DE1703492A1

DE1703492A1 - Zahnradpumpe,insbesondere innenverzahnte Kraftstoffpumpe

Info

Publication number: DE1703492A1
Application number: DE19681703492
Authority: DE
Inventors: Singels Louis Johan
Original assignee: FUELMASTER PRODUKTIE MIJ N V
Current assignee: FUELMASTER PