DE102010008062B3

DE102010008062B3 - Annular gear pump

Info

Publication number: DE102010008062B3
Application number: DE201010008062
Authority: DE
Inventors: Andreas 98544 Blechschmidt
Original assignee: Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
Current assignee: Nidec GPM GmbH
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-06-22
Anticipated expiration: 2030-02-17
Also published as: EP2357362A2; EP2357362A3

Abstract

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hochdynamische Zahnringpumpe zu entwickeln, die auch bei sehr kleiner Baugröße kostengünstig herstellbar ist, dabei unter allen Einsatzbedingungen stets robust, zuverlässig und störunanfällig arbeitet und selbst in kleiner Baugröße (z. B. mit Außenabmessungen von ca. 40 mm × 40 mm × 40 mm und einem Fördervolumenstrom von ca. 8 l/min) stets zuverlässig einen hohen Gesamtwirkungsgrad gewährleistet. Die erfindungsgemäße Zahnringpumpe zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass im Pumpengehäuse (1) dem Laufradsatz (3) in axialer Richtung benachbart, ein in einer Ausgleichskolbenführung (12) des Pumpengehäuses (1) verdrehsicher geführter, stirnwandseitig am Außenrotor (5) des Laufradsatzes (3) anliegender Ausgleichskolben (13), mit einer in diesem Ausgleichskolben (13) befindlichen Lagerbohrung (14) in der die Antriebswelle (2) des Laufradsatzes (3) drehbar gelagert ist, angeordnet ist, wobei dem Laufradsatz (3) gegenüberliegend am Ausgleichskolben (13) ein in einer Steuerkolbenführung (15) geführter, über einen Steuerdruckraum (16) druckbeaufschlagbarer Steuerkolben (17) anliegt, und der Steuerdruckraum (16) über Druckkanäle (18) und/oder Druckkammer/n (19) direkt mit der/den Druckniere/n (9) oder indirekt mit dieser/n über den Druckanschlusskanal (11) verbundenen ist. Die Erfindung betrifft eine Zahnringpumpe für flüssige Medien mit einem in einem Pumpengehäuse angeordneten, von einer Antriebswelle angetriebenen Laufradsatz.The invention is based on the object of developing a highly dynamic gerotor pump that can be manufactured inexpensively even with a very small size, always works robustly, reliably and not susceptible to interference under all operating conditions and even in a small size (e.g. with external dimensions of approx mm × 40 mm × 40 mm and a flow rate of approx. 8 l / min) always reliably guarantees a high overall efficiency. The gerotor pump according to the invention is particularly characterized in that in the pump housing (1) the impeller set (3) is adjacent in the axial direction, an end wall on the outer rotor (5) of the impeller set (3), which is guided in a non-rotating manner in a compensating piston guide (12) of the pump housing (1) ) Adjacent compensating piston (13) is arranged with a bearing bore (14) located in this compensating piston (13) in which the drive shaft (2) of the wheel set (3) is rotatably mounted, the wheel set (3) opposite on the compensating piston (13) ) a control piston (17) guided in a control piston guide (15) and pressurizable via a control pressure chamber (16) is present, and the control pressure chamber (16) via pressure channels (18) and / or pressure chamber (s) (19) directly with the pressure kidney / n (9) or indirectly connected to this / n via the pressure connection channel (11). The invention relates to a gerotor pump for liquid media with an impeller set which is arranged in a pump housing and is driven by a drive shaft.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnringpumpe für flüssige Medien mit einem in einem Pumpengehäuse angeordneten, von einer Antriebswelle angetriebenen Laufradsatz.The invention relates to a gerotor pump for liquid media with a arranged in a pump housing, driven by a drive shaft wheelset.

Zahnringpumpen sind selbstansaugende Flüssigkeitspumpen mit einer sehr kompakten Bauform, welche einen kontinuierlichen Pumpenförderstrom erzeugen, der gegenüber den in den Anschlussleitungen auftretenden Druckschwankungen relativ unempfindlich ist.Toothed ring pumps are self-priming liquid pumps with a very compact design, which produce a continuous pump flow rate, which is relatively insensitive to the pressure fluctuations occurring in the connecting lines.

Der in Zahnringpumpen eingesetzte Laufradsatz besteht dabei aus einem außenverzahnten Innenrotor, welcher drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, und einem innenverzahnten Außenrotor, welcher drehbar in einer zylindrischen Kammer des Pumpengehäuses so gelagert ist, dass die Zähne des Innenrotors, welcher exzentrisch zum Außenrotor gelagert ist und weniger Zähne als der Außenrotor aufweist, bereichsweise mit den Zähnen des Außenrotors kämmen. Im Druck- und Saugbereich des Laufradsatz sind im Pumpengehäuse nierenförmige Pumpenkammern (Druck- und Saugniere/n) angeordnet, welche über Anschlusskanäle direkt mit am Pumpengehäuse angeordneten Druck- und Sauganschlussleitungen in Verbindung stehen und gewährleisten, dass die zu pumpende Flüssigkeit von der Sauganschlussleitung über den Laufradsatz in Druckanschlussleitung gepresst wird.The impeller set used in gerotor pumps consists of an externally toothed inner rotor, which is rotatably connected to the drive shaft, and an internally toothed outer rotor which is rotatably mounted in a cylindrical chamber of the pump housing so that the teeth of the inner rotor, which is mounted eccentrically to the outer rotor and having fewer teeth than the outer rotor, partially mesh with the teeth of the outer rotor. In the pressure and suction area of the wheelset kidney-shaped pump chambers (pressure and Saugniere / n) are arranged in the pump housing, which are connected via connection channels directly to the pump housing arranged pressure and suction connection lines and ensure that the liquid to be pumped from the suction line via the Wheelset is pressed into pressure connection line.

