
Stand der Technik State of the art
Speisefluidpumpen sind in vielfacher Weise aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise als Außenzahnradpumpe aus der nachveröffentlichten DE 10 2016 214 823. Feed fluid pumps are known in many ways from the prior art, for example as an external gear pump from the subsequently published DE 10 2016 214 823.
In der DE 10 2016 214 823 ist eine Außenzahnradpumpe beschrieben, welche wenigstens zwei Zahnräder aufweist, die im Außeneingriff miteinander kämmen und mit Hilfe von Lagerungen drehbar gelagert sind. Dabei ist mindestens eine der Lagerungen als Magnetlager ausgeführt. Die beiden Zahnräder sind um zwei zueinander parallel angeordnete Drehachsen in einem Gehäuse der Außenzahnradpumpe drehbar gelagert. In DE 10 2016 214 823 an external gear pump is described, which has at least two gears, which mesh with each other in the outer engagement and are rotatably supported by means of bearings. At least one of the bearings is designed as a magnetic bearing. The two gears are rotatably mounted about two mutually parallel axes of rotation in a housing of the external gear pump.
Bei Verwendung der Außenzahnradpumpe als Speisefluidpumpe in Abwärmerückgewinnungssystemen, wie es beispielsweise in der DE 10 2016 214 823 gezeigt ist, ist es erforderlich, die gesamte Zahnradpumpe gegen die in Abwärmerückgewinnungssystemen verwendeten aggressiven Arbeitsmedien zu schützen. Typischerweise werden niederviskose Arbeitsmedien wie Ethanol, Cyclopentan, Kältemittel oder Gemische aus Ethanol und Cyclopentan verwendet, welche fast keine Schmiereigenschaften aufweisen und daher in herkömmlichen Gleitlagern kein ausreichend tragfähiger Schmierfilm ausgebildet werden kann. Dadurch laufen die Lagerstellen permanent in einem Mischreibungsbereich, was zu einer er- höhten Wärmeentwicklung in der Lagerstelle und damit zu schnellerem Verschleiß führt. Dies beeinflusst somit die Lebensdauer der gesamten Außenzahn- radpumpe. Durch Verwendung eines Magnetlagers, wie es in der DE 10 2016 214 823 gezeigt ist, wird eine berührungslose, kontaktfreie Lagerung der Zahnrä- der in dem Gehäuse der Außenzahnradpumpe ermöglicht. Durch die berührungslose Lagerung werden unerwünscht heiße Stellen in beziehungsweise an der Außenzahnradpumpe vermieden. When using the external gear pump as a feed fluid pump in waste heat recovery systems, as shown for example in DE 10 2016 214 823, it is necessary to protect the entire gear pump against the aggressive working media used in waste heat recovery systems. Typically, low-viscosity working media such as ethanol, cyclopentane, refrigerants or mixtures of ethanol and cyclopentane are used, which have almost no lubricating properties and therefore can not be formed in conventional plain bearings sufficiently viable lubricating film. As a result, the bearings run permanently in a mixed friction region, resulting in a increased heat development in the bearing and thus leads to faster wear. This thus influences the service life of the entire external gear pump. By using a magnetic bearing, as shown in DE 10 2016 214 823, a non-contact, contact-free mounting of the gear wheels in the housing of the external gear pump is made possible. The non-contact storage undesirable hot spots are avoided in or on the external gear pump.
Darüber hinaus ist auch eine Lagerkühlung über das Arbeitsmedium möglich. Dabei wird aus der Fördermenge des Arbeitsmediums eine Kühlmenge abgezweigt, welche dann gezielt in Richtung der Lagerung gespült werden kann. In addition, a storage cooling on the working medium is possible. In this case, a cooling amount is diverted from the delivery rate of the working medium, which can then be flushed specifically in the direction of storage.
Vorteile der Erfindung Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe, insbesondere ausgeführt als Speisefluid- pumpe eines Abwärmerückgewinnungssystems, weist demgegenüber den Vorteil auf, dass zur Kühlung der Lagerung der Zahnräder das gesamte Arbeitsmedium verwendet wird, so dass keine Verluste aus dem Hauptstrom des Arbeitsmediums entstehen. Dadurch kann der Wärmeentwicklung an der Lagerung der Zahn- räder entgegengewirkt werden und eine höhere Lebensdauer der gesamtenADVANTAGES OF THE INVENTION The gear pump according to the invention, in particular embodied as a feed fluid pump of a waste heat recovery system, has the advantage that the entire working medium is used to cool the bearing of the gears so that no losses arise from the main flow of the working medium. As a result, the heat development at the bearing of the toothed wheels can be counteracted and a longer life of the entire
Zahnradpumpe erzielt werden. Darüber hinaus erweist sich diese Lösung als kostengünstiger als diejenige mit dem Magnetlager. Gear pump can be achieved. In addition, this solution proves to be cheaper than the one with the magnetic bearing.
Dazu weist die Zahnradpumpe, insbesondere ausgeführt als Speisefluidpumpe eines Abwärmerückgewinnungssystems, ein Pumpengehäuse auf, in dem einFor this purpose, the gear pump, in particular designed as a feed fluid pump of a waste heat recovery system, a pump housing, in which a
Einlass, ein Auslass und ein Arbeitsraum ausgebildet sind. In dem Arbeitsraum sind ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad miteinander kämmend angeordnet, wobei mittels des ersten Zahnrades und des zweiten Zahnrades ein Arbeitsmedium von dem Einlass zu dem Auslass in der Zahnradpumpe förderbar ist. In dem Pumpengehäuse sind mittels einer ersten Lageranordnung das ersteInlet, an outlet and a working space are formed. In the working space, a first gear and a second gear are meshingly arranged, wherein by means of the first gear and the second gear, a working fluid from the inlet to the outlet in the gear pump is conveyed. In the pump housing, the first by means of a first bearing assembly
Zahnrad und mittels einer zweiten Lageranordnung das zweite Zahnrad gelagert. Erfindungsgemäß ist zur Kühlung der ersten Lageranordnung und der zweiten Lageranordnung in dem Pumpengehäuse zwischen dem Einlass und dem Arbeitsraum ein Kühlkanal ausgebildet, wobei der Kühlkanal zumindest teilweise in der ersten Lageranordnung und in der zweiten Lageranordnung verläuft. Dabei kann der Kühlkanal die erste Lageranordnung und/oder die zweite Lageranordnung vollständig durchdringen, so dass das Arbeitsmedium durch diese komplett hindurchfließen kann. Der Kühlkanal kann jedoch auch nur teilweise in der ersten Lageranordnung und/oder der zweiten Lageranordnung ausgebildet sein, so dass der Kühlkanal die Lageranordnungen nicht komplett durchdringt. Darüber hinaus kann der Kühlkanal teilweise auch außerhalb der Lageranordnungen ausgebildet sein. Vorteilhafterweise kann der Kühlkanal auch mehrere Teilkanäle umfassen. Gear and stored by means of a second bearing arrangement, the second gear. According to the invention, a cooling channel is formed for cooling the first bearing arrangement and the second bearing arrangement in the pump housing between the inlet and the working space, the cooling channel extending at least partially in the first bearing arrangement and in the second bearing arrangement. there For example, the cooling channel can completely penetrate the first bearing arrangement and / or the second bearing arrangement, so that the working medium can flow completely through them. However, the cooling channel can also be formed only partially in the first bearing arrangement and / or the second bearing arrangement, so that the cooling channel does not completely penetrate the bearing arrangements. In addition, the cooling channel may be partially formed outside of the bearing assemblies. Advantageously, the cooling channel may also comprise a plurality of sub-channels.
