DE102017203003A1

DE102017203003A1 - External gear pump for a waste heat recovery system

Info

Publication number: DE102017203003A1
Application number: DE102017203003.8A
Authority: DE
Inventors: Guido Bredenfeld; Jakob Branczeisz; Matthias Riedle
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2017-02-24
Filing date: 2017-02-24
Publication date: 2018-08-30

Abstract

Außenzahnradpumpe (1), insbesondere für ein Abwärmerückgewinnungssystem. Die Außenzahnradpumpe (1) umfasst ein Pumpengehäuse (2), wobei in dem Pumpengehäuse (2) eine Innenwand (61) ausgebildet ist. Die Innenwand (61) begrenzt einen Arbeitsraum (6). In dem Arbeitsraum (6) sind ein erstes Zahnrad (11) und ein zweites Zahnrad (12) miteinander kämmend angeordnet. Das erste Zahnrad (11) weist eine Anzahl von ersten Zähnen (13) und das zweite Zahnrad (12) eine Anzahl von zweiten Zähnen (14) auf. An den Zähnen (13, 14) ist jeweils ein Zahnkopf (13b, 14b) ausgebildet. An den Zahnköpfen (13b, 14b) ist jeweils ein Dichtsegment (15) angeordnet. Die Dichtsegmente (15) wirken mit der Innenwand (61) zusammen.

External gear pump (1), in particular for a waste heat recovery system. The external gear pump (1) comprises a pump housing (2), wherein in the pump housing (2) an inner wall (61) is formed. The inner wall (61) defines a working space (6). In the working space (6), a first gear (11) and a second gear (12) are arranged meshing with each other. The first gear (11) has a number of first teeth (13) and the second gear (12) a number of second teeth (14). At the teeth (13, 14) in each case a tooth head (13b, 14b) is formed. At the tooth tips (13b, 14b) each have a sealing segment (15) is arranged. The sealing segments (15) cooperate with the inner wall (61).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe, insbesondere ausgeführt als Speisefluidpumpe eines Abwärmerückgewinnungssystems einer Brennkraftmaschine.The present invention relates to an external gear pump, in particular embodied as a feed fluid pump of a waste heat recovery system of an internal combustion engine.

Stand der TechnikState of the art

Außenzahnradpumpen sind vielfach aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 042 066 A1 . Die bekannte Außenzahnradpumpe umfasst ein Pumpengehäuse, in welchem eine Innenwand ausgebildet ist. Die Innenwand begrenzt einen Arbeitsraum. In dem Arbeitsraum sind ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad miteinander kämmend angeordnet. Die Zahnräder weisen eine Beschichtung auf, wobei die Beschichtung galvanisch oder adhäsiv aufgebracht ist.External gear pumps are widely known from the prior art, for example from the published patent application DE 10 2008 042 066 A1 , The known external gear pump comprises a pump housing in which an inner wall is formed. The inner wall limits a work space. In the working space, a first gear and a second gear are meshed with each other. The gears have a coating, wherein the coating is applied galvanically or adhesively.

Weiterhin ist auch die prinzipielle Anordnung von Speisefluidpumpen innerhalb eines Abwärmerückgewinnungssystems einer Brennkraftmaschine bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2013 205 648 A1 . Jedoch lassen die bekannten Dokumente offen, wie die Speisefluidpumpe mit schlecht schmierenden Medien von Abwärmerückgewinnungssystemen über eine lange Lebensdauer betrieben werden kann.Furthermore, the basic arrangement of Speisefluidpumpen within a waste heat recovery system of an internal combustion engine is known, for example from the published patent application DE 10 2013 205 648 A1 , However, the known documents disclose how the feed fluid pump can be operated with poorly lubricating media from waste heat recovery systems over a long life.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Die erfindungsgemäße Außenzahnradpumpe weist einen verbesserten radialen Kontakt der Zahnräder, genauer der Zahnköpfe zum Pumpengehäuse auf, wobei der Kontakt insbesondere sehr verschleißfest und vergleichsweise dicht ausgeführt ist und keinen spanenden Einlaufprozess benötigt. Dadurch kann die Außenzahnradpumpe auch sehr gut als Speisefluidpumpe eines Abwärmerückgewinnungssystems verwendet werden.The external gear pump according to the invention has an improved radial contact of the gears, more precisely the tooth heads to the pump housing, wherein the contact is in particular very wear-resistant and relatively dense and does not require a machining process. Thereby, the external gear pump can also be used very well as a feed fluid pump of a waste heat recovery system.

Dazu umfasst die Außenzahnradpumpe ein Pumpengehäuse. In dem Pumpengehäuse ist eine Innenwand ausgebildet. Die Innenwand begrenzt einen Arbeitsraum. In dem Arbeitsraum sind ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad miteinander kämmend angeordnet. Das erste Zahnrad weist eine Anzahl von ersten Zähnen und das zweite Zahnrad eine Anzahl von zweiten Zähnen auf. An den Zähnen ist jeweils ein Zahnkopf ausgebildet. An den Zahnköpfen ist jeweils ein Dichtsegment angeordnet. Die Dichtsegmente wirken mit der Innenwand zusammen.For this purpose, the external gear pump comprises a pump housing. In the pump housing, an inner wall is formed. The inner wall limits a work space. In the working space, a first gear and a second gear are meshed with each other. The first gear has a number of first teeth and the second gear has a number of second teeth. On the teeth, a tooth head is formed in each case. At the tooth tips a sealing segment is arranged in each case. The sealing segments interact with the inner wall.

Der radiale Kontakt zwischen der Innenwand und den Zahnrädern findet damit an den Dichtsegmenten statt, die so gestaltet sind, dass der Kontakt sowohl möglichst mediendicht als auch sehr verschleißbeständig ausgeführt ist. Vorzugsweise sind die Dichtsegmente dazu aus Kunststoff, insbesondere aus einem Elastomer, aus Keramik oder aus Graphit ausgeführt. Dadurch entfällt das bei Außenzahnradpumpen übliche Einlaufen der Zahnräder in das Pumpengehäuse zu Beginn des Betriebs. Demzufolge wird bei der erfindungsgemäßen Außenzahnradpumpe die Bildung von Partikeln und damit ein Schmutzeintrag ins System vermieden. Die Lebensdauer der gesamten Außenzahnradpumpe und der ihr nachgeschalteten Systemkomponenten erhöht sich dadurch.The radial contact between the inner wall and the gears thus takes place on the sealing segments, which are designed so that the contact is designed as media-tight as possible and very resistant to wear. For this purpose, the sealing segments are preferably made of plastic, in particular of an elastomer, of ceramic or of graphite. This eliminates the usual in Außenenzahnradpumpen running of the gears in the pump housing at the beginning of operation. Accordingly, in the external gear pump according to the invention the formation of particles and thus a dirt entry into the system is avoided. The life of the entire external gear pump and its downstream system components increases.