Zahnringpumpen werden in der Bauform von Gerotorpumpen beispielsweise als elektromotorisch angetriebene Kraftstoffpumpen eingesetzt, wobei im allgemeinen in einem Gehäuse neben der Gerotorpumpe gleichzeitig auch ein Gleichstrommotor untergebracht ist.Toothed ring pumps are used in the design of gerotor pumps, for example, as an electric motor driven fuel pumps, which is housed in a housing in addition to the gerotor pump at the same time a DC motor.

Aus der DE 42 20 554 A1 ist eine derartige als Kraftstoffpumpe eingesetzte Zahnradpumpe bekannt, deren Axialspiel mit Hilfe einer dem Gerotor axial ausweichbar benachbart angeordneten, ringflächenseitig druckbeaufschlagbaren, axialen Abdichtringscheibe, mit Aussparungen zum Fluidein- bzw. austritt, variiert werden kann.From the DE 42 20 554 A1 Such a gear pump used as a fuel pump is known whose axial play with the aid of a gerotor axially evasive adjacent arranged, ring surface side pressurizable, axial Abdichtringscheibe, with recesses for fluid inlet and outlet, can be varied.

In Verbindung mit anderen Einsatzfällen sind Zahnringpumpen in der Bauform von Gerotorpumpen auch in separaten Pumpengehäusen untergebracht.In connection with other applications, gerotor pumps in the design of gerotor pumps are also housed in separate pump housings.

Seitens der Anmelderin wurde in der DE 198 26 367 C2 eine derartige in der Praxis bewährte Bauform mit einem geteilten inneren Lagerkörper offenbart, welcher der Optimierung der Gleitpaarung zwischen dem Gerotor und den dem Gerotor benachbarten Baugruppen dient.The applicant was in the DE 198 26 367 C2 discloses such a proven in practice design with a split inner bearing body, which serves to optimize the sliding pair between the gerotor and the gerotor adjacent assemblies.

Aus der DE 10 2008 054 758 A1 ist eine weitere Bauform einer Zahnradpumpe mit einem separaten Pumpengehäuse bekannt, bei der zur Realisierung einer Axialspaltminimierung zwei miteinander verbundene, den Gerotor umgebende Gehäuseteile zusätzlich zur Verbindungskraft mittels geeigneter Federelemente gegeneinander verspannt werden.From the DE 10 2008 054 758 A1 is a further design of a gear pump with a separate pump housing, in which for realizing a Axialspaltminimierung two interconnected, surrounding the gerotor housing parts in addition to the connection force by means of suitable spring elements are braced against each other.

Die Pumpengehäuse erfordern aufgrund der in diesen integrierten Bau- und Funktionselementen, wie beispielsweise den erforderlichen Dichtungen, den Lagerstellen für Antriebswelle und Außenrotor, den Pumpenkammern und deren Anschlußkanäle u. a. m. einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand, der sich auf Grund der Wirkungsgrad stark beeinträchtigenden Spaltgeometrien mit kleiner werdender Baugröße überproportional erhöht.The pump housing require due to the built-in these construction and functional elements, such as the required seals, the bearing points for drive shaft and outer rotor, the pump chambers and their connection channels u. a. m. a high production and assembly costs, which increases disproportionately due to the efficiency severely affecting gap geometry with smaller size.

Um die Fertigungsgenauigkeit und damit den Fertigungsaufwand zu reduzieren, werden die Gehäuse der Zahnringpumpen, wie beispielsweise der von Gerotorpumpen, auch aus mehreren Bauteilen zusammengefügt. Dabei werden die zwischen den benachbarten Bauteilen angeordneten Elastdomerdichtungen auch zum Toleranzausgleich eingesetzt. Beim Verspannen der benachbarten Bauteile treten bei einem derartig elastischen Toleranzausgleich zwangsläufig „Restspannungen” auf, welche an den Stirnseiten des Laufradsatzes dann zu Reibmomenten führen, oder wenn zwischen den benachbarten Bauteilen toleranzbedingte Spalte verbleiben, können stirnseitig am Laufradsatz Leckageverluste auftreten, die den Wirkungsgrad, insbesondere bei sehr klein bauenden Zahnringpumpen (wie beispielsweise auch bei kleinen Gerotorpumpen), stark beeinträchtigen.In order to reduce the manufacturing accuracy and thus the production cost, the housing of the gerotor pumps, such as those of gerotor pumps, are also assembled from several components. The arranged between the adjacent components Elastdomerdichtungen are also used to compensate for tolerances. When bracing the adjacent components inevitably "residual stresses" occur at such an elastic tolerance compensation, which then lead to moments of friction on the front sides of the wheelset, or if between the adjacent components remain tolerances caused by gaps, leakage losses may occur at the front of the wheelset, the efficiency, in particular in very small-built gerotor pumps (such as for small gerotor pumps), strongly affect.

Um nun diese fertigungsbedingten, entweder aus Leckageverlusten resultierenden, oder aus der „Verspannung” der Elastdomerdichtungen gegen den Laufradsatz resultierenden Wirkungsgradverluste zu reduzieren, muss zur Axialspaltkompensation die Fertigungsgenauigkeit und damit der Herstellungsaufwand erhöht werden.In order to reduce this production-related, resulting either from leakage losses, or from the "distortion" of the Elastdomerdichtungen against the wheelset resulting efficiency losses, the manufacturing accuracy and thus the production cost must be increased for Axialspaltkompensation.

Im Stand der Technik werden zur Axialspaltkompensation dem Pumpenlaufradsatz beidseitig benachbart axial verschiebbare Dichtplatten angeordnet. Auf deren dem Pumpenlaufradsatz abgewanden Seite dieser axial verschiebbare Dichtplatten sind von Elastdomerdichtungen umschlossene Hohlräume angeordnet, welche im Betriebszustand der Pumpe druckbeaufschlagt werden.In the prior art axially slidable sealing plates are arranged on both sides adjacent to the Pumpenlaufradsatz for Axialspaltkompensation. On the side of the axially displaceable sealing plates, which are disposed on the pump impeller set, cavities enclosed by elastomer seals are arranged, which are pressurized in the operating state of the pump.