Durch Kühlung der Lageranordnungen kann der Wärmehaushalt an den Lagern verbessert werden und führt darüber hinaus zu einem optimalen Wärmehaushalt und damit zu einer erhöhten Lebensdauer der gesamten Zahnradpumpe. Eine niedrige Temperatur an den Lagern hat eine hohe Viskosität des Arbeitsmediums zur Folge, so dass eine bessere Schmierung des Arbeitsmediums erzeugt wird. Dadurch können zur Ausbildung der Lageranordnungen bekannte Standard- Werkstoffe verwendet werden, so dass eine Kostenersparnis erzielt wird, da es aufgrund der besseren Schmierung des Arbeitsmediums nicht notwendig ist, besonders verschleißfeste Werkstoffe zu verwenden. By cooling the bearing assemblies, the heat balance of the bearings can be improved and, moreover, leads to an optimal heat balance and thus to an increased life of the entire gear pump. A low temperature at the bearings results in a high viscosity of the working medium, so that a better lubrication of the working medium is produced. As a result, known standard materials can be used to form the bearing arrangements, so that a cost saving is achieved, since it is not necessary to use particularly wear-resistant materials due to the better lubrication of the working medium.
In erster vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass der Kühlkanal die einzige hydraulische Verbindung zwischen dem Einlass und dem Arbeitsraum bildet. In a first advantageous embodiment of the invention, it is provided that the cooling channel forms the only hydraulic connection between the inlet and the working space.
Dies ermöglicht die Kühlung der Lageranordnungen, ohne dass dabei der Hauptstrom des Arbeitsmediums geteilt wird und dabei ein Verluststrom des Hauptstroms zur Kühlung verwendet wird. Die vorliegende Erfindung verwendet zur Kühlung der Lageranordnungen das gesamte Arbeitsmedium. This allows the cooling of the bearing assemblies, without thereby dividing the main flow of the working medium and thereby a leakage current of the main flow is used for cooling. The present invention uses the entire working fluid to cool the bearing assemblies.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass die erste Lageranordnung das erste Zahnrad und einen ersten Lagerzapfen umfasst. Vorteilhafterweise umfasst die zweite Lageranordnung das zweite Zahnrad und einen zweiten Lagerzapfen. Dabei sind der erste Lagerzapfen und/oder der zweite Lagerzapfen vorteilhafterweise als Teil des Pumpengehäuses ausgebildet. Dadurch sind das Zahnrad durch den ersten Lagerzapfen und das zweite Zahnrad durch den zweiten Lagerzapfen in dem Pumpengehäuse radial gelagert. Durch die radiale Lagerung des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads werden mögliche Schiefstellungen innerhalb des Pumpengehäuses und relative Schiefstellungen des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads zueinander verhindert und eine volle Funktionsfähigkeit der Zahnradpumpe gewährleistet. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that the first bearing assembly comprises the first gear and a first journal. Advantageously, the second bearing arrangement comprises the second gear and a second bearing journal. In this case, the first bearing journal and / or the second bearing journal are advantageously designed as part of the pump housing. As a result, the gear is radially supported by the first journal and the second gear through the second journal in the pump housing. The radial bearing of the first gear and the second gear possible misalignment within the pump housing and relative misalignment of the first gear and the second gear are prevented from each other and ensures full functionality of the gear pump.
In weiteren vorteilhaften Ausführungen umfasst die erste Lageranordnung das erste Zahnrad und erste Lagerbuchsen. Vorteilhafterweise umfasst die zweite Lageranordnung das zweite Zahnrad und zweite Lagerbuchsen. Darüber hinaus sind die ersten Lagerbuchsen und/oder die zweiten Lagerbuchsen vorzugsweise als Teil des Pumpengehäuses ausgebildet. In further advantageous embodiments, the first bearing arrangement comprises the first gear and first bearing bushes. Advantageously, the second bearing arrangement comprises the second gear and second bearing bushes. In addition, the first bearing bushes and / or the second bearing bushes are preferably formed as part of the pump housing.
Auch die Ausführungsform der Lageranordnung mit den Lagerbuchsen führt zu einer radialen Lagerung des ersten Zahnrades und des zweiten Zahnrades, so dass Schiefstellungen im Pumpengehäuse oder Schiefstellungen der Zahnräder relativ zueinander verhindert werden und eine einwandfreie Funktionsweise der Zahnradpumpe gewährleistet ist. The embodiment of the bearing assembly with the bearing bushes leads to a radial bearing of the first gear and the second gear, so that misalignments in the pump housing or misalignments of the gears are prevented relative to each other and proper functioning of the gear pump is guaranteed.
Die erste Lageranordnung und die zweite Lageranordnung sind vorzugsweise als Gleitlager ausgebildet. Neben kostengünstiger Herstellung und Montage ist außerdem ein geringer Bauraum notwendig. The first bearing arrangement and the second bearing arrangement are preferably designed as plain bearings. In addition to cost-effective production and assembly, a small space is also necessary.
In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist es vorteilhaft vorgesehen, dass die erste Lageranordnung und die zweite Lageranordnung aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Aluminium, Messing oder Stahl, hergestellt ist und zum Korrosionsschutz eine Schicht aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise PEEK oder PAEK, aufweist. In a further embodiment of the inventive concept, it is advantageously provided that the first bearing assembly and the second bearing assembly is made of a material having high thermal conductivity, preferably aluminum, brass or steel, and for corrosion protection, a layer of a thermoplastic material, preferably PEEK or PAEK having ,
Dies hat den Vorteil, dass der Wärmetransport aus dem Kühlkanal in die Lageranordnung verbessert wird, so dass die Temperatur in der Lageranordnung gesenkt werden kann. Zum Schutz der Lageranordnung gegen seine Umgebung und gegen das Arbeitsmedium kann die Lageranordnung vorzugsweise eine Schicht aus einem thermoplastischen Kunststoff wie beispielsweise PEEK (Po- lyetheretherketon) oder PAEK (Polyaryletherketone) aufweisen. Die Dicke der Schicht ist vorzugsweise so gewählt, dass sie der Wärmeleitfähigkeit des Materials der Lageranordnung nicht entgegenwirkt. This has the advantage that the heat transfer from the cooling channel is improved in the bearing assembly, so that the temperature can be lowered in the bearing assembly. To protect the bearing assembly against its environment and against the working medium, the bearing assembly may preferably comprise a layer of a thermoplastic such as PEEK (polyetheretherketone) or PAEK (polyaryletherketones). The thickness of the Layer is preferably chosen so that it does not counteract the thermal conductivity of the material of the bearing assembly.
Viele Kunststoffe, wie vorzugsweise PEEK oder PAEK, sind sehr resistent gegenüber aggressiven Medien und weisen gleichzeitig sehr gute tribologische Eigenschaften auf. Kunststoffe korrodieren nicht. Die Lebensdauer der Zahnradpumpe wird dadurch erhöht. Insbesondere in der Anwendung für Arbeitsmedien eines Abwärmerückgewinnungssystems sind Kunststoffe daher sehr geeignet. Many plastics, such as preferably PEEK or PAEK, are very resistant to aggressive media and at the same time have very good tribological properties. Plastics do not corrode. The life of the gear pump is thereby increased. Especially in the application for working media of a waste heat recovery system, plastics are therefore very suitable.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in dem ersten Zahnrad und/oder in dem zweiten Zahnrad mindestens eine Durchgangsöffnung, vorzugsweise eine Querbohrung, ausgebildet, über welche Arbeitsmedium aus dem Kühlkanal über einen Teilkanal des Kühlkanals in den Arbeitsraum eintreten kann. In a further embodiment of the invention, at least one passage opening, preferably a transverse bore, is formed in the first gearwheel and / or in the second gearwheel, via which working medium can enter the working space from the cooling passage via a subchannel of the cooling passage.
Durch die Durchgangsöffnungen in dem ersten Zahnrad und/oder dem zweiten Zahnrad kann so Arbeitsmedium hindurchfließen und kann die Lageranordnung zusätzlich über das Material der Zahnräder, durch Wärmeleitfähigkeit, abkühlen und somit den Wärmehaushalt an der Lageranordnung regeln. Through the passage openings in the first gear and / or the second gear so working medium can flow through it and can additionally cool the bearing assembly on the material of the gears, by thermal conductivity, and thus regulate the heat balance on the bearing assembly.
