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Die Erfindung betrifft ein Gehäuse für eine Innenzahnradpumpe, mit einem Aufnahmeraum für einen Außenrotor, der einen kreiszylindrischen Außenumfang aufweist, und einen innerhalb des Außenrotors angeordneten Innenrotor, wobei der Aufnahmeraum eine Umfangswand aufweist, die einen kreiszylindrischen Lagerraum für den Außenrotor definiert, und zwei Stirnwände, wobei in den Stirnwänden mindestens eine Saugöffnung und eine Drucköffnung vorgesehen sind, wobei in der Umfangswand mindestens zwei Fluidtaschen vorgesehen sind, die radial außerhalb des kreiszylindrischen Lagerraums liegen, wobei eine der Fluidtaschen an die Druckseite des Aufnahmeraums angeschlossen ist und eine Drucktasche bildet und die andere an die Saugseite des Aufnahmeraums angeschlossen ist und eine Saugtasche bildet.
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Innenzahnradpumpen sind allgemein bekannt. Beispielhafte Vertreter sind Zahnringpumpen, auch Gerotorpumpen genannt. Sie weisen einen Außenrotor und einen innerhalb des Außenrotors angeordneten Innenrotor auf. Der Außenrotor weist eine Anzahl von Ausnehmungen auf, die üblicherweise um 1 größer ist als die Anzahl von Vorsprüngen des Innenrotors. Daher ergeben sich, wenn der Innenrotor innerhalb des Außenrotors abwälzt, Förderkammern mit sich ändernden Volumina.
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Die Saugöffnung(en) ist/sind in der Stirnwand oder den Stirnwänden des Gehäuses so angeordnet, dass Fluid in dem Bereich angesaugt werden kann, in dem sich das Volumen der Förderkammern vergrößert. Die Drucköffnung(en) ist/sind entsprechend in der Stirnwand oder den Stirnwänden des Gehäuses in dem Bereich angeordnet, in dem sich das Volumen der Förderkammern verringert. Das zu fördernde Fluid wird also auf der Saugseite angesaugt und auf der Druckseite ausgestoßen.
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Für einen hohen Wirkungsgrad der Innenzahnradpumpe ist es wichtig, dass die Überströmverluste zwischen dem Innenrotor und dem Außenrotor so gering wie möglich sind. Gleichzeitig müssen solche Toleranzen vorgesehen sein, dass sich über den gesamten Temperaturbereich, in dem die Innenzahnradpumpe eingesetzt werden soll, der Innenrotor nicht innerhalb des Außenrotors verklemmen kann.
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Um zu gewährleisten, dass der Außenrotor sich auf der Druckseite an den Innenrotor anlegt (und dadurch die Überströmverluste verringert sind), ist aus der
DE 10 2019 100 158 A1 eine Gerotorpumpe bekannt, bei der die Aufnahme für den Außenrotor mit mehreren Fluidtaschen versehen ist, die mit dem zu fördernden Fluid strömungstechnisch verbunden sind. Das im Betrieb in den Fluidtaschen vorhandene Fluid soll den Außenrotor in einer definierten Richtung beaufschlagen, so dass er sich in einem durch die Position der Fluidtaschen konstruktiv einstellbaren Bereich an den Innenrotor anlegt. Die Fluidtaschen haben in Umfangsrichtung eine vergleichsweise kleine Ausdehnung und sind durch Fluidkanäle mit der Druckseite bzw. der Saugseite verbunden, die sich in radialer Richtung durch die Umfangswand erstrecken.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenzahnradpumpe bereitzustellen, die mit geringerem Aufwand hergestellt werden kann und eine präzisere Kontrolle der Andruckkräfte ermöglicht, die mit den Fluidtaschen bereitgestellt werden.
