Die Erfindung geht aus von einer
Vorrichtung mit einem Gehäuse
und mit wenigstens einem im Gehäuse
angeordneten rotierenden Bauteil nach der Gattung des Anspruchs
1.The invention is based on one
Device with a housing
and with at least one in the case
arranged rotating component according to the preamble of the claim
1.
Eine solche Vorrichtung ist durch
die DE 196 25 564
A1 bekannt. Diese Vorrichtung ist eine Zahnradförderpumpe
für eine
Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer Brennkraftmaschine und weist
ein Gehäuse
auf, in dem ein rotierend angetriebenes Paar von Zahnrädern angeordnet
ist. Die Zahnräder
sind im Gehäuse
radial und axial gelagert. Das Gehäuse besteht aus Leichtmetall
wie beispielsweise Aluminium. Das Gehäuse weist Zapfen auf, auf denen
die Zahnräder
radial gelagert sind, und Wände,
die axiale Lager für
die Zahnräder
bilden. Aufgrund der geringen Härte
des Leichtmetalls des Gehäuses
kommt es während
des Betriebs der Zahnradförderpumpe
zu einem starken Verschleiß,
so dass diese nur eine geringe Lebensdauer erreicht.Such a device is through the DE 196 25 564 A1 known. This device is a gear pump for a fuel injector of an internal combustion engine and has a housing in which a rotatingly driven pair of gears is arranged. The gears are mounted radially and axially in the housing. The housing is made of light metal such as aluminum. The housing has pins on which the gear wheels are mounted radially and walls that form axial bearings for the gear wheels. Due to the low hardness of the light metal of the housing, there is a lot of wear during operation of the gear pump, so that it only has a short service life.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen
gemäß Anspruch
1 hat demgegenüber den
Vorteil, daß durch
die Beschichtung aus einer Nickellegierung ein geringerer Verschleiß der Lagerung des
wenigstens einen rotierenden Bauteils und damit eine längere Lebensdauer
der Vorrichtung erreicht ist.The device according to the invention with the features
according to claim
1 has the
Advantage that by
the coating of a nickel alloy reduces wear on the bearing of the
at least one rotating component and thus a longer service life
the device is reached.
In den abhängigen Ansprüchen sind
vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
angegeben. Durch die Ausbildung gemäß Anspruch 3 wird der Verschleiß der Lagerung
weiter verringert.In the dependent claims are
advantageous refinements and developments of the device according to the invention
specified. By training according to claim 3, the wear of the bearing
further decreased.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung
näher erläutert. Es
zeigen 1 eine Zahnradförderpumpe
in einer Explosionsdarstellung, 2 die
Zahnradförderpumpe
in einem Längsschnitt
entlang Linie II-II in 3 und 3 die Zahnradförderpumpe
in einem Querschnitt entlang Linie III-III in 2.An embodiment of the invention is shown in the drawing and explained in more detail in the following description. Show it 1 a gear pump in an exploded view, 2 the gear pump in a longitudinal section along line II-II in 3 and 3 the gear pump in a cross section along line III-III in 2 ,
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
Eine in den 1 bis 3 dargestellte
Vorrichtung in Form einer Zahnradförderpumpe ist beispielsweise
in einer nicht dargestellten Förderleitung
von einem Vorratstank zu einer Kraftstoffhochdruckpumpe oder einer
Kraftstoffeinspritzpumpe einer Kraftstoffeinspritzeinrichtung einer
Brennkraftmaschine beispielsweise eines Kraftfahrzeugs angeordnet.
Die Brennkraftmaschine ist eine selbstzündende Brennkraftmaschine und
der Kraftstoff, der durch die Zahnradförderpumpe gefördert wird,
ist Dieselkraftstoff. Die Zahnradförderpumpe weist ein mehrteiliges
Gehäuse
auf, das ein Gehäuseteil 10 und
ein Deckelteil 12 aufweist. Zwischen dem Gehäuseteil 10 und
dem Deckelteil 12 ist eine Pumpkammer 14 gebildet,
in der ein Paar an ihrem Außenumfang
miteinander kämmender
Zahnräder 16, 18 angeordnet
ist. Das Gehäuseteil 10 weist
zur Bildung der Pumpkammer 14 zwei Vertiefungen 20, 22 auf,
von deren Grund jeweils ein Lagerzapfen 24, 26 absteht.
Die Lagerzapfen 24, 26 sind einstückig mit
dem Gehäuseteil 10 ausgebildet
und verlaufen zumindest annähernd
parallel zueinander. Die Lagerzapfen 24, 26 können zur Gewichtsreduzierung
des Gehäuseteils 10 zumindest
teilweise hohl ausgebildet sein. Das Zahnrad 16 weist eine
Bohrung 17 auf, über
die es auf dem Lagerzapfen 24 drehbar gelagert ist. Das
Zahnrad 18 weist eine Bohrung 19 auf, über die
es auf dem Lagerzapfen 26 drehbar gelagert ist. Die Lagerzapfen 24, 26 bestimmten
jeweils eine Drehachse 25, 27 für die Zahnräder 16, 18.
Die Pumpkammer 14 ist in Richtung der Drehachsen 25, 27 der
Zahnräder 16, 18 einerseits
durch Wände 21, 23 der
Vertiefungen 20, 22 des Gehäuseteils 10 und andererseits
durch eine Wand 13 des Deckelteils 12 begrenzt.
Das Deckelteil 12 ist mit dem Gehäuseteil 10 fest verbunden, beispielsweise
mittels mehrerer Schrauben. Das Gehäuseteil 10 und das
Deckelteil 12 bestehen aus Leichtmetall, vorzugsweise Aluminium
oder einer Aluminiumlegierung. Die Zahnräder 16, 18 bestehen vorzugsweise
aus Stahl, beispielsweise aus Sinterstahl.One in the 1 to 3 The device shown in the form of a gear feed pump is arranged, for example, in a delivery line (not shown) from a storage tank to a high-pressure fuel pump or a fuel injection pump of a fuel injection device of an internal combustion engine, for example of a motor vehicle. The internal combustion engine is a self-igniting internal combustion engine and the fuel that is delivered by the gear pump is diesel fuel. The gear pump has a multi-part housing, which is a housing part 10 and a lid part 12 having. Between the housing part 10 and the lid part 12 is a pumping chamber 14 formed in which a pair of meshing gears on their outer circumference 16 . 18 is arranged. The housing part 10 points to the formation of the pumping chamber 14 two wells 20 . 22 on the bottom of which a bearing journal 24 . 26 projects. The bearing journals 24 . 26 are in one piece with the housing part 10 formed and run at least approximately parallel to each other. The bearing journals 24 . 26 can be used to reduce the weight of the housing part 10 be at least partially hollow. The gear 16 has a hole 17 on which it is on the trunnion 24 is rotatably mounted. The gear 18 has a hole 19 on which it is on the trunnion 26 is rotatably mounted. The bearing journals 24 . 26 each determined an axis of rotation 25 . 27 for the gears 16 . 18 , The pumping chamber 14 is in the direction of the axes of rotation 25 . 27 of the gears 16 . 18 on the one hand through walls 21 . 23 of the wells 20 . 22 of the housing part 10 and on the other hand through a wall 13 of the lid part 12 limited. The lid part 12 is with the housing part 10 firmly connected, for example by means of several screws. The housing part 10 and the lid part 12 consist of light metal, preferably aluminum or an aluminum alloy. The gears 16 . 18 are preferably made of steel, for example sintered steel.
Die Zahnradförderpumpe weist eine Antriebswelle 30 auf,
die im Gehäuseteil 10 drehbar
gelagert ist. Die Antriebswelle 30 ist zumindest annähernd koaxial
zum Lagerzapfen 24 angeordnet, wobei das Gehäuseteil 10 eine
Bohrung aufweist, die sich im Lagerzapfen 24 fortsetzt
und durch die das Ende der Antriebswelle 30 hindurchtritt.
Zwischen der Bohrung und der Antriebswelle 30 ist ein Wellendichtring
eingebaut, um das Gehäuseteil 10 abzudichten.