Vorzugsweise umfasst das Pumpengehäuse einen vorderen Pumpenkörper und einen hinteren Pumpenkörper. Dies ermöglicht eine einfache Fertigung und Montage der Zahnradpumpe. Preferably, the pump housing includes a front pump body and a rear pump body. This allows easy manufacture and installation of the gear pump.
In weiterer vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in dem Pumpengehäuse Anlaufplatten angeordnet sind, wodurch das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad über das Pumpengehäuse in dem Arbeitsraum axial gelagert sind. Vorzugsweise sind auch die Anlaufplatten zur Resistenz gegenüber aggressiven Medien aus einem thermoplastischen Kunststoff, wie beispielsweise PEEK, oder Graphit hergestellt. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that in the pump housing stop plates are arranged, whereby the first gear and the second gear are mounted axially on the pump housing in the working space. Preferably, the starting plates for resistance to aggressive media from a thermoplastic material, such as PEEK, or graphite produced.
In vorteilhafter Weiterbildung ist es vorgesehen, dass zur Druckniveauregulierung in dem Pumpengehäuse eine Axialfelddichtung angeordnet ist. Vorzugsweise ist diese zwischen dem vorderen Pumpenkörper und dem hinteren Pumpenkörper gelagert und schließt direkt an die Anlaufplatten an. Unterschiedliche Druckbereiche auf der Rückseite der Anlaufplatten werden so gegeneinander abgedichtet. Zusätzlich zu der radialen Lagerung der Zahnräder durch die Lagerzapfen oder die Lagerbuchsen sind die Zahnräder zur Stabilisierung und einer präzisen Ausrichtung der Zahnräder innerhalb der Zahnradpumpe und für eine volle Funkti- onsfähigkeit der Zahnradpumpe über das Pumpengehäuse, vorzugsweise dieIn an advantageous development, it is provided that an axial field seal is arranged in the pump housing for pressure level regulation. Preferably, this is mounted between the front pump body and the rear pump body and connects directly to the stop plates. Different pressure areas on the back of the starting plates are sealed against each other. In addition to the radial support of the gears through the trunnions or bushings, the gears are for stabilizing and precisely aligning the gears within the gear pump and for full functionality of the gear pump via the pump housing, preferably the
Anlaufplatten, axial gelagert. Rest plates, axially mounted.
In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass in dem Pumpengehäuse, vorzugsweise in dem hinteren Pumpenkörper, ein Ablaufkanal ausgebildet ist, über welchen Arbeitsmedium leckagebedingt aus dem Arbeitsraum über einen Schmierspalt in den Kühlkanal geleitet werden kann. Dieser Schmierspalt entsteht dabei durch die Förderung des Arbeitsmediums über die Zahnräder durch den Arbeitsraum. In a further advantageous embodiment of the invention, it is provided that in the pump housing, preferably in the rear pump body, a drain channel is formed, can be passed through which working fluid due to leakage from the working space via a lubrication gap in the cooling channel. This lubrication gap is created by the promotion of the working fluid through the gears through the working space.
Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe als Außenzahnradpumpe ausgeführt ist. Diese sind in ihrer Fertigung sehr kostengünstig und weisen ein robustes Betriebsverhalten auf. Zahnradpumpen, speziell Außenzahnradpumpen, eignen sich sehr gut für dieGear pump according to one of the preceding claims, characterized in that the gear pump is designed as an external gear pump. These are very cost-effective in their production and have a robust operating behavior. Gear pumps, especially external gear pumps, are very suitable for the
Anwendung in Abwärmerückgewinnungssystemen von Brennkraftmaschinen und beim Einsatz von niederviskosen Arbeitsmedien. Daher ist die erfindungsgemäße Zahnradpumpe sehr vorteilhaft in einem Abwärmerückgewinnungssystem verwendbar. Das Abwärmerückgewinnungssystem weist einen das Arbeitsmedium führenden Kreislauf auf, wobei der Kreislauf in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisefluidpumpe, einen Verdampfer, eine Expansionsmaschine und einen Kondensator umfasst. Die Speisefluidpumpe ist dabei als Zahnradpumpe mit den vorhergehend beschriebenen Merkmalen ausgeführt. Application in waste heat recovery systems of internal combustion engines and in the use of low-viscosity working media. Therefore, the gear pump according to the invention is very advantageously usable in a waste heat recovery system. The waste heat recovery system comprises a circuit carrying the working medium, wherein the circuit in the flow direction of the working medium comprises a feed fluid pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser. The feed fluid pump is designed as a gear pump with the features described above.
Neben der hohen Chemikalienbeständigkeit weist die Zahnradpumpe eine robuste Bauart, eine kostengünstige Fertigung und zusätzlich einen hohen Verschleißschutz auf. Zeichnungen In addition to the high chemical resistance, the gear pump has a robust design, a cost-effective production and also a high wear protection. drawings
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Hereinafter, embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
Es zeigt in It shows in
Fig. 1 eine aus dem Stand der Technik bekannte Außenzahnradpumpe in Explosionsdarstellung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind, 1 shows an external gear pump known from the prior art in an exploded view, wherein only the essential areas are shown,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fig. 2 is a section through an embodiment of an inventive
Zahnradpumpe mit einer Lageranordnung aus Zahnrädern und Lagerzapfen,  Gear pump with a bearing assembly of gears and journals,
Fig. 3 Schnittansicht einer ähnlichen Ausführungsform der Zahnradpumpe aus der Fig. 2 mit einer Schnittebene A-A, 3 is a sectional view of a similar embodiment of the gear pump of FIG. 2 with a sectional plane A-A,
Fig. 4 Schnittansicht einer ähnlichen Ausführungsform der Zahnradpumpe aus der Fig. 2 mit einer Schnittebene B-B, 4 is a sectional view of a similar embodiment of the gear pump of FIG. 2 with a sectional plane B-B,
Fig. 5 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe mit einer Lageranordnung aus Zahnrädern und Lagerbuchsen, 5 shows a section through a further embodiment of a gear pump according to the invention with a bearing arrangement of gears and bushings,
Fig. 6 schematisch ein Abwärmerückgewinnungssystem. Beschreibung der Ausführungsbeispiele Fig. 6 shows schematically a waste heat recovery system. Description of the embodiments
In Fig.1 ist eine Zahnradpumpe 1 , ausgeführt als Außenzahnradpumpe, aus dem Stand der Technik in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Zahnradpumpe 1 umfasst ein Pumpengehäuse 2, einen Deckel 3 und einen Bodenflansch 4. Der Deckel 3 und der Bodenflansch 4 sind unter Zwischenlage des Pumpengehäuses 2 durch vier Schrauben 5 miteinander verspannt. Das Pumpengehäuse 2, der Deckel 3 und der Bodenflansch 4 begrenzen einen Arbeitsraum 6. In dem Arbeitsraum 6 sind ein erstes Zahnrad 1 1 und ein zweites Zahnrad 12 kämmend miteinander angeordnet. Beide Zahnräder 1 1 , 12 weisen dabei eine gewisse Anzahl von Zähnen auf. Das erste Zahnrad 1 1 ist auf einer ersten Welle 21 befestigt und das zweite Zahnrad 12 auf einer zur ersten Welle 21 parallelen zweiten Welle 22. Die erste Welle 21 dient dabei als Antriebswelle und ist mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden, beispielsweise einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors. Dazu ragt die erste Welle 21 durch den Bodenflansch 4. 1 shows a gear pump 1, designed as an external gear pump, from the prior art in an exploded view. The gear pump 1 comprises a pump housing 2, a cover 3 and a bottom flange 4. The lid 3 and the bottom flange 4 are clamped together with the interposition of the pump housing 2 by four screws 5. The pump housing 2, the lid 3 and the bottom flange 4 define a working space 6. In the working space 6, a first gear 1 1 and a second gear 12 are arranged in mesh with each other. Both gears 1 1, 12 in this case have a certain number of teeth. The first gear 1 1 is mounted on a first shaft 21 and the second gear 12 on a first shaft 21 parallel to the second shaft 22. The first shaft 21 serves as a drive shaft and is connected to a drive, not shown, for example, a crankshaft of an internal combustion engine , For this purpose, the first shaft 21 protrudes through the bottom flange. 4
