DE102015209833A1

DE102015209833A1 - Zahnradmaschine

Info

Publication number: DE102015209833A1
Application number: DE102015209833.8A
Authority: DE
Inventors: Reinhard Pippes
Original assignee: Eckerle Industrie Elektronik GmbH
Current assignee: PIPPES, REINHARD, DE
Priority date: 2015-05-28
Filing date: 2015-05-28
Publication date: 2016-12-01
Also published as: CN106194723B; CN106194723A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradmaschine (1), mit einem eine Außenverzahnung (4) aufweisenden Ritzel (2) sowie einem um eine Hohlraddrehachse (6) und bezüglich des Ritzels (2) exzentrisch gelagerten Hohlrad (5), das eine bereichsweise mit der Außenverzahnung (4) kämmende Innenverzahnung (7) aufweist, oder mit einem eine erste Außenverzahnung aufweisenden ersten Zahnrad sowie einem zweiten Zahnrad, das eine bereichsweise mit der ersten Außenverzahnung kämmende zweite Außenverzahnung aufweist, wobei ein Gehäuse (11) der Innenzahnradmaschine (1) einen Sauganschluss (19) aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass der Sauganschluss (19) über mehrere, beabstandet voneinander in dem Gehäuse (11) ausgebildete Sauganschlussausnehmungen (24) verfügt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradmaschine, mit einem eine Außenverzahnung aufweisenden Ritzel sowie einem um eine Hohlraddrehachse und bezüglich des Ritzels exzentrisch gelagerten Hohlrad, das eine bereichsweise mit der Außenverzahnung kämmende Innenverzahnung aufweist, oder mit einem eine erste Außenverzahnung aufweisenden ersten Zahnrad sowie einem zweiten Zahnrad, das eine bereichsweise mit der ersten Außenverzahnung kämmende zweite Außenverzahnung aufweist, wobei ein Gehäuse der Zahnradmaschine einen Sauganschluss aufweist.
Die Zahnradmaschine kann beispielsweise als Zahnradpumpe oder als Zahnradmotor ausgestaltet sein. Ebenso ist eine Ausführung als Innenzahnradmaschine oder als Außenzahnradmaschine möglich, sodass die Zahnradmaschine als Innenzahnradpumpe, Innenzahnradmotor, Außenzahnradpumpe oder Außenzahnradmotor vorliegen kann. Im Falle der Innenzahnradmaschine verfügt die Zahnradmaschine über das die Außenverzahnung aufweisende Ritzel sowie das um die Hohlraddrehachse und bezüglich des Ritzels exzentrisch gelagerte Hohlrad, das die bereichsweise mit der Außenverzahnung kämmende Innenverzahnung aufweist. Ist die Zahnradmaschine als Außenzahnradmaschine ausgebildet, so verfügt sie über das die erste Außenverzahnung aufweisende erste Zahnrad und das zweite Zahnrad, das die bereichsweise mit der ersten Außenverzahnung kämmende zweite Außenverzahnung aufweist. Unabhängig von der Ausgestaltung als Innenzahnradmaschine oder als Außenzahnradmaschine weist das Gehäuse der Zahnradmaschine den Sauganschluss auf.
Zusammenfassend betrifft die Erfindung also einerseits eine Zahnradmaschine, mit einem eine Außenverzahnung aufweisenden Ritzel sowie einem um eine Hohlraddrehachse und bezüglich des Ritzels exzentrisch gelagerten Hohlrad, das eine bereichsweise mit der Außenverzahnung kämmende Innenverzahnung aufweist, wobei ein Gehäuse der Zahnradmaschine einen Sauganschluss aufweist. Andererseits betrifft die Erfindung eine Zahnradmaschine, mit einem eine erste Außenverzahnung aufweisenden ersten Zahnrad sowie einem zweiten Zahnrad, das eine bereichsweise mit der ersten Außenverzahnung kämmende zweite Außenverzahnung aufweist, wobei ein Gehäuse der Zahnradmaschine einen Sauganschluss aufweist.
Nachfolgend wird rein beispielhaft lediglich auf die Innenzahnradmaschine eingegangen. Selbstverständlich sind die Ausführungen jedoch stets ohne weiteres auf die Außenzahnradmaschine übertragbar. Im Falle der Innenzahnradpumpe wird das Ritzel der Innenzahnradmaschine mit einer Drehbewegung beaufschlagt, wodurch auf ein Fluid eine Förderwirkung ausgeübt wird. Ist die Innenzahnradmaschine dagegen als Innenzahnradmotor ausgeführt, so wird ihr Fluid zugeführt, wodurch das Ritzel in Drehbewegung versetzt wird. An dem Ritzel wird insoweit ein Drehmoment bereitgestellt, welches abgegriffen werden kann. Im nachfolgenden wird lediglich auf die Innenzahnradpumpe näher eingegangen. Stets sind die Ausführungen jedoch ohne weiteres auf den Innenzahnradmotor übertragbar.
Als wesentliche Bestandteile weist die Innenzahnradmaschine das Ritzel sowie das Hohlrad auf. Beispielsweise sind das Ritzel sowie das Hohlrad in einem Gehäuse der Innenzahnradmaschine angeordnet, insbesondere drehbar gelagert. Das Ritzel ist um eine Ritzeldrehachse drehbar gelagert, das Hohlrad um eine Hohlraddrehachse. Zur Erzielung der exzentrischen Lagerung des Hohlrads bezüglich des Ritzels ist die Hohlraddrehachse parallel beabstandet von der Ritzeldrehachse angeordnet. Das Ritzel ist dabei in dem Hohlrad angeordnet und weist entsprechend einen Außendurchmesser auf, welcher kleiner ist als ein Innendurchmesser des Hohlrads. Sowohl das Ritzel als auch das Hohlrad sind im Querschnitt bezüglich der jeweiligen Drehachse gesehen im Wesentlichen rund. Der Außendurchmesser des Ritzels sowie der Innendurchmesser des Hohlrads sind derart gewählt, dass die Außenverzahnung des Ritzels lediglich mit einem Bereich der Innenverzahnung des Hohlrads in Eingriff steht.
Das Ritzel ist beispielsweise auf einer Antriebswelle der Innenzahnradmaschine angeordnet, insbesondere mit dieser drehfest verbunden. Über die Antriebswelle kann insoweit das Ritzel angetrieben und in eine Drehbewegung um die Ritzeldrehachse versetzt werden. Aufgrund der mit der Innenverzahnung in Eingriff stehenden Außenverzahnung wird die Drehbewegung des Ritzels auch auf das Hohlrad aufgeprägt. Im Falle der Innenzahnradpumpe wird das Ritzel unmittelbar von der Antriebswelle angetrieben, während das Antreiben des Hohlrads lediglich mittelbar über das Ritzel vorgesehen ist. Sowohl die Außenverzahnung als auch die Innenverzahnung weisen jeweils eine Vielzahl von Zähnen sowie zwischen den Zähnen liegende Zahnzwischenräume auf. Die Förderwirkung wird im Falle der Innenzahnradpumpe durch das Ineinandergreifen der Außenverzahnung sowie der Innenverzahnung erzielt.
Bei Betrachtung eines beliebigen Zahns des Ritzels während einer vollständigen Umdrehung des Ritzels greift dieser Zahn zeitweilig in einen Zahnzwischenraum der Innenverzahnung ein. Vor dem Eingreifen des Zahns in den Zahnzwischenraum liegt in letzterem das Fluid vor. Durch das Eingreifen wird dieses vorzugsweise in eine Druckkammer der Innenzahnradpumpe gefördert. Die Druckkammer ist beispielsweise in dem Gehäuse der Innenzahnradpumpe ausgebildet. Ist die Innenzahnradmaschine als Innenzahnradmotor ausgeführt, so strömt das Fluid aus der Druckkammer in Richtung einer Saugkammer der Innenzahnradmaschine, wodurch das Ritzel sowie das Hohlrad angetrieben werden. Insoweit stellt der Innenzahnradmotor die kinematische Umkehr der Innenzahnradpumpe dar.