Doch selbst bei klein bauenden Zahnringpumpen ist diese Lösung mit beidseitig des Pumpenlaufradsatzes benachbart angeordneten, axial verschiebbaren Dichtplatten nicht geeignet, um mit vertretbaren Fertigungskosten einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, da der Einsatz dieser Dichtplatten mit Druckbeaufschlagung eines von Elastdomerdichtungen umschlossenen, zwischen den benachbarten Bauteilen angeordneten Hohlraumes bewirkt, dass der Hohlrauminnendruck dabei auch randseitig auf die Elastdomerdichtung einwirkt, wobei mit kleiner werdender Pumpenbaugröße dieser axiale Toleranzausgleich mit druckbeaufschlagten Elastdomerdichtungen zur Folge hat, dass das Verhältnis der „Elastdomerdichtungskraft” zur hydraulisch generierten Kraft immer ungünstiger wird, wodurch mit keiner werdender Baugröße der Zahnringpumpen (z. B. bei Gerotorpumpen mit einem Fördervolumenstrom von ca. 8 l/min und Außenabmessungen von ca. 40 mm × 40 mm × 40 mm) die nicht kalkulierbaren „Störkräfte” überwiegen und diese dann den Gesamtwirkungsgrad Pumpe dominierend beeinflussen.However, even with small-sized gerotor pumps this solution with both sides of the pump impeller adjacent arranged axially displaceable sealing plates is not suitable to achieve reasonable production costs with high efficiency, since the use of this Sealing plates with pressurization of a cavity enclosed by Elastdomerdichtungen, arranged between the adjacent components cavity causes the cavity internal pressure thereby also acts on the edge of the Elastdomerdichtung, with smaller pump size, this axial tolerance compensation with pressurized Elastdomerdichtungen result in the ratio of the "Elastdomerdichtungskraft" hydraulically generated force is becoming increasingly unfavorable, which with no expectant size of the gerotor pumps (eg gerotor pumps with a flow rate of about 8 l / min and external dimensions of about 40 mm × 40 mm × 40 mm) the incalculable "disturbing forces "And then these dominate the overall efficiency pump dominate.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hochdynamische Zahnringpumpe zu entwickeln, die die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, d. h. auch bei sehr kleiner Baugröße kostengünstig herstellbar ist, dabei unter allen Einsatzbedingungen stets robust, zuverlässig und störunanfällig arbeitet und selbst in kleiner Baugröße (z. B. mit Außenabmessungen von ca. 40 mm × 40 mm × 40 mm und einem Fördervolumenstrom von ca. 8 l/min) stets zuverlässig einen hohen Gesamtwirkungsgrad gewährleistet.The invention is therefore based on the object to develop a highly dynamic gerotor pump, which eliminates the aforementioned disadvantages of the prior art, d. H. Even with very small size is inexpensive to produce, under all operating conditions always robust, reliable and trouble-free operation and even in a small size (eg., With external dimensions of about 40 mm × 40 mm × 40 mm and a flow rate of about 8 l / min) always reliably ensures a high overall efficiency.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Zahnringpumpe mit den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst.According to the invention this object is achieved by a gerotor pump with the features of the main claim of the invention.

Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten wie auch weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen zur erfindungsgemäßen Lösung.Advantageous embodiments, details and other features of the invention will become apparent from the dependent claims and the following description of the embodiment of the invention in conjunction with the drawings for the solution according to the invention.

Nachfolgend soll nun die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit sechs zeichnerischen Darstellungen näher erläutert werden.Below, the invention will now be explained in more detail with reference to an embodiment in conjunction with six drawings.

Es zeigt dabei dieIt shows the

1: eine Explosivdarstellung der erfindungsgemäßen Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe in einer perspektivischen Ansicht von „oben/vorn”; 1 : An exploded view of the ring gear pump according to the invention in the design of a gerotor pump in a perspective view of "top / front";

2: eine Explosivdarstellung der erfindungsgemäßen Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe in einer perspektivischen Ansicht von „oben/hinten”; 2 : An exploded view of the ring gear pump according to the invention in the design of a gerotor pump in a perspective view of "top / rear";

3: eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe im Endmontagezustand; 3 : A plan view of the ring gear pump according to the invention in the design of a gerotor pump in the final assembly state;

4: die Seitenansicht der im Endmontagezustand in der 3 dargestellten erfindungsgemäßen Zahnringpumpen in der Bauform einer Gerotorpumpe im Schnitt; 4 : the side view of the final assembled state in the 3 illustrated gerotor pump according to the invention in the design of a gerotor pump in section;

5: Vorderansicht des Einzelteils Ausgleichskolben 13 mit Formdichtring 29 vor dem Einbau in die erfindungsgemäßen Zahnringpumpen in der Bauform einer Gerotorpumpe; 5 : Front view of the item compensating piston 13 with molded seal 29 prior to installation in the gerotor pumps according to the invention in the design of a gerotor pump;

6: Draufsichtsicht auf den in der 5 dargestellten Ausgleichskolben 13; 6 : Top view of the one in the 5 illustrated balance piston 13 ;

7: Schnitt bei A-A (gemäß 5) durch den in der 5 dargestellten Ausgleichskolben 13; 7 : Cut at AA (according to 5 ) by in the 5 illustrated balance piston 13 ;

Die in den 1 bis 7 dargestellte, erfindungsgemäße Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe besitzt ein aus mehreren Gehäuseteilen gebildetes Pumpengehäuse 1 in dem ein von einer Antriebswelle 2 angetriebener Laufradsatz 3 angeordnet ist, der aus einem drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden außenverzahnten Innenrotor 4 und einem innenverzahnten Außenrotor 5 besteht welcher drehbar in einer zylindrischen Rotorlagerung 6 des Pumpengehäuses 1 gelagert ist.The in the 1 to 7 illustrated, according to the invention ring gear pump in the design of a gerotor pump has a pump housing formed from a plurality of housing parts 1 in the one of a drive shaft 2 driven wheelset 3 is arranged, which from a rotationally fixed to the drive shaft 2 connected externally toothed inner rotor 4 and an internally toothed outer rotor 5 which is rotatable in a cylindrical rotor bearing 6 of the pump housing 1 is stored.