Die Antriebswelle 30 ist mit dem Zahnrad 16 gekoppelt,
beispielsweise über
ein zwischen dem Stirnende des Lagerzapfens 24 und dem
Deckelteil 12 angeordnetes Koppelglied 36. Das
Zahnrad 16 wird beim Betrieb der Zahnradförderpumpe über die Antriebswelle 30 rotierend
angetrieben und überträgt diese
Drehbewegung über
eine Stirnverzahnung auf das ebenfalls mit einer Stirnverzahnung
versehene, mit dem Zahnrad 16 an seinem Außenumfang
kämmende
Zahnrad 18. Die Zahnräder 16, 18 teilen dabei
die Pumpkammer 14 durch ihren Zahneingriff in zwei Teilbereiche,
von denen ein erster Teilbereich einen Ansaugraum 40 und
ein zweiter Teilbereich einen Druckraum 42 bilden. Der
Ansaugraum 40 ist dabei über je einen zwischen den Zahnnuten
an den Umfangsflächen
der Zahnräder 16, 18 und
der oberen und unteren Umfangswand der Pumpkammer 14 gebildeten
Förderkanal 44 mit
dem Druckraum 42 verbunden. Der Ansaugraum 40 und
der Druckraum 42 weisen jeweils eine Anschlussöffnung in
der Wand des Gehäuseteils 10 oder
des Deckelteils 12 auf, über die der Ansaugraum 40 mit
einer nicht dargestellten Ansaugleitung vom Vorratstank und der Druckraum 42 über eine
ebenfalls nicht dargestellte Förderleitung
mit dem Saugraum des Kraftstoffhochdruckpumpe oder der Kraftstoffeinspritzpumpe
verbunden ist. Die Anschlussöffnung
in den Ansaugraum 40 bildet eine Einlassöffnung 46 und
die Anschlussöffnung
in den Druckraum 42 bildet eine Auslassöffnung 48.The gear pump has a drive shaft 30 on that in the housing part 10 is rotatably mounted. The drive shaft 30 is at least approximately coaxial with the bearing journal 24 arranged, the housing part 10 has a hole in the bearing journal 24 continues and through which the end of the drive shaft 30 passes. Between the bore and the drive shaft 30 a shaft seal is installed around the housing part 10 seal. The drive shaft 30 is with the gear 16 coupled, for example via a between the front end of the bearing pin 24 and the lid part 12 arranged coupling link 36 , The gear 16 when the gear pump is operated via the drive shaft 30 driven in rotation and transmits this rotary movement via a spur gear to the gear, which is also provided with a spur gear 16 meshing gear on its outer periphery 18 , The gears 16 . 18 share the pump chamber 14 through their meshing in two sections, of which a first section is a suction space 40 and a second partial area a pressure room 42 form. The intake room 40 is about one between the tooth grooves on the peripheral surfaces of the gears 16 . 18 and the upper and lower peripheral walls of the pump chamber 14 formed delivery channel 44 with the pressure room 42 connected. The intake room 40 and the pressure room 42 each have a connection opening in the wall of the housing part 10 or the lid part 12 on, through which the intake space 40 with a suction line, not shown, from the storage tank and the pressure chamber 42 is connected to the suction chamber of the high-pressure fuel pump or the fuel injection pump via a feed line, also not shown. The connection opening in the intake space 40 forms an inlet opening 46 and the connection opening in the pressure chamber 42 forms an outlet opening 48 ,
Die Lagerzapfen 24, 26 des
Gehäuseteils 10 bilden
eine radiale Lagerung für
die Zahnräder 16, 18 und
sind zur Erhöhung
der Verschleißbeständigkeit der
Lagerung der Zahnräder 16, 18 mit
einer Beschichtung 50 versehen, die aus einer Nickellegierung
besteht. Die Beschichtung 50 besteht insbesondere aus einer
Nickel-Phosphor-Legierung. Die Nickel-Phosphor-Legierung enthält zu wenigstens 94%,
vorzugsweise zu etwa 95% Nickel und zu maximal 6%, vorzugsweise
etwa 5% Phosphor. Die Wände 21, 23 des
Gehäuseteils 10 sowie
die Wand 13 des Deckelteils 12 bilden axiale Lagerstellen
für die
Zahnräder 16, 18.
Alternativ oder zusätzlich
zu den Lagerzapfen 24, 26 sind die Wände 21, 23 des Gehäuseteils 10 und
die Wand 13 des Deckelteils 12 zur Erhöhung der
Verschleißbeständigkeit
der Lagerung mit der Beschichtung 50 versehen. Die Beschichtung 50 weist
an ihrer Oberfläche
eine zumindest im wesentlichen ebene Mikrostruktur auf. Hierdurch
wird eine besonders hohe Verschleißbeständigkeit der Beschichtung 50 auch
bei Schmierung nur durch den geförderten
Kraftstoff und bei Mischreibung, das bedeutet bei Gleitreibung zwischen
den Zahnrädern 16, 18 und
der Beschichtung 50 erreicht. Die Oberfläche der
Beschichtung 50 unterscheidet sich damit wesentlich von
der Oberfläche
bekannter Beschichtungen aus eine Nickel-Legierung, die eine unebene
Mikrostruktur, eine sogenannte Coliflower-Struktur, mit knospenartigen,
unregelmäßig verteilten
und kugelförmigen
Erhebungen aufweist. Die Beschichtung 50 weist abweichend
hiervon infolge ihrer ebenen Mikrostruktur eine gleichmäßige Schichtdickenverteilung
und keine oder nur wenige Fehlstellen an der Oberfläche auf.
