DE102007031909A1

DE102007031909A1 - Umlaufverdrängerpumpe mit Druckpulsation minderndem Auslass

Info

Publication number: DE102007031909A1
Application number: DE200710031909
Authority: DE
Inventors: Erdem Heidel
Original assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Current assignee: Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
Priority date: 2007-07-09
Filing date: 2007-07-09
Publication date: 2009-01-15

Abstract

Umlaufverdrängerpumpe, umfassend: a) ein Gehäuse (3) mit einer Kammer (4), in die auf einer Niederdruckseite ein Einlass (5) und auf einer Hochdruckseite ein Auslass (6) für ein Fluid münden, b) ein in der Kammer um eine Drehachse (R1) drehbares Förderrad (1) c) und Förderzellen (7), in denen das Fluid bei einem Drehantrieb des Förderrads (1) um die Drehachse (R1) von dem Einlass (5) zu dem Auslass (6) gefördert wird, d) wobei die Kammer (4) eine axiale Dichtfläche (4a) aufweist, die mit einer zugewandten Stirnseite des Förderrads (1) einen die Hochdruckseite von der Niederdruckseite trennenden axialen Dichtspalt bildet, e) und wobei der Auslass (6) einen in der Dichtfläche (4a) angeordneten Mündungsbereich (10; 11) aufweist, der sich gegen die Drehrichtung des Förderrads (1) innerhalb des Dichtspalts bis in eine Überlappung mit einer der Förderzellen (7) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass f) der Mündungsbereich (10; 11) so geformt ist, dass bei einem Drehantrieb des Förderrads (1) pro Förderzelle (7) jeweils ein der Drehachse (R1) naher Zellengrund in die Überlappung mit dem Mündungsbereich (10; 11) gelangt, während ein peripherer Zellenbereich, der die gleiche Drehwinkelposition wie der Zellengrund einnimmt, noch in einer Überlappung mit der Dichtfläche (4a) ist.

Description

Die Erfindung betrifft Umlaufverdrängerpumpen, insbesondere Zahnradpumpen und Flügelpumpen.
Aufgrund hohen Drucks auf der Hochdruckseite von Pumpen kann es insbesondere bei hohen Pumpendrehzahlen zu Druckpulsationen kommen, ein Problem, das oft noch durch Kavitation verschärft wird. Bei Umlaufverdrängerpumpen tritt das Problem bei erhöhten Drehzahlen wegen der Fliehkräfte, die in den Förderzellen der Pumpen auf das Fluid wirken, verstärkt auf.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, Druckpulsationen bei Umlaufverdrängerpumpen auf einfache Weise wirksam zu reduzieren.
Eine Pumpe, wie die Erfindung sie betrifft, umfasst ein Gehäuse mit einer Förderkammer, die eine Niederdruckseite mit einem Einlass und eine Hochdruckseite mit einem Auslass für ein zu förderndes Fluid, vorzugsweise eine Flüssigkeit, aufweist. In der Kammer ist wenigstens ein Förderrad um eine Drehachse drehbar aufgenommen. Das Förderrad bildet allein mit Wänden der Kammer oder gemeinsam mit einem weiteren Förderrad sowie Wänden der Kammer um die Drehachse verteilt Förderzellen, die bei einem Drehantrieb des Förderrads, d. h. im Pumpenbetrieb, um die Drehachse umlaufen, so dass das Fluid in den Förderzellen von dem Einlass zu dem Auslass gefördert wird. Die Kammer weist an beiden Stirnseiten des Förderrads je eine Kammerwand auf, die der jeweiligen Stirnseite zugewandt eine axiale Dichtfläche bildet, die von dem Förderrad bei einer Drehbewegung überstrichen wird. Die axiale Dichtfläche bildet mit der ihr zugewandten Stirnseite des Förderrads einen axialen Dichtspalt, der an der betreffenden Stirnseite des Förderrads die Hochdruckseite der Kammer von der Niederdruckseite abgesehen von unvermeidbaren Leckverlusten fluidisch trennt. Der Auslass weist in wenigstens einer der beiden axialen Dichtflächen des Förderrads einen Mündungsbereich auf, vorzugsweise in beiden axialen Dichtflächen. Der Mündungsbereich erstreckt sich von einem stromabwärtigen Auslassbereich gegen die Drehrichtung des Förderrads in den Dichtspalt, d. h. innerhalb des Dichtspalts, bis in eine Überlappung mit wenigstens einer der Hochdruckseite der Kammer nächsten Förderzelle, wobei diese Förderzelle von dem Mündungsbereich bzw. Mündungsfortsatz des Auslasses abgesehen vorzugsweise nur über deutlich stärker als Drossel wirkende Dichtspalte mit der Niederdruckseite der Kammer verbunden ist. Es soll allerdings nicht grundsätzlich ausgeschlossen sein, dass sich beispielsweise bei Außenzahnradpumpen ein radialer Dichtspalt, der das Förderrad über einen Teil seines äußeren Umfangs umgibt, in Richtung auf den Auslass verbreitert, obgleich eine solche Verbreiterung in bevorzugten Ausführungen nicht stattfindet. Der Mündungsbereich bildet das stromaufwärtige Ende des Auslasses.
Nach der Erfindung ist der Mündungsbereich bzw. Mündungsfortsatz so geformt, dass bei einem Drehantrieb des Förderrads pro Förderzelle jeweils ein der Drehachse des Förderrads naher Zellengrund in die Überlappung mit dem Mündungsbereich gelangt, während ein peripherer Zellenbereich der gleichen Förderzelle, der die gleiche Drehwinkelposition wie der Zellengrund einnimmt, noch in der Überlappung mit der axialen Dichtfläche ist und somit nur noch durch den axialen Dichtspalt von der Hochdruckseite der Kammer getrennt wird und bei außenachsigen Zahnradpumpen und Flügelzellenpumpen auch durch einen radialen Dichtspalt. Vorzugsweise gelangt jeweils ein der Drehachse des Förderrads nächster, innerer Punkt der jeweiligen Förderzelle in die Überlappung mit dem Mündungsbereich, während ein Punkt des peripheren Zellenbereichs, der in der radialen Flucht mit dem inneren Punkt liegt, noch in der Überlappung mit der axialen Dichtfläche ist. Der innere Punkt befindet sich radial innerhalb und der Punkt des peripheren Zellenbereichs befindet sich radial außerhalb einer Mittenfläche der erfindungsgemäß überlappten Förderzelle. Die Mittenfläche ist eine gedachte Fläche, die innerhalb der Förderzelle zu einer die Förderzelle radial innen begrenzenden Umfangsfläche und einer die Förderzelle radial außen begrenzenden Umfangsfläche in radialer Richtung gesehen überall den gleichen Abstand hat. Bei beispielsweise einer Außenzahnradpumpe verlaufen die Teilkreise der im Zahneingriff befindlichen Förderrader in etwa in der Mittenfläche des jeweiligen Förderrads.