In der stirnwandseitig benachbarten Deckfläche 7 des Laufradsatzes 3 sind im Saugbereich des Pumpengehäuses 1 eine Saugniere 8 und im Druckbereich des Pumpengehäuses 1 eine Druckniere 9 angeordnet.In the end wall side adjacent top surface 7 of the wheelset 3 are in the suction area of the pump housing 1 a suckling kidney 8th and in the pressure area of the pump housing 1 a print kidney 9 arranged.

Die Saugniere 8 ist mit dem im Pumpengehäuse 1 angeordneten Sauganschlusskanal 10 und die Druckniere 9 mit dem am Pumpengehäuse 1 angeordneten Druckanschlusskanal 11 verbunden, so dass die zu pumpende Flüssigkeit vom Sauganschlusskanal 10 über den Laufradsatz 3 in den Druckanschlusskanal 11 gepresst wird.The suckling kidney 8th is with the pump housing 1 arranged suction port 10 and the pressure kidney 9 with the pump housing 1 arranged pressure port channel 11 connected, so that the liquid to be pumped from the suction port 10 over the wheelset 3 in the pressure connection channel 11 is pressed.

Erfindungsgemäß ist im Pumpengehäuse 1, in axialer Richtung der Deckfläche 7 gegenüberliegend am Laufradsatz 3, ein in einer Ausgleichskolbenführung 12 des Pumpengehäuses 1 verdrehsicher geführter, stirnwandseitig am Außenrotor 5 des Laufradsatz 3 anliegender Ausgleichskolben 13 angeordnet, dessen Außendurchmesser, wie in der 4 dargestellt, etwa dem des Laufradsatzes 3 entspricht.According to the invention is in the pump housing 1 , in the axial direction of the top surface 7 opposite to the wheelset 3 , one in a balance piston guide 12 of the pump housing 1 non-rotatably guided, end wall side on the outer rotor 5 of the wheelset 3 adjoining balance piston 13 arranged, whose outer diameter, as in the 4 represented, for example, that of the wheelset 3 equivalent.

Kennzeichnend ist, dass mittig in diesem Ausgleichskolben 13 eine Lagerbohrung 14 angeordnet ist, in der die Antriebswelle 2 des Laufradsatzes 3 drehbar gelagert ist.It is characteristic that in the middle in this balance piston 13 a bearing bore 14 is arranged, in which the drive shaft 2 of the wheelset 3 is rotatably mounted.

Dabei ist wesentlich, dass dem Laufradsatz 3 gegenüberliegend am Ausgleichskolben 13 ein in einer Steuerkolbenführung 15 geführter, über einen Steuerdruckraum 16 druckbeaufschlagbarer Steuerkolben 17 anliegt, wobei dieser Steuerdruckraum 16 über Druckkanäle 18 und eine Druckkammer 19 mit der Druckniere 9 über den Druckanschlusskanal 11 verbundenen ist.It is essential that the wheelset 3 opposite to the balance piston 13 one in a spool guide 15 guided, via a control pressure chamber 16 pressurizable spool 17 is applied, this control pressure chamber 16 via pressure channels 18 and a pressure chamber 19 with the print kidney 9 via the pressure connection channel 11 is connected.

Der Steuerkolben 17 ist dabei exzentrisch am Ausgleichskolben 13, im Bereich der Druckniere/n 9 angeordnet.The control piston 17 is eccentric on the balance piston 13 , in the area of the pressure kidney 9 arranged.

Mittels dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, mit fertigungstechnisch vertretbaren Toleranzen eine hochdynamische Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe zu produzieren, welche selbst bei sehr kleiner Baugröße (z. B. mit Außenabmessungen von ca. 40 mm × 40 mm × 40 mm und einem Fördervolumenstrom von ca. 8 l/min) kostengünstig herstellbar ist und unter allen Einsatzbedingungen stets robust, zuverlässig und störunanfällig arbeitet und auch in dieser kleinen Baugröße stets zuverlässig einen hohen Gesamtwirkungsgrad gewährleistet, da das fertigungstechnisch bedingte axiale Montagespiel beidseitig des Laufradsatzes 3 dadurch reduziert wird, indem der durch den vom Pumpendruck beaufschlagte Steuerkolben 17 den Ausgleichskolben 13 an den Laufradsatz 3 bis auf das durch die Bearbeitungsrauhigkeit bedingte Spaltmaß anpresst.By means of this arrangement according to the invention, it is possible to produce, with manufacturing tolerances, a highly dynamic gerotor pump in the design of a gerotor pump, which even with very small size (eg with external dimensions of about 40 mm × 40 mm × 40 mm and a delivery volume flow of about 8 l / min) is inexpensive to produce and always robust, reliable and trouble-free operation under all conditions and always reliably ensures high overall efficiency in this small size, since the production-related axial mounting game on both sides of the wheelset 3 is reduced by the pressure applied by the pump pressure control piston 17 the balance piston 13 to the wheelset 3 is pressed to the gap caused by the machining roughness.

Vorteilhaft ist dabei, dass in der Rotorlagerung 6 des Pumpengehäuses 1 mehrere Lagertaschen 20 angeordnet sind, welche eine gezielte Druckbeaufschlagung des Außenrotors 5 zur Richtungsbestimmung der resultierende Rotorkraft ermöglichen.It is advantageous that in the rotor bearing 6 of the pump housing 1 several storage bags 20 are arranged, which a targeted pressurization of the outer rotor 5 to allow directional determination of the resulting rotor force.