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Die Aufgabe wird bei einem Gehäuse der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass eine Nut in der Stirnwand des Gehäuses vorgesehen ist, mit der die Drucktasche an die Druckseite angeschlossen ist. Mittels der Nut ist die Drucktasche auf dem kürzest möglichen Weg an die Druckseite der Innenzahnradpumpe angeschlossen, nämlich innerhalb des Aufnahmeraums für den Innenrotor, so dass Änderungen des Druckniveaus auf der Druckseite der Innenzahnradpumpe unmittelbar an die Drucktasche weitergegeben werden. Dementsprechend wird das konstruktiv vorgegebene Verhältnis zwischen den Druckkräften in den Förderkammern, die auf die Innenseite des Außenrotors einwirken, und den Druckkräften aus der Drucktasche, die auf die Außenseite des Außenrotors einwirken, auch bei dynamischen Änderungen des Förderdrucks aufrechterhalten. Dies ist ein Vorteil gegenüber Konstruktionen, bei denen die Drucktasche über Umwege an die Druckseite der Innenrotorpumpe angeschlossen ist. Weiterhin lässt sich eine Nut in der Stirnwand des Gehäuses mit geringerem Aufwand herstellen als radiale Durchgangsöffnungen durch die Umfangswand.
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Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die Nut mit einer Vertiefung in der Stirnwand in Verbindung steht, die der Drucköffnung in der anderen Stirnwand gegenüberliegt. Bei dieser Gestaltung kann die Drucköffnung völlig unbeeinflusst vom Abzweig ausgeführt werden, die die Drucktasche mit der Druckseite der Innenrotorpumpe verbindet.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Drucktasche sich über einen Umfangsbereich erstreckt, der mehr als 70 % des Umfangsbereichs entspricht, über den sich die Drucköffnung erstreckt. Die Drucktasche erstreckt sich also über einen vergleichsweise großen Umfangsbereich, so dass insgesamt Druckkräfte auf der Außenseite des Außenrotors erzeugt werden können, die größer sind als die auf der Innenseite des Außenrotors wirkenden Druckkräfte. Hierdurch ist gewährleistet, dass der Außenrotor zuverlässig gegen die Flanken des Innenrotors gedrückt werden, so dass Überströmverluste vermieden sind.
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Durch die Erstreckung der Drucktasche in Umfangsrichtung kann die Richtung eingestellt werden, in der die Resultierende der auf der Außenseite des Außenrotors wirkenden Druckkräfte wirkt. Beispielsweise kann die Drucktasche innerhalb des Umfangsbereichs angeordnet sein, über den sich die Drucköffnung erstreckt. Es ist auch möglich, dass die Drucktasche sich entgegen der Drehrichtung des Außenrotors über die vorderseitige Begrenzung der Drucköffnung hinaus erstreckt.
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Auch die Saugtasche kann durch eine Nut in der Stirnwand des Gehäuses angeschlossen sein, allerdings im Unterschied zur Drucktasche an die Saugöffnung. Hier ergeben sich dieselben Vorteile wie bei der Drucktasche.
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Wenn die Saugtasche in einer Umfangsposition angeordnet ist, die sich nicht mit dem Bereich überdeckt, in dem die Saugöffnung in der Stirnwand angeordnet ist, kann die Saugtasche durch einen Saugkanal über die Umfangswand hinweg mit einem Saugbereich außerhalb der Umfangswand verbunden ist, wobei der Saugkanal im Bereich der Umfangswand als Nut zwischen der Stirnwand und einer der Stirnwand zugewandten Stirnseite der Umfangswand ausgeführt ist. Auch hier wird also eine Durchgangsöffnung durch das Innere der Umfangswand vermieden.
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Stattdessen wird die Nut entweder in der Stirnseite der Umfangswand ausgeführt oder in der Stirnwand des Gehäuses, so dass kein Kern oder Schieber in einem Spritzgussform erforderlich ist.
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Es können auch zwei oder mehr Saugtaschen verwendet werden, um die Richtung der Resultierenden der Druckkräfte in der gewünschten Weise einzustellen, die aus den Druckkräften in der Drucktasche und den negativen Druckkräften in den Saugtaschen resultiert.
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Vorzugsweise erstreckt sich jede der beiden Saugtaschen über einen Umfangsbereich, der kleiner ist als der Umfangsbereich, über den sich die Drucktasche erstreckt. Bei dieser Gestaltung bleibt insgesamt eine vergleichsweise große Fläche der Umfangswand „stehen“, die zur Lagerung des Außenrotors dient.