Aus dem Stand der Technik ist beispielsweise die Druckschrift DE 1 403 899 bekannt. Diese beschreibt eine Zahnradpumpe mit einem innenverzahnten Hohlrad und einem außenverzahnten, mit dem Hohlrad kämmenden Ritzel sowie einem zwischen den beiden Zahnrädern angeordneten sichelförmigen Füllstück, wobei zwischen der Außenumfangsfläche des Hohlrads und der dieses umgebenden Gehäusebohrungswand eine oder mehrere Lagerschalen, zumindest eine druckseitige Lagerschale, angeordnet sind, wobei letztere auf ihrer der Hohlradaußenumfangsfläche abgekehrten Außenseite ein in Umfangsrichtung sich erstreckendes, längliches, mit der Pumpendruckseite verbundenes, äußeres Druckfeld und auf ihrer dem Hohlrad zugewandten Innenseite ein bezüglich seiner radial wirksamen Fläche gegenüber dem äußeren Druckfeld kleineres Druckentlastungsfeld in Form einer in Umfangsrichtung sich erstreckenden Ausnehmung der Lagerschale aufweist. Dabei soll das Druckfeld auf der Außenseite der Steuerschale das Entlastungsdruckfeld auf deren Innenseite auch in axialer Richtung überragen.
Es ist nun Aufgabe der Erfindung, eine Innenzahnradpumpe vorzuschlagen, welche gegenüber bekannten Innenzahnradpumpen Vorteile aufweist, insbesondere einen höheren Fluiddurchsatz ermöglicht.
Dies wird erfindungsgemäß mit einer Innenzahnradmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Dabei ist vorgesehen, dass der Sauganschluss über mehrere, beabstandet voneinander in dem Gehäuse ausgebildete Sauganschlussausnehmungen verfügt. Über den Sauganschluss, welcher an beziehungsweise in dem Gehäuse ausgebildet ist, liegt eine Strömungsverbindung, vorzugsweise eine permanente Strömungsverbindung, zu der Saugkammer vor. Ist die Innenzahnradmaschine als Innenzahnradpumpe ausgestaltet, wovon im Rahmen der nachfolgenden Ausführungen ausgegangen wird, so wird der Innenzahnradmaschine über den Sauganschluss das zu fördernde Fluid bereitgestellt. Es wird nochmals darauf hingewiesen, dass alle im Rahmen dieser Beschreibung beschriebenen Ausführungsformen selbstverständlich auf eine Ausgestaltung der Innenzahnradmaschine als Innenzahnradmotor ohne weiteres übertragbar sind.
Mithilfe der mehreren Sauganschlussausnehmungen kann der Gesamtdurchströmungsquerschnitt des Sauganschlusses vergrößert werden, insbesondere im Vergleich zu einer Ausführungsform, bei welcher lediglich eine einzige Sauganschlussausnehmung vorgesehen ist. Beispielsweise ist es vorgesehen, dass eine Fluidleitung unmittelbar an den Sauganschluss angeschlossen ist. Die Fluidleitung kann in Durchströmungsrichtung des Fluids einen konstanten beziehungsweise im Wesentlichen konstanten Durchströmungsquerschnitt und/oder eine konstante Durchströmungsquerschnittsfläche aufweisen. Insoweit im Rahmen dieser Beschreibung von dem Durchströmungsquerschnitt die Rede ist, kann jeweils die Form des Durchströmungsquerschnitts, dessen Abmessungen in wenigstens eine Richtung oder seine Fläche, also die Durchströmungsquerschnittsfläche gemeint sein. Zur sprachlichen Vereinfachung wird nicht jeweils auf alle Möglichkeiten hingewiesen. Vielmehr ergeben sich diese aus dem Kontext.
Es kann vorgesehen sein, dass die Fluidleitung derart an die Innenzahnradmaschine angeschlossen ist, dass sie mit mehreren Sauganschlussausnehmungen unmittelbar strömungsverbunden ist, sodass über die mehreren Sauganschlussausnehmungen eine Fluidverbindung von der Fluidleitung zu der Saugkammer der Innenzahnradmaschine hergestellt ist. Selbstverständlich kann es auch vorgesehen sein, dass die Fluidversorgung der Innenzahnradmaschine mittels mehrerer Fluidleitungen vorgesehen ist, wobei vorzugsweise jeder Sauganschlussausnehmung eine separate Fluidleitung zugeordnet ist. Entsprechend kann die Innenzahnradmaschine über mehrere Fluidleitungen mit Fluid versorgt werden, sodass insgesamt ein höherer Fluiddurchsatz realisiert ist.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Hohlrad Radialdurchbrüche aufweist, die eine Innenumfangsfläche sowie eine Außenumfangsfläche des Hohlrads durchgreifen. In dem Hohlrad sind insoweit die Radialdurchbrüche vorgesehen, durch welche das Fluid aus den Zahnzwischenräumen entweichen beziehungsweise durch welche es in die Zahnzwischenräume eintreten kann. Vorzugsweise ist jedem der Zahnzwischenräume ein derartiger Radialdurchbruch zugeordnet. Der Radialdurchbruch mündet auf seiner in radialer Richtung innen gelegenen Seite in einen der Zahnzwischenräume ein und durchgreift insoweit die Innenumfangsfläche des Hohlrads. Auf seiner in radialer Richtung außen gelegenen Seite durchgreift der Radialdurchbruch die Außenumfangsfläche des Hohlrads.
Im Falle der Innenzahnradpumpe wird das Fluid aufgrund des vorstehend erläuterten Eingreifens des Zahns in den Zahnzwischenraum durch den dem Zahnzwischenraum jeweils zugeordneten Radialdurchbruch in Richtung der Außenumfangsfläche des Hohlrads und vorzugsweise in die Druckkammer der Innenzahnradmaschine gefördert. Die Druckkammer ist beispielsweise in dem Gehäuse der Innenzahnradmaschine ausgebildet. Es ist jedoch selbstverständlich auch eine Variante der Innenzahnradmaschine ohne Radialdurchbrüche realisierbar.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zwischen dem Förderritzel und dem Hohlrad ein sichelförmiges Füllstück angeordnet ist. Das Füllstück ist insoweit in dem Förderraum vorgesehen. Das Füllstück liegt vorzugsweise einerseits an dem Hohlrad und andererseits an dem Förderritzel an. Das Füllstück kann dabei einstückig und/oder mehrteilig ausgestaltet sein. Das Füllstück dient insbesondere dem Verhindern einer Rückströmung des Fluids in Richtung des Förderraums. Der Förderraum – welcher auch als Saugraum bezeichnet werden kann – liegt in dem Hohlrad vor beziehungsweise wird im Querschnitt gesehen von der Innenverzahnung des Hohlrads und von der Außenverzahnung des Ritzels gemeinsam begrenzt. In den Förderraum mündet vorzugsweise der Sauganschluss ein, insbesondere unmittelbar.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass jede der Sauganschlussausnehmungen eine gehäuseaußenseitige Mündungsöffnung aufweist, die von einem an den Sauganschluss angeschlossenen Sauganschlussstutzen übergriffen ist. Die Innenzahnradmaschine weist den Sauganschlussstutzen auf, der strömungstechnisch an den Sauganschluss angeschlossen ist. Die Strömungsverbindung in die Saugkammer der Innenzahnradmaschine liegt insoweit über den Sauganschlussstutzen und den Sauganschluss vor. Dabei sind der Sauganschluss und der Sauganschlussstutzen strömungstechnisch unmittelbar miteinander verbunden, gehen also direkt ineinander über. Der Sauganschlussstutzen kann als separates Element vorliegen und an dem Gehäuse befestigt sein, vorzugsweise formschlüssig und/oder stoffschlüssig. Unter der formschlüssigen Befestigung ist dabei insbesondere eine Schraubbefestigung zu verstehen. Die stoffschlüssige Befestigung kann durch Schweißen, Löten oder Kleben realisiert sein. Selbstverständlich kann der Sauganschlussstutzen alternativ auch einstückig und/oder materialeinheitlich mit dem Gehäuse ausgestaltet sein, also insbesondere gemeinsam mit dem Gehäuse hergestellt sein.