In vorteilhaften Ausführungen ist das Material der Dichtsegmente ein Kunststoff, vorzugsweise PEEK. Viele Kunststoffe, insbesondere PEEK (Polyetheretherketon), sind sehr resistent gegenüber aggressiven Medien und weisen gleichzeitig sehr gute tribologische Eigenschaften auf. Kunststoffe korrodieren nicht. Die Lebensdauer der Außenzahnradpumpe wird dadurch erhöht. Insbesondere in der Anwendung für Arbeitsmedien eines Abwärmerückgewinnungssystems sind Kunststoffe daher sehr geeignet.In advantageous embodiments, the material of the sealing segments is a plastic, preferably PEEK. Many plastics, in particular PEEK (polyetheretherketone), are very resistant to aggressive media and at the same time have very good tribological properties. Plastics do not corrode. The life of the external gear pump is thereby increased. Especially in the application for working media of a waste heat recovery system, plastics are therefore very suitable.

In vorteilhaften Ausführungen ist in den Zahnköpfen jeweils eine Ausnehmung ausgebildet, in der das zugehörige Dichtsegment angeordnet ist. Dadurch kann jedes Dichtsegment definiert zum zugehörigen Zahnkopf positioniert werden. Die Ausnehmungen verlaufen dabei vorzugsweise in axialer Richtung der Zahnräder. In advantageous embodiments, a respective recess is formed in the tooth heads, in which the associated sealing segment is arranged. As a result, each sealing segment can be positioned defined to the associated tooth head. The recesses preferably run in the axial direction of the gears.

In einer vorteilhaften Ausführung sind die Dichtsegmente jeweils formschlüssig mit dem zugehörigen Zahnkopf verbunden. Dadurch ist der Verbund aus Zahnkopf und Dichtsegment sehr fest bzw. steif ausgeführt. Weiterhin wird dadurch ein Herauslösen des Dichtsegments aus dem Zahnkopf unterbunden.In an advantageous embodiment, the sealing segments are each connected in a form-fitting manner to the associated tooth head. As a result, the composite of tooth head and sealing segment is made very firm or stiff. Furthermore, a detachment of the sealing segment from the tooth head is thereby prevented.

In vorteilhaften Weiterbildungen weisen die Dichtsegmente jeweils die Form eines Schwalbenschwanzes auf. Diese Ausführung garantiert eine gute Kraftübertragung zwischen Zahnkopf und Dichtsegment.In advantageous developments, the sealing segments each have the shape of a dovetail. This design guarantees good power transmission between the tooth head and the sealing segment.

Vorteilhafterweise ist der Schwalbenschwanz in der zugehörigen Ausnehmung eingepresst. Dadurch ist die Verbindung zwischen Dichtsegment und Zahnkopf besonders steif und eng toleriert ausführbar. Der Schwalbenschwanz kann dazu beispielsweise auch in die Ausnehmung mittels eines Spritzgussverfahrens eingespritzt werden.Advantageously, the dovetail is pressed into the associated recess. As a result, the connection between the sealing segment and the tooth head is particularly stiff and tight tolerances executable. For example, the dovetail can also be injected into the recess by means of an injection molding process.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist das Dichtsegment auf den Zahnkopf bzw. in die Ausnehmung gespritzt. Dies ist ein besonders geeignetes Fertigungsverfahren. So kann das Dichtsegment bzw. der Schwalbenschwanz günstig und spielfrei in die Ausnehmung eingebracht werden. Weiterhin können damit sehr komplexe Geometrien kostengünstig hergestellt werden.In an advantageous development, the sealing segment is sprayed onto the tooth head or into the recess. This is a particularly suitable manufacturing process. Thus, the sealing segment or the dovetail can be introduced cheap and backlash in the recess. Farther Thus, very complex geometries can be produced inexpensively.

In alternativen vorteilhaften Ausführungen sind die Dichtsegmente jeweils zylinderförmig ausgebildet, so dass die Dichtsegmente an der Innenwand abrollbar sind. Die Zylinderachse des Dichtsegments verläuft parallel zur Achse der Zahnräder. Dadurch ergibt sich ein sehr reibungsarmes Abrollen der Dichtsegmente an der Innenwand. Gleichzeitig ist der Spalt zwischen Dichtsegment und Innenwand quasi auf null gestellt, da das Abrollen einen Festkörperkontakt darstellt. Der hydromechanische Wirkungsgrad der Außenzahnradpumpe ist in dieser Ausführung besonders gut.In alternative advantageous embodiments, the sealing segments are each cylindrical, so that the sealing segments are unrolled on the inner wall. The cylinder axis of the sealing segment runs parallel to the axis of the gears. This results in a very low-friction rolling of the sealing segments on the inner wall. At the same time the gap between the sealing segment and the inner wall is virtually set to zero, since the rolling represents a solid state contact. The hydromechanical efficiency of the external gear pump is particularly good in this embodiment.

In vorteilhaften Ausführungen sind die Dichtsegmente jeweils durch eine Feder gegen die Innenwand beaufschlagt. Dadurch ist eine gute Abdichtung der Zahnkammern zu der Innenwand gewährleistet. Selbst bei einem Verschleiß des Dichtsegments oder der Innenwand würde das Dichtsegment durch die Federkraft nachgeführt. Die Abdichtung ist somit sehr robust über die gesamte Lebensdauer der Außenzahnradpumpe.In advantageous embodiments, the sealing segments are each acted upon by a spring against the inner wall. As a result, a good seal of the tooth chambers is ensured to the inner wall. Even with wear of the sealing segment or the inner wall, the sealing segment would be tracked by the spring force. The seal is thus very robust over the entire life of the external gear pump.

Vorteilhafterweise ist die Feder dabei in der zugehörigen Ausnehmung angeordnet. Dadurch ist die Feder zum einen robust und zum anderen bauraumsparend positioniert.Advantageously, the spring is arranged in the associated recess. As a result, the spring is on the one hand robust and on the other hand space-saving positioned.

In vorteilhaften Weiterbildungen sind die Dichtsegmente jeweils im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet. Dies ist eine einfache Geometrie, die dennoch eine sehr gute Abdichtung des Dichtsegments in seiner Ausnehmung gestattet. Die Zahnkammern werden dadurch sehr gut abgedichtet.In advantageous developments, the sealing segments are each formed essentially cuboid. This is a simple geometry that still allows a very good seal of the sealing segment in its recess. The tooth chambers are thereby sealed very well.

In vorteilhaften Ausführungen weisen die Dichtsegmente jeweils eine Beschichtung auf. Die Beschichtung kann dabei beispielsweise eine DLC-Beschichtung, Gleitlackbeschichtung oder keramische Beschichtung sein und anwendungsspezifisch angepasst sein. Dadurch kann die Verschleißbeständigkeit weiter minimiert und die Dichtheit zur Innenwand weiter erhöht werden. Weiterhin kann die Beschichtung dabei tribologisch so günstig gewählt werden, dass der hydromechanische Wirkungsgrad der gesamten Außenzahnradpumpe verbessert wird.In advantageous embodiments, the sealing segments each have a coating. The coating can be, for example, a DLC coating, bonded coating or ceramic coating and adapted to the application. As a result, the wear resistance can be further minimized and the tightness to the inner wall can be further increased. Furthermore, the coating can be chosen so tribologically favorable that the hydromechanical efficiency of the entire external gear pump is improved.