Die beiden Wellen 21 , 22 ragen jeweils durch das ihnen zugeordnete Zahnrad 1 1 , 12 und sind mit diesem fest verbunden, beispielsweise durch je einen Pressverband. Beiderseits der Zahnräder 11 , 12 sind die Wellen 21 , 22 gelagert. Die Lagerung erfolgt durch zwei Lagerbrillen 30, 40, wobei die Lagerbrillen 30, 40 in dem Arbeitsraum 6 angeordnet sind: eine Lagerbrille 30 ist benachbart zum Bodenflansch 4 angeordnet und eine weitere Lagerbrille 40 benachbart zum Deckel 3. In beiden Lagerbrillen 30, 40 sind jeweils zwei Lagerbuchsen 9 eingepresst. Die Lagerbuchsen 9 der Lagerbrille 30 und lagern die beiden Wellen 21 , 22 an- triebsseitig und die Lagerbuchsen 9 der weiteren Lagerbrille 40 auf der dazu gegenüberliegenden Seite der Zahnräder 11 , 12. Die Lagerbuchsen 9 bilden somit Gleitlager für die beiden Wellen 21 , 22 aus. Alternativ können die zwei Lagerbuchsen 9 auch einteilig mit der Lagerbrille 30 ausgeführt werden. Gleiches gilt auch für die weitere Lagerbrille 40. The two shafts 21, 22 each protrude through their associated gear 1 1, 12 and are firmly connected to this, for example by a respective press fit. On both sides of the gears 11, 12, the shafts 21, 22 are mounted. The storage is carried out by two bearing glasses 30, 40, wherein the bearing glasses 30, 40 are arranged in the working space 6: a bearing glasses 30 is disposed adjacent to the bottom flange 4 and another bearing glasses 40 adjacent to the lid 3. In both bearing glasses 30, 40 are respectively two bushings 9 pressed. The bearing bushes 9 of the bearing glasses 30 and store the two shafts 21, 22 on the drive side and the bearing bushes 9 of the other bearing glasses 40 on the opposite side of the gears 11, 12. The bushings 9 thus form plain bearings for the two shafts 21, 22 , Alternatively, the two bearing bushes 9 can also be made in one piece with the bearing glasses 30. The same applies to the other bearing glasses 40th
Die vier Lagerbuchsen 9 haben jeweils eine Radiallagerfunktion und bilden jeweils ein Gleitlager mit der ihnen zugeordneten Welle 21 , 22. Die Axiallagerfunktion wird durch die beiden Lagerbrillen 30, 40 erreicht: Dazu weist die Lagerbrille 30 stirnseitig eine Anschlagfläche 31 auf und die weitere Lagerbrille 40 stirnseitig eine weitere Anschlagfläche 42. Beide Anschlagflächen 31 , 42 wirken mit beiden Zahnrädern 11 , 12 zusammen. Die Anschlagfläche 31 lagert beide Zahnräder 1 1 , 12 in der axialen Richtung zum Bodenflansch 4 orientiert; die weitere Anschlagfläche 42 lagert beide Zahnräder 1 1 , 12 in der axialen Richtung zum Deckel 3 orientiert. Zur Abdichtung des Arbeitsraums 6 zur Umgebung sind zwei Dichtungen am Pumpengehäuse 2 angeordnet: Eine Dichtung 28 zwischen dem Pumpengehäuse 2 und dem Bodenflansch 4, und eine weitere Dichtung 29 zwischen dem Pumpengehäuse 2 und dem Deckel 3. Beide Dichtungen 28, 29 verlaufen etwa ringförmig über den Umfang des Pumpengehäuses 2 und sind üblicherweise in entsprechenden Nuten angeordnet. The four bearing bushes 9 each have a radial bearing function and each form a sliding bearing with their associated shaft 21, 22. The thrust bearing function is achieved by the two bearing glasses 30, 40: For this purpose, the bearing glasses 30 frontally a stop surface 31 and the other bearing glasses 40 frontally a further stop surface 42. Both stop surfaces 31, 42 cooperate with two gears 11, 12 together. The stop surface 31 supports both gears 1 1, 12 oriented in the axial direction to the bottom flange 4; the further stop surface 42 supports both gears 1 1, 12 oriented in the axial direction to the lid 3. To seal the working space 6 to the environment, two seals on the pump housing 2 are arranged: a seal 28 between the pump housing 2 and the bottom flange 4, and a further seal 29 between the pump housing 2 and the lid 3. Both seals 28, 29 extend approximately annular over the circumference of the pump housing 2 and are usually arranged in corresponding grooves.
Weiterhin ist zwischen der Lagerbrille 30 und dem Bodenflansch 4 eine Axialfelddichtung 18 angeordnet, und zwischen der weiteren Lagerbrille 40 und dem Deckel 3 ist eine weitere Axialfelddichtung 19 angeordnet. Die beiden Axialfelddichtungen 18, 19 stellen zum einen eine axiale Lagerung der beiden Lagerbrillen 30, 40 innerhalb des Pumpengehäuses 2 dar. Zum anderen werden die Stirnseiten bzw. Rückseiten der beiden Lagerbrillen 30, 40 dadurch drehwinkelabhängig entweder mit dem Druckniveau des Druckbereichs oder mit dem Druckniveau des Saugbereichs beaufschlagt. Furthermore, a Axialfelddichtung 18 is disposed between the bearing glasses 30 and the bottom flange 4, and between the other bearing glasses 40 and the cover 3, a further Axialfelddichtung 19 is arranged. The two Axialfelddichtungen 18, 19 represent on the one hand an axial bearing of the two bearing glasses 30, 40 within the pump housing 2. On the other hand, the front sides or rear sides of the two bearing glasses 30, 40 characterized angle of rotation either with the pressure level of the pressure range or with the pressure level the suction area acted upon.
Fig.2 zeigt eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe2 shows a first embodiment of a gear pump according to the invention
I in einer Schnittdarstellung. Dabei sind Bauteile gleicher Funktion mit denselben Bezugsziffern versehen wie in Fig.l. Das Pumpengehäuse 2 der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 1 umfasst einen vorderen Pumpenkörper 13 und einen hinteren Pumpenkörper 14. Zur Gewährleistung der optimalen Abdichtung der gesamten Zahnradpumpe 1 zur Umgebung sind in dem vorderen Pumpenkörper 13 und dem hinteren Pumpenkörper 14 Gehäusedichtungen 20 angeordnet. Außerdem sind in dem hinteren Pumpenkörper 14 das erste Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 12 miteinander kämmend in dem Arbeitsraum 6 angeordnet. Zur axialen Lagerung des ersten Zahnrades 11 und des zweiten Zahnrades 12 sind in dem Pumpengehäuse 2 Anlaufplatten 24 ausgebildet. Zwischen dem vorderen Pumpenkörper 13 und dem hinteren Pumpenkörper 14 ist direkt an den Anlaufplatten 24 eine Axialfelddichtung 10 angeordnet, welche druckunterschiedliche Bereiche auf der Rückseite der Anlaufplatten 24 gegeneinander abdichtet. I in a sectional view. In this case, components of the same function are provided with the same reference numerals as in Fig.l. The pump housing 2 of the gear pump 1 according to the invention comprises a front pump body 13 and a rear pump body 14. To ensure the optimal sealing of the entire gear pump 1 to the environment housing seals 20 are arranged in the front pump body 13 and the rear pump body. In addition, in the rear pump body 14, the first gear 11 and the second gear 12 meshing with each other in the working space 6 are arranged. For the axial mounting of the first gear 11 and the second gear 12 2 stop plates 24 are formed in the pump housing. Between the front pump body 13 and the rear pump body 14, an axial field seal 10 is arranged directly on the stop plates 24, which seals pressure-different areas on the back of the stop plates 24 against each other.