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Die Abmessungen der Drucktasche und der Saugtasche bzw. Saugtaschen sind vorzugsweise so abgestimmt sind, dass der Außenrotor im Betrieb eine definierte Position einnimmt. Hierdurch ergibt sich ein niedriges Geräuschniveau beim Betrieb der Innenrotorpumpe.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand verschiedener Ausführungsformen beschrieben, die in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. In diesen zeigen:
- - 1 eine Draufsicht auf ein Gehäuse gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
- - 2 einen Schnitt entlang der Ebene II-II von 1;
- - 3 einen Schnitt entlang der Ebene III-III von 1;
- - 4 das Gehäuse von 1 in einer perspektivischen Ansicht;
- - 5 eine Draufsicht auf ein Gehäuse gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- - 6 das Gehäuse von 5 in einer Schnittansicht analog 2;
- - 7 das Gehäuse von 5 in einer Schnittansicht analog 3;
- - 8 in einer Draufsicht ein Gehäuse gemäß einer dritten Ausführungsform;
- - 9 das Gehäuse von 8 in einer Schnittansicht analog 2;
- - 10 das Gehäuse von 8 in einer Schnittansicht analog 3;
- - 11 in einer Draufsicht ein Gehäuse gemäß einer vierten Ausführungsform;
- - 12 das Gehäuse von 11 in einer Schnittansicht analog 2;
- - 13 das Gehäuse von 11 in einer Schnittansicht analog 3; und
- - 14 in vergrößertem Maßstab das Detail XIV von 11.
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In den 1 bis 4 ist ein Gehäuse 10 gemäß einer ersten Ausführungsform gezeigt. Es ist Teil einer Innenzahnradpumpe, auch bekannt als Gerotorpumpe.
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Das Gehäuse 10 weist eine erste Stirnwand 12, einen Gehäusekörper 14 und eine zweite Stirnwand 16 auf. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind der Gehäusekörper 14 und die zweite Stirnwand 16 einstückig ausgeführt.
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Innerhalb des Gehäusekörpers 14 ist ein Aufnahmeraum 18 vorgesehen, in welchem im montierten Zustand der Pumpe ein Außenrotor und ein Innenrotor angeordnet sind.
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Zur Lagerung des Außenrotors ist eine Umfangswand 20 vorgesehen, die Teil des Gehäusekörpers 14 ist.
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Die Umfangswand 20 definiert mittels mehrerer Lagerflächen 22 einen kreiszylindrischen Lagerraum für den Außenrotor der Innenzahnradpumpe.
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Auf der Saugseite wird das von der Innenzahnradpumpe zu fördernde Fluid über eine Saugöffnung 24 zugeführt, die hier in der zweiten Stirnwand 16 ausgebildet ist. Auf der Druckseite wird das geförderte Fluid über eine Drucköffnung 26 abgegeben, die hier in der ersten Stirnwand 12 ausgebildet ist.
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Die Lagerflächen 22 für den Außenrotor werden in Umfangsrichtung unterbrochen durch mehrere Fluidtaschen, in denen die Umfangswand gegenüber der Kontur des kreiszylindrischen Lagerraums radial nach außen zurückspringt.
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Konkret ist hier eine Drucktasche 28 vorgesehen, die mit der Druckseite des Aufnahmeraums 18 verbunden ist. Zu diesem Zweck ist in der Stirnwand 16 eine Vertiefung 30 vorgesehen, die sich in Umfangsrichtung über etwa denselben Umfangsbereich erstreckt wie die Drucköffnung 26.
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Die Vertiefung 30 ist mit der Drucktasche 28 mittels einer Nut 32 verbunden, die in der Stirnwand 16 ausgebildet ist. Somit entspricht der Druck im Fluid, das in der Drucktasche 28 zwischen der Innenseite der Umfangswand 20 und der Außenseite des Außenrotors vorliegt, immer direkt dem Druck auf der Druckseite der Innenzahnradpumpe.
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Wie insbesondere in den 1 und 4 zu sehen ist, erstreckt sich die Drucktasche 28 über einen Umfangsbereich, der geringfügig kleiner ist als der Umfangsbereich, über den sich die Vertiefung 30 und auch die Drucköffnung 26 erstreckt. Konkret erstreckt sich die Drucktasche 28 über etwa 80 % des Umfangsbereichs der Drucköffnung. Dabei liegt die Drucktasche 28 hier vollständig innerhalb des Bereichs, über den sich die Drucköffnung 26 erstreckt.
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Die Lagerflächen 22 sind weiterhin unterbrochen durch zwei Saugtaschen 34, 36. Diese erstrecken sich beide über einen sehr viel kleineren Umfangsbereich als die Drucktasche 28.