Außenzahnradpumpen eignen sich sehr gut für die Anwendung in Abwärmerückgewinnungssystemen von Brennkraftmaschinen. Daher ist die erfindungsgemäße Außenzahnradpumpe sehr vorteilhaft in einem Abwärmerückgewinnungssystem verwendbar. Das Abwärmerückgewinnungssystem weist einen ein Arbeitsmedium führenden Kreislauf auf, wobei der Kreislauf in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisefluidpumpe, einen Verdampfer, eine Expansionsmaschine und einen Kondensator umfasst. Die Speisefluidpumpe ist dabei als Außenzahnradpumpe mit den vorhergehend beschriebenen Merkmalen ausgeführt.External gear pumps are very suitable for use in waste heat recovery systems of internal combustion engines. Therefore, the external gear pump according to the invention is very advantageously usable in a waste heat recovery system. The waste heat recovery system comprises a circuit carrying a working medium, wherein the circuit in the flow direction of the working medium comprises a feed fluid pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser. The feed fluid pump is designed as an external gear pump with the features described above.

Neben der hohen Chemikalienbeständigkeit weist die Außenzahnradpumpe eine gute Abdichtung der Zahnkammern auch für niederviskose Arbeitsmedien auf. Weiterhin werden keine Schmutzpartikel in das Abwärmerückgewinnungssystem eingetragen, da die erfindungsgemäße Außenzahnradpumpe kein zerspanendes Einlaufverhalten besitzt.In addition to the high chemical resistance, the external gear pump has a good sealing of the tooth chambers, even for low-viscosity working media. Furthermore, no dirt particles are introduced into the waste heat recovery system, since the external gear pump according to the invention has no chipping run-in behavior.

Figurenlistelist of figures

Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt:

1 eine Außenzahnradpumpe des Stands der Technik in Explosionsdarstellung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,
2 einen Schnitt durch eine Außenzahnradpumpe des Stands der Technik, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,
3 eine perspektivische Ansicht eines auf einer Welle angeordneten Zahnrads einer Außenzahnradpumpe, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,
4 den Ausschnitt IV der 3 in einer erfindungsgemäßen Ausführung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,
5 den Ausschnitt V der 3 in einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind,
6 den Ausschnitt VI der 3 in noch einer weiteren erfindungsgemäßen Ausführung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.

Hereinafter, embodiments of the invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. It shows:

1 an external gear pump of the prior art in an exploded view, wherein only the essential areas are shown,
2 a section through an external gear pump of the prior art, wherein only the essential areas are shown,
3 a perspective view of a arranged on a shaft gear of an external gear pump, wherein only the essential areas are shown,
4 the section IV of the 3 in an embodiment according to the invention, wherein only the essential areas are shown,
5 the section V of 3 in a further embodiment of the invention, wherein only the essential areas are shown,
6 the section VI of the 3 in yet another embodiment of the invention, wherein only the essential areas are shown.

Ausführungsformen der ErfindungEmbodiments of the invention

In 1 ist eine Außenzahnradpumpe 1 aus dem Stand der Technik in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Außenzahnradpumpe 1 umfasst ein Pumpengehäuse 2, einen Deckel 3 und einen Bodenflansch 4. Der Deckel 3 und der Bodenflansch 4 sind unter Zwischenlage des Pumpengehäuses 2 durch vier Schrauben 5 miteinander verspannt. Das Pumpengehäuse 2, der Deckel 3 und der Bodenflansch 4 begrenzen einen Arbeitsraum 6.In 1 is an external gear pump 1 from the prior art shown in an exploded view. The external gear pump 1 includes a pump housing 2 , a lid 3 and a bottom flange 4 , The lid 3 and the bottom flange 4 are under the interposition of the pump housing 2 by four screws 5 braced together. The pump housing 2 , the lid 3 and the bottom flange 4 limit a workspace 6 ,

In dem Arbeitsraum 6 sind ein erstes Zahnrad 11 und ein zweites Zahnrad 12 kämmend miteinander angeordnet. Das erste Zahnrad 11 ist auf einer ersten Welle 21 befestigt und das zweite Zahnrad 12 auf einer zur ersten Welle 21 parallelen zweiten Welle 22. Die erste Welle 21 dient dabei als Antriebswelle und ist mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden, beispielsweise einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors. Dazu ragt die erste Welle 21 durch den Bodenflansch 4.In the workroom 6 are a first gear 11 and a second gear 12 arranged in mesh with each other. The first gear 11 is on a first wave 21 attached and the second gear 12 on one to the first wave 21 parallel second wave 22 , The first wave 21 serves as a drive shaft and is with a drive, not shown connected, for example, a crankshaft of an internal combustion engine. The first wave stands out for that 21 through the bottom flange 4 ,

Die beiden Wellen 21, 22 ragen jeweils durch das ihnen zugeordnete Zahnrad 11, 12 und sind mit diesem fest verbunden. Beiderseits der Zahnräder 11, 12 sind die Wellen 21, 22 gelagert. Die Lagerung erfolgt durch zwei Lagerbrillen 30, 40, wobei die Lagerbrillen 30, 40 in dem Arbeitsraum 6 angeordnet sind: eine Lagerbrille 30 ist benachbart zum Bodenflansch 4 angeordnet und eine weitere Lagerbrille 40 benachbart zum Deckel 3. In beiden Lagerbrillen 30, 40 sind jeweils zwei Lagerbuchsen 9 eingepresst. Die Lagerbuchsen 9 der Lagerbrille 30 lagern die beiden Wellen 21, 22 antriebsseitig und die Lagerbuchsen 9 der weiteren Lagerbrille 40 auf der dazu gegenüberliegenden Seite der Zahnräder 11, 12.The two waves 21 . 22 each protrude through their associated gear 11, 12 and are firmly connected to this. On both sides of the gears 11 . 12 are the waves 21 . 22 stored. The storage takes place by two bearing glasses 30 , 40, bearing glasses 30 . 40 in the workroom 6 are arranged: a bearing glasses 30 is adjacent to the bottom flange 4 arranged and another bearing glasses 40 adjacent to the lid 3 , In both bearing glasses 30 . 40 are each two bushings 9 pressed. The bearing bushes 9 the bearing glasses 30 store the two waves 21 . 22 drive side and the bearing bushes 9 the other bearing glasses 40 on the opposite side of the gears 11, 12th

Die vier Lagerbuchsen 9 haben jeweils eine Radiallagerfunktion. Die Axiallagerfunktion wird durch die beiden Lagerbrillen 30, 40 erreicht: Dazu weist die Lagerbrille 30 stirnseitig eine Anschlagfläche 31 auf und die weitere Lagerbrille 40 stirnseitig eine weitere Anschlagfläche 42. Beide Anschlagflächen 31, 42 wirken mit beiden Zahnrädern 11, 12 zusammen. Die Anschlagfläche 31 lagert beide Zahnräder 11, 12 in der axialen Richtung zum Bodenflansch 4 orientiert; die weitere Anschlagfläche 42 lagert beide Zahnräder 11, 12 in der axialen Richtung zum Deckel 3 orientiert.The four bushings 9 each have a radial bearing function. The thrust bearing function is provided by the two bearing glasses 30 . 40 achieved: This has the bearing glasses 30 a stop surface on the front side 31 on and the other bearing glasses 40 the front side another stop surface 42 , Both stop surfaces 31, 42 act with both gears 11 . 12 together. The stop surface 31 stores both gears 11 . 12 in the axial direction to the bottom flange 4 oriented; the further stop surface 42 stores both gears 11 . 12 in the axial direction to the lid 3 oriented.

Zur Abdichtung des Arbeitsraums 6 zur Umgebung sind zwei Dichtungen am Pumpengehäuse 2 angeordnet: Eine Dichtung 28 zwischen dem Pumpengehäuse 2 und dem Deckel 3, und eine weitere Dichtung 29 zwischen dem Pumpengehäuse 2 und dem Bodenflansch 4. Beide Dichtungen 28, 29 verlaufen etwa ringförmig über den Umfang des Pumpengehäuses 28, 29 und sind üblicherweise in entsprechenden Nuten angeordnet.For sealing the work space 6 To the environment are two seals on the pump housing 2 arranged: a seal 28 between the pump housing 2 and the lid 3 , and another seal 29 between the pump housing 2 and the bottom flange 4 , Both seals 28 . 29 run approximately annular over the circumference of the pump housing 28 . 29 and are usually arranged in corresponding grooves.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass die Zahnräder 11, 12 zur Verschleißminimierung eine Haftbeschichtung aufweisen können.From the prior art it is known that the gears 11 . 12 To minimize wear can have an adhesive coating.

2 zeigt einen Schnitt im Bereich der Zahnräder 11, 12 durch eine Außenzahnradpumpe 1. Die beiden Zahnräder 11, 12 sind innerhalb des Pumpengehäuses 2, also im Arbeitsraum 6, angeordnet. Die beiden Zahnräder 11, 12 fördern das Arbeitsmedium entlang der Innenwand 61 des Pumpengehäuses 2. 2 shows a section in the area of the gears 11 . 12 through an external gear pump 1 , The two gears 11 . 12 are inside the pump housing 2 So in the workroom 6 arranged. The two gears 11, 12 promote the working medium along the inner wall 61 of the pump housing 2 ,

2 zeigt weiterhin einen Einlasskanal 71 und einen Auslasskanal 72 der Außenzahnradpumpe 1, welche in den Arbeitsraum 6 der Außenzahnradpumpe 1 münden. Für diesen Fall dreht die erste Welle 21 in der Ansicht der 2 im Uhrzeigersinn 21a und die zweite Welle 22 entgegen des Uhrzeigersinns 22a. Demzufolge stehen die ersten Zähne 13 des ersten Zahnrads 11 an ihren jeweils ersten Zahnflanken 13a im Zahneingriff mit den zweiten Zähnen 14 des zweiten Zahnrads 12 an deren jeweils ersten Zahnflanken 14a. Weiterhin wirken die ersten Zahnköpfe 13b der ersten Zähne 13 und die zweiten Zahnköpfe 14b der zweiten Zähne mit der Innenwand 61 des Pumpengehäuses 2 zusammen. 2 further shows an inlet channel 71 and an outlet channel 72 the external gear pump 1 which are in the workroom 6 the external gear pump 1 open. For this case, the first shaft rotates 21 in the view of 2 clockwise 21a and the second wave 22 counterclockwise 22a , As a result, the first teeth are standing 13 of the first gear 11 at their respective first tooth flanks 13a in mesh with the second teeth 14 of the second gear 12 at their respective first tooth flanks 14a , Furthermore, the first tooth heads act 13b the first teeth 13 and the second teeth heads 14b the second teeth with the inner wall 61 of the pump housing 2 together.

Im Ausführungsbeispiel der 2 sind der Einlasskanal 71 und der Auslasskanal 72 in dem Pumpengehäuse 2 ausgebildet. In alternativen Ausführungsbeispielen können der Einlasskanal 71 und der Auslasskanal 72 jedoch auch anderweitig gestaltet sein, beispielsweise im Deckel 3 oder im Bodenflansch 4 ausgebildet.In the embodiment of 2 are the inlet channel 71 and the exhaust passage 72 in the pump housing 2 educated. In alternative embodiments, the inlet channel 71 and the outlet channel 72 However, also be designed differently, for example in the lid 3 or in the bottom flange 4 educated.

Die Funktionsweise der Außenzahnradpumpe 1 ist wie folgt:The operation of the external gear pump 1 is as follows:

Eines der beiden Zahnräder 11, 12 wird durch die entsprechende Welle 21, 22 angetrieben, so dass durch den Zahneingriff der entsprechenden Zähne 13, 14 die beiden Zahnräder 11, 12 miteinander kämmen. Ersatzweise kann der Antrieb auch anderweitig, beispielsweise elektromechanisch, erfolgen. Das erste Zahnrad 11 rotiert im Uhrzeigersinn 21a und das zweite Zahnrad 12 entgegen dem Uhrzeigersinn 22a. Dadurch wird Arbeitsmedium zwischen den Zahnrädern 11, 12 und der Innenwand 61 des Pumpengehäuses 2 vom Einlasskanal 71 in den Arbeitsraum 6 und anschließend zum Auslasskanal 72 gefördert. Die entgegengesetzte Strömungsrichtung dichtet der Zahneingriff der entsprechenden Zähne 13, 14 zwischen den beiden Zahnrädern 11, 12 ab. In Abhängigkeit des am Auslasskanal 72 anliegenden Drucks wird das Arbeitsmedium dabei im Arbeitsraum 6 verdichtet.One of the two gears 11 . 12 is through the corresponding shaft 21 . 22 driven, so that by the tooth engagement of the appropriate teeth 13 . 14 the two gears 11 . 12 comb each other. Alternatively, the drive can also be otherwise, for example, electromechanical, done. The first gear 11 rotates clockwise 21a and the second gear 12 counterclockwise 22a , As a result, working fluid between the gears 11, 12 and the inner wall 61 of the pump housing 2 from the inlet channel 71 in the workroom 6 and then to the outlet channel 72 promoted. The opposite flow direction seals the tooth engagement of the corresponding teeth 13 . 14 between the two gears 11 . 12 from. Depending on the outlet channel 72 applied pressure, the working medium is doing in the work space 6 compacted.

Die Zahnräder 11, 12 bzw. Zähne 13, 14 haben neben der Funktion das Arbeitsmedium vom Einlasskanal 71 in den Auslasskanal 72 zu fördern auch die Funktion die Zahnkammern zwischen den Zähnen 13, 14 zur Innenwand 61 des Pumpengehäuses 2 abzudichten, um eine möglichst hohe Effizienz der Außenzahnradpumpe 1 zu gewährleisten.The gears 11 . 12 or teeth 13 . 14 have next to the function the working medium from the inlet channel 71 in the outlet channel 72 To promote the function of the dental chambers between the teeth 13 . 14 to the inner wall 61 of the pump housing 2 To seal the highest possible efficiency of the external gear pump 1 to ensure.