Die Erfindung leitet über den Mündungsbereich den höheren Druck der Hochdruckseite zuerst in den Bereich des Zellengrunds der in Überlappung tretenden Förderzelle. Auf diese Weise wird gezielt der durch die Fliehkraft verursachten Verschärfung der Kavitationsproblematik entgegengewirkt. Aufgrund der Fliehkraft herrscht in den Förderzellen ein Druckgefälle mit einem in der jeweiligen Förderzelle nach radial außen steigenden Druck. Würde die Förderzelle über einen großen Teil ihrer radialen Höhe oder über ihren äußeren Umfang mit dem Auslass in Fluidverbindung treten, entstünden bei vorliegender Kavitation in diesem Bereich, aber überwiegend im Bereich des Zellengrunds, hohe Druckpulsationen, die zur Bauteilschädigung führen können. Der Druckanstieg in der in die Überlappung mit dem Mündungsbereich gelangenden Förderzelle verläuft wegen des im Vergleich zu einem schlagartigen Öffnen der Förderzelle kleinen Strömungsquerschnitts, den der Mündungsbereich aufgrund seiner erfindungsgemäßen Form hat, wesentlich sanfter als bei herkömmlich geformtem Auslass. Druckpulsationen und auch das mit der Kavitation einhergehende Geräusch der Pumpe werden reduziert.
Der Mündungsbereich kann in einer zu der Drehachse des Förderrads parallelen, d. h. axialen Draufsicht auf die Dichtfläche radial zu Drehachse des Förderrads gesehen eine zumindest im Wesentlichen konstante Breite aufweisen, sich also als nutförmige Vertiefung in der die Dichtfläche bildenden Kammerwand oder als Durchgangsschlitz mit konstanter Schlitzbreite erstrecken, wobei die Breite der Vertiefung oder des Schlitzes kleiner als eine maximale radiale Höhe der Förderzelle ist und bevorzugt höchstens zwei Drittel, bevorzugter höchstens ein Drittel, der maximalen radialen Höhe der Förderzelle beträgt. In bevorzugten Ausführungen verjüngt sich der Mündungsbereich jedoch in der axialen Draufsicht gegen die Drehrichtung der Förderzelle und bevorzugt in Richtung auf den Zellengrund. Vorzugsweise verjüngt sich der Mündungsbereich bis zu einem stromaufwärtigen, vorderen Ende kontinuierlich, d. h. ohne Stufen oder sonstige Kanten.
Der Mündungsbereich wird von einer radial gesehen inneren Kante und einer radial gesehen äußeren Kante begrenzt, längs denen die Dichtfläche von der zugewandten Stirnseite des Förderrads weg abfällt, um den Mündungsbereich zu bilden. Die Kanten verlaufen vorzugsweise auf der gleichen axialen Höhe, grundsätzlich könnten sie jedoch axial, d. h. parallel zur Drehachse, über den Mündungsbereich gesehen einen Absatz bilden. Um über den axialen Dichtspalt eine sichere Trennung von Hoch- und Niederdruckseite zu erhalten, ist es von Vorteil, wenn zwischen der Drehachse und der äußeren Kante möglichst viel axiale Dichtfläche verbleibt. Zu diesem Zweck erstreckt sich die innere Kante in bevorzugter Ausführung nach radial innen bis höchstens zu einem Kreis um die Drehachse, der die Förderzellen oder im Falle einer nicht regelmäßigen Anordnung der Förderzellen eine innerste der Förderzellen am Zellengrund berührt. Vorzugsweise erstreckt sich die innere Kante auf solch einem Kreis. Falls sich der Mündungsbereich zu seinem vorderen Ende hin verjüngt, die Breite des Mündungsbereichs in Richtung auf das vordere Ende also abnimmt, weist die äußere Kante in bevorzugten Ausführungen zumindest im Überlappungsbereich mit der Förderzelle bis zu dem vorderen Ende des Mündungsbereichs spitzwinklig zu der inneren Kante, vorzugsweise überall längs der beiden Kanten. Die Kanten schließen vorteilhafterweise miteinander einen Winkel von höchstens 70° ein. Sie können an dem vorderen Ende des Mündungsbereichs insbesondere spitz oder nahezu spitz zusammenlaufen. Grundsätzlich können sie jedoch auch stumpf zusammenlaufen, wobei jedoch ein derart geformter Übergangsbereich von einem Kreis umschrieben wird, d. h. in einem Kreis Platz findet, dessen Durchmesser höchstens zwei Drittel, vorzugsweise höchstens ein Drittel, einer größten radialen Höhe der Förderzelle ist. Falls die beiden Kanten nicht spitz zusammenlaufen, sondern einen ausgedehnten Übergangsbereich bilden, erstreckt sich der Übergangsbereich in Drehrichtung des Förderrads bis zu dem Abschnitt des Mündungsbereichs, in dem die Kanten spitzwinklig aufeinander zu laufen.
In der Draufsicht auf die axiale Dichtfläche und die den Mündungsbereich überlappende Förderzelle gesehen verläuft die äußere Kante in bevorzugten Ausführungen radial nur innerhalb der Mittenfläche der überlappenden Förderzelle, d. h. es existiert in solchen Ausführungen in zumindest einer einzigen Drehwinkelposition des Förderrads eine Förderzelle, in der die äußere Kante bis höchstens zu der Mittenfläche reicht.
Der Mündungsbereich kann gegen die Drehrichtung des Förderrads so lang sein, dass er mehrere Förderzellen gleichzeitig überlappt. Die erfindungsgemäßen Verhältnisse hinsichtlich der Überlappung gelten in solch einem Fall zumindest für eine gegen die Drehrichtung vorderste, dem Auslass fernste dieser Förderzellen. Vorzugsweise ist der Mündungsbereich jedoch nur so lang, dass er jeweils nur eine einzige der Förderzellen überlappt. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der Mündungsbereich sich nicht schlank kanalförmig gegen die Drehrichtung erstreckt, sondern in Richtung auf den Zellengrund verjüngt.
Der Mündungsbereich geht in Drehrichtung des Förderrads vorzugsweise in einen sich anschließenden Bereich des Auslasses über, der den peripheren Zellenbereich der Förderzelle in Drehrichtung hinter dem Mündungsbereich überlappt, wie dies für innenachsige Pumpen bevorzugt wird, oder in den sich die Förderzelle in Drehrichtung hinter dem Mündungsbereich am äußeren Umfang des Förderrads öffnet, wie dies für außenachsige Pumpen bevorzugt wird. Der sich anschließende Auslassbereich ist vorzugsweise breiter als der erfindungsgemäße Mündungsbereich, der in solchen Ausführungen eine schlanke oder schlanker werdende Verlängerung des Auslasses gegen die Drehrichtung des Förderrads ist.
Der Einlass kann ebenfalls einen Mündungsbereich in wenigstens einer der beiden axialen Dichtflächen für das Förderrad aufweisen. In solchen Ausführungen können der Mündungsbereich des Auslasses und der Mündungsbereich des Einlasses der gleichen Stirnseite des Förderrads zugewandt sein. In alternativen Ausführungen können der Mündungsbereich des Einlasses der einen Stirnseite und der Mündungsbereich des Auslasses der anderen Stirnseite des Förderrads zugewandt sein. Schließlich kann zu beiden Stirnseiten des Förderrads der Auslass jeweils einen erfindungsgemäßen Mündungsbereich oder der Einlass jeweils einen neuartigen Mündungsbereich aufweisen, was auch den Fall einschließt, das sowohl der Auslass als auch der Einlass einen Mündungsbereich der beschriebenen Art aufweist.