Beispielsweise ist es im Rahmen einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass der Sauganschlussstutzen auf seinem dem Gehäuse abgewandten Seite eine Einlassöffnung aufweist, die einen runden Durchströmungsquerschnitt aufweist. An diese Einlassöffnung kann die Fluidleitung unmittelbar angeschlossen sein, sodass das Fluid aus der Fluidleitung durch die Einlassöffnung in den Sauganschlussstutzen einströmen kann. Im Falle des Innenzahnradmotors kann selbstverständlich die Einlassöffnung als Auslassöffnung bezeichnet werden.
Mithilfe des Sauganschlussstutzens kann der Fluiddurchsatz der Innenzahnradmaschine vergrößert werden. Insbesondere wird das Einströmen des Fluids durch den Sauganschluss in die Saugkammer verbessert, insbesondere der dabei auftretende Strömungswiderstand verringert. Zu diesem Zweck kann der Sauganschlussstutzen strömungsoptimiert sein und dabei beispielsweise auf seiner dem Gehäuse zugewandten Seite, insbesondere auf seiner an dem Gehäuse anliegenden Seite, einen größeren oder kleineren Durchströmungsquerschnitt beziehungsweise eine größere oder kleinere Durchströmungsquerschnittsfläche aufweisen als auf seiner dem Gehäuse abgewandten Seite. Der Durchströmungsquerschnitt des Sauganschlussstutzen beziehungsweise dessen Fläche vergrößert oder verkleinert sich insoweit beispielsweise in Richtung des Gehäuses der Innenzahnradmaschine, wobei das Vergrößern beziehungsweise Verkleinern wenigstens bereichsweise, insbesondere entlang des gesamten Durchströmungswegs des Sauganschlussstutzens kontinuierlich, und/oder zumindest abschnittsweise in Form eines Sprungs und insoweit unstetig erfolgt, insbesondere mithilfe einer entlang des Durchströmungswegs einzigen Durchströmungsquerschnittsänderung, erfolgt.
Bei einer üblichen Innenzahnradmaschine ist es beispielsweise vorgesehen, dass eine Fluidleitung, die in Durchströmungsrichtung des Fluids einen hinsichtlich Form und Fläche konstanten Durchströmungsquerschnitt aufweist, unmittelbar an den Sauganschluss angeschlossen ist. Im Rahmen der hier beschriebenen Innenzahnradmaschine soll die Fluidleitung dagegen an den Sauganschlussstutzen angeschlossen sein, nämlich auf dessen dem Gehäuse abgewandten Seite. Eine Strömungsverbindung zwischen der Fluidleitung und dem Sauganschluss liegt somit lediglich mittelbar über den Sauganschlussstutzen vor.
Jeder Sauganschlussausnehmung der mehreren Sauganschlussausnehmungen ist jeweils eine gehäuseaußenseitige Mündungsöffnung zugeordnet, in welcher die jeweilige Sauganschlussausnehmung eine Gehäuseaußenseite beziehungsweise eine Außenumfangsfläche des Gehäuses durchgreift. Über die Mündungsöffnung steht insoweit die jeweilige Sauganschlussausnehmung in Strömungsverbindung mit dem Sauganschlussstutzen. Der Sauganschlussstutzen ist nun derart ausgestaltet, dass er mehrere, insbesondere alle Mündungsöffnungen der mehreren Sauganschlussausnehmungen übergreift, insbesondere vollständig übergreift, insbesondere also gegenüber einer Außenumgebung abdichtet. Der Durchströmungsquerschnitt des Sauganschlussstutzens auf seiner dem Gehäuse zugewandten Seite ist zu diesem Zweck entsprechend bemessen.
Besonders bevorzugt weist die Sauganschlussausnehmung einen Durchströmungsquerschnitt auf, welcher hinsichtlich seiner Fläche zumindest ebenso groß ist wie der in Durchströmungsrichtung größte Durchströmungsquerschnitt des Sauganschlussstutzens und/oder wie der Durchströmungsquerschnitt der Einlassöffnung des Sauganschlussstutzens. Besonders bevorzugt ist der Durchströmungsquerschnitt der Sauganschlussausnehmung beziehungsweise seine Fläche jedoch größer. Die mehreren Sauganschlussausnehmungen weisen dabei in Summe vorzugsweise einen Gesamtdurchströmungsquerschnitt beziehungsweise eine Gesamtdurchströmungsquerschnittsfläche auf, welcher/welche zumindest dem in Durchströmungsrichtung größten Durchströmungsquerschnitt des Sauganschlussstutzens oder dem Durchströmungsquerschnitt der Einlassöffnung beziehungsweise deren Durchströmungsquerschnittsfläche entspricht, vorzugsweise jedoch größer ist. Der aufsummierte Gesamtdurchströmungsquerschnitt entspricht der Summe der Durchströmungsquerschnitte aller von dem Sauganschlussstutzen übergriffenen Sauganschlussausnehmungen.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass eine der Sauganschlussausnehmungen eine Längsmittelachse aufweist, wobei die Längsmittelachse senkrecht auf einer die außenseitige Mündungsöffnung aufnehmenden gedachten Ebene steht oder bezüglich dieser angewinkelt ist. Die Längsmittelachse liegt dabei als Gerade vor. Jede der mehreren Sauganschlussausnehmungen weist eine solche Längsmittelachse auf. Die Längsmittelachse wenigstens einer der Sauganschlussausnehmungen, vorzugsweise die Längsmittelachsen mehrerer Sauganschlussausnehmungen, insbesondere aller Sauganschlussausnehmungen, stehen nun senkrecht auf der jeweiligen gedachten Ebene oder sind bezüglich dieser Ebene angewinkelt.
Die Längsmittelachse beziehungsweise die Längsmittelachsen verlaufen vorzugsweise über die gesamte Erstreckung der jeweiligen Sauganschlussausnehmung gerade. Die gedachte Ebene wird von der außenseitigen Mündungsöffnung definiert, an welcher die entsprechende Sauganschlussausnehmung die Außenumfangsfläche des Gehäuses durchgreift. Vorzugsweise liegt ein Rand der Mündungsöffnung vollständig in der Ebene. Zwischen der Längsmittelachse und der Ebene soll nun beispielsweise ein Winkel von 90° vorliegen. Alternativ kann ein hiervon verschiedener Winkel vorgesehen sein, insbesondere ein Winkel, der größer als 0° und kleiner als 90° ist. Insbesondere beträgt der Winkel mindestens 10°, mindestens 20°, mindestens 30°, mindestens 45° oder genau 45°. Insoweit ist eine Schräganordnung der jeweiligen Sauganschlussausnehmung vorgesehen.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Längsmittelachse wenigstens einer der Sauganschlussausnehmungen beabstandet von dem Hohlrad verläuft oder dessen Außenumfangsfläche in einem Punkt schneidet, der von einer Stirnseite des Hohlrads einen Abstand aufweist, der bezogen auf die Abmessungen des Hohlrads in axialer Richtung höchstens 1 %, höchstens 2 %, höchstens 2,5 %, höchstens 3 %, höchstens 4 %, höchstens 5 %, höchstens 7,5 oder höchstens 10 % beträgt. Dies gilt für wenigstens eine der Sauganschlussausnehmungen, vorzugsweise mehrere der Sauganschlussausnehmungen, besonders bevorzugt für jede der Sauganschlussausnehmungen.