Kennzeichnend ist, dass im Druckübergangsbereich der Pumpe, wie in den 1 und 2 dargestellt, asymmetrisch am Umfang der zylindrischen Rotorlagerung 6 eine mit den Drucknieren 9 und dem Druckanschlusskanal 11 über Druckkanäle 18 verbundene Druckkammer 19 derart angeordnet ist, dass deren Innenmantel in Verbindung mit der der Druckkammer 19 benachbart angeordneten Mantelfläche der Rotorlagerung 6 eine in Drehrichtung des Außenrotors gerichtete Radialspaltkompensatorzunge 21 bildet, und die Druckkammer 19 über einen Ausgleichskanal 22/mehrere Ausgleichskanäle 22 mit mindestens einer der Lagertaschen 20 verbunden ist, wodurch neben einer Radialspaltkompensation, auf der Saugseite, auf der bedingt durch dynamische Rotorkräfte der Außenring des Außenrotors 5 anliegt, auch ein hydrodynamisches Druckpolster erzeugt wird, It is characteristic that in the pressure transition range of the pump, as in the 1 and 2 shown asymmetrically on the circumference of the cylindrical rotor bearing 6 one with the print kidneys 9 and the pressure port channel 11 via pressure channels 18 connected pressure chamber 19 is arranged such that its inner jacket in conjunction with the pressure chamber 19 adjacent arranged lateral surface of the rotor bearing 6 a Radialspaltkompensatorzunge directed in the direction of rotation of the outer rotor 21 forms, and the pressure chamber 19 via a compensation channel 22 / several compensation channels 22 with at least one of the storage bags 20 connected, which in addition to a Radialspaltkompensation, on the suction side, due to dynamic rotor forces of the outer ring of the outer rotor 5 is present, also a hydrodynamic pressure pad is generated,

Durch die Gesamtheit der im Bereich der Mantelfläche der Rotorlagerung 6 angeordneten erfindungsgemäßen Bauteile wird mittels des von der erfindungsgemäßen Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe erzeugten Pumpendruckes eine auf den Laufradsatz 3 einwirkende „resultierende” Kraft erzeugt, die das Zahnspiel zwischen den Zähnen des innenverzahnten Außenrotors 5 und den Zähnen des außenverzahnten Innenrotors 4 im Druckübergabebereich des Laufradsatzes 3 der erfindungsgemäßen Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe reduziert, und dadurch kostengünstig, robust, und zuverlässig selbst bei kleinen Pumpenbaugröße einen hohem Gesamtwirkungsgrad gewährleistet.Through the entirety of the area of the lateral surface of the rotor bearing 6 arranged components of the invention is by means of the generated by the ring gear pump according to the invention in the design of a gerotor pump pump pressure on the wheelset 3 acting "resulting" force generated, the backlash between the teeth of the internal geared outer rotor 5 and the teeth of the externally toothed inner rotor 4 in the pressure transfer area of the wheelset 3 the ring gear pump according to the invention reduced in the design of a gerotor pump, and thereby cost, robust, and reliably ensures a high overall efficiency even with small pump size.

Erfindungsgemäß ist weiterhin, dass am Ausgleichskolben 13 ein Lagefixierstift 23 angeordnet ist, welcher in einer neben der Steuerkolbenführung 15 angeordneten Stiftführungsbohrung 24 axial verschiebbar angeordnet ist, wobei neben der Stiftführungsbohrung 24 eine Austrittsbohrung 25 angeordnet ist, welche über einen Rückströmkanal 26 mit der Stiftführungsbohrung 24 und der/den Saugniere/n 8, bzw. dem Sauganschlusskanal 10 verbundenen ist.According to the invention is further that the balance piston 13 a position fixing pin 23 is arranged, which in a next to the control piston guide 15 arranged pin guide hole 24 is arranged axially displaceable, wherein in addition to the pin guide bore 24 an exit hole 25 is arranged, which via a return flow 26 with the pin guide hole 24 and the kidney (s) 8th , or the suction connection channel 10 is connected.

Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird eine exakte Lagesicherung bei gleichzeitig exakt definierter, leichtgängiger translatorischer Verschiebbarkeit des Ausgleichskolbens 13 gewährleistet.This inventive arrangement is an exact position assurance at the same time exactly defined, smooth translational displacement of the balance piston 13 guaranteed.

Kennzeichnend ist auch, dass in der Lagerbohrung 14 des Ausgleichskolben 13, wie in den 3 und 4 dargestellt, eine Durchgangsbohrung 27 angeordnet ist, welche den Austritt der Leckageflüssigkeit aus der Lagerbohrung 14 ermöglicht, und dadurch eine zuverlässige Schmierung der in dieser Lagerbohrung 14 gleitgelagerten Antriebswelle 2 gewährleistet.It is also characteristic that in the bearing bore 14 of the balance piston 13 as in the 3 and 4 shown, a through hole 27 is arranged, which the leakage of the leakage fluid from the bearing bore 14 allows, and thereby reliable lubrication in this bearing bore 14 sliding bearing drive shaft 2 guaranteed.

Erfindungsgemäß ist weiterhin, dass am Ausgleichskolben 13, wie in der 4 dargestellt, neben der zentrisch angeordneten Lagerbohrung 14, an der dem Laufradsatz 3 benachbarten Stirnseite, im Saugbereich eine Saugniere 8 und im Druckbereich eine Druckniere 9 angeordnet sind. Dadurch wird eine „innere” Strömungsoptimierung in der Pumpe, u. a. auch für eine optimalen Befüllung der Förderzellen, gewährleistet.According to the invention is further that the balance piston 13 , like in the 4 shown, next to the centrally arranged bearing bore 14 , at the wheelset 3 adjacent end face, in the suction area a Saugniere 8th and in the print area a print kidney 9 are arranged. This ensures an "internal" flow optimization in the pump, including for optimum filling of the delivery cells.