Je geringer die Spalthöhe zwischen den Zahnköpfen 13b, 14b und dem Pumpengehäuse 2 bei gegebenen Betriebsparametern (primär dem Betriebsdruck) ist, desto besser ist die hydraulische Abdichtung der einzelnen Zahnkammern. Die Spalthöhe ist dabei sehr stark vom Druckniveau der Außenzahnradpumpe 1 abhängig. Bei maximalem Druck ist der Spalt zwischen den Zahnköpfen 13b, 14b nahe am Einlasskanal 71 und der Innenwand 61 des Pumpengehäuses 2 am geringsten und damit die Effizienz der Außenzahnradpumpe 1 am höchsten.The lower the gap height between the teeth heads 13b . 14b and the pump housing 2 given given operating parameters (primarily the operating pressure), the better is the hydraulic sealing of the individual tooth chambers. The gap height is very strong from the pressure level of the external gear pump 1 dependent. At maximum pressure, the gap is between the teeth heads 13b . 14b close to the inlet channel 71 and the inner wall 61 of the pump housing 2 lowest and thus the efficiency of the external gear pump 1 the highest.

Daher wird bei Außenzahnradpumpen 1 üblicherweise der Kopfkreis der Zahnräder 11, 12 bewusst geringfügig zu groß gefertigt. Am Ende der Fertigung wird dann ein Einlauf- oder Einfahrprozess durchgeführt. Dieser Prozess ist ein spanabhebender Vorgang, bei dem sich die Zahnräder 11, 12 in das Pumpengehäuse 2 einlaufen und die Fertigungstoleranzen der am Kopfspalt beteiligten Maße dadurch ausgeglichen werden. Dadurch wird sichergestellt, dass im späteren Betrieb bei maximalem Betriebsdruck der Spalt zwischen Zahnkopf 13b, 14b und Pumpengehäuse2 minimal ist. Im normalen Betrieb der Außenzahnradpumpe 1 kommt es dann nicht mehr zum mechanischen Kontakt zwischen Zahnkopf 13b, 14b und Pumpengehäuse 2. Jedoch ist es vor allem bei sehr hohen Gebrauchsdauern nicht ausgeschlossen, dass es beispielsweise durch Druckstöße oder durch Verschleißvorgänge in den Lagern der Außenzahnradpumpe 1 zu einem Nachspanen der Zahnräder 11, 12 in das Pumpengehäuse 2 kommt. Therefore, with external gear pumps 1 usually the tip circle of the gears 11 . 12 deliberately made slightly too big. At the end of production, an entry or retraction process is then carried out. This process is a machining process involving the gears 11 . 12 into the pump housing 2 shrink and the manufacturing tolerances of the measures involved in the head gap are compensated. This ensures that the gap between the tooth head during later operation at maximum operating pressure 13b . 14b and pump housing 2 is minimal. In normal operation of the external gear pump 1 then it no longer comes to the mechanical contact between the tooth head 13b . 14b and pump housing 2 , However, it is not excluded, especially with very high service life, that it is, for example, by pressure surges or wear processes in the bearings of the external gear pump 1 to a re-cutting of the gears 11 . 12 into the pump housing 2 comes.

Das vorstehend beschriebene Nachspanen führt unmittelbar zum Schmutzeintrag in die Außenzahnradpumpe 1 und ein der Außenzahnradpumpe 1 nachgeschaltetes System. Dies kann zum Effizienzverlust des Systems, zu erhöhtem Verschleiß von Systemkomponenten bis hin zum Totalausfall eines Systems führen, beispielsweise durch Verstopfen oder Blockieren von Ventilen. Insbesondere bei Systemen, an die sehr hohe Lebensdaueranforderungen gestellt werden, gilt es also jeglichen Eintrag von Verunreinigungen zu vermeiden.The re-cutting described above leads directly to the dirt entry into the external gear pump 1 and one of the external gear pump 1 downstream system. This can lead to a loss of efficiency of the system, increased wear of system components, or total failure of a system, such as clogging or blocking of valves. In particular, in systems that are placed on very high life requirements, it is therefore to avoid any entry of impurities.

Aufgabe der erfindungsgemäßen Außenzahnradpumpe 1 ist es den Spalt zwischen dem Pumpengehäuse 2 und den Zahnköpfen 13b, 14b zu überbrücken bzw. zu schließen, gegebenenfalls auch selbsttätig nachzuführen und gleichzeitig dabei abzudichten, ohne dabei zu verschleißen bzw. Material aus dem Gegenkörper - dem Pumpengehäuse 2 - abzutragen. Hierbei soll hohe Reibung zw. den Kontaktstellen vermieden werden und dadurch erhöhter abrassiver Verschleiß minimiert oder idealerweise gänzlich ausgeschlossen werden. Erfindungsgemäß ist nun ein Dichtsegment an den Zahnköpfen 13b, 14b der Zahnräder 11, 12 vorgesehen. Dadurch sind die Zahnräder 11, 12 und die mit den Zahnköpfen 13b, 14b zusammenwirkende Innenwand 61 des Pumpengehäuses 2 auch bei schlecht schmierenden Arbeitsmedien, wie beispielsweise Ethanol oder ein Kältemittel, sehr verschleißbeständig und mediendicht ausgeführt, ohne dass ein Einlaufverhalten erforderlich ist.Object of the external gear pump according to the invention 1 is it the gap between the pump housing 2 and the tooth heads 13b . 14b to bridge or close, possibly even automatically track and at the same time seal it, without wearing out or material from the counter body - the pump housing 2 - remove. This high friction between the two contact points should be avoided and thereby minimized increased abrasive wear minimized or ideally excluded completely. According to the invention, a sealing segment is now attached to the tooth tips 13b . 14b the gears 11 . 12 intended. This causes the gears 11 . 12 and those with the tooth heads 13b . 14b cooperating interior wall 61 of the pump housing 2 even with poorly lubricating working media, such as ethanol or a refrigerant, very wear-resistant and media-tight, without a running-in behavior is required.

3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines auf einer Welle 21, 22 angeordneten Zahnrads 11, 12 einer Außenzahnradpumpe 1. 3 shows a perspective view of one on a shaft 21 . 22 arranged gear 11 . 12 an external gear pump 1 ,

Erfindungsgemäß ist jeweils ein Dichtsegment an allen Zähnen 13, 14 angeordnet, und zwar jeweils an den Zahnköpfen 13b, 14b. Dazu zeigen die 4, 5, 6 eine Vergrößerung des Ausschnitts IV, V, VI der 3 mit unterschiedlichen Varianten der Dichtsegmente 15.According to the invention, in each case a sealing segment on all teeth 13 . 14 arranged, in each case at the tooth tips 13b . 14b , To show the 4 . 5 . 6 an enlargement of the section IV, V, VI of 3 with different variants of the sealing segments 15 ,