Die Längsmittelachse der Sauganschlussausnehmung soll nun, insbesondere im Längsschnitt gesehen, das Hohlrad nicht durchgreifen. Alternativ soll der Punkt, in welchem die Längsmittelachse beziehungsweise die entsprechende Gerade die Außenumfangsfläche des Hohlrads schneidet, vergleichsweise weit außen angeordnet sein. Der Abstand zu der dem Punkt nächstgelegenen Stirnseite des Hohlrad soll insoweit bezogen auf die Abmessungen des Hohlrads in axialer Richtung einen der genannten Werte betragen, höchstens jedoch 10 %. Mit einer derartigen Anordnung beziehungsweise Ausrichtung der Sauganschlussausnehmung wird ein – in axialer Richtung gesehen – seitliches Vorbeiströmen des Fluids an dem Hohlrad begünstigt, sodass ein höherer Fluiddurchsatz realisiert werden kann.
In einer bevorzugten weiteren Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass zumindest eine der Sauganschlussausnehmungen als Stufenausnehmung ausgestaltet ist. Darunter ist zu verstehen, dass die Sauganschlussausnehmung entlang ihres Durchströmungswegs unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte, hinsichtlich der Form und/oder der Fläche, aufweist. In einem ersten Abschnitt weist die Sauganschlussausnehmung also einen ersten Durchströmungsquerschnitt und in einem zweiten Abschnitt einen zweiten Durchströmungsquerschnitt auf, wobei der zweite Durchströmungsquerschnitt von dem ersten Durchströmungsquerschnitt verschieden ist. Beispielsweise ist der Durchströmungsquerschnitt der Sauganschlussausnehmung auf ihrer dem Sauganschlussstutzen zugeordneten Seite größer als auf ihrer der Saugkammer zugewandten Seite.
Mit einer derartigen Ausgestaltung der Sauganschlussausnehmung kann der Querschnitt der Sauganschlussausnehmung vergrößert und dennoch gleichzeitig eine Steuerkante des Gehäuses erhalten bleiben. Dabei kann der erste Abschnitt koaxial zu dem zweiten Abschnitt angeordnet sein. Auch eine exzentrische Anordnung ist jedoch möglich. In diesem Fall ist die vorstehend beschriebene Längsmittelachse bevorzugt anhand des in radialer Richtung am weitesten außen liegenden Abschnitt definiert.
Eine bevorzugte weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass – im Längsschnitt gesehen – ein in axialer Richtung zwischen zwei der Sauganschlussausnehmungen vorliegender Steg, insbesondere Gehäusesteg, außenseitig wenigstens eine Fase, insbesondere beidseitig jeweils eine Fase, aufweist. Unter der Fase ist eine Schrägfläche zu verstehen, welche eben ist, also vollständig in einer gedachten Ebene liegt. Diese gedachte Ebene soll nun bezüglich der Hohlraddrehachse unter einem Winkel von größer als 0° und kleiner als 90° vorliegen. Beispielsweise beträgt der Winkel höchstens 80°, höchstens 70°, höchstens 60°, höchstens 50 oder höchstens 45°, beispielsweise genau 45°.
Durch eine derartige Ausgestaltung wird der bei einem Einströmen des Fluids auf dieses ausgeübte Strömungswiderstand deutlich verringert. Der Steg, an welchem die wenigstens eine Fase vorliegt, liegt zwischen zwei der Sauganschlussausnehmungen, trennt diese also strömungstechnisch voneinander. Der Steg ist vorzugsweise Bestandteil des Gehäuses und liegt insoweit als Gehäusesteg vor. Besonders bevorzugt ist – im Längsschnitt gesehen – auf beiden Seiten des Stegs jeweils eine Fase hergestellt, wobei diese insbesondere unter dem gleichen Winkel zu der Hohlraddrehachse vorliegen. Insoweit ist der Steg in Richtung des Sauganschlussstutzens dachförmig ausgestaltet. Selbstverständlich kann der Steg auch eine andere Form aufweisen. Beispielsweise ist er im Längsschnitt gesehen kreisabschnittsförmig, beispielsweise halbkreisförmig.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass wenigstens eine der Sauganschlussausnehmungen einen Durchströmungsquerschnitt aufweist, der rund, oval, stadionförmig oder mehreckig, insbesondere rechteckig, ist. Dies kann für wenigstens eine der Sauganschlussausnehmungen, vorzugsweise mehrere der Sauganschlussausnehmungen, insbesondere jede der Sauganschlussausnehmungen, der Fall sein. Beispielsweise weist die jeweilige Sauganschlussausnehmung den Durchströmungsquerschnitt über ihren gesamten Durchströmungsweg auf. Der Durchströmungsquerschnitt kann rund, oval, stadionförmig oder mehreckig, insbesondere rechteckig und/oder viereckig, sein. Unter dem stadionförmigen Durchströmungsquerschnitt wird ein Durchströmungsquerschnitt verstanden, welcher von zwei gegenüberliegenden parallelen Geraden sowie zwei diese jeweils miteinander verbindenden Kreisbögen begrenzt ist. Der rechteckige Durchströmungsquerschnitt wird von mehreren senkrecht aufeinander stehenden Geraden eingefasst, wobei Ecken, in welchen die Geraden aufeinander treffen selbstverständlich abgerundet sein können.
In einer bevorzugten weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Durchströmungsquerschnitt der dem Gehäuse zugewandten Seite des Sauganschlussstutzens rund, oval, stadionförmig oder mehreckig, insbesondere rechteckig und/oder viereckig, ist. Der Sauganschlussstutzen weist also auf seiner die Sauganschlussausnehmungen einfassenden Seite vorzugsweise eine der genannten Formen auf. Diese sind gemäß den vorstehenden Ausführungen definiert, sodass auf diese verwiesen wird.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Sauganschlussstutzen auf seiner dem Gehäuse zugewandten Seite einen Durchströmungsquerschnitt aufweist, der zumindest in axialer Richtung größere Abmessungen aufweist als das Hohlrad. Das bedeutet, dass der Strahl des in die Saugkammer der Innenzahnradmaschine einströmenden Fluids vor dem Durchströmen des Sauganschlusses beziehungsweise der wenigstens einen Sauganschlussausnehmung zumindest in axialer Richtung aufgeweitet wird, sodass das Fluid in axialer Richtung auf einer Erstreckung vorliegt, welche größer ist als die Erstreckung des Hohlrads in derselben Richtung. Selbstverständlich kann trotz des Aufweitens in axialer Richtung der Durchströmungsquerschnitt beziehungsweise seine Fläche in Durchströmungsrichtung beziehungsweise in Richtung des Gehäuses gleich bleiben oder sogar kleiner werden.
Besonders bevorzugt ist es vorgesehen, dass – im Längsschnitt gesehen – eine Innenumfangsfläche des Sauganschlussstutzens auf seiner dem Gehäuse zugewandten Seite zumindest abschnittsweise mit einer Innenumfangsfläche wenigstens einer der Sauganschlussausnehmungen, insbesondere mehrerer der Sauganschlussausnehmungen, fluchtet, sodass das Überströmen aus dem Saufanschlussstutzen in die wenigstens eine Sauganschlussausnehmung mit geringem Strömungswiderstand erfolgen kann.