Der vordere Pumpenkörper 13 weist eine Ausnehmung 16 auf, in welcher eine Antriebswelle 44 des ersten Zahnrades 11 aufgenommen ist. Das erste ZahnradThe front pump body 13 has a recess 16 in which a drive shaft 44 of the first gear 11 is received. The first gear
II umfasst in Fig.2 die Antriebswelle 44 und ist daher mit dieser einteilig ausge- bildet. Es ist jedoch auch möglich, dass die Antriebswelle 44 und das erste Zahnrad 11 zweiteilig ausgebildet sind und fest miteinander verbunden sind, beispielsweise durch einen Pressverband. 2 includes the drive shaft 44 in FIG. 2 and is therefore designed in one piece with the latter. forms. However, it is also possible that the drive shaft 44 and the first gear 11 are formed in two parts and are firmly connected to each other, for example by a press fit.
In dem Pumpengehäuse 2 sind weiterhin eine erste Lageranordnung 36 und eine zweite Lageranordnung 37 angeordnet. Die erste Lageranordnung 36 umfasst das erste Zahnrad 11 und einen ersten Lagerzapfen 25. Dabei ist das erste Zahnrad 11 an dem ersten Lagerzapfen 25 radial gelagert. Die zweite Lageranordnung 37 umfasst das zweite Zahnrad 12 und einen zweiten Lagerzapfen 38. Das zweite Zahnrad 12 ist dabei an dem zweiten Lagerzapfen 38 radial gelagert. Der erste Lagerzapfen 25 und der zweite Lagerzapfen 38 sind als Teil des Pumpengehäuses 2 ausgebildet. In the pump housing 2, a first bearing assembly 36 and a second bearing assembly 37 are further arranged. The first bearing assembly 36 includes the first gear 11 and a first bearing pin 25. Here, the first gear 11 is radially mounted on the first bearing pin 25. The second bearing arrangement 37 comprises the second gearwheel 12 and a second bearing journal 38. The second gearwheel 12 is radially mounted on the second bearing journal 38. The first journal 25 and the second journal 38 are formed as part of the pump housing 2.
In dem vorderen Pumpenkörper 13 und dem hinteren Pumpenkörper 14 ist ein Kühlkanal 8 ausgebildet, welcher mit einem Einlass 7 und einem Auslass 35 in dem vorderen Pumpenkörper 13 verbunden ist. Der Kühlkanal 8 teilt sich nach dem Einlass 7 in einen ersten Teilkühlkanal 80 und einen zweiten Teilkühlkanal 800 auf, wobei der erste Teilkühlkanal 80 durch die erste Lageranordnung 36 und der zweite Teilkühlkanal 800 durch die zweite Lageranordnung 37 verläuft und diese durchdringt. Weiterhin sind in dem ersten Zahnrad 11 in der Antriebswelle 44 Durchgangsöffnungen 17, beispielsweise Querbohrungen, ausgebildet. Diese Durchgangsöffnungen 17 verbinden den Kühlkanal 8 mit einem Teilkanal 15 des Kühlkanals 8, wobei der Teilkanal 15 mit dem Arbeitsraum 6 verbunden und im vorderen Pumpenkörper 13 ausgebildet ist. Das durch den ersten Teilkühlkanal 80 und den zweiten Teilkühlkanal 800 strömende Arbeitsmedium wird in dem Teilkanal 15 des Kühlkanals 8 wieder zusammengeführt. In the front pump body 13 and the rear pump body 14, a cooling passage 8 is formed, which is connected to an inlet 7 and an outlet 35 in the front pump body 13. The cooling channel 8 is divided after the inlet 7 into a first partial cooling channel 80 and a second partial cooling channel 800, the first partial cooling channel 80 passing through the first bearing arrangement 36 and the second partial cooling channel 800 passing through and penetrating the second bearing arrangement 37. Furthermore, in the first gear 11 in the drive shaft 44 through openings 17, for example, transverse bores formed. These passage openings 17 connect the cooling channel 8 with a sub-channel 15 of the cooling channel 8, wherein the sub-channel 15 is connected to the working space 6 and formed in the front pump body 13. The working medium flowing through the first partial cooling channel 80 and the second partial cooling channel 800 is recombined in the partial channel 15 of the cooling channel 8.
In dem hinteren Pumpenkörper 14 sind Ablaufkanäle 23 ausgebildet, welche den Arbeitsraum 6 über einen Schmierspalt 43 mit dem ersten Teilkühlkanal 80 und dem zweiten Teilkühlkanal 800 verbinden, so dass Arbeitsmedium leckagebedingt aus dem Arbeitsraum 6 über einen Schmierspalt 43 in den ersten Teilkühlkanal 80 und/oder den zweiten Teilkühlkanal 800 geleitet werden kann und eine Lagerdurchspülung erfolgt. Der Schmierspalt 43 ist dabei zwischen dem ersten Zahnrad 11 und dem ersten Lagerzapfen 25 bzw. dem zweiten Zahnrad 12 und dem zweiten Lagerzapfen 38 ausgebildet. Fig.3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Zahnradpumpe 1 aus der Fig.2 mit einer Schnittebene A-A in einer ähnlichen Ausführungsform. Dabei sind Bauteile gleicher Funktion mit denselben Bezugsziffern versehen wie in Fig.2. In Fig.3 ist die Ausnehmung 16 für die Antriebswelle 44 des ersten Zahnrades 11 in dem Pumpengehäuse 2 gezeigt, wobei diese Ausnehmung 16 mit dem Teilkanal 15 des Kühlkanals 8 fluidisch verbunden ist. Dabei verläuft der Teilkanal 15 des Kühlkanals in dieser Ausführungsform um die Ausnehmung 16. Der Auslass 35 ist mittels der Axialfelddichtung 10 von dem Teilkanal 15 des Kühlkanals 8 getrennt, so dass kein Druckniveauausgleich zwischen dem Auslass 35 und dem Teilkanal 15 des Kühlkanals 8 hergestellt wird. In der Fig.3 ist die Axialfelddichtung 10 im vorderen Pumpenkörper 13 angeordnet statt, wie in der Fig.2 gezeigt, in den Anlaufplatten 24. Dadurch werden die Anlaufplatten 24 weniger geschwächt. Außerdem können volumetrische Verluste, welche durch eine geschlossene Form der Axialfelddichtung 10, wie in Fig.2, entstehen, durch eine offene Form der Axialfelddichtung 10, wie in Fig.3, reduziert werden. In the rear pump body 14 drainage channels 23 are formed, which connect the working space 6 via a lubrication gap 43 with the first partial cooling channel 80 and the second partial cooling channel 800, so that working fluid due to leakage from the working chamber 6 via a lubrication gap 43 in the first partial cooling channel 80 and / or the second partial cooling channel 800 can be passed and a Lagerdurchspülung takes place. The lubricating gap 43 is formed between the first gear 11 and the first bearing pin 25 and the second gear 12 and the second bearing pin 38. 3 shows a section through the inventive gear pump 1 of Figure 2 with a sectional plane AA in a similar embodiment. In this case, components having the same function are provided with the same reference numerals as in FIG. In Figure 3, the recess 16 is shown for the drive shaft 44 of the first gear 11 in the pump housing 2, said recess 16 is fluidly connected to the sub-channel 15 of the cooling channel 8. In this case, the partial channel 15 of the cooling channel extends around the recess 16 in this embodiment. The outlet 35 is separated from the partial channel 15 of the cooling channel 8 by means of the axial field seal 10, so that no pressure level compensation between the outlet 35 and the partial channel 15 of the cooling channel 8 is produced. In Figure 3, the axial field seal 10 is disposed in the front pump body 13 instead of, as shown in Figure 2, in the stop plates 24. As a result, the stop plates 24 are less weakened. In addition, volumetric losses caused by a closed form of the axial field gasket 10, as in FIG. 2, can be reduced by an open shape of the axial field gasket 10, as in FIG.