Kennzeichnend ist, wie in den 2, 3 und 4 dargestellt, dass die Antriebswelle 2 einerseits in der Lagerbohrung 14 am Ausgleichskolben 13 und andererseits in einem Lagersitz 35 im Lagergehäuse 34 des Pumpengehäuses 1 gelagert ist, wobei sowohl zwischen der Lagerbohrung 14 am Ausgleichskolben 13 und der Druckniere 9 am Ausgleichskolben 13, wie in der 5 dargestellt, und auch zwischen dem Lagersitz 35 im Lagergehäuse 34 des Pumpengehäuses 1 und der Druckniere 9 im Lagergehäuse 34 des Pumpengehäuses 1, wie in der 2 dargestellt, jeweils eine Druckübergabenut 28 angeordnet ist, wodurch eine optimale Schmierung der beiden Gleitlagerstellen der Antriebswelle 2 bewirkt wird, so dass eine reibungsarme Lagerung der Antriebswelle 2 der erfindungsgemäßen Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe gewährleistet ist.Characteristic is how in the 2 . 3 and 4 shown that the drive shaft 2 on the one hand in the bearing bore 14 on balance piston 13 and on the other hand in a bearing seat 35 in the bearing housing 34 of the pump housing 1 is stored, with both between the bearing bore 14 on balance piston 13 and the print kidney 9 on balance piston 13 , like in the 5 represented, and also between the bearing seat 35 in the bearing housing 34 of the pump housing 1 and the print kidney 9 in the bearing housing 34 of the pump housing 1 , like in the 2 represented, each a Druckentgabenut 28 is arranged, whereby an optimal lubrication of the two sliding bearing points of the drive shaft 2 is effected, so that a low-friction bearing of the drive shaft 2 the invention Toothed ring pump is guaranteed in the design of a gerotor pump.

Erfindungswesentlich ist weiterhin, dass am Umfang des Ausgleichskolben 13, wie in den 1 bis 7 dargestellt, ein Formdichtring 29 mit einem, in einer, in der Ausgleichskolbenführung 12 und der Rotorlagerung 6 angeordneten, Fixierzapfenführung 30 geführten, Lagefixierzapfen 31, und einer, wie in den 4 und 5 dargestellt, im Bereich der Druckniere 9 am Außenrand des Formdichtringes 29 angeordneten Drucknut 32, welche über am Formdichtring 29 wie auch am Ausgleichskolben 13 angeordnete, mit der am Ausgleichskolben 13 angeordneten Druckniere 9 in Verbindung stehende, Druckkanäle 18 verbunden ist.It is also essential to the invention that the circumference of the balance piston 13 as in the 1 to 7 represented, a form sealing ring 29 with one, in one, in the balance piston guide 12 and the rotor bearing 6 arranged, fixing pin guide 30 guided, position fixing pins 31 , and one, as in the 4 and 5 shown in the area of the pressure kidney 9 on the outer edge of the molded sealing ring 29 arranged pressure groove 32 , which over on the form sealing ring 29 as well as on the balance piston 13 arranged, with the on the balance piston 13 arranged print kidney 9 related, pressure channels 18 connected is.

Diese erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet, unter Betriebsbedingungen bei minimalem Fertigungsaufwand, eine robuste, zuverlässige, störunanfällige sichere und reibungsarme Verschiebung des Ausgleichskolbens 13 bei zugleich optimaler Abdichtung des Ausgleichskolbens 13 in der Ausgleichskolbenführung 12.This arrangement of the invention ensures, under operating conditions with minimal manufacturing effort, a robust, reliable, störunanfällige safe and low-friction displacement of the balance piston 13 at the same time optimal sealing of the balance piston 13 in the balance piston guide 12 ,

Erfindungsgemäß ist, wie in den 1, 2 und 4 dargestellt, dass am Umfang des Steuerkolbens 17 ein Steuerkolbendichtring 33 angeordnet ist.According to the invention, as in the 1 . 2 and 4 shown that on the circumference of the control piston 17 a control piston sealing ring 33 is arranged.

Dieser Steuerkolbendichtring 33 bewirkt eine zuverlässige, störunanfällige, dynamische Verschiebung des Ausgleichskolbens 13. This control piston sealing ring 33 causes a reliable, störunanfällige, dynamic displacement of the balance piston 13 ,

Erfindungsgemäß ist weiterhin, dass das Pumpengehäuse, wie in den 1 bis 4 dargestellt, modulartig aufgebaut und sandwichartig zusammengefügt ist, und dabei aus einem Lagergehäuse 34 mit einem Lagersitz 35, einem Dichtungssitz 36, einer Saugniere 8, dem mit dieser verbundenem Rückströmkanal 26, einem mit der Saugniere 8 verbundenem Sauganschlusskanal 10 und einem zwischen der Kammer mit dem Dichtungssitz 36 und der Saugniere 8 bzw. dem Sauganschlusskanal 10 angeordneten Rückströmkanal 26, einer Druckniere 9 und dem mit dieser verbundenen Druckanschlusskanal 11 und einem mit der Druckniere 9 und oder dem Druckanschlusskanal 11 verbundenen Druckkanal 18, einem Dichtungssitz 36 zur Aufnahme eines Wellendichtringes 38, einer Ringnut 37 zur Aufnahme eines Dichtringes 39 (O-Ringes) und mehreren Gewindebohrungen 40 besteht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist diesem benachbart ein Arbeitsgehäuse 41 mit Durchgangsbohrungen 42 angeordnet, in dem der Laufradsatz 3 gelagert ist, diesem Arbeitsgehäuse 41 benachbart ist weiterhin ein Steuergehäuse 43 mit beidseitig angeordneten Ringnuten 37, mehreren Durchgangsbohrungen 42, der Ausgleichskolbenführung 12 und der Steuerkolbenführung 15 angeordnet, wobei diesem Steuergehäuse 43 benachbart dann abschließend ein Gehäusedeckel 44, wiederum mit Durchgangsbohrungen 42, angeordnet ist, und im Endmontagezustand in den Ringnuten 37 jeweils ein Dichtring 39 (O-Ringe) angeordnet ist, wobei die Durchgangsbohrungen 42 im Endmontagezustand zueinander fluchten, und das sandwichartig aufgebaute Pumpengehäuse 1 mittels Passhülsen 45 und Durchgangsverbindungsschrauben 46 entlang der einander zugewandten Seitenwände vollflächig verspannt wird.According to the invention is further that the pump housing, as in the 1 to 4 shown, constructed modular and sandwiched together, and thereby from a bearing housing 34 with a bearing seat 35 , a seal seat 36 , a suckling kidney 8th , with this associated return flow 26 , one with the suction kidney 8th connected suction connection channel 10 and one between the chamber and the seal seat 36 and the kidney 8th or the suction connection channel 10 arranged return flow 26 , a print kidney 9 and the pressure port connected thereto 11 and one with the print kidney 9 and or the pressure port channel 11 connected pressure channel 18 , a seal seat 36 for receiving a shaft seal 38 , an annular groove 37 for receiving a sealing ring 39 (O-rings) and multiple tapped holes 40 consists. According to the present invention, a working housing is adjacent thereto 41 with through holes 42 arranged in which the wheelset 3 is stored, this work housing 41 adjacent is still a control housing 43 with mutually arranged annular grooves 37 , several through holes 42 , the balance piston guide 12 and the control piston guide 15 arranged, with this control housing 43 then, finally, a housing cover 44 , again with through holes 42 , is arranged, and in the final assembly state in the annular grooves 37 one sealing ring each 39 (O-rings) is arranged, wherein the through holes 42 aligned with each other in the final assembly state, and the sandwich-mounted pump housing 1 by means of dowel sleeves 45 and through-connection screws 46 is clamped over the entire surface along the side walls facing each other.