Der Mündungsbereich bzw. Mündungsfortsatz des Einlasses ist vorzugsweise so geformt, dass bei einem Drehantrieb des Förderrads pro Förderzelle jeweils der periphere Zellenbereich aus einer Überlappung mit einem stromaufwärtigen Einlassbereich und bereits in die Überlappung mit der axialen Dichtfläche gelangt, während der Zellengrund der gleichen Förderzelle, der die gleiche Drehwinkelposition wie der periphere Zellenbereich einnimmt, noch in der Überlappung mit dem Mündungsbereich des Einlasses ist. Der Zellengrund der diese Bedingung erfüllenden Förderzelle ist somit länger als der periphere Zellenbereich in ungedrosselter Verbindung mit dem Einlass. Vorzugsweise bleibt ein der Drehachse des Förderrads nächster, innerer Punkt der jeweiligen Förderzelle in der Überlappung mit dem Mündungsbereich, während ein Punkt des peripheren Zellenbereichs, der in der radialen Flucht mit dem inneren Punkt liegt, bereits in der Überlappung mit der axialen Dichtfläche ist. Der Zellengrund wird nach dem peripheren Zellenbereich fluidisch von dem Einlass getrennt. Über die Dichtspalte verstärkt radial außen durch Rückfluss zum Einlass in der Förderzelle entstehende Leckverluste werden gezielt über den Zellengrund kompensiert. Aufgrund der Fliehkraft herrscht in den Förderzellen ein Druckgefälle mit einem in der jeweiligen Förderzelle nach radial außen steigenden Druck. Die Erfindung macht sich dieses Druckgefälle zunutze, um den Füllgrad der Zelle zu steigern und so den Gasanteil in der Förderzelle zu senken und in der Folge das Entstehen von Kavitation zu höheren Drehzahlen zu verschieben.
Hinsichtlich der Geometrie gelten die zum Mündungsbereich des Auslasses gemachten Ausführungen mit der Maßgabe, dass der Mündungsbereich des Einlasses das stromabwärtige Ende des Einlasses bildet.
Die Umlaufverdrängerpumpe kann insbesondere eine Zahnradpumpe oder Flügelpumpe sein. Die Flügel der Flügelpumpe können von einem Rotor, der das Förderrad bildet, oder von einem Stator der jeweiligen Pumpe translatorisch oder rotatorisch, insbesondere verschiebbar oder schwenkbeweglich, gelagert werden. Der Stator kann relativ zu dem Gehäuse ebenfalls drehen oder stillstehen. Er kann hin und her beweglich sein, um das spezifische Fördervolumen, d. h. das Fördervolumen pro Rotorumdrehung, an den Bedarf eines zu versorgenden Aggregats angepasst verstellen zu können. Die deutsche Patentanmeldung Nr. 10 2006 044 455 beschreibt bevorzugte Merkmale einer Flügelpumpe mit schwenkbeweglichen Flügeln. Ein Beispiel für eine Flügelpumpe, deren Flügel von einem aus Rotor und Stator schwenkbeweglich gelagert werden und in dem anderen aus Rotor und Stator hin und her verschiebbar geführt sind, offenbart die FR 980 766 . Derartige Flügelpumpen werden auch als Pendelschieberpumpen bezeichnet. Im Unterschied zu den üblichen Bauarten von Flügelzellenpumpen, die ebenfalls Gegenstand der Erfindung sind, nimmt der drehangetriebene Rotor oder Stator über die mittels der Flügel gebildete Verbindung den anderen Partner bei der Drehbewegung mit, so dass der Rotor und der Stator die Drehbewegung gemeinsam ausführen.
Falls die Umlaufverdrängerpumpe eine Zahnradpumpe ist, kann diese außenachsig oder innenachsig sein. Innenachsige Zahnradpumpen, auch Innenzahnradpumpen genannt, weisen den Auslass im Allgemeinen von Hause aus in wenigstens einer ihrer beiden axialen Dichtflächen auf. Gegenüber herkömmlichen Formen des Auslasses weist eine Innenzahnradpumpe nach der Erfindung einen Auslass mit einem gegen die Drehrichtung der Förderräder in Richtung auf die Niederdruckseite erstreckten Mündungsbereich auf, der im Vergleich zum Mündungsbereich herkömmlicher Innenzahnradpumpen zu seinem vorderen Ende hin schlanker sein kann, vorzugsweise sich in Richtung auf den Zellengrund der jeweils in Überlappung mit dem Mündungsbereich gelangenden Förderzelle, d. h. in Richtung auf den Fußkreis des inneren Zahnrads, stromaufwärts verjüngt.
Bei Flügelpumpen, wie insbesondere Flügelzellenpumpen und Pendelschieberpumpen, verhält es sich hinsichtlich der Form des Mündungsbereichs wie bei Innenzahnradpumpen. Ein stillstehender oder zu Zwecken der Verstellung des spezifischen Fördervolumens hin und her bewegbarer Stator wird als eine die Kammer begrenzende Kammerwand und ein gemeinsam mit dem Rotor drehender Stator wird als weiteres Förderrad verstanden.
Bei außenachsigen Zahnradpumpen, so genannten Außenzahnradpumpen, weist der Auslass vorzugsweise für jedes der beiden miteinander im Fördereingriff befindlichen Förderräder mindestens einen Mündungsbereich der erfindungsgemäßen Art auf. Bei Außenzahnradpumpen befindet sich die Förderzelle in dem Moment, in dem sie in die Überlappung mit dem Mündungsbereich gelangt, noch vollständig innerhalb einer von der Kammer gebildeten Umschlingung. Der die jeweilige Förderzelle begrenzende, vorlaufende Zahn hat mit seinem Zahnkopf in dem Moment, in dem der Zellengrund in die Überlappung mit dem Mündungsbereich gelangt, noch nicht die Umschlingung verlassen, sondern ihm liegt radial zugewandt noch eine Kammerwand gegenüber. Der vorlaufende Zahn der jeweiligen Förderzelle begrenzt die Förderzelle in diesem Moment noch in Richtung auf den Auslass.
Falls die Pumpe innenachsig ist und mehrere Förderräder umfasst wie beispielsweise eine Innenzahnradpumpe oder Pendelschieberpumpe, sind die vorstehend nur zu einem der Förderräder getroffenen Aussagen vorzugsweise auf das innere Förderrad bezogen. Bei den außenachsigen Bauarten und auch bei Pumpen mit für einem einzigen Förderrad, wie beispielsweise Flügelzellenpumpen mit stillstehendem oder hin und her bewegbaren Stator, ist das wenigstens eine Förderrad vorzugsweise außenverzahnt oder innerhalb des Stators angeordnet.