Schließlich ist einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, dass der Durchströmungsquerschnitt des Sauganschlussstutzens entlang seines Durchströmungswegs konstant bleibt, oder dass sich der Durchströmungsquerschnitt des Sauganschlussstutzens in die von dem Gehäuse abgewandte Richtung zumindest in axialer Richtung, insbesondere nur in axialer Richtung, verjüngt. Dies ist beispielsweise vorgesehen, wenn die Fluidleitung, über welche der Innenzahnradmaschine Fluid zugeführt oder von ihr abgeführt werden soll, einen kleineren Durchströmungsquerschnitt aufweist als die wenigstens eine Sauganschlussausnehmung beziehungsweise die mehreren Sauganschlussausnehmungen in Summe. Somit weist der Sauganschlussstutzen auf seinem dem Gehäuse zugewandten Ende einen ersten Durchströmungsquerschnitt und an seinem dem Gehäuse abgewandten Ende einen zweiten Durchströmungsquerschnitt auf, wobei der zweite Durchströmungsquerschnitt – hinsichtlich seiner Fläche und/oder wenigstens einer Abmessung – kleiner ist als der erste Durchströmungsquerschnitt. Insbesondere ist der zweite Durchströmungsquerschnitt nur in axialer Richtung kleiner als der erste Durchströmungsquerschnitt.
Die Erfindung betrifft weiterhin eine Zahnradmaschine, insbesondere gemäß den vorstehenden Ausführungen, mit einem eine Außenverzahnung aufweisenden Ritzel sowie einem um eine Hohlraddrehachse und bezüglich des Ritzels exzentrisch gelagerten Hohlrad, das eine bereichsweise mit der Außenverzahnung kämmende Innenverzahnung aufweist, oder mit einem eine erste Außenverzahnung aufweisenden ersten Zahnrad sowie einem zweiten Zahnrad, das eine bereichsweise mit der ersten Außenverzahnung kämmende zweite Außenverzahnung aufweist, wobei ein Gehäuse der Zahnradmaschine einen Sauganschluss aufweist. Dabei ist vorgesehen, dass an den Sauganschluss ein Sauganschlussstutzen angeschlossen ist, der auf seiner dem Gehäuse zugewandten Seite über einen unrunden Durchströmungsquerschnitt verfügt.
Auch die hier beschriebene Zahnradmaschine kann als Innenzahnradmaschine oder als Außenzahnradmaschine ausgestaltet sein. Hierzu wird auf die vorstehend angeführten Erläuterungen verwiesen. Rein beispielhaft wird jedoch lediglich auf die Innenzahnradmaschine näher eingegangen. Der Sauganschlussstutzen mit dem unrunden Durchströmungsquerschnitt kann zusätzlich oder alternativ zu den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen und Weiterbildungen der Zahnradpumpe realisiert sein. Auf deren Vorteile wurde bereits ausführlich eingegangen, sodass insoweit auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen wird.
Der an den Sauganschlussstutzen angeschlossene Sauganschluss kann lediglich eine einzige Sauganschlussausnehmung aufweisen.
Die Sauganschlussausnehmung weist dabei beispielsweise einen Durchströmungsquerschnitt auf, welcher grundsätzlich beliebig gewählt sein kann, vorzugsweise jedoch unrund ist. Beispielsweise weist die Sauganschlussausnehmung insoweit einen Durchströmungsquerschnitt auf, welcher oval, stadionförmig oder mehreckig, insbesondere viereckig, ist. Selbstverständlich kann der an den Sauganschlussstutzen angeschlossene Sauganschluss jedoch alternativ über mehrere Sauganschlussausnehmungen verfügen, insbesondere mindestens zwei Sauganschlussausnehmungen. Die mehreren Sauganschlussausnehmungen sind dabei beabstandet voneinander in dem Gehäuse ausgebildet.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert, ohne dass eine Beschränkung der Erfindung erfolgt. Dabei zeigt:
1 eine Querschnittsdarstellung einer ersten Ausführungsform einer Innenzahnradmaschine,
2 eine Querschnittsdarstellung einer zweiten Ausführungsform der Innenzahnradmaschine,
3 eine Querschnittsdarstellung einer dritten Ausführungsform der Innenzahnradmaschine,
4 eine Längsschnittdarstellung einer ersten Variante der ersten Ausführungsform,
5 eine Längsschnittdarstellung einer zweiten Variante der ersten Ausführungsform,
6 eine Längsschnittdarstellung einer dritten Variante der ersten Ausführungsform,
7 eine Draufsicht auf einen Sauganschluss der Innenzahnradpumpe in der ersten Ausführungsform,
8 eine Draufsicht auf den Sauganschluss in einer alterativen Ausgestaltung, sowie
9 eine Draufsicht auf den Sauganschluss in einer weiteren alternativen Ausgestaltung.
Die 1 zeigt einen Querschnitt durch eine Zahnradmaschine 1, die in der hier dargestellten Ausführungsform als Innenzahnradmaschine, insbesondere als Innenzahnradpumpe, ausgeführt ist. Nachfolgen wird allein auf eine solche Ausführung eingegangen. Die beschriebenen Merkmale sind jedoch auf eine alternative Ausgestaltung der Zahnradmaschine 1 als Innenzahnradmotor, Außenzahnradpumpe oder Außenzahnradmotor ohne weiteres übertragbar.
Die Innenzahnradpumpe 1 verfügt über ein Ritzel 2, das um eine Ritzeldrehachse 3 drehbar gelagert ist und eine Außenverzahnung 4 mit einer Vielzahl von Zähnen und zahnzwischenräumen aufweist. Weiterhin weist die Innenzahnradpumpe 1 ein Hohlrad 5 auf, das um eine Hohlraddrehachse 6 drehbar gelagert ist. Die Hohlraddrehachse 6 ist parallel von der Ritzeldrehachse 3 beabstandet angeordnet. Das Hohlrad 5 ist insoweit exzentrisch bezüglich des Ritzels 2 gelagert.
Das Hohlrad 5 nimmt das Ritzel 2 vollständig auf und weist eine Innenverzahnung 7 mit einer Vielzahl von Zähnen und Zahnzwischenräumen auf. Die Innenverzahnung 7 kämmt bereichsweise mit der Außenverzahnung 4. Insbesondere greift die Außenverzahnung 4 in einem Eingriffsbereich 8 wenigstens bereichsweise in die Innenverzahnung 7 ein. Es ist erkennbar, das jedem Zahnzwischenraum der Innenverzahnung 7 ein Radialdurchbruch 9 zugeordnet ist, wobei von den Radialdurchbrüchen 9 lediglich ein Teil gekennzeichnet ist. Die Radialdurchbrüche 19 sind vorzugsweise als Radialbohrungen ausgebildet und weisen jeweils eine Längsmittelachse auf, welche die Hohlraddrehachse 6 schneidet, insbesondere senkrecht auf ihr steht.
Das Ritzel 2 ist vorzugsweise auf einer Antriebswelle 10 angeordnet, insbesondere drehfest mit dieser verbunden. Das Ritzel 2 ist zudem mittels der Antriebswelle 10 in einem Gehäuse 11 der Innenzahnradpumpe 1 gelagert. Die Lagerung des Hohlrads 5 wird dagegen mittels einer ersten Lagerstelle 12 sowie einer zweiten Lagerstelle 13 realisiert. Zur Ausbildung der Lagerstellen 12 und 13 weist das Gehäuse 11 einen Lagerbereich 14 beziehungsweise 15 auf. Der Lagerbereich 14 ist dabei vorzugsweise an eine Außenumfangsfläche 16 des Hohlrads 5 formangepasst, weist also insbesondere in Umfangsrichtung bezüglich der Hohlraddrehachse 6 dieselbe Krümmung auf.