Durch den modulartigen Aufbau können die Fertigungsaufwendungen bei hoher Zuverlässigkeit nochmals deutlich reduziert werden.Due to the modular design, the production costs can be significantly reduced again with high reliability.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es gelungen eine hochdynamische Zahnringpumpe zu entwickeln, die auch bei sehr kleiner Baugröße kostengünstig herstellbar ist und dabei unter allen Einsatzbedingungen stets robust, zuverlässig und störunanfällig arbeitet und selbst in kleiner Baugröße (z. B. mit Außenabmessungen von ca. 40 mm × 40 mm × 40 mm und einem Fördervolumenstrom von ca. 8 l/min) stets zuverlässig einen hohem Gesamtwirkungsgrad gewährleistet.With the solution according to the invention, it has been possible to develop a highly dynamic gerotor pump which can be produced inexpensively even with a very small structural size and is always robust, reliable and immune to interference under all operating conditions and even in a small size (eg with external dimensions of approx mm × 40 mm × 40 mm and a flow rate of about 8 l / min) always reliably ensures a high overall efficiency.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Pumpengehäusepump housing
22: Antriebswelledrive shaft
33: Laufradsatzwheelset
44: Innenrotorinner rotor
55: Außenrotorouter rotor
66: Rotorlagerungrotor bearing
77: Deckflächecover surface
88th: Saugnieresuction kidney
99: Drucknierepressure kidney
1010: SauganschlusskanalSauganschlusskanal
1111: DruckanschlusskanalPressure connection channel
1212: AusgleichskolbenführungCompensating piston guide
1313: Ausgleichskolbenbalance piston
1414: Lagerbohrungbearing bore
1515: SteuerkolbenführungControl piston guide
1616: SteuerdruckraumControl pressure chamber
1717: Steuerkolbenspool
1818: SteuerdruckkanalControl pressure channel
1919: Druckkammerpressure chamber
2020: Lagertaschebearing pocket
2121: RadialspaltkompensatorzungeRadialspaltkompensatorzunge
2222: Ausgleichskanalcompensation channel
2323: LagefixierstiftLagefixierstift
2424: StiftführungsbohrungPin guide bore
2525: Austrittsbohrungoutlet bore
2626: Rückströmkanalbackflow
2727: DurchgangsbohrungThrough Hole
2828: DruckübergabenutDruckübergabenut
2929: FormdichtringShaped sealing ring
3030: LagefixierzapfenführungLagefixierzapfenführung
3131: LagefixierzapfenLagefixierzapfen
3232: Drucknutpressure groove
3333: SteuerkolbendichtringControl piston sealing ring
3434: Lagergehäusebearing housing
3535: Lagersitzbearing seat
3636: Dichtungssitzseal seat
3737: Ringnutring groove
3838: WellendichtringShaft seal
3939: Dichtringseal
4040: Gewindebohrungthreaded hole
4141: Arbeitsgehäuselabor housing
4242: DurchgangsbohrungenThrough holes
4343: Steuergehäusecontrol housing
4444: Gehäusedeckelhousing cover
4545: Passhülsendowels
4646: DurchgangsverbindungsschraubenThrough connection screws

Claims

Toothed ring pump with a pump housing formed from several housing parts ( 1 ) in which one of a drive shaft ( 2 ) powered wheelset ( 3 ) is arranged, which from a rotationally fixed to the drive shaft ( 2 ) connected externally toothed inner rotor ( 4 ) and an internally toothed outer rotor ( 5 ) which is rotatable in a cylindrical rotor bearing ( 6 ) of the pump housing ( 1 ) is mounted, wherein at least one of the two sides of the wheelset ( 3 ) end wall side adjacent top surfaces ( 7 ) in the suction area of the pump housing ( 1 ) Suction kidney (s) ( 8th ) and in the pressure area pump housing ( 1 ) Print kidney (s) ( 9 ) and the suction kidney (s) ( 8th ) with at least one in the pump housing ( 1 ) arranged suction port channel ( 10 ) and the print kidney (s) ( 9 ) with at least one on the pump housing ( 1 ) arranged pressure port channel ( 11 ) is connected, and the liquid to be pumped from the suction port ( 10 ) over the wheelset ( 3 ) in the pressure port channel ( 11 ) is pressed, characterized in that in the pump housing ( 1 ) the wheelset ( 3 ) in the axial direction, one in a balancing piston guide ( 12 ) of the pump housing ( 1 ) guided against rotation, on the outer side of the outer rotor ( 5 ) of the wheelset ( 3 ) adjoining balance piston ( 13 ) is arranged, wherein in this balance piston ( 13 ) a bearing bore ( 14 ) is arranged, in which the drive shaft ( 2 ) of the wheelset ( 3 ) is rotatably mounted, wherein the wheelset ( 3 ) opposite to the balance piston ( 13 ) in a control piston guide ( 15 ), via a control pressure chamber ( 16 ) pressurizable control piston ( 17 ), wherein the control pressure chamber ( 16 ) via pressure channels ( 18 ) and / or pressure chamber (s) ( 19 ) directly with the print kidney (s) ( 9 ) or indirectly with this via the pressure port channel ( 11 ).