Die Pumpe kann insbesondere eine Schmierölpumpe eines Verbrennungsmotors, vorzugsweise eines Kraftfahrzeugs, sein. Sie kann aber auch eine Hydraulikpumpe beispielsweise für ein Automatikgetriebe eines Fahrzeugs oder für eine Presse oder ein anderes, hydraulisch betriebenes Werkzeug sein.
Weitere Merkmale der Erfindung werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen offenbart.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Figuren erläutert. An den Ausführungsbeispielen offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Kombination die Gegenstände der Ansprüche und auch die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:
1 eine Außenzahnradpumpe nach dem Stand der Technik,
2 eine Außenzahnradpumpe mit neuartigem Einlass,
3 axiale Dichtflächen der Außenzahnradpumpe der 2,
4 eine Außenzahnradpumpe mit erfindungsgemäßem Auslass,
5 axiale Dichtflächen der Außenzahnradpumpe der 4,
6 eine Innenzahnradpumpe mit neuartigem Einlass,
7 eine axiale Dichtfläche der Innenzahnradpumpe der 6,
8 eine Innenzahnradpumpe mit erfindungsgemäßem Auslass und
9 eine axiale Dichtfläche der Innenzahnradpumpe der 8.
1 zeigt eine Außenzahnradpumpe in einem Querschnitt. In einem Gehäuse 3 ist eine Förderkammer 4 gebildet, in der zwei außenverzahnte Förderräder 1 und 2 um parallele Drehachsen R₁ und R₂ drehbar gelagert sind. Das Förderrad 1 wird drehangetrieben, beispielsweise von der Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors eines Kraftfahrzeugs. Die Förderräder 1 und 2 sind miteinander in einem Fördereingriff, im Ausführungsbeispiel Zahneingriff, so dass bei einem Drehantrieb des Förderrads 1 das damit kämmende Förderrad 2 ebenfalls drehangetrieben wird. In die Förderkammer 4 münden auf einer Niederdruckseite ein Einlass 5 und auf einer Hochdruckseite ein Auslass 6 für ein zu förderndes Fluid, vorzugsweise Schmieröl für den Verbrennungsmotor. Das Gehäuse 3 bildet an jeder Stirnseite des Förderrads 1 der jeweiligen Stirnseite axial zugewandt eine axiale Dichtfläche, von denen in 1 die Dichtfläche 4a zu erkennen ist. Dem Förderrad 2 ist an dessen beiden Stirnseiten auch je eine solche axiale Dichtfläche 4a axial zugewandt. Die Dichtflächen 4a begrenzen mit den Stirnseiten der Förderräder 1 und 2 axiale Dichtspalte, die über die Stirnseiten der Förderräder 1 und 2 die Hochdruckseite fluidisch von der Niederdruckseite trennen. Ferner bildet das Gehäuse 3 den Förderrädern 1 und 2 in radialer Richtung zugewandt jeweils eine radiale Dichtfläche 4b, die das jeweilige Förderrad 1 oder 2 umfangsseitig unter Ausbildung eines engen radialen Dichtspalts umschlingt und im Folgenden daher auch als Umschlingung 4b bezeichnet wird.
Die axialen Dichtflächen 4a sind ebene, glatte Kreisflächen, die einen Radius, der so groß wie der Radius des Kopfkreises der Förderräder 1 und 2 zuzüglich der in radialer Richtung gemessenen Breite des radialen Dichtspalts. Im Bereich des Fördereingriffs gehen die beiden kreisförmigen Dichtflächen 4a ineinander über. Im Bereich des Übergangs der Dichtflächen 4a können wie aus dem Stand der Technik grundsätzlich bekannt Entlastungstaschen geformt sein, vorzugsweise nur auf der Hochdruckseite, um Quetschöl aus dem Eingriffsbereich der Förderräder 1 und 2 abführen zu können.
Die Zahnlücken der Förderräder 1 und 2 bilden im Bereich der jeweiligen Umschlingung 4b Förderzellen 7, in denen das vom Einlass 5 angesaugte Fluid zum Auslass 6 transportiert wird. Innerhalb der jeweiligen Umschlingung 4b sind die Förderzellen 7 über den jeweiligen radialen Dichtspalt und die axialen Dichtspalte voneinander und von dem Einlass 5 und insbesondere von dem Auslass 6 fluidisch getrennt, wobei die Dichtspalte einen gewissen Fluidfluss zulassen. Als Förderzellen 7 werden im Sinne der Erfindung nur die noch vollständig innerhalb der jeweiligen Umschlingung 4b befindlichen Zahnlücken der Förderräder 1 und 2 verstanden. Mit T₁ und T₂ sind die Teilkreise der Förderräder 1 und 2 bezeichnet, die pro Förderzelle 7 in etwa deren Mittenkreis bilden.
Die bei Drehantrieb der Förderräder 1 und 2 auf das Fluid wirkenden Fliehkräfte bewirken, dass im Zellengrund nahe des Zahnfußes der jeweiligen Förderzelle 7 insbesondere bei hohen Drehzahlen ein deutlich geringerer Druck als in dem peripheren Zellenbereich der gleichen Förderzelle 7 herrscht. Kavitation entsteht somit im Zellengrund, wenn der statische Druck unter den Verdampfungsdruck der Flüssigkeit fällt, sich dort Dampfblasen bilden und während der Drehbewegung in der jeweiligen Förderzelle 7 spätestens bei Erreichen der Hochdruckseite wieder kondensieren. Steigt der Druck in der mit der Hochdruckseite in Verbindung tretenden Förderzelle relativ schnell an, kondensieren die vermehrt im Zellengrund vorhandenen Gasblasen schlagartig mit den damit verbundenen Geräusch- und Festigkeitsproblemen.
2 zeigt eine Außenzahnradpumpe mit einem erfindungsgemäßen Einlass 5 und einem modifizierten Auslass 6, dessen Modifikation für die Erfindung jedoch ohne Belang ist. Von diesen beiden Änderungen abgesehen entspricht die Außenzahnradpumpe der Pumpe der 1.