Im Bereich der Lagerstellen 12 und 13 liegt das Hohlrad 5 mit seiner Außenumfangsfläche 16 an den Lagerbereichen 14 und 15 des Gehäuses 11 an und ist insoweit in radialer Richtung sicher gehalten. Dabei liegt vorzugsweise eine der Lagerstellen 12 und 13, hier die Lagerstelle 13, an einer Winkelposition, an welcher die Außenverzahnung 4 des Ritzels 2 vollständig in die Innenverzahnung 7 des Hohlrads 5 eingreift. Entsprechend wird das Hohlrad 5 von dem Ritzel 2 beziehungsweise dem zwischen dem Ritzel 2 und dem Hohlrad 5 wirkenden Fluiddruck in Richtung der Lagerstelle 13 gedrängt und zuverlässig an dieser gehalten.
In Umfangsrichtung gesehen liegen zwischen den Lagerstellen 12 und 13 eine Saugkammer 17 sowie eine Druckkammer 18 vor. In die Saugkammer 17 mündet ein Sauganschluss 19 und in die Druckkammer 18 ein Druckanschluss 20 ein. Der Sauganschluss 19 ist ebenso wie der Druckanschluss 20 in dem Gehäuse 11 ausgebildet. Über den Sauganschluss 19 kann der Innenzahnradpumpe 1 das zu fördernde Fluid bereitgestellt werden, während das geförderte Fluid von der Innenzahnradpumpe 1 an dem Druckanschluss 20 zur Verfügung gestellt und an diesem beziehungsweise aus diesem entnommen werden kann. Aus der Saugkammer 17 kann nun das zu fördernde Fluid in einen in dem Hohlrad 5 vorliegenden Förderraum 21 gelangen. In diesem kann optional ein Füllstück 22 vorliegen, welches vorzugsweise sichelförmig ist. Das Füllstück 22 kann einstückig oder auch mehrteilig ausgebildet sein. Es liegt insbesondere in einem Winkelbereich, in welchem die erste Lagerstelle 12 an dem Gehäuse 11 ausgebildet ist. Vorzugsweise erstreckt es sich über diesen Winkelbereich heraus.
Das in dem Förderraum 21 befindliche Fluid gelangt in die Zahnzwischenräume der Außenverzahnung 4 sowie der Innenverzahnung 7 und wird von diesen in Drehrichtung mitgenommen. Die Drehrichtung ist hier durch den Pfeil 23 angedeutet. Durch den allmählichen Eingriff der Außenverzahnung 4 in die Innenverzahnung 7 in Drehrichtung, wird das Fluid aus den Zahnzwischenräumen durch die Radialdurchbrüche 9 aus dem Hohlrad 5 herausgedrängt. Dabei gelangt das Fluid in die Druckkammer 18 und kann anschließend über den Druckanschluss 20 entnommen werden. Die Radialdurchbrüche 19 entsprechen derart angeordnet, dass jeder der Radialausnehmungen 9 in wenigstens einer Drehwinkelstellung des Hohlrads 5 mit der Druckkammer 18 in Überdeckung steht, sodass eine Strömungsverbindung zwischen dem jeweiligen Radialdurchbruch 9 und der Druckkammer 18 hergestellt ist.
Der Sauganschluss 19 wird in der hier dargestellten Ausführungsform vorzugsweise von mehreren Sauganschlussausnehmungen 24 gebildet, welche in dem Gehäuse 11 vorliegen. In der hier gezeigten Darstellung ist nur eine der Sauganschlussausnehmungen 24 erkennbar. Selbstverständlich kann alternativ nur eine einzige Sauganschlussausnehmung 24 vorgesehen sein. Die Sauganschlussausnehmungen 24 weisen jeweils eine gehäuseaußenseitige Mündungsöffnung 25 auf. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel steht eine jeweilige Längsmittelachse 26 der Sauganschlussausnehmungen 24, welche gerade ist, senkrecht auf der Mündungsöffnung 25 beziehungsweise einer die Mündungsöffnung 25 aufnehmenden, gedachten Ebene.
Die 2 zeigt die Innenzahnradpumpe 1, wobei die Sauganschlussausnehmungen 24 in einer zweiten Ausführungsform vorliegt. Grundsätzlich wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Es ist deutlich zu erkennen, dass die Längsmittelachse 26 der hier gezeigten Sauganschlussausnehmung 24 nun nicht senkrecht auf der Mündungsöffnung 25 beziehungsweise der von dieser definierten Ebene steht, sondern vielmehr bezüglich dieser angewinkelt ist. Dabei schließt die Längsmittelachse 26 beispielsweise mit der Ebene einen Winkel ein, der hier durch den Doppelpfeil 27 angedeutet ist.
Der Winkel ist dabei größer als 0° und kleiner als 90°. Durch diese angewinkelte Ausrichtung der Sauganschlussausnehmung 24 kann ihr Durchströmungsquerschnitt beziehungsweise ihre Durchströmungsquerschnittsfläche im Vergleich zu der vorstehend beschriebenen Ausführungsform deutlich vergrößert werden. Dies kann für die weiteren Sauganschlussausnehmungen 24 ebenfalls realisiert sein.
Die 3 zeigt die Innenzahnradpumpe 1 mit Sauganschlussausnehmungen 24 in einer dritten Ausführungsform. Erneut wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen und nachfolgend lediglich auf die Unterschiede eingegangen. Die dargestellte Sauganschlussausnehmung 24 beziehungsweise ihre Längsmittelachse 26 ist analog zu der vorstehend beschriebenen zweiten Ausführungsform gegenüber der Mündungsöffnung 25 beziehungsweise der von dieser definierten Ebene angewinkelt. Um ihren Durchströmungsquerschnitt beziehungsweise ihre Fläche weiter zu vergrößern, ist sie als Stufenausnehmung ausgestaltet, verfügt also entlang ihrer Längsmittelachse 26 über unterschiedliche Durchströmungsquerschnitte.
Beispielsweise weist sie auf ihrer der Saugkammer 17 zugewandten Seite einen Querschnitt beziehungsweise einen Durchmesser auf, welcher durch den Doppelpfeil 28 angedeutet ist, während sie auf ihrer der Druckkammer 18 abgewandten Seite einen Durchströmungsquerschnitt beziehungsweise einen Durchmesser aufweist, welcher mithilfe des Doppelpfeils 29 verdeutlicht ist. Der erste Durchströmungsquerschnitt ist dabei hinsichtlich seiner Fläche kleiner als der zweite Durchströmungsquerschnitt. Auf diese Art und Weise wird der Lagerbereich 5 im Vergleich zu der vorstehend erläuterten zweiten Ausführungsform nicht verkleinert, sodass eine Steuerkante 30 erhalten bleibt.
Die 4 zeigt eine Längsschnittdarstellung der Innenzahnradpumpe 1 mit dem Sauganschluss 19 der ersten Ausführungsform. Die dazugehörige Schnittrichtung ist in 1 durch die Schnittmarke A gekennzeichnet. Es wird deutlich, dass mehrere Sauganschlussausnehmungen 24 vorliegen, welche in axialer Richtung bezüglich der Hohlraddrehachse 6 voneinander beabstandet angeordnet sind. Dabei werden sie – im Längsschnitt gesehen – von einem Steg 31 separiert, welche vorzugsweise Bestandteil des Gehäuses 11 ist und insoweit auch als Gehäusesteg bezeichnet werden kann. Der Sauganschluss 19 wird also nicht lediglich von einer einzigen Sauganschlussausnehmung 24, sondern vielmehr von mehreren Sauganschlussausnehmungen 24 gemeinsam gebildet. In der hier dargestellten Ausführungsform ist der Steg 31 im Längsschnitt gesehen rechteckig.