4 zeigt den Zahnkopf 13b, 14b mit einem Dichtsegment 15, welches formschlüssig in den Zahnkopf 13b, 14b eingebracht ist, in der vorliegenden Ausführung in Form eines Schwalbenschwanzes. Hierfür ist das Material des Dichtsegments 15 vorzugsweise gut spritzbar und gegebenenfalls anschließend nachbearbeitbar. In dem Zahnkopf 13b, 14b ist eine Ausnehmung 13c, 14c ausgebildet, in der Ausführung der 4 mit einem Hinterschnitt in radialer Richtung des Zahnrads 13, 14 versehen. Durch den Hinterschnitt entsteht die formschlüssige Verbindung zwischen dem Zahnkopf 13b, 14b und dem ihm zugeordneten Dichtsegment 15. 4 shows the tooth head 13b . 14b with a sealing segment 15 , which form-fitting in the tooth head 13b . 14b is introduced, in the present embodiment in the form of a dovetail. This is the material of the sealing segment 15 preferably good sprayable and optionally subsequently reworkable. In the tooth head 13b . 14b is a recess 13c . 14c trained in the execution of 4 with an undercut in the radial direction of the gear 13 . 14 Mistake. The undercut creates the positive connection between the tooth tip 13b . 14b and the associated sealing segment 15 ,

5 zeigt den Zahnkopf 13b, 14b mit einem alternativen Dichtsegment 15. Dieses Dichtsegment 15 hat eine sehr einfache Geometrie, in der vorliegenden Ausführung quaderförmig, vorzugsweise mit einer an die Innenwand 61 angepassten leichten Verrundung der Kontaktfläche. Auch die Ausnehmung 13c, 14c im Zahnkopf 13b, 14b ist quaderförmig gestaltet. Aufgrund der drehzahlabhängig wirkenden Fliehkraft wird das Dichtsegment 15 im Betrieb der Außenzahnradpumpe 1 quasi automatisch an seine Dichtstelle zur Innenwand 61 des Pumpengehäuses 2 gepresst. Dies bewirkt einerseits eine zuverlässige Abdichtung, andererseits ist damit ein automatisches Nachführen des Dichtsegments 15 möglich, was beispielsweise bei betriebsbedingtem Abtrag für eine funktionssichere Abdichtung über die gesamte Lebensdauer sorgt. 5 shows the tooth head 13b . 14b with an alternative sealing segment 15 , This sealing segment 15 has a very simple geometry, in the present embodiment cuboid, preferably with a to the inner wall 61 adapted slight rounding of the contact surface. Also the recess 13c , 14c in the tooth head 13b . 14b is cuboid shaped. Due to the speed-dependent acting centrifugal force is the sealing segment 15 during operation of the external gear pump 1 almost automatically to its sealing point to the inner wall 61 of the pump housing 2 pressed. On the one hand this results in a reliable seal, on the other hand, it is an automatic tracking of the sealing segment 15 possible, which ensures a functionally reliable seal over the entire service life, for example, during operational removal.

In einer vorteilhaften Weiterbildung des Dichtsegments 15 der 5 ist eine Feder 16 in der Ausnehmung 13c, 14c angeordnet. Die Feder 16 presst das Dichtsegment 15 gegen die Innenwand 61 des Pumpengehäuses 2, so dass die Dichtwirkung des Dichtsegments 15 verstärkt wird. Somit kann eine zuverlässige Abdichtung der Zahnkammern unabhängig vom Betriebszustand der Außenzahnradpumpe 1 erfolgen. In einer alternativen Ausführung ist dabei auch eine hydraulische Feder 16 möglich.In an advantageous embodiment of the sealing segment 15 of the 5 is a spring 16 in the recess 13c . 14c arranged. The feather 16 presses the sealing segment 15 against the inner wall 61 of the pump housing 2 , so that the sealing effect of the sealing segment 15 is reinforced. Thus, a reliable seal of the tooth chambers regardless of the operating state of the external gear pump 1 respectively. In an alternative embodiment is also a hydraulic spring 16 possible.

6 zeigt den Zahnkopf 13b, 14b mit einem weiteren alternativen Dichtsegment 15. In dieser Ausführung ist das Dichtsegment 15 als Zylinderrolle gestaltet, optional mit einer leicht balligen Kontur, um sogenannte Kantenträger zu reduzieren. Das zylinderförmige Dichtsegment 15 wälzt einerseits innerhalb der sich im Zahnkopf 13b, 14b befindlichen Ausnehmung 13c, 14c, andererseits an der Innenwand 61 des Pumpengehäuses 2 ab. Diese Ausführung bietet den Vorteil, dass aufgrund der Rollbewegung des Dichtsegments 15 ein wesentlich geringerer Reibwiderstand überwunden werden muss, was sich wiederum positiv auf die mechanische Effizienz der Außenzahnradpumpe 1 und auch auf einen geringen Verschleiß auswirkt. 6 shows the tooth head 13b . 14b with another alternative sealing segment 15. In this embodiment, the sealing segment 15 designed as a cylindrical roller, optionally with a slightly convex contour to reduce so-called edge beams. The cylindrical sealing segment 15 On the one hand, it rolls inside the tooth's head 13b . 14b located recess 13c . 14c on the other hand on the inner wall 61 of the pump housing 2 from. This design offers the advantage that due to the rolling movement of the sealing segment 15 a much lower frictional resistance must be overcome, which turn positive on the mechanical efficiency of the external gear pump 1 and also affects low wear.

Für die Umsetzung der beschriebenen Ausführungen wird während der Fertigungsphase des Zahnrads 11, 12 in die Zahnköpfe 13b, 14b eine Nut bzw. Ausnehmung 13c, 14c - beispielsweise als T-Nut oder Schwalbenschwanznut - eingebracht. Diese Ausnehmung 13c, 14c dient als Verankerung der nachträglich auf- oder eingebrachten Verschleißschutzschicht bzw. des Dichtsegments 15 und kann optional einen Hinterschnitt aufweisen. Der Grundkörper des Zahnrads 11, 12 bzw. der Zähne 13, 14 dient dabei weiterhin als das kraftübertragende Element und wird daher vorzugsweise aus einem metallischen Grundmaterial hergestellt. Die Verschleißschutzschicht bzw. das Dichtsegment 15 besteht aus einem reibungsreduzierenden Material, beispielsweise aus einem Kunststoff, Elastomer, Graphit oder einer Keramik. Die Materialauswahl der Dichtsegmente 15 muss dann entsprechend dem vorgesehen Einsatz und den daran geknüpften Anforderungen gewählt werden, beispielsweise PEEK, welches besonders für hohe Anforderungen hinsichtlich Medienresistenz geeignet ist.For the implementation of the described embodiments is during the manufacturing phase of the gear 11 . 12 in the teeth heads 13b . 14b a groove or recess 13c . 14c - For example, as a T-slot or dovetail groove - introduced. This recess 13c . 14c serves as anchoring the subsequently applied or introduced wear protection layer or the sealing segment 15 and optionally may have an undercut. The main body of the gear 11, 12 and the teeth 13 . 14 continues to serve as the force-transmitting element and is therefore preferably made of a metallic base material. The wear protection layer or the sealing segment 15 consists of a friction-reducing material, such as a plastic, elastomer, graphite or ceramic. The choice of material of the sealing segments 15 must then be selected according to the intended use and the requirements associated therewith, for example PEEK, which is particularly suitable for high requirements in terms of media resistance.