Der Einlass 5 ist so geformt, dass bei drehenden Förderrädern 1 und 2 pro Förderrad 1 und 2 der Zellengrund der dem Einlass 5 nächsten Förderzelle 7 fluidisch noch mit dem Einlass 5 verbunden ist. Die dem Einlass 5 jeweils nächste Förderzelle 7 wird durch die Zahnlücke des Förderrads 1 oder 2 gebildet, die bereits vollständig in die jeweilige Umschlingung 4b eingetaucht ist. Der nachlaufende Zahn dieser Förderzelle 7 bildet mit seinem Zahnkopf bereits einen radialen Dichtspalt mit der zugeordneten Umschlingung 4b. Für eine Verbindung mit dem Einlass ist in den beiden Dichtflächen 4a je ein Mündungsbereich 8 geformt, der sich in den Bereich der jeweiligen Umschlingung 4b erstreckt. Der Mündungsbereich 8 ist in der jeweiligen Dichtfläche 4a somit innerhalb des axialen Dichtspalts angeordnet, indem er den jeweiligen axialen Dichtspalt in axialer Richtung verbreitert und die Dichtfläche 4a somit unterbricht. Die beiden Mündungsbereiche 8 sind in den Dichtflächen 4a jeweils als Vertiefung gebildet. Die Mündungsbereiche 8 erstrecken sich bis an den Fußkreis des jeweiligen Förderrads 1 oder 2 und verjüngen sich jeweils von einer in der Draufsicht breitesten Stelle, bei der das Förderrad 1 oder 2 in seine Umschlingung 4b einläuft, bis zu einem vorderen Ende, im Ausführungsbeispiel bis zum Fußkreis des jeweiligen Förderrads 1 oder 2, kontinuierlich. Der Mündungsbereich 8 ist pro Förderrad 1 und 2 daher so geformt, dass bei drehenden Förderradern 1 und 2 die in die Umschlingung 4b eintauchende Förderzelle 7 in ihrem peripheren Zellenbereich in eine zunehmende Überlappung mit der sich in Drehrichtung von radial außen nach radial innen verbreiternden axialen Dichtfläche 4a gelangt, während der Zellengrund der gleichen Förderzelle 7 noch immer über den Mündungsbereich 8 mit dem Einlass 5 verbunden ist. Während der Drehbewegung vergrößert sich die Überlappung mit der axialen Dichtfläche 4a im peripheren Zellenbereich stetig. Die Überlappung des radial inneren Bereichs der Förderzelle 7 und des Mündungsbereichs 8 verringert sich stetig in entsprechender Weise, bis die jeweilige Förderzelle 7 sich innerhalb der Umschlingung 4b so weit bewegt hat, dass sie an ihrer axialen Stirnseite vollständig von der Dichtfläche 4a überlappt wird und über den axialen Dichtspalt, den die Dichtfläche 4a mit dem nachlaufenden Zahn der Förderzelle 7 dann bildet, vom Einlass 5 getrennt ist. Unmittelbar vor der vollständigen Überlappung mit der Dichtfläche 4a besteht eine ungedrosselte Fluidverbindung mit dem Einlass 5 nur noch in einem im Verhältnis zur gesamten Querschnittsfläche der Förderzelle 7 kleinen, den Zellengrund umfassenden Zellenbereich. Wenn die jeweilige Zahnlücke durch Eintauchen in die Umschlingung 4b radial von der Umschlingung 4b abgedichtet wird, ist die radiale Entleerung der so entstandenen Förderzelle 7 zum Einlass 5 hin minimal, über den Mündungsbereich 8 findet jedoch noch eine weitere Entleerung durch Rückströmung des Fluids aus dem kritischen Bereich im Zellengrund statt. Diese axiale Entleerung durch Rückströmung nimmt mit zunehmender Überlappung des peripheren Zellenbereichs mit der axialen Dichtfläche 4a ab. Leckverluste über den radialen Dichtspalt und den axialen Dichtspalt werden durch gezielte Zuführung des Fluids direkt im kritischen Bereich, nämlich im Zellengrund, ausgeglichen. Hierdurch wird der Füllgrad der Förderzellen 7 und der Pumpe insgesamt gesteigert. Ist das Fluid eine Flüssigkeit, wird der Bildung von bei Druckerhöhung implodierenden Gasblasen entgegengewirkt.
3 zeigt die Förderkammer 4 ohne die Förderräder 1 und 2 in einer zu den Drehachsen der Förderräder 1 und 2 parallelen, d. h. axialen Draufsicht. Die Dichtflächen 4a sind im Bereich des Fördereingriffs über einen schmalen Dichtsteg miteinander verbunden und fallen in und gegen die Drehrichtung in den Einlass 5 und den Auslass 6 ab. Die beiden Mündungsbereiche 8 sind spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine gedachte Achse, die in der Mitte zwischen den beiden Drehachsen der Förderräder 1 und 2 senkrecht zu einer geraden Verbindungslinie der Drehachsen verläuft. Die Mündungsbereiche 8 werden je von einer radial äußeren Kante 8a und einer radial inneren Kante 8b begrenzt, die unter einem spitzen Winkel kontinuierlich bis zu einem vorderen Ende des Mündungsbereichs 8 aufeinander zu laufen, so dass sich am vorderen Ende jeweils eine Spitze bildet. Der Winkel, den die Kanten 8a und 8b miteinander einschließen, verringert sich in Drehrichtung des jeweiligen Förderrads 1 oder 2 kontinuierlich. Der Verlauf der inneren Kante 8b entspricht dem Fußkreis des jeweiligen Förderrads 1 oder 2. Die äußere Kante 8a verbindet das vordere Ende des jeweiligen Mündungsbereichs 8 mit der Einlaufkante 4c der Umschlingung 4b. Die äußere Kante 8a ist im Ausführungsbeispiel als gerade Linie geformt, könnte alternativ aber ebenfalls um eine Drehachse gekrümmt sein, insbesondere könnte die Kante 8a sich von der jeweils zugeordneten Drehachse weg nach außen wölben, so dass der von den Kanten 8a und 8b eingeschlossene spitze Winkel sich längs der Wölbung gegenüber dem Ausführungsbeispiel verkleinert. Grundsätzlich können die Kanten auch unstetig verlaufen, d. h. sich stufenförmig verbreitern oder schlanker werden.
4 zeigt eine Außenzahnradpumpe, die gegenüber der Pumpe der 1 einen modifizierten Auslass 6 und einen modifizierten Einlass 5 aufweist. Die Modifikation des Einlasses 5 ist jedoch für die Erfindung nicht von Bedeutung. Im Übrigen entspricht die Pumpe der 4 derjenigen der 2 und 3.
Während sich bei der Pumpe der 2 und 3 der Einlass 5 in den Bereich der Umschlingung 4b fortsetzt, ist im Ausführungsbeispiel der 4 ein Mündungsfortsatz bzw. Mündungsbereich 10 pro Förderrad 1 und 2 für den Auslass 6 vorgesehen. Die beiden Mündungsbereiche 10 verlängern den Auslass 6 in den axialen Dichtspalt hinein, den die Förderräder 1 und 2 mit der jeweils zugeordneten axialen Dichtfläche 4a in der Umschlingung 4b bilden, indem sie innerhalb der jeweiligen Umschlingung 4b den axialen Dichtspalt axial verbreitern und somit unterbrechen. Die Mündungsbereiche 10 sind in der jeweiligen axialen Dichtfläche 4a je als eine Vertiefung geformt. Die Mündungsbereiche 10 sind so geformt und in die jeweilige Umschlingung 4b hinein so weit erstreckt, dass die bei der Drehbewegung der Förderräder 1 und 2 letzte, d. h. dem Auslass 6 nächste Förderzelle 7 jeweils noch vollständig innerhalb der Umschlingung 4b sich befindet, wenn sie in die Überlappung mit dem Mündungsbereich 10 gelangt. Jeder der Mündungsbereiche 10 ist ferner so geformt, dass der Zellengrund der jeweiligen Förderzelle 7 vor dem peripheren Zellenbereich der gleichen Förderzelle 7 in die Überlappung mit dem Mündungsbereich 10 gelangt. Auf diese Weise wird der jeweiligen Förderzelle 7 Fluid der Hochdruckseite gezielt im Zellengrund zunächst stark gedrosselt zugeführt, während der periphere Zellenbereich sich noch in der Überlappung mit der axialen Dichtfläche 4a befindet. Dadurch verläuft der Druckanstieg im Bereich des Zellengrunds sanfter und die Kondensation der Dampfblasen findet weniger schlagartig statt. Wenn der Zellengrund in die Überlappung mit dem jeweiligen Mündungsbereich 10 gelangt, bildet daher der die Förderzelle 7 vorlaufend begrenzende Zahn in seinem peripheren Zahnbereich mit der Dichtfläche 4a noch den axialen Dichtspalt.