Um dennoch ein einfaches strömungstechnisches Anschließen einer Fluidleitung (hier nicht dargestellt) an die Innenzahnradpumpe 1 beziehungsweise den Sauganschluss 19 zu ermöglichen, kann ein Sauganschlussstutzen 32 vorgesehen sein, welcher an dem Gehäuse 11 angeordnet, insbesondere an diesem befestigt ist. Beispielsweise liegt zwischen dem Sauganschlussstutzen 32 und dem Gehäuse 11 wenigstens eine Dichtung 33, insbesondere in Form eines Dichtrings, vor. Bevorzugt umgreift die Dichtung 33 den Durchströmungsquerschnitt des Sauganschlussstutzens 32 auf seiner dem Gehäuse 11 zugewandten Seite vollständig.
Es ist deutlich erkennbar, dass der Sauganschlussstutzen 32 auf seiner dem Gehäuse zugewandten Seite einen Durchströmungsquerschnitt aufweist, der zumindest oder nur in axialer Richtung (angedeutet durch den Doppelpfeil 34) größere Abmessungen aufweist als ein Durchströmungsquerschnitt auf seiner dem Gehäuse 11 abgewandten Seite, wobei die Abmessungen des zuletzt genannten Durchströmungsquerschnitts durch den Doppelpfeil 35 gezeigt sind. Anders ausgedrückt ist es insbesondere vorgesehen, dass der Durchströmungsquerschnitt des Sauganschlussstutzens 32 auf seiner dem Gehäuse 11 zugewandten Seite größere Abmessungen in axialer Richtung aufweist als auf seiner dem Gehäuse abgewandten Seite. Selbstverständlich kann eine Durchströmungsquerschnittsfläche des Sauganschlussstutzens 32 trotz der Veränderung der Abmessungen des Durchströmungsquerschnitts entlang einer Durchströmungsrichtung konstant sein beziehungsweise einen konstanten Absolutwert aufweisen.
Es wird zudem deutlich, dass das Gehäuse 11 mehrteilig ist und ein Gehäuseelement 36 sowie Lagerdeckel 37 und 38 aufweist. Das Gehäuseelement 36 umgreift das Hohlrad 5 in Umfangsrichtung vorzugsweise vollständig und weist in axialer Richtung bezüglich der Hohlraddrehachse 6 eine größere Erstreckung auf als das Hohlrad 5. An den in axialer Richtung gegenüberliegenden Seiten sind die Lagerdeckel 37 und 38 an dem Gehäuseelement 36 angeordnet und verschließen dieses endseitig. In den Lagerdeckeln 37 und 38 sind vorzugsweise Lager 39, beispielsweise Gleitlager oder Wälzlager, für die Antriebswelle und mithin das Ritzel 2 angeordnet. Auf die Lagerung des Hohlrads 5 in radialer Richtung wurde vorstehend bereits eingegangen.
Die Lagerung des Hohlrads 5 in axialer Richtung wird mittels zweiter Lagerelemente 40 und 41 erzielt, die in axialer Richtung auf gegenüberliegenden Seiten des Hohlrads angeordnet sind und beispielsweise auch als Axialscheiben bezeichnet werden können. Die Lageelemente 40 und 41 sind dabei in axialer Richtung zwischen dem Hohlrad 5 und dem Gehäuse 11, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel zwischen dem Hohlrad 5 und dem Lagerdeckel 37 beziehungsweise 38, angeordnet. Dabei ist zwischen dem Gehäuse 11 und jedem der Lagerelemente 40 und 41 jeweils ein Federelement 42 vorgesehen, welches das jeweilige Lagerelement 40 beziehungsweise 41 in Richtung des Hohlrads 5 drängt.
Das Federelement 42 kann beispielsweise in Form einer Dichtung vorliegen, also zugleich eine Dichtwirkung aufweisen. Zusätzlich kann in jedem der Lagerelemente 40 und 41 ein Strömungsdurchbruch 43 vorliegen, welcher das jeweilige Lagerelement 40 beziehungsweise 41 in axialer Richtung vollständig durchgreift. Über den Strömungsdurchbruch 43 kann das in der Druckkammer 18 vorliegende Fluid eine Druckkraft in axialer Richtung zwischen dem Gehäuse 11 und dem jeweiligen Lagerelement 40 beziehungsweise 41 ausüben, wodurch eine zusätzliche Abstützung des Lagerelements 40 oder 41 in axialer Richtung erzielt wird. Der aufgrund des Strömungsdurchbruchs 43 erzielte Druckausgleich zwischen den gegenüberliegenden Seiten des Lagerelementes 40 beziehungsweise 41 bewirkt, dass das Federelement 42 nicht durch den in der Druckkammer 18 vorliegende Fluiddruck komprimiert wird, sodass mittels des Federelements 42 stets ein im Wesentlichen gleichbleibender Anpressdruck der Lagerelemente 40 und 41 an das Hohlrad 5 erzielt wird.
Die Lagerelemente 40 und 41 sind dabei vorzugsweise derart bemessen, dass in axialer Richtung auf jeder Seite des Hohlrads 5 in der Saugkammer 17 Abstände zwischen Stirnseiten des Hohlrads 5 sowie dem Gehäuse 11 verbleiben, welche hier durch l₃ gekennzeichnet sind. Das Hohlrad 5 weist dabei eine Erstreckung l₁ in axialer Richtung auf, welche kleiner ist als eine Erstreckung l₂ der Saugkammer 17 in axialer Richtung. Somit kann das Fluid aus der Saugkammer 17 ohne weiteres in den Förderraum 21 gelangen, weil in der Saugkammer 17 in axialer Richtung neben dem Hohlrad 5 beidseitig jeweils ein Strömungspfad 44 vorliegt, über welchen eine Strömungsverbindung zwischen der Saugkammer 17 und dem Förderraum 21 vorliegt. Besonders bevorzugt weist der Sauganschlussstutzen 32 auf seiner dem Gehäuse 11 zugewandten Seite Abmessungen auf, welche der Erstreckung l₂ entsprechen, sodass eine Innenumfangsfläche 45 des Sauganschlussstutzens 32 wenigstens bereichsweise mit Innenumfangsflächen 46 der Sauganschlussausnehmungen 24 fluchtet.
Die 5 zeigt eine Längsschnittdarstellung der Innenzahnradpumpe 1, wobei eine zweite Variante des Stegs 31 dargestellt ist. Hinsichtlich der weiteren Ausgestaltung wird vollumfänglich auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Der Steg 31 weist nun keine Rechteckform auf, sondern ist vielmehr außenseitig, beispielsweise auf seiner dem Sauganschlussstutzen 32 zugewandten Seite, mit Fasen 47 versehen, sodass zwei ebene Schrägflächen ausgestaltet sind. Die Fasen 47 weisen dabei denselben Anstellwinkel auf, sodass im Längsschnitt gesehen eine gleichschenkelige Dreiecksform vorliegt. Durch eine derartige Ausgestaltung des Stegs 31 wird das Fluid in axialer Richtung nach außen abgelenkt, sodass es in Richtung der Einströmpfade 44 geführt wird. Das Überströmen des Fluids aus der Druckkammer 18 in den Förderraum 21 entlang der Einströmpfade 44 wird mithin deutlich verbessert, insbesondere tritt ein geringerer Strömungswiderstand auf.
Die 6 zeigt eine Längsschnittdarstellung der Innenzahnradpumpe 1, wobei der Sauganschluss 19 in einer alternativen Variante ausgeführt ist. Gemäß den vorstehenden Ausführungen weist der Steg 31 die beiden Fasen 47 auf. Gleichzeitig kann jedoch der Durchströmungsquerschnitt des Sauganschlussstutzens 32 beziehungsweise seine Fläche auf seiner dem Gehäuse 11 zugewandten Seite kleiner sein als in der vorstehend beschriebenen Ausführungsform. Um dennoch ein Einströmen des Fluids in die Innenzahnradpumpe 1 mit geringem Strömungswiderstand zu realisieren, sind die Längsmittelachsen 26 der Sauganschlussausnehmungen 24 bezüglich ihrer jeweiligen Mündungsöffnung 25 geneigt angeordnet, schließen also mit dieser jeweils einen Winkel ein, welcher größer ist als 0° und kleiner als 90°. Besonders bevorzugt beträgt der Winkel 45°.