Fig.4 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Zahnradpumpe 1 aus der Fig.2 mit einer Schnittebene B-B in einer ähnlichen Ausführungsform. Dabei sind Bauteile gleicher Funktion mit denselben Bezugsziffern versehen wie in Fig.2. Fig.4 zeigt einen ersten Hohlraum 32 für das erste Zahnrad 11 mit der Antriebswelle 44 und einen zweiten Hohlraum 33 für das zweite Zahnrad 12. Außerdem sind sowohl der Teilraum 15 des Kühlkanals 8, der erste Teilkühlkanal 80 und der zweite Teilkühlkanal 800 als auch der Kühlkanal 8 selbst sowie der Einlass 7 und der Auslass 35 gezeigt. Die Lagerung des ersten Zahnrades 11 an dem ersten Lagerzapfen 25 und die Lagerung des zweiten Zahnrades 12 an dem zweiten Lagerzapfen 38 sind ebenso dargestellt. 4 shows a section through the inventive gear pump 1 of Figure 2 with a sectional plane B-B in a similar embodiment. In this case, components having the same function are provided with the same reference numerals as in FIG. 4 shows a first cavity 32 for the first gear 11 with the drive shaft 44 and a second cavity 33 for the second gear 12. In addition, both the subspace 15 of the cooling channel 8, the first part cooling channel 80 and the second part cooling channel 800 and the Cooling channel 8 itself and the inlet 7 and the outlet 35 shown. The mounting of the first gear 11 on the first journal 25 and the bearing of the second gear 12 on the second journal 38 are also shown.
Funktionsweise des ersten Ausführungsbeispiels Operation of the first embodiment
Während des Betriebs der Zahnradpumpe 1 tritt Arbeitsmedium durch den Einlass 7 in den Kühlkanal 8 ein. Dieses teilt sich nun in den ersten Teilkühlkanal 80 und den zweiten Teilkühlkanal 800 auf, so dass das Arbeitsmedium die erste Lageranordnung 36 und die zweite Lageranordnung 37 durchdringt und das erste Zahnrad 11 und den ersten Lagerzapfen 25 sowie das zweite Zahnrad 12 und den zweiten Lagerzapfen 38 durch- und umströmt bis es in den Arbeitsraum 6 eintritt. Des Weiteren durchströmt das Arbeitsmedium auch die Antriebswelle 44 des ersten Zahnrades 11 über die Durchgangsöffnungen 17 und tritt so über einen Teilkanal 15 in den Arbeitsraum 6 ein. In dem Arbeitsraum 6 wird das Arbeitsmedium mittels des ersten Zahnrades 11 und des zweiten Zahnrades 12 in Richtung des Auslasses 35 gefördert. During operation of the gear pump 1, working fluid enters the cooling channel 8 through the inlet 7. This is now divided into the first part of the cooling channel 80 and the second partial cooling channel 800, so that the working medium, the first bearing assembly 36 and the second bearing assembly 37 penetrates and the first gear 11 and the first bearing pin 25 and the second gear 12 and the second journal 38 flows through and flows around until it enters the working space 6. Furthermore, the working medium also flows through the drive shaft 44 of the first gear 11 via the through-openings 17 and thus enters the working space 6 via a sub-channel 15. In the working space 6, the working medium is conveyed by means of the first gear 11 and the second gear 12 in the direction of the outlet 35.
Fig.5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 1. Dabei sind Bauteile gleicher Funktion mit denselben Bezugsziffern versehen wie in Fig.2. Fig.5 zeigt die erfindungsgemäße Zahnradpumpe 1 mit der ersten Lageranordnung 36 und der zweiten Lageranordnung 37. In diesem Ausführungsbeispiel umfasst die erste Lageranordnung 36 das erste Zahnrad 11 und erste Lagerbuchsen 39, wobei die zweite Lageranordnung 37 das zweite Zahnrad 12 und zweite Lagerbuchsen 41 umfasst. Die ersten Lagerbuchsen 39 und die zweiten Lagerbuchsen 41 sind dabei in das Pumpengehäuse 2 eingesetzt. Dadurch sind das erste Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 12 in dem Pumpengehäuse 2 radial gelagert. Das erste Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 12 sind dabei miteinander kämmend in dem Arbeitsraum 6 angeordnet. Alternativ können die ersten Lagerbuchen 39 und die zweiten Lagerbuchsen 41 in dem Pumpengehäuse 2 angeordnet sein und einen Teil des Pumpengehäuses 2 bilden. 5 shows a further embodiment of the gear pump according to the invention 1. Parts of the same function are provided with the same reference numerals as in Figure 2. 5 shows the gear pump 1 according to the invention with the first bearing arrangement 36 and the second bearing arrangement 37. In this embodiment, the first bearing arrangement 36 comprises the first gear 11 and first bearing bushes 39, the second bearing arrangement 37 comprising the second gear 12 and second bearing bushes 41 , The first bearing bushes 39 and the second bearing bushes 41 are inserted into the pump housing 2. As a result, the first gear 11 and the second gear 12 are radially mounted in the pump housing 2. The first gear 11 and the second gear 12 are arranged meshing with each other in the working space 6. Alternatively, the first bearing bushes 39 and the second bearing bushes 41 may be arranged in the pump housing 2 and form part of the pump housing 2.
Funktionsweise des zweiten Ausführungsbeispiels Operation of the second embodiment
Der Kühlkanal 8 verläuft in diesem Ausführungsbeispiel durch das erste Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 12, wobei die Funktionsweise der Zahnradpumpe 1 dieselbe ist wie in der Fig.2. Das Arbeitsmedium tritt über den Einlass 7 in den Kühlkanal 8 ein und durch- und umströmt so die erste Lageranordnung 36 und die zweite Lageranordnung 37. Dabei ist der erste Teilkühlkanal 80 des Kühlkanals 8 in dem ersten Zahnrad 11 und der zweite Teilkühlkanal 800 des Kühlkanals 8 in dem zweiten Zahnrad 12 ausgebildet. Auch der Teilkanal 15 des Kühlkanals 8 ist in diesem Ausführungsbeispiel wie in der Fig.2 mit dem Arbeitsraum 6 verbunden und führt das Arbeitsmedium aus dem ersten Teilkühlkanal 80 und dem zweiten Teilkühlkanal 800 wieder zusammen. Das gesamte Arbeitsmedium gelangt somit auch über den Teilkanal 15 des Kühlkanals 8 in den Arbeitsraum 6. Das erste Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 12 fördern das Arbeitsmedium durch den Arbeitsraum in den Auslass 35. The cooling channel 8 extends in this embodiment through the first gear 11 and the second gear 12, wherein the operation of the gear pump 1 is the same as in Fig.2. The working medium enters the cooling channel 8 via the inlet 7 and flows through and around the first bearing arrangement 36 and the second bearing arrangement 37. Here, the first part cooling channel 80 of the cooling channel 8 in the first gear 11 and the second part cooling channel 800 of the cooling channel 8 formed in the second gear 12. Also, the sub-channel 15 of the cooling channel 8 is connected in this embodiment as shown in Figure 2 with the working space 6 and performs the working fluid from the first part of the cooling channel 80 and the second partial cooling channel 800 together again. The entire working medium thus also passes via the sub-channel 15 of the cooling channel 8 into the working space 6. The first gear 11 and the second gear 12 convey the working fluid through the working space in the outlet 35th
Zur einfachen Darstellung der Ausführungsform der Zahnradpumpe 1 in der Fig.5 sind sowohl der Einlass 7, der Kühlkanal 8, der Arbeitsraum 6 als auch derFor a simple illustration of the embodiment of the gear pump 1 in Figure 5, both the inlet 7, the cooling channel 8, the working space 6 and the
Teilkanal 15 des Kühlkanals 8 und der Auslass 35 in eine Ebene gezeichnet worden. Es ist ersichtlich, dass insbesondere der Teilkanal 15 des Kühlkanals 8, der Arbeitsraum 6 und der Auslass 35 technisch gesehen nicht in einer Ebene liegen können. Fig.5 zeigt die Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 1 daher zur Veranschaulichung in vereinfachter schematischer Darstellung. Sub-channel 15 of the cooling channel 8 and the outlet 35 has been drawn in a plane. It can be seen that, in particular, the partial channel 15 of the cooling channel 8, the working space 6 and the outlet 35 can not technically lie in one plane. Figure 5 shows the embodiment of the gear pump 1 according to the invention therefore for illustrative purposes in a simplified schematic representation.