5 zeigt die Förderkammer 4 in axialer Draufsicht ohne die Förderräder 1 und 2. Die Mündungsbereiche 10 werden in der Draufsicht jeweils von einer radial äußeren Kante 10a und einer radial inneren Kante 10b begrenzt. Die Dichtflächen 4a fallen längs den Kanten 10a und 10b von dem jeweiligen Förderrad 1 und 2 weg ab, um die Mündungsbereiche 10 jeweils als Vertiefung zu bilden. Die radial zur jeweiligen Drehachse R₁ und R₂ gemessene Breite jedes der Mündungsbereiche 10 verringert sich gegen die Drehrichtung des zugeordneten Förderrads 1 oder 2 kontinuierlich. Das vordere Ende ist pro Mündungsbereich 10 als Spitze gebildet. Die innere Kante 10b folgt dem Fußkreis des jeweiligen Förderrads 1 oder 2 und liegt in dessen axialen Flucht. Die beiden äußeren Kanten 10a erstrecken sich jeweils von dem vorderen Ende der Mündungsbereiche 10 bis zu der Auslaufkante 4d der jeweiligen Umschlingung 4b, bei der das Förderrad 1 oder 2 aus seiner Umschlingung 4b herausläuft. Aufgrund der am vorderen Ende jeweils geringen Breite der Mündungsbereiche 10 und der kontinuierlichen Verbreiterung zum Auslass 6 verläuft der Druckanstieg in der in die Überlappung mit dem jeweiligen Mündungsbereich 10 befindlichen Förderzelle 7 wesentlich sanfter als bei dem herkömmlichen Auslass 6 der 1 und dem modifizierten Auslass 6 der 2 und 3. Für den Verlauf der Kanten 10a und 10b gelten im Übrigen die Ausführungen zu den Kanten 8a und 8b des Ausführungsbeispiels der 2 und 3.
Die Mündungsbereiche 8 und 10 verengen sich innerhalb der Umschlingung 4b in solch einer Weise, dass sich die vom Mündungsbereich 8 oder 10 überlappte Querschnittsfläche der jeweiligen Förderzelle 7 innerhalb der Mittenfläche der momentan überlappenden Förderzelle 7 des jeweiligen Förderrads 1 oder 2 befindet, wenn im Falle des Mündungsbereichs 8 sich der die Förderzelle 7 vorlaufend begrenzende Zahn aus der Überlappung mit dem Mündungsbereich 8 bewegt hat und wenn im Falle des Mündungsbereichs 10 sich der die Förderzelle 7 nachlaufend begrenzende Zahn noch nicht in die Überlappung mit dem Mündungsbereich 10 bewegt hat. Die Förderräder 1 und 2 weisen beispielhaft Verzahnungen auf, bei denen die Teilkreise T₁ und T₂ in etwa die Mittenflächen markieren.
6 zeigt als Beispiel für eine innenachsige Pumpe eine Innenzahnradpumpe mit einem erfindungsgemäßen Einlass 5. Die Innenzahnradpumpe umfasst ein Gehäuse 3 mit einer Förderkammer 4, in der ein außenverzahntes inneres Förderrad 1 und ein innenverzahntes äußeres Förderrad 2 um zueinander parallel beabstandete, d. h. exzentrische Drehachsen drehbar aufgenommen sind. Die Förderräder 1 und 2 sind miteinander in einem Zahneingriff, in dem sie miteinander sowie mit zwei stirnseitig axial zugewandten Dichtflächen 4a Förderzellen 7 bilden, die über Zahneingriffstellen der Förderräder 1 und 2 gegeneinander abgedichtet sind. Die Förderzellen 7 vergrößern sich aufgrund der exzentrischen Anordnung der Förderräder 1 und 2 bei einem Drehantrieb, im Ausführungsbeispiel gegen den Uhrzeigersinn, auf der den Einlass 5 umfassenden Niederdruckseite von einer Stelle tiefsten Zahneingriffs bis zu einer Stelle geringsten Zahneingriffs, von der aus sie sich auf der den Auslass 6 umfassenden Hochdruckseite wieder bis zu der Stelle tiefsten Zahneingriffs verkleinern. Durch die Vergrößerung wird auf der Niederdruckseite vom Auslass 5 Fluid angesaugt, über die Stelle geringsten Zahneingriffs transportiert und auf der Hochdruckseite durch die sich verkleinernden Förderzellen 7 über den Auslass 6 verdrängt.
Der Einlass 5 erstreckt sich in axialer Überlappung mit Förderzellen 7 der Niederdruckseite sichelförmig in Richtung auf die Stelle tiefsten Zahneingriffs und in Richtung auf die Stelle geringsten Zahneingriffs, wobei er einige Förderzellen 7 vollständig überlappt. Sein in Richtung auf die Stelle geringsten Zahneingriffs erstreckter Mündungsbereich 9 ist so geformt, dass der periphere Zellenbereich der Förderzellen 7 sich jeweils vor dem Zellengrund der gleichen Förderzelle 7 in die Überlappung mit der axialen Dichtfläche 4a bewegt, so dass wie bereits im Ausführungsbeispiel der 2 und 3 der Zellengrund länger als der periphere Zellenbereich mit dem Einlass 5 verbunden bleibt. Hinsichtlich der Wirkungsweise entspricht der Mündungsbereich 9 dem Mündungsbereich 8 der Außenzahnradpumpe der 2 und 3.
Der eingezeichnete Kreis M verläuft im Bereich tiefsten Zahneingriffs durch den Wälzpunkt der Zahnräder 1 und 2 und im Bereich geringsten Zahneingriffs durch einen schmalen radialen Spalt, der dort zwischen den einander gegenüberliegenden Zahnköpfen der Zahnräder 1 und 2 verbleibt. Bei den beispielhaft gewählten Verzahnungen der Förderräder 1 und 2 repräsentiert der Kreis M die Mittenfläche, d. h. er weist zu den Fußkreisen der Förderräder 1 und 2 zumindest im Wesentlichen den gleichen radialen Abstand auf. Der Mündungsbereich 9 erstreckt sich, soweit er die jeweilige Förderzelle 7 in erfindungsgemäßer Weise überlappt, mit seinem überlappenden Bereich vollständig innerhalb des Kreises M, wie dies bevorzugt wird.