Dabei ist darauf zu achten, dass die Dichtsegmente 15 druckfest ausgelegt sind, unabhängig von der genauen Ausführungsform der Dichtsegmente 15. Sie müssen dabei allerdings nicht zwangsläufig biege- oder zugfest sein, da diese Funktion vom Trägerelement - dem Grundkörper des Zahnrads 11, 12 bzw. der Zähne 13, 14 - übernommen wird.It is important to ensure that the sealing segments 15 are designed to be pressure resistant, regardless of the exact embodiment of the sealing segments 15 , However, they do not necessarily have to be flexurally or tension-resistant, since this function depends on the carrier element - the main body of the toothed wheel 11 . 12 or the teeth 13 . 14 - is taken over.

In weiterbildenden Ausführungen können die Dichtsegmente 15 zusätzlich durch eine Schutzschicht, eine Beschichtung oder Einlage aus einem alternativen Material gewählt werden. Beispiele hierfür sind eine DLC-Beschichtung, eine Gleitlackbeschichtung, oder keramische Materialien. Die Auswahl der Oberfläche erfolgt dabei entsprechend dem angestrebten Einsatz, beispielsweise hinsichtlich thermischer Ausdehnung, thermischer Leitfähigkeit, zulässiger Flächenpressung, Verarbeitbarkeit, Kosten etc.In further developments, the sealing segments 15 additionally be selected by a protective layer, a coating or insert of an alternative material. Examples include a DLC coating, a bonded coating, or ceramic materials. The selection of the surface is carried out according to the intended use, for example, in terms of thermal expansion, thermal conductivity, allowable surface pressure, processability, costs, etc.

Durch den Einsatz der Dichtsegmente 15 wird ein direkter radialer Kontakt zwischen den Zahnköpfen 13b, 14b und dem Pumpengehäuse 2 vermieden. Die Dichtsegmente 15 sind vorzugsweise so gestaltet, dass sie einerseits den abrassiven Verschleiß beider Kontaktpartner - Pumpengehäuse 2 und Dichtsegment 15 - vermeiden bzw. vermindern, andererseits aber auch die hydraulische Abdichtung der Kontaktstellen gut gewährleisten.By using the sealing segments 15 becomes a direct radial contact between the teeth heads 13b . 14b and the pump housing 2 avoided. The sealing segments 15 are preferably designed so that on the one hand the abrasive wear of both contact partners - pump housing 2 and sealing segment 15 - Avoid or reduce, on the other hand, but also well ensure the hydraulic sealing of the contact points.

Durch die Nutzung eines derartigen Verschleißschutzes bzw. Dichtsegments 15 an den Zahnköpfen 13b, 14b wird die Abnutzung, Beschädigung bzw. Abrassion der für die effiziente Funktion der Außenzahnradpumpe 1 wichtigen Kontakte zwischen den Zahnköpfen 13b, 14b und der Innenwand 61 gemindert oder völlig ausgeschlossen. Dadurch wird zum einen ein Eintrag von Partikeln in das Arbeitsmedium verhindert und zum anderen die betriebssichere Funktion der Außenzahnradpumpe 1, insbesondere der miteinander kämmenden Zahnräder 11, 12 sichergestellt.By using such a wear protection or sealing segment 15 at the teeth heads 13b . 14b the wear, damage or abrasion of the for the efficient operation of the external gear pump 1 important contacts between the teeth heads 13b . 14b and the inner wall 61 diminished or completely excluded. As a result, on the one hand an entry of particles in the working medium is prevented and on the other hand, the reliable operation of the external gear pump 1 , In particular, the meshing gears 11, 12 ensured.

Im Weiteren wird durch die Reibminderung zur Innenwand 61 auch der durch die Mischreibung im Eingriffsbereich der Zahnflanken 13a, 14a entstehende mechanische Verlust der Antriebsleistung minimiert. Dies trägt neben der Verbesserung der volumetrischen Effizienz auch positiv zur Verbesserung des hydromechanischen Wirkungsgrads in der Außenzahnradpumpe 1 bei. Ein verbesserter hydromechanischer Wirkungsgrad wiederum reduziert den reibungsbedingten Wärmeeintrag in die Außenzahnradpumpe 1 bzw. in das ihr nachgeschaltete System und verbessert damit die Energie- und Wärmebilanz des Systems.In addition, the friction reduction to the inner wall 61 also by the mixed friction in the engagement region of the tooth flanks 13a . 14a resulting mechanical loss of drive power minimized. In addition to improving the volumetric efficiency, this also contributes positively to improving the hydromechanical efficiency in the external gear pump 1 at. An improved hydromechanical efficiency in turn reduces the friction-induced heat input into the external gear pump 1 or in the downstream system and thus improves the energy and heat balance of the system.

Durch den Entfall des Einlaufprozess der Zahnköpfe 13b, 14b zur Innenwand 61 ergibt sich zudem auch die Möglichkeit neue Materialkombinationen für die Kontaktpartner Pumpengehäuse 2 und Dichtsegmente 15 zu wählen. Beispielsweise sind dadurch besonders korrosionsbeständige Materialien möglich, die eine hohe Werkstoffhärte aufweisen und dadurch ein sauberes Zerspanen des Pumpengehäuses 2 während des Einlaufprozesses unmöglich machen würden.Due to the omission of the enema process of the tooth heads 13b . 14b to the inner wall 61 also results in the possibility of new material combinations for the contact partner pump housing 2 and sealing segments 15 to choose. For example, particularly corrosion-resistant materials are possible, which have a high material hardness and thus a clean machining of the pump housing 2 would make impossible during the warm-up process.

In vorteilhaften Verwendungen ist die erfindungsgemäße Außenzahnradpumpe 1 in einem Abwärmerückgewinnungssystem einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Der Brennkraftmaschine wird Sauerstoff über eine Luftzufuhr zugeführt; das nach dem Verbrennungsvorgang ausgestoßene Abgas wird durch eine Abgasleitung aus der Brennkraftmaschine abgeführt.In advantageous uses, the external gear pump according to the invention 1 used in a waste heat recovery system of an internal combustion engine. The internal combustion engine is supplied with oxygen via an air supply; the exhaust gas discharged after the combustion process is discharged from the engine through an exhaust pipe.

Das Abwärmerückgewinnungssystem weist einen ein Arbeitsmedium führenden Kreislauf auf, der in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisefluidpumpe, einen Verdampfer, eine Expansionsmaschine und einen Kondensator umfasst. Das Arbeitsmedium kann nach Bedarf über eine Stichleitung aus einem Sammelbehälter und eine Ventileinheit in den Kreislauf eingespeist werden. Der Sammelbehälter kann dabei alternativ auch in den Kreislauf eingebunden sein.The waste heat recovery system comprises a circuit carrying a working medium comprising, in the flow direction of the working medium, a feed fluid pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser. The working medium can be fed as needed via a branch line from a sump and a valve unit in the circulation. The collecting container can alternatively be integrated into the circulation.