Toothed ring pump according to claim 1, characterized in that in the rotor bearing ( 6 ) of the pump housing ( 1 ) one / more storage bag (s) ( 20 ) is / are arranged.

Toothed ring pump according to claim 1, characterized in that in the pressure transition region of the pump, asymmetrically on the circumference of the cylindrical rotor bearing ( 6 ) one with the print kidney (s) ( 9 ) and / or the pressure port channel ( 11 ) via a pressure channel ( 18 ) / several pressure channels ( 18 ) connected pressure chamber ( 19 ) is arranged such that its inner jacket in conjunction with the pressure chamber ( 19 ) adjacent arranged lateral surface of the rotor bearing ( 6 ) a directed in the direction of rotation of the outer rotor Radialspaltkompensatorzunge ( 21 ), wherein the pressure chamber ( 19 ) via a compensation channel ( 22 ) / several compensation channels ( 22 ) with at least one of the storage bags ( 20 ) connected is.

Toothed ring pump according to claim 1, characterized in that on the balance piston ( 13 ) a position fixing pin ( 23 ), which in a next to the control piston guide ( 15 ) arranged pin guide bore ( 24 ) Is arranged axially displaceably, wherein in addition to the pin guide bore ( 24 ) an exit bore ( 25 ) which is arranged via a return flow channel ( 26 ) with the pin guide bore ( 24 ) and the mammalian kidney (s) ( 8th ), or the suction connection channel ( 10 ).

Toothed ring pump according to claim 1, characterized in that in the bearing bore ( 14 ) of the balance piston ( 13 ) a through hole ( 27 ) is arranged.

Toothed ring pump according to claim 1, characterized in that on the balance piston ( 13 ) next to the centrally arranged bearing bore ( 14 ), at the wheelset ( 3 ) adjacent end face, in the suction area a Saugniere ( 8th ) and in the print area a print kidney ( 9 ) are arranged.

Toothed ring pump according to claim 6, characterized in that the drive shaft ( 2 ) on the one hand in the bearing bore ( 14 ) on the balance piston ( 13 ) and on the other hand in a bearing seat ( 35 ) in the pump housing ( 1 ), wherein both between the bearing bore ( 14 ) on the balance piston ( 13 ) and the print kidney ( 9 ) on the balance piston ( 13 ), as well as between the bearing seat ( 35 ) in the pump housing ( 1 ) and the print kidney ( 9 ) in the pump housing ( 1 ) each a Druckentgabenut ( 28 ) is arranged.

Toothed ring pump according to claim 6, characterized in that on the circumference of the balance piston ( 13 ) a molded sealing ring ( 29 ) with one in one, in the balance piston guide ( 12 ) arranged fixing pin guide ( 30 ) guided Lagefixierzapfen ( 31 ), and one in the area of the pressure kidney ( 9 ) on the outer edge of the molded sealing ring ( 29 ) arranged pressure groove ( 32 ), which over on the form sealing ring ( 29 ), as well as on the balance piston ( 13 ) arranged with the on the balance piston ( 13 ) arranged Print kidney ( 9 ) associated pressure channels ( 18 ) connected is.

Toothed ring pump according to claim 1, characterized in that on the circumference of the control piston ( 17 ) a control piston sealing ring ( 33 ) is arranged.

Toothed ring pump according to claim 1, characterized in that the pump housing is constructed in a modular manner and sandwiched together, and thereby from a bearing housing ( 34 ) with a bearing seat ( 35 ), a seal seat ( 36 ), a suckling kidney ( 8th ), the associated with this return flow channel ( 26 ), one with the suction kidney ( 8th ) connected suction port channel ( 10 ) and one between the chamber and the sealing seat ( 36 ) and the suckling kidney ( 8th ) or the suction connection channel ( 10 ) arranged return flow channel ( 26 ), a pressure kidney ( 9 ) and connected to this pressure port channel ( 11 ) and one with the print kidney ( 9 ) and or the pressure port channel ( 11 ) connected pressure channel ( 18 ), a seal seat ( 36 ) for receiving a shaft sealing ring ( 38 ), an annular groove ( 37 ) for receiving a sealing ring ( 39 ) (O-rings) and several threaded holes ( 40 ), which is adjoined by a working housing ( 41 ) with through holes ( 42 ) is arranged, in which the wheelset ( 3 ), this working housing ( 41 ) is adjacent to a control housing ( 43 ) with mutually arranged annular grooves ( 37 ), several through holes ( 42 ), the balance piston guide ( 12 ) and the control piston guide ( 15 ), this control housing ( 43 ) then finally a housing cover ( 44 ), again with through holes ( 42 ), wherein in the final assembly state in the annular grooves ( 37 ) each have a sealing ring ( 39 ) (O-rings) is arranged, and the through-holes ( 42 ) in the final assembly state to each other, the module-like constructed pump housing ( 1 ) by means of dowel sleeves ( 45 ) and through-connection screws ( 46 ) is fully clamped along the side walls facing each other.