7 zeigt die Förderkammer 4 in der axialen Draufsicht ohne die Förderräder 1 und 2. Der Mündungsbereich 9 wird von einer radial äußeren Kante 9a und einer radial inneren Kante 9b begrenzt, die unter einem spitzen Winkel bis zu einem vorderen Ende kontinuierlich aufeinander zu laufen, so dass der Mündungsbereich 9 sich in Drehrichtung der Förderräder 1 und 2 der Breite nach stetig verkleinert. Ebenso verringert sich der von den Kanten 9a und 9b eingeschlossenen Winkel stetig. Die innere Kante entspricht dem Fußkreis des inneren Förderrads 1 und erstreckt sich in dessen axialen Verlängerung. Die äußere Kante 9a ist als gerade Linie geformt. Die Dichtfläche 4a fällt längs den Kanten 9a und 9b von den Förderrädern 1 und 2 weg in den Mündungsbereich 9 ab.
8 zeigt als Beispiel für eine innenachsige Pumpe ebenfalls eine Innenzahnradpumpe, die einen vorteilhaft gestalteten Auslass 6 aufweist. Der Einlass 5 ist herkömmlich geformt. Abgesehen von dem Einlass 5 und dem Auslass 6 entspricht die Pumpe derjenigen der 6 und 7.
Der Auslass 6 erstreckt sich sichelförmig um die Drehachsen der Förderräder 1 und 2 in Richtung auf den Bereich tiefsten Zahneingriffs, wobei dieser Bereich des Auslasses 6 herkömmlich geformt ist, und zur anderen Seite in Richtung auf den Bereich geringsten Zahneingriffs, wo der Auslass 6 unter Erzielung der zum Ausführungsbeispiel der 4 und 5 beschriebenen Wirkungsweise einen erfindungsgemäßen Mündungsbereich 11 aufweist. Der Auslass überlappt einige der Förderzellen 7 vollständig. Der Mündungsbereich 11 ist so geformt, dass bei Drehantrieb der Förderräder 1 und 2 pro Förderzelle 7 jeweils der Zellengrund vor dem peripheren Zellenbereich der gleichen Förderzelle 7 in die Überlappung mit dem Mündungsbereich 11 gelangt, so dass Fluid der Hochdruckseite gezielt zuerst in den Zellengrund geführt wird.
In 8 ist wieder der Kreis M eingezeichnet, für den das zur 6 Gesagte gilt. Der Mündungsbereich 11 erstreckt sich bei erfindungsgemäßer Überlappung der jeweils in der Überlappung befindlichen Förderzelle 7 zumindest mit seinem Überlappungsbereich vollständig innerhalb des Kreises M, wie dies bevorzugt wird.
9 zeigt die Förderkammer 4 der 8 ohne die Förderräder 1 und 2. Der Mündungsbereich 11 wird von einer radial äußeren Kante 11a und einer radial inneren Kante 11b begrenzt, längs denen die Dichtfläche 4a von den Förderrädern 1 und 2 weg in den Mündungsbereich 11 abfällt. Der Mündungsbereich 11 verbreitert sich wieder von seinem vorderen Ende aus stetig bis zum Auslass 6. Die Kante 11b entspricht dem Fußkreis des inneren Förderrads 1 und verläuft in axialer Flucht zu diesem Fußkreis. Die Kante 11a ist als gerade Linie geformt, könnte alternativ jedoch von den Drehachsen der Förderräder 1 und 2 weg bauchig nach außen oder gegebenenfalls zu den Drehachsen hin bauchig nach innen gekrümmt sein, was im Übrigen auch für die äußeren Kanten der anderen Ausführungsbeispiele in Bezug auf die jeweilige Drehachse(n) gilt.
Die Mündungsbereiche 9 und 11 verengen sich beispielhaft in solch einer Weise, dass sich die vom Mündungsbereich 9 oder 11 überlappte Querschnittsfläche der jeweiligen Förderzelle 7 innerhalb des Teilkreises des inneren Förderrads 1 befindet, wenn im Falle des Mündungsbereichs 9 sich der die Förderzelle 7 vorlaufend begrenzende Zahn des Förderrads 1 aus der Überlappung mit dem Mündungsbereich 9 bewegt hat und wenn im Falle des Mündungsbereichs 11 sich der die Förderzelle 7 nachlaufend begrenzende Zahn noch nicht in die Überlappung mit dem Mündungsbereich 11 bewegt hat.
Die Ausführungsbeispiele zeigen Pumpen mit entweder nur einem erfindungsgemäßen Einlass oder nur einem neuartigen Auslass. In jeweils einer Weiterbildung weist die Außenzahnradpumpe sowohl die Mündungsbereiche 8 als auch die Mündungsbereiche 10 und die Innenzahnradpumpe sowohl den Mündungsbereich 9 als auch den Mündungsbereich 11 auf.

1: Förderrad
2: Förderrad
3: Gehäuse
4: Förderkammer
4a: axiale Dichtfläche
4b: Umschlingung, radiale Dichtfläche
4c: Einlaufkante
4d: Auslaufkante
5: Einlass
6: Auslass
7: Förderzelle
8: Mündungsbereich
9: Mündungsbereich
10: Mündungsbereich
11: Mündungsbereich
M: Mittenkreis
R₁: Drehachse
R₂: Drehachse
T₁: Teilkreis
T₂: Teilkreis

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102006044455 [0015]
- FR 980766 [0015]

Claims

Umlaufverdrängerpumpe, umfassend: a) ein Gehäuse (3) mit einer Kammer (4), in die auf einer Niederdruckseite ein Einlass (5) und auf einer Hochdruckseite ein Auslass (6) für ein Fluid münden, b) ein in der Kammer um eine Drehachse (R₁) drehbares Förderrad (1), c) und Förderzellen (7), in denen das Fluid bei einem Drehantrieb des Förderrads (1) um die Drehachse (R₁) von dem Einlass (5) zu dem Auslass (6) gefördert wird, d) wobei die Kammer (4) eine axiale Dichtfläche (4a) aufweist, die mit einer zugewandten Stirnseite des Förderrads (1) einen die Hochdruckseite von der Niederdruckseite trennenden axialen Dichtspalt bildet, e) und wobei der Auslass (6) einen in der Dichtfläche (4a) angeordneten Mündungsbereich (10; 11) aufweist, der sich gegen die Drehrichtung des Förderrads (1) innerhalb des Dichtspalts bis in eine Überlappung mit einer der Förderzellen (7) erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass f) der Mündungsbereich (10; 11) so geformt ist, dass bei einem Drehantrieb des Förderrads (1) pro Förderzelle (7) jeweils ein der Drehachse (R₁) naher Zellengrund in die Überlappung mit dem Mündungsbereich (10; 11) gelangt, während ein peripherer Zellenbereich, der die gleiche Drehwinkelposition wie der Zellengrund einnimmt, noch in einer Überlappung mit der Dichtfläche (4a) ist.