Dabei kann es vorgesehen sein, dass die Längsmittelachse 26 das Hohlrad 5 beziehungsweise dessen Außenumfangsfläche 16 nicht schneidet. Ist dies jedoch, wie hier dargestellt, der Fall, so soll der Abstand eines Punkts 48, in welchem die jeweilige Längsmittelachse 26 die Außenumfangsfläche 16 des Hohlrads 5 schneidet, einen Abstand von der jeweils nächstliegenden Stirnseite 49 des Hohlrads 5 aufweisen, welcher bezogen auf die Abmessungen des Hohlrads 5 in axialer Richtung höchstens 10 % beträgt. Auch mit einer derartigen Ausführungsform wird das Fluid bei gleichzeitig geringem Druckverlust in Richtung der Einströmpfade 44 geleitet.
Die 7 zeigt eine Draufsicht auf einen Bereich der Innenzahnradpumpe 1. Zu erkennen ist der Druckanschluss 20 mit den Sauganschlussausnehmungen 24 und der jeweiligen Längsmittelachse 26. Erkennbar ist zudem das Hohlrad 5 durch die Sauganschlussausnehmungen 24 hindurch. Es wird deutlich, dass der Sauganschluss 19 in axialer Richtung insgesamt eine größere Erstreckung aufweist als das Hohlrad 5. Gestrichelt dargestellt ist zudem der Sauganschlussstutzen 32. Dieser weist eine Einlassöffnung 50 auf, die im Querschnitt vorzugsweise rund ist. Das dem Gehäuse 11 zugewandte Ende des Sauganschlussstutzens 32 ist dagegen stadionförmig. Die Durchströmungsquerschnittsfläche der Einlassöffnung kann größer, kleiner oder gleich der Durchströmungsquerschnittsfläche an dem dem Gehäuse 11 zugewandten Ende des Sauganschlussstutzens 32 sein.
Die 8 zeigt eine Draufsicht auf die Innenzahnradpumpe 1, wobei der Sauganschluss 19 sowie der Sauganschlussstutzen 32 eine alternative Formgebung aufweisen. Grundsätzlich wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Die hier dargestellten Sauganschlussausnehmungen 24 sind rechteckig ausgestaltet, wobei ihre Kanten vorzugsweise abgerundet sind. Selbstverständlich können jedoch auch harte Kanten ausgebildet sein. Um beide Sauganschlussausnehmungen 24 vollständig zu übergreifen, weist der Sauganschlussstutzen 32 auf seiner dem Gehäuse 11 zugewandten Seite ebenfalls einen rechteckigen Durchströmungsquerschnitt auf, während die Einlassöffnung 50 weiterhin rund ist.
Die 9 zeigt eine weitere Draufsicht auf die Innenzahnradpumpe 1, wobei der Sauganschluss 19 und der Sauganschlussstutzen 32 in einer dritten Variante ausgeführt sind. Erneut wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen. Der Unterschied zu der vorstehend beschriebenen zweiten Variante liegt lediglich darin, dass der Steg 31, durch welchen die Sauganschlussausnehmungen 24 in axialer Richtung bezüglich der Hohlraddrehachse 6 voneinander separiert sind, die vorstehend beschriebenen Fasen 47 aufweist, sodass der Steg 31 auf seiner dem Sauganschlussstutzen 32 zugewandten Seite eine Kante 51 aufweist, welche in axialer Richtung vorzugsweise mittig bezüglich des Sauganschlussstutzens 32 angeordnet ist.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 1403899 [0008]

Claims

Zahnradmaschine (1), mit einem eine Außenverzahnung (4) aufweisenden Ritzel (2) sowie einem um eine Hohlraddrehachse (6) und bezüglich des Ritzels (2) exzentrisch gelagerten Hohlrad (5), das eine bereichsweise mit der Außenverzahnung (4) kämmende Innenverzahnung (7) aufweist, oder mit einem eine erste Außenverzahnung aufweisenden ersten Zahnrad sowie einem zweiten Zahnrad, das eine bereichsweise mit der ersten Außenverzahnung kämmende zweite Außenverzahnung aufweist, wobei ein Gehäuse (11) der Zahnradmaschine (1) einen Sauganschluss (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauganschluss (19) über mehrere, beabstandet voneinander in dem Gehäuse (11) ausgebildete Sauganschlussausnehmungen (24) verfügt.
Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Sauganschlussausnehmungen (24) eine gehäuseaußenseitige Mündungsstelle (25) aufweist, die von einem an den Sauganschluss (19) angeschlossenen Sauganschlussstutzen (32) übergriffen ist.
Zahnradmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Sauganschlussausnehmungen (24) eine Längsmittelachse (26) aufweist, wobei die Längsmittelachse (26) senkrecht auf einer die außenseitige Mündungsöffnung (25) aufnehmenden gedachten Ebene steht oder bezüglich dieser angewinkelt ist.
Zahnradmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Längsmittelachse (26) wenigstens einer der Sauganschlussausnehmungen (24) beabstandet von dem Hohlrad (5) verläuft oder dessen Außenumfangsfläche (16) in einem Punkt (48) schneidet, der von einer Stirnseite (49) des Hohlrads (5) einen Abstand aufweist, der bezogen auf die Abmessungen des Hohlrads (5) in axialer Richtung höchstens 10 % beträgt.
Zahnradmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine der Sauganschlussausnehmungen (24) als Stufenausnehmung ausgestaltet ist.
Zahnradmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – im Längsschnitt gesehen – ein in axialer Richtung zwischen zwei der Sauganschlussausnehmungen (24) vorliegender Steg (31), insbesondere Gehäusesteg, außenseitig wenigstens eine Fase (47), insbesondere beidseitig jeweils eine Fase (47), aufweist.
Zahnradmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Sauganschlussausnehmungen (24) einen Durchströmungsquerschnitt aufweist, der rund, oval, stadionförmig oder mehreckig, insbesondere rechteckig, ist.
Zahnradmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Durchströmungsquerschnitt der dem Gehäuse (11) zugewandten Seite des Sauganschlussstutzens (32) rund, oval, stadionförmig oder mehreckig, insbesondere rechteckig, ist.
Zahnradmaschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sauganschlussstutzen (32) auf seiner dem Gehäuse (11) zugewandten Seite einen Durchströmungsquerschnitt aufweist, der zumindest in axialer Richtung größere Abmessungen aufweist als das Hohlrad (5).
Zahnradmaschine (1), insbesondere nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, mit einem eine Außenverzahnung (4) aufweisenden Ritzel (2) sowie einem um eine Hohlraddrehachse (6) und bezüglich des Ritzels (2) exzentrisch gelagerten Hohlrad (5), das eine bereichsweise mit der Außenverzahnung (4) kämmende Innenverzahnung (7) aufweist, oder mit einem eine erste Außenverzahnung aufweisenden ersten Zahnrad sowie einem zweiten Zahnrad, das eine bereichsweise mit der ersten Außenverzahnung kämmende zweite Außenverzahnung aufweist, wobei ein Gehäuse (11) der Zahnradmaschine (1) einen Sauganschluss (19) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an den Sauganschluss (19) ein Sauganschlussstutzen (32) angeschlossen ist, der auf seiner dem Gehäuse (11) zugewandten Seite über einen unrunden Durchströmungsquerschnitt verfügt.