Die Reproduzierbarkeit einer Mikrohärtemessung der Beschichtung 50 ist
dadurch verbessert, da die Mikrohärtemessung an beliebigen Stellen
der Beschichtung durchgeführt werden
kann und korrekte Ergebnisse liefert. Die Beschichtung 50 weist
eine gleichmäßige glänzende Oberflächenfärbung ohne
nachweisbare Schwermetallzugabe auf. Aufgrund der fehlenden Schwermetallzugabe
ist die Zahnradförderpumpe
gemäß bestehender
gesetzlicher Vorschriften recyclingfähig.The bearing journals 24 . 26 of the housing part 10 form a radial bearing for the gears 16 . 18 and are used to increase the wear resistance of the bearing of the gears 16 . 18 with a coating 50 provided, which consists of a nickel alloy. The coating 50 consists in particular of a nickel-phosphorus alloy. The nickel-phosphorus alloy contains at least 94%, preferably about 95% nickel and at most 6%, preferably about 5% phosphorus. The walls 21 . 23 of the housing part 10 as well as the wall 13 of the lid part 12 form axial bearings for the gears 16 . 18 , Alternatively or in addition to the bearing journal 24 . 26 are the walls 21 . 23 of the housing part 10 and the wall 13 of the lid part 12 to increase the wear resistance of the bearing with the coating 50 Mistake. The coating 50 has an at least essentially flat microstructure on its surface. This makes the coating particularly resistant to wear 50 even with lubrication due to the delivered fuel and mixed friction, that means with sliding friction between the gears 16 . 18 and the coating 50 reached. The surface of the coating 50 differs significantly from the surface of known coatings made of a nickel alloy, which has an uneven microstructure, a so-called coliflower structure, with bud-like, irregularly distributed and spherical elevations. The coating 50 deviating from this, due to its flat microstructure, has a uniform layer thickness distribution and no or only a few imperfections on the surface. The reproducibility of a microhardness measurement of the coating 50 is improved because the micro hardness measurement can be carried out at any point on the coating and provides correct results. The coating 50 has a uniform, shiny surface color without detectable addition of heavy metals. Due to the lack of heavy metal addition, the gear pump is recyclable according to existing legal regulations.
Das Gehäuseteil 10 und das
Deckelteil 12 werden vor dem Aufbringen der Beschichtung 50 in spezieller
Weise vorbehandelt und die Beschichtung 50 wird mit einem
chemischen Beschichtungsverfahren auf die vorstehend angegebenen
Bereiche des Gehäuseteils 10 und
des Deckelteils 12 aufgebracht. Nachfolgend wird die Vorbehandlung
und das Aufbringen der Beschichtung 50 näher erläutert. Zunächst werden
das Gehäuseteil 10 und
das Deckelteil 12 gereinigt oder vorbehandelt, was in einem Säurebad,
beispielsweise einem Premalbad, bei Raumtemperatur für eine Dauer
von etwa 20 bis 60 Sekunden erfolgt, für die Aktivierung der Oberfläche. Anschließend werden
die Teile 10, 12 in einem oder mehreren Spülvorgängen mit
Reinstwasser gespült. Anschließend werden
die Teile in eine Persulfatlösung
bei Raumtemperatur für
eine Dauer von etwa 45 bis 90 Sekunden gegeben, in der die Oberfläche der
Teile zumindest teilweise oxidiert wird, so dass sich Aluminiumoxid
bildet. Anschließend
erfolgt wenigstens ein Spülvorgang
mit Reinstwasser. Anschließend
werden die Teile in eine Zinkatlösung
bei 20° bis
28°C für eine Dauer
von etwa 20 bis 60 Sekunden gegeben. In der Zinkatlösung liegt
Zink in ionischer Form vor, aus der sich elementares Zink auf der
Oberfläche
der Teile abscheidet. Anschließend erfolgt
wenigstens ein Spülvorgang
mit Reinstwasser. Anschließend
werden die Teile wieder wie vorstehend angegeben in eine Persulfatlösung bei Raumtemperatur
für eine
Dauer von etwa 45 bis 90 Sekunden gegeben, in der die Oberfläche der
Teile zumindest teilweise oxidiert wird. Nachfolgend erfolgt wieder
wenigstens ein Spülvorgang
mit Reinstwasser. Anschließend
werden die Teile nochmals in eine Zinkatlösung bei 20° bis 28°C für eine Dauer von etwa 20 bis
60 Sekunden gegeben, so dass sich elementares Zink auf der Oberfläche der
Teile abscheidet. Nachfolgend erfolgt wenigstens ein Spülvorgang mit