Im Ausführungsbeispiel in der Fig.2 ist der Kühlkanal 8 teilweise in den beiden Lagerzapfen 25, 38 ausgebildet, wohingegen im Ausführungsbeispiel in der Fig.5 der Kühlkanal 8 teilweise in den beiden Zahnrädern 11, 12 ausgebildet ist. Je nach Ausführungsform der Lageranordnungen 36, 37 der Zahnradpumpe 1 wird der Kühlkanal 8 entsprechend angepasst, damit dieser in den Lageranordnungen 36, 37 verläuft. Dabei wird in jedem Ausführungsbeispiel das gesamte Arbeitsmedium dazu verwendet, direkt nach dem Einlass 7 mittels eines Kühlkanals 8 die Lageranordnungen 36, 37 zur Kühlung zu um- oder durchströmen. Dabei kann der Kühlkanal 8 mehrere Teilkühlkanäle 80, 800 umfassen. Vorteilhafterweise wird das Arbeitsmedium vor Eintritt in die Zahnradpumpe 1 vorgekühlt und weist damit die niedrigste für das Medium vorkommende Temperatur am Einlass 7 der Zahnradpumpe 1 auf. Die Ausbildung des Kühlkanals 8 kann dabei variabel gestaltet werden, solange der Kühlkanal 8 zumindest teilweise in den Lageranordnungen 36, 37 verläuft und der Kühlkanal 8 darüber hinaus auch zwischen dem Einlass 7 und dem Arbeitsraum 6 angeordnet ist. Dabei bildet der Kühlkanal 8 die einzige hydraulische Verbindung zwischen dem Einlass 7 und dem Arbeitsraum 6. In the embodiment in Figure 2, the cooling channel 8 is partially formed in the two bearing pins 25, 38, whereas in the embodiment in Figure 5, the cooling channel 8 is partially formed in the two gears 11, 12. Depending on the embodiment of the bearing assemblies 36, 37 of the gear pump 1, the cooling channel 8 is adjusted accordingly so that it runs in the bearing assemblies 36, 37. In this case, the entire working medium is used in each embodiment, directly after the inlet 7 by means of a cooling channel 8, the bearing assemblies 36, 37 to flow or to flow through. In this case, the cooling channel 8 may comprise a plurality of partial cooling channels 80, 800. Advantageously, the working fluid is pre-cooled before entering the gear pump 1 and thus has the lowest temperature occurring for the medium at the inlet 7 of the gear pump 1. The design of the cooling channel 8 can be made variable, as long as the cooling channel 8 extends at least partially in the bearing assemblies 36, 37 and the cooling channel 8 is also arranged between the inlet 7 and the working space 6 beyond. In this case, the cooling channel 8 forms the only hydraulic connection between the inlet 7 and the working space 6.
In den Ausführungsbeispielen der Fig.2 und der Fig.5 ist die Zahnradpumpe 1 als Außenzahnradpumpe ausgebildet. Die Zahnräder 11, 12 fördern daher ein Arbeitsmedium entlang einer Gehäuseinnenwand des Pumpengehäuses 2. Generell ist es jedoch auch möglich, die erfindungsgemäße Zahnradpumpe 1 als In- nenzahnradpumpe auszuführen. Fig.6 zeigt ein Abwärmerückgewinnungssystem 100 einer Brennkraftmaschine 110. Der Brennkraftmaschine 110 wird Sauerstoff über eine Luftzufuhr 112 zugeführt; das nach dem Verbrennungsvorgang ausgestoßene Abgas wird durch eine Abgasleitung 111 aus der Brennkraftmaschine 110 abgeführt. In the embodiments of Figure 2 and Figure 5, the gear pump 1 is designed as an external gear pump. The gears 11, 12 therefore promote a working medium along a housing inner wall of the pump housing 2. In general, however, it is also possible to design the inventive gear pump 1 as an internal gear pump. FIG. 6 shows a waste heat recovery system 100 of an internal combustion engine 110. The internal combustion engine 110 is supplied with oxygen via an air supply 112; the exhaust gas discharged after the combustion process is discharged from the engine 110 through an exhaust pipe 111.
Das Abwärmerückgewinnungssystem 100 weist einen ein Arbeitsmedium führenden Kreislauf 100a auf, der in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speiseflu- idpumpe 102, einen Verdampfer 103, eine Expansionsmaschine 104 und einen Kondensator 105 umfasst. Das Arbeitsmedium kann nach Bedarf über eine Stichleitung aus einem Sammelbehälter 101 und eine Ventileinheit 101a in den Kreislauf 100a eingespeist werden. Der Sammelbehälter 101 kann dabei alternativ auch in den Kreislauf 100a eingebunden sein. The waste heat recovery system 100 has a working medium leading circuit 100 a, which in the flow direction of the working medium idis pump 102, an evaporator 103, an expansion machine 104 and a condenser 105 includes. The working medium can be fed as needed via a branch line from a sump 101 and a valve unit 101a in the circuit 100a. The collecting container 101 may alternatively be incorporated into the circuit 100a.
Der Verdampfer 103 ist an die Abgasleitung 111 der Brennkraftmaschine 110 angeschlossen, nutzt also die Wärmeenergie des Abgases der Brennkraftmaschine 110. The evaporator 103 is connected to the exhaust pipe 111 of the internal combustion engine 110, thus uses the heat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine 110th
Flüssiges Arbeitsmedium wird durch die Speisefluidpumpe 102, gegebenenfalls aus dem Sammelbehälter 101, in den Verdampfer 103 gefördert und dort durch die Wärmeenergie des Abgases der Brennkraftmaschine 110 verdampft. Das verdampfte Arbeitsmedium wird anschließend in der Expansionsmaschine 104 unter Abgabe mechanischer Energie, beispielsweise an einen nicht dargestellten Generator oder an ein nicht dargestelltes Getriebe, entspannt. Anschließend wird das Arbeitsmedium im Kondensator 105 wieder verflüssigt und in den Sammelbehälter 101 zurückgeführt bzw. der Speisefluidpumpe 102 zugeführt. Liquid working medium is conveyed by the feed fluid pump 102, possibly from the collecting container 101, into the evaporator 103 and vaporized there by the heat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine 110. The vaporized working medium is subsequently expanded in the expansion machine 104 with release of mechanical energy, for example to a generator, not shown, or to a transmission, not shown. Subsequently, the working medium in the condenser 105 is liquefied again and returned to the collecting container 101 or fed to the feed fluid pump 102.
Erfindungsgemäß eignen sich die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen der Zahnradpumpe 1 sehr gut für die Verwendung als Speisefluidpumpe 102 innerhalb des Abwärmerückgewinnungssystems 100, da das dort verwendete Arbeitsmedium niederviskos und sehr aggressiv und ist und die Funktion der chemischen Beständigkeit für die Speisefluidpumpe 102 sehr wichtig ist. Insgesamt wird somit auch die Lebensdauer der Zahnradpumpe 1, 102 bzw. des gesamten Abwärmerückgewinnungssystems 100 erhöht. According to the invention, the above-described embodiments of the gear pump 1 are very well suited for use as a feed fluid pump 102 within the waste heat recovery system 100, since the working medium used there is low-viscosity, very aggressive, and the chemical-resistance function of the feed fluid pump 102 is very important. Overall, therefore, the life of the gear pump 1, 102 and the entire waste heat recovery system 100 is increased.