Umlaufverdrängerpumpe nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mündungsbereich (10; 11) in einer axialen Draufsicht auf die Dichtfläche (4a) in Drehrichtung des Förderrads (1) zu einem dem Zellengrund nahen Bereich verjüngt, vorzugsweise kontinuierlich.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Mündungsbereich in einer axialen Draufsicht auf die Dichtfläche in Drehrichtung des Förderrads nutförmig in die Überlappung mit der jeweiligen Förderzelle erstreckt, vorzugsweise in Form einer Nut mit einer radial zu der Drehachse des Förderrads gemessen konstanten Breite im Bereich der Überlappung.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (4) eine weitere axiale Dichtfläche (4a) aufweist, die mit der zugewandten anderen Stirnseite des Förderrads (1) einen die Hochdruckseite von der Niederdruckseite trennenden weiteren axialen Dichtspalt bildet, der Auslass (6) einen in der weiteren Dichtfläche (4a) angeordneten weiteren Mündungsbereich (10; 11) aufweist, der sich gegen die Drehrichtung des Förderrads (1) innerhalb des weiteren Dichtspalts bis in eine Überlappung mit der einen der Förderzellen (7) erstreckt, und dass der weitere Mündungsbereich (10; 11) so geformt ist, dass bei einem Drehantrieb des Förderrads (1) pro Förderzelle (7) jeweils der Zellengrund in die Überlappung mit dem weiteren Mündungsbereich (10; 11) gelangt, während der periphere Zellenbereich noch in einer Überlappung mit der weiteren Dichtfläche (4a) ist.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsbereich (10; 11) von einer radial äußeren Kante (10a; 11a) und einer zwischen der äußeren Kante (10a; 11a) und der Drehachse (R₁) erstreckten radial inneren Kante (10b; 11b) begrenzt wird und die Dichtfläche (4a) längs den Kanten (10a, 10b; 11a, 11b) in den Mündungsbereich (10; 11) abfällt.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die äußere Kante (10a; 11a) innerhalb der Überlappung mit der Förderzelle (7) bis zu einem stromaufwärtigen Ende des Mündungsbereichs (10; 11) spitzwinkelig zu der inneren Kante (10b; 11b) verläuft, wobei die Kanten (10a, 10b; 11a, 11b) miteinander vorzugsweise einen Winkel von höchstens 70° einschließen, und dass die Kanten (10a, 10b; 11a, 11b) an dem Ende spitz oder über einen Übergangsbereich zusammenlaufen, der in einem Kreis Platz findet, dessen Durchmesser höchstens zwei Drittel, vorzugsweise höchstens ein Drittel, einer größten radialen Höhe der Förderzelle (7) ist.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die den Mündungsbereich (10; 11) überlappende Förderzelle (7) von einer radial inneren Umfangsfläche und einer radial äußeren Umfangsfläche begrenzt wird, wobei sich zwischen den Umfangsflächen eine gedachte Mittenfläche (T₁, T₂; M) erstreckt, die zu beiden Umfangsflächen radial den gleichen Abstand aufweist, – die axiale Dichtfläche (4a) längs einer den Mündungsbereich (10; 11) radial außen begrenzenden äußeren Kante (10a; 11a) in den Mündungsbereich (10; 11) abfällt – und die äußere Kante (10a; 11a) im Bereich innerhalb der Förderzelle (7) in der Draufsicht radial vollständig innerhalb der Mittenfläche (T₁, T₂; M) verläuft.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsbereich (10; 11) gegen die Drehrichtung des Förderrads (1) so lang ist, dass er jeweils nur in eine einzige Förderzelle (7) reicht.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mündungsbereich (10; 11) in einer die Dichtfläche (4a) bildenden Wand der Kammer (4) als eine taschenförmige, zu dem Auslass (6) offene Vertiefung oder als axial durchgehende Öffnung geformt ist.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (6) stromabwärts an den Mündungsbereich (10, 11) anschließend einen Auslassbereich (6) aufweist, der bei weiterdrehendem Förderrad (1) den peripheren Zellenbereich der Förderzelle (7) überlappt oder in den sich die Förderzelle (7) bei weiterdrehendem Förderrad (1) in radialer Richtung öffnet.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (5) einen in der Dichtfläche (4a) angeordneten Mündungsbereich (8; 9) aufweist, der sich in die Drehrichtung des Förderrads (1) innerhalb des axialen Dichtspalts bis in eine Überlappung mit wenigstens einer der Förderzellen (7) erstreckt, und dass der Mündungsbereich (8; 9) des Einlasses (5) so geformt ist, dass bei einem Drehantrieb des Förderrads (1) pro Förderzelle (7) jeweils der periphere Zellenbereich in die Überlappung mit der axialen Dichtfläche (4a) gelangt, während der Zellengrund noch in einer Überlappung mit dem Mündungsbereich (8; 9) des Einlasses (5) ist.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufverdrängerpumpe ein weiteres Förderrad (2) umfasst und die Förderräder (1, 2) miteinander oder je mit einem gemeinsamen dritten Förderrad in einem Fördereingriff sind.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufverdrängerpumpe innenachsig ist und die Förderräder (1, 2) relativ zueinander exzentrisch angeordnet sind, so dass sich die von den Förderrädern (1, 2) begrenzten Förderzellen (7) bei einer Drehbewegung auf der Niederdruckseite vergrößern und auf der Hochdruckseite verkleinern.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (6) sich in der Dichtfläche (4a) um die Drehachse (R₁) sichelförmig in Richtung auf einen Ort kleinsten Volumens und einen Ort größten Volumens der Förderzellen (7) erstreckt.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Förderräder (1, 2) miteinander in einem Zahneingriff befindliche Zahnräder sind und der Mündungsbereich (8, 10; 9, 11) die Förderzelle (7) nur innerhalb des Teilkreises (T₁, T₂) eines der Förderräder (1, 2) überlappt.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlaufverdrängerpumpe eine Flügelpumpe ist mit – einem das Förderrad bildenden Rotor und einem Stator, wobei der Stator den Rotor oder der Rotor den Stator exzentrisch umgibt, – wenigstens einem Flügel, der mit einem aus Rotor und Stator beweglich verbunden ist, – wobei der Flügel bei der Drehbewegung des Rotors eine Umfangsfläche des anderen aus Rotor und Stator unter Bildung eines radialen Dichtspalts abfährt oder mit dem anderen aus Rotor und Stator in einem Eingriff ist, der eine Mitnahme des anderen aus Rotor und Stator bei der Drehbewegung bewirkt, – und wobei der Rotor relativ zu der axialen Dichtfläche so angeordnet ist, dass sich die Förderzellen bei der Drehbewegung auf der Niederdruckseite vergrößern und auf der Hochdruckseite verkleinern.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Umlaufverdrängerpumpe außenachsig ist, – die Kammer (4) für das Förderrad (1) und das weitere Förderrad (2) eine das jeweilige Förderrad (1, 2) über dessen Umfang umschlingende radiale Dichtfläche (4b) aufweist – und sich der Auslass (6) mit dem Mündungsbereich (10) bis in eine von der radialen Dichtfläche (4b) umschlungene Förderzelle (7) des Förderrads (1) erstreckt.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Einlass (5) auch bei dem weiteren Förderrad (2) mit einem weiteren solchen Mündungsbereich (8) bis in eine von der radialen Dichtfläche (4b) umschlungene Förderzelle (7) des weiteren Förderrads (2) erstreckt.
Umlaufverdrängerpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie als Versorgungspumpe zur Versorgung eines Antriebsmotors oder anderen Aggregats eines Kraftfahrzeugs mit Schmieröl, Kraftstoff oder einem Arbeitsfluid verwendet wird.