Reinstwasser. Das sich auf der Oberfläche der Teile ablagernde Zink
bildet eine Verbindungsschicht für
die nachfolgend aufgebrachte Nickel-Phosphor-Legierung. Die Teile
werden hierbei in eine Lösung
bei 28° bis
36°C für eine Dauer
von etwa 3 bis 10 Minuten gegeben, in der Nickel in ionischer Form und
Orthophosphit enthalten ist, aus der sich die Nickel-Phosphor-Legierung
auf der Oberfläche
der Teile abscheidet. Nachfolgend erfolgt wenigstens ein Spülvorgang
mit Reinstwasser. Anschließend
werden die Teile in eine Lösung
gegeben, in der Nickel in ionischer Form und Orthophosphit enthalten
ist, aus der sich die Nickel-Phosphor-Legierung
auf der Oberfläche
der Teile abscheidet, bei etwa 80° bis 90°C, für eine Dauer,
bis die geforderte Schichtdicke erreicht wird. Nachfolgend erfolgt
wenigstens ein Spülgang
mit Reinstwasser. Nachfolgend erfolgt eine Trocknung der Teile in
einer ersten Stufe bei einer Temperatur von etwa 55° bis 65°C für eine Dauer
von etwa 1,5 bis 3 Minuten durch Pulsblasen und in einer zweiten
Stufe bei einer Temperatur von etwa 55° bis 65°C für eine Dauer von etwa 6 bis
15 Minuten mittels Heißluft.
Abschließend
erfolgt noch eine Erwärmung der
Teile auf eine Temperatur von etwa 200° bis 220°C für eine Dauer von etwa 1 bis
2 Stunden, wodurch die Härte
der Beschichtung 50 erhöht
wird.The housing part 10 and the lid part 12 be applied before applying the coating 50 pretreated in a special way and the coating 50 is applied with a chemical coating process to the areas of the housing part specified above 10 and the lid part 12 applied. The pretreatment and application of the coating follows 50 explained in more detail. First, the housing part 10 and the lid part 12 cleaned or pretreated, which takes place in an acid bath, for example a premal bath, at room temperature for a period of about 20 to 60 seconds for the activation of the surface. Then the parts 10 . 12 rinsed with ultrapure water in one or more rinsing processes. The parts are then placed in a persulfate solution at room temperature for a period of about 45 to 90 seconds in which the surface of the parts is at least partially oxidized so that aluminum oxide forms. This is followed by at least one rinsing process with ultrapure water. The parts are then placed in a zincate solution at 20 ° to 28 ° C for a period of about 20 to 60 seconds. Zinc is present in the zincate solution in an ionic form, from which elemental zinc is deposited on the surface of the parts. This is followed by at least one rinsing process with ultrapure water. The parts are then again placed in a persulfate solution at room temperature for a period of about 45 to 90 seconds, as indicated above, in which the surface of the parts is at least partially oxidized. This is followed by at least one rinsing process with ultrapure water. The parts are then again placed in a zincate solution at 20 ° to 28 ° C. for a period of about 20 to 60 seconds, so that elemental zinc is deposited on the surface of the parts. This is followed by at least one rinsing process with ultrapure water. The zinc deposited on the surface of the parts forms a connection layer for the subsequently applied nickel-phosphorus alloy. The parts are placed in a solution at 28 ° to 36 ° C for a period of about 3 to 10 minutes, which contains nickel in ionic form and orthophosphite, which forms the nickel-phosphorus alloy on the surface of the parts separates. This is followed by at least one rinsing process with ultrapure water. The parts are then placed in a solution containing nickel in ionic form and orthophosphite, from which the nickel-phosphorus alloy is deposited on the surface of the parts, at about 80 ° to 90 ° C. for a period until the required layer thickness is achieved. This is followed by at least one rinse cycle with ultrapure water. The parts are then dried in a first stage at a temperature of approximately 55 ° to 65 ° C. for a period of approximately 1.5 to 3 minutes by means of pulse blowing and in a second stage at a temperature of approximately 55 ° to 65 ° C. for about 6 to 15 minutes using hot air. Finally, the parts are heated to a temperature of approximately 200 ° to 220 ° C. for a period of approximately 1 to 2 hours, which increases the hardness of the coating 50 is increased.