Claims

Ansprüche claims
1. Zahnradpumpe (1), insbesondere ausgeführt als Speisefluidpumpe (102) eines Abwärmerückgewinnungssystems (100), mit einem Pumpengehäuse (2), in dem ein Einlass (7), ein Auslass (35) und ein Arbeitsraum (6) ausgebildet sind, wobei in dem Arbeitsraum (6) ein erstes Zahnrad (11) und ein zweites Zahnrad (12) miteinander kämmend angeordnet sind, wobei mittels des ersten Zahnrades (11) und des zweiten Zahnrades (12) ein Arbeitsmedium von dem Einlass (7) zu dem Auslass (35) in der Zahnradpumpe (1) förderbar ist, wobei das erste Zahnrad (11) mittels einer ersten Lageranordnung (36) und das zweite Zahnrad (12) mittels einer zweiten Lageranordnung (37) in dem Pumpengehäuse (2) gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kühlung der ersten Lageranordnung (36) und der zweiten Lageranordnung (37) in dem Pumpengehäuse (2) zwischen dem Einlass (7) und dem Arbeitsraum (6) ein Kühlkanal (8) ausgebildet ist, wobei der Kühlkanal (8) zumindest teilweise in der ersten Lageranordnung (36) und in der zweiten Lageranordnung (37) verläuft. A gear pump (1), in particular embodied as a feed fluid pump (102) of a waste heat recovery system (100), with a pump housing (2) in which an inlet (7), an outlet (35) and a working space (6) are formed in the working space (6) a first gear (11) and a second gear (12) are arranged meshing with each other, wherein by means of the first gear (11) and the second gear (12) a working fluid from the inlet (7) to the outlet (35) in the gear pump (1) is conveyed, wherein the first gear (11) by means of a first bearing assembly (36) and the second gear (12) by means of a second bearing assembly (37) are mounted in the pump housing (2), characterized characterized in that for cooling the first bearing arrangement (36) and the second bearing arrangement (37) in the pump housing (2) between the inlet (7) and the working space (6), a cooling channel (8) is formed, wherein the cooling channel (8) at least partially in the first bearing assembly (36) u nd in the second bearing assembly (37).
2. Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kühlkanal (8) die einzige hydraulische Verbindung zwischen dem Einlass (7) und dem Arbeitsraum (6) bildet. 2. gear pump (1) according to claim 1, characterized in that the cooling channel (8) forms the only hydraulic connection between the inlet (7) and the working space (6).
3. Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lageranordnung (36) das erste Zahnrad (11) und einen ersten Lagerzapfen (25) umfasst. 3. Gear pump (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the first bearing arrangement (36) comprises the first gear (11) and a first bearing journal (25).
4. Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lageranordnung (37) das zweite Zahnrad (12) und einen zweiten Lagerzapfen (38) umfasst. 4. Gear pump (1) according to claim 3, characterized in that the second bearing arrangement (37) comprises the second gear (12) and a second bearing journal (38).
5. Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Lagerzapfen (25) und/oder der zweite Lagerzapfen (38) als Teil des Pumpengehäuses (2) ausgebildet sind. 5. gear pump (1) according to claim 4, characterized in that the first bearing pin (25) and / or the second bearing pin (38) are formed as part of the pump housing (2).
6. Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lageranordnung (36) das erste Zahnrad (11) und erste Lagerbuchsen (39) umfasst. 6. gear pump (1) according to claim 1 or 2, characterized in that the first bearing assembly (36) comprises the first gear (11) and first bearing bushes (39).
7. Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Lageranordnung (37) das zweite Zahnrad (12) und zweite Lagerbuchsen (41) umfasst. 7. Gear pump (1) according to claim 6, characterized in that the second bearing arrangement (37) comprises the second gear (12) and second bearing bushes (41).
8. Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Lagerbuchsen (39) und/oder die zweiten Lagerbuchsen (41) als Teil des Pumpengehäuses (2) ausgebildet sind. 8. gear pump (1) according to claim 7, characterized in that the first bearing bushes (39) and / or the second bearing bushes (41) are formed as part of the pump housing (2).
9. Zahnradpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lageranordnung (36) und die zweite Lageranordnung (37) aus einem Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit, vorzugsweise Aluminium, Messing oder Stahl, hergestellt ist und zum Korrosionsschutz eine Schicht aus einem thermoplastischen Kunststoff, vorzugsweise PEEK oder PAEK, aufweist. 9. gear pump (1) according to any one of the preceding claims, characterized in that the first bearing assembly (36) and the second bearing assembly (37) made of a material having high thermal conductivity, preferably aluminum, brass or steel, is prepared and for corrosion protection a layer from a thermoplastic, preferably PEEK or PAEK.
10. Zahnradpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem ersten Zahnrad (11) und/oder in dem zweiten Zahnrad (12) mindestens eine Durchgangsöffnung (17), vorzugsweise eine Querbohrung, ausgebildet ist, über welche Arbeitsmedium aus dem Kühlkanal (8) über einen Teilkanal (15) des Kühlkanals (8) in den Arbeitsraum (6) eintreten kann. 10. Gear pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in the first gear (11) and / or in the second gear (12) at least one through hole (17), preferably a transverse bore, is formed, via which working medium from the cooling channel (8) via a partial channel (15) of the cooling channel (8) in the working space (6) can occur.
11. Zahnradpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Pumpengehäuse (2) Anlaufplatten (24) angeordnet sind, wodurch das erste Zahnrad (11) und das zweite Zahnrad (12) über das Pumpengehäuse (2) in dem Arbeitsraum (6) axial gelagert sind. 11. Gear pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in the pump housing (2) stop plates (24) are arranged, whereby the first gear (11) and the second gear (12) via the pump housing (2) in the working space (6) are axially mounted.
12. Zahnradpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Pumpengehäuse (2) eine Axialfelddichtung (10) angeordnet ist. 12. Gear pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that in the pump housing (2) an axial field seal (10) is arranged.
13. Zahnradpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Pumpengehäuse (2) mindestens ein Ablaufkanal (23) ausgebildet ist, über welchen Arbeitsmedium leckagebedingt aus dem Arbeitsraum (6) über einen Schmierspalt (43), welcher insbesondere in der ersten Lageranordnung (36) und der zweiten Lageranordnung (37) ausgebildet ist, in den Kühlkanal (8) geleitet werden kann. 13. gear pump (1) according to one of claims 1 to 12, characterized in that in the pump housing (2) at least one flow channel (23) is formed, via which working fluid due to leakage from the working space (6) a lubrication gap (43), which is formed in particular in the first bearing arrangement (36) and the second bearing arrangement (37), can be conducted into the cooling channel (8).
14. Zahnradpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnradpumpe (1) als Außenzahnradpumpe ausgeführt ist. 14. Gear pump (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the gear pump (1) is designed as an external gear pump.
15. Abwärmerückgewinnungssystem (100) mit einem das Arbeitsmedium führenden Kreislauf (100a), wobei der Kreislauf (100a) in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisefluidpumpe (102), einen Verdampfer (103), eine Expansionsmaschine (104) und einen Kondensator (105) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass die Speisefluidpumpe (102) als Zahnradpumpe (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche ausgeführt ist. A waste heat recovery system (100) having a working medium carrying circuit (100a), the circuit (100a) comprising a feed fluid pump (102), an evaporator (103), an expansion engine (104), and a condenser (105) in the flow direction of the working medium , characterized in that the feed fluid pump (102) is designed as a gear pump (1) according to one of the preceding claims.
PCT/EP2017/076414 2016-12-21 2017-10-17 Gearwheel pump for a waste heat recovery system WO2018114080A1 (en)

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