Der Verdampfer ist an die Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeschlossen, nutzt also die Wärmeenergie des Abgases der Brennkraftmaschine für den Kreislauf des Abwärmerückgewinnungssystems.The evaporator is connected to the exhaust pipe of the internal combustion engine, thus uses the heat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine for the cycle of the waste heat recovery system.

Flüssiges Arbeitsmedium wird durch die Speisefluidpumpe, gegebenenfalls aus dem Sammelbehälter, in den Verdampfer gefördert und dort durch die Wärmeenergie des Abgases der Brennkraftmaschine verdampft. Das verdampfte Arbeitsmedium wird anschließend in der Expansionsmaschine unter Abgabe mechanischer Energie, beispielsweise an einen nicht dargestellten Generator oder an ein nicht dargestelltes Getriebe, entspannt. Anschließend wird das Arbeitsmedium im Kondensator wieder verflüssigt und in den Sammelbehälter zurückgeführt bzw. der Speisefluidpumpe zugeführt. Liquid working fluid is conveyed through the feed fluid pump, possibly from the collecting container, into the evaporator where it is vaporized by the heat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine. The vaporized working medium is then in the expansion machine under release of mechanical energy, for example, to a generator, not shown, or to a non-illustrated transmission relaxed. Subsequently, the working medium in the condenser is liquefied again and returned to the collecting container or fed to the feed fluid pump.

Da Arbeitsmedien, wie sie beispielsweise in Abwärmerückgewinnungssystemen eingesetzt werden, z.B. Ethanol, nur eine sehr geringe Viskosität und quasi keine Schmiereigenschaft aufweisen, kann bei Nutzung derartiger, kritischer Arbeitsmedien kein ausreichend tragfähiger Schmierfilm ausgebildet werden. Die Dichtsegmente 15 laufen daher oft im Mischreibungsbereich oder sogar in Festkörperreibung zur Innenwand 61. Dies kann neben einer erhöhten Reibung und der sich daraus ergebenden Wärmeentwicklung auch zu einem schnelleren Verschleißen und damit zu einem frühzeitigen Versagen (Ausfall) der Zahnräder 11, 12 führen.Since working media, such as those used in waste heat recovery systems, eg ethanol, have only a very low viscosity and virtually no lubricating property, it is not possible to form a sufficiently viable lubricating film when using such critical working media. The sealing segments 15 therefore often run in the mixed friction range or even in solid friction to the inner wall 61 , This can lead not only to increased friction and the resulting evolution of heat but also to faster wear and thus to premature failure (failure) of the gears 11, 12.

Durch die Nutzung der Dichtsegmente 15 wird die Abnutzung, Beschädigung bzw. Abrassion der für die Funktion der Außenzahnradpumpe 1 wichtigen Oberflächen gemindert oder völlig ausgeschlossen. Der Kontakt zur Innenwand 61 erfolgt über die Dichtsegmente 15 der Zähne 13, 14. Dadurch wird zum einen ein Eintrag von Partikeln in das Arbeitsmedium verhindert und zum anderen die betriebssichere Funktion des Triebwerks bzw. der Außenzahnradpumpe 1 sichergestellt.By using the sealing segments 15 is the wear, damage or abrasion of the function of the external gear pump 1 important surfaces reduced or completely excluded. The contact with the inner wall 61 via the sealing segments 15 the teeth 13 . 14 , As a result, on the one hand, an entry of particles into the working medium is prevented and, on the other hand, the reliable operation of the engine or of the external gear pump 1 ensured.

Die Dichtsegmente 15 bestehen vorzugsweise aus einem reibungsreduzierenden Material, z.B. einem Kunststoff. Dieser Kunststoff kann dann entsprechend dem vorgesehen Einsatz der Außenzahnradpumpe 1 und den daran geknüpften Anforderungen gewählt werden. Beispielsweise ist PEEK sehr gut geeignet für besonders hohe Anforderungen hinsichtlich Medienresistenz und Korrosionsbeständigkeit, wie es bei Abwärmerückgewinnungssystemen gefordert ist.The sealing segments 15 preferably consist of a friction-reducing material, such as a plastic. This plastic can then be used according to the intended use of the external gear pump 1 and the requirements attached to it. For example, PEEK is very well suited to the very high requirements in terms of media resistance and corrosion resistance, as required in waste heat recovery systems.

Das Material der Dichtsegmente 15 sollte in vorteilhaften Ausführungen gut spritzbar und gegebenenfalls anschließend nachbearbeitbar sein. Die Dichtsegmente 15 sind weiterhin druckfest ausgelegt. Die Dichtsegmente 15 müssen allerdings nicht zwangsläufig biege- oder zugfest sein, da diese Funktion vom Trägerelement - den Zähnen 13, 14 - übernommen wird.The material of the sealing segments 15 should be sprayable well in advantageous embodiments and optionally subsequently reworkable. The sealing segments 15 are still flameproof. The sealing segments 15 However, they do not necessarily have to be flexurally or tension-resistant, since this function depends on the carrier element - the teeth 13 . 14 - is taken over.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102008042066 A1 [0002]
DE 102013205648 A1 [0003]

Claims

External gear pump (1), in particular for a waste heat recovery system, wherein the external gear pump (1) comprises a pump housing (2), wherein in the pump housing (2) an inner wall (61) is formed which defines a working space (6), wherein in the working space (6) a first gear (11) and a second gear (12) are arranged meshing with each other, wherein the first gear (11) a number of first teeth (13) and the second gear (12) a number of second teeth (14 ), wherein on the teeth (13, 14) each have a tooth head (13b, 14b) is formed, characterized in that at the tooth tips (13b, 14b) each have a sealing segment (15) is arranged, wherein the sealing segments (15) interact with the inner wall (61).

External gear pump (1) after Claim 1 characterized in that in the tooth heads (13b, 14b) in each case a recess (13c, 14c) is formed, in which the associated sealing segment (15) is arranged.

External gear pump (1) after Claim 2 characterized in that the sealing segments (15) are each positively connected to the associated tooth head (13b, 14b).

External gear pump (1) after Claim 3 characterized in that the sealing segments (15) each have the shape of a dovetail.

External gear pump (1) after Claim 4 characterized in that the dovetail in the associated recess (13c, 14c) is pressed.

External gear pump (1) after Claim 2 characterized in that the sealing segments (15) are each cylindrical, so that the sealing segments (15) on the inner wall (61) are unrolled.

External gear pump (1) after Claim 2 characterized in that the sealing segments (15) in each case by a spring (16) against the inner wall (61) are acted upon.

External gear pump (1) after Claim 7 characterized in that the spring (16) in the associated recess (13c, 14c) is arranged.

External gear pump (1) according to one of Claims 7 or 8th characterized in that the sealing segments (15) are each formed substantially cuboid.

External gear pump (1) according to one of Claims 1 to 9 characterized in that the sealing segments (15) each have a coating.

External gear pump (1) according to one of Claims 1 to 10 characterized in that the sealing segments (15) are each made of plastic, in particular made of an elastomer, ceramic or graphite.

Waste heat recovery system with a working medium leading circuit, wherein the circuit in the direction of flow of the working medium comprises a feed fluid pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser, characterized in that the feed fluid pump as external gear pump (1) according to one of Claims 1 to 11 is executed.