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Die Saugtaschen 34, 36 sind an die Saugseite der Innenzahnradpumpe angeschlossen. Da sie jedoch in Umfangsrichtung an Positionen angeordnet sind, die von der Saugöffnung 24 entfernt sind, sind sie über einen Saugkanal 38 angeschlossen, der sich radial außerhalb der Umfangswand 20 befindet. An den Saugkanal 38 sind die Saugtaschen 34 mit jeweils einer Nut 40, 42 angeschlossen, die hier in der Umfangswand 20 zur ersten Stirnwand 12 hin vorgesehen sind.
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In den 5 bis 7 ist ein Gehäuse 10 gemäß einer zweiten Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten Ausführungsform bekannten Bauteile und Merkmale werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insoweit auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Der besseren Übersichtlichkeit halber ist die erste Stirnwand hier nicht gezeigt.
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Der Unterschied zwischen der ersten und der zweiten Ausführungsform besteht darin, dass bei der zweiten Ausführungsform die beiden Saugtaschen 34, 36 sich über einen größeren Umfangsbereich erstrecken, und zwar so weit, dass sie mit der Saugöffnung 24 überlappen. Dies ermöglicht es, in der zweiten Stirnwand 16 jeweils eine Nut 41 bzw. 43 vorzusehen, mit der die beiden Saugtaschen 34, 36 unmittelbar an die Saugöffnung 24 angeschlossen sind.
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Insbesondere in den 5 und 6 ist zu sehen, dass die Saugtasche 36 im Bereich der Überlappung mit der Saugöffnung 24 in voller Tiefe ausgeführt ist. Dieser Bereich geht dann zur Seite in einen nur über einen Teil der vollen Tiefe flacheren Bereich der Saugtasche 37 über.
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In den 8 bis 10 ist ein Gehäuse gemäß einer dritten Ausführungsform gezeigt. Für die von der ersten und der zweiten Ausführungsform bekannten Bauteile und Merkmale werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insofern auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Auch bei der dritten Ausführungsform ist der besseren Übersichtlichkeit halber die erste Stirnwand 12 nicht dargestellt.
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Der Unterschied zwischen der zweiten und der dritten Ausführungsform liegt darin, dass bei der dritten Ausführungsform die Drucktasche 28 sich über einen Umfangsbereich erstreckt, der etwa betragsmäßig dem Umfangsbereich entspricht, über den sich die Drucköffnung erstreckt. Weiterhin ist die Drucktasche 28 relativ zur Vertiefung 30 versetzt angeordnet, sodass in der Drehrichtung des Außenrotors betrachtet das „vordere“ Ende der Drucktasche 28 etwa mittig zwischen dem Ende der Saugöffnung 24 und dem Beginn der Drucköffnung 28 liegt, während das Ende der Drucktasche 28 etwa mittig der Drucköffnung liegt.
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Die zweite Saugtasche 36 erstreckt sich hier über einen vergleichsweise großen Umfangsbereich vom hinteren Bereich der Drucköffnung bis hin zum vorderen Bereich der Saugöffnung.
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In den 11 bis 14 ist ein Gehäuse gemäß einer vierten Ausführungsform gezeigt. Für die von den vorhergehenden Ausführungsformen bekannten Bauteile und Merkmale werden dieselben Bezugszeichen verwendet, und es wird insofern auf die obigen Erläuterungen verwiesen. Auch bei der vierte Ausführungsform ist der besseren Übersichtlichkeit halber die erste Stirnwand 12 nicht dargestellt.
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Die vierte Ausführungsform entspricht größtenteils der zweiten Ausführungsform. Der Unterschied zur zweiten Ausführungsform liegt darin, dass an den beiden Stirnwänden 12, 16 des Gehäuses 10 eine Ringnut 50 vorgesehen ist, die radial betrachtet in dem Bereich liegt, der vom Innenrotor überdeckt wird. Die Ringnut 50 ist mit einer Anschlussnut 52 an die Druckseite der Pumpe angeschlossen, hier an die Vertiefung 30.
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Die Wirkung der Ringnut 50 besteht darin, dass das Innenzahnrad axial durch ein sich ausbildendes Druckpolster zwischen Außenwand 12 und 16 gelagert wird. Hierdurch wird eine mittige Lagerung gewährleistet, die in ein besseres Geräuschverhalten resultiert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102019100158 A1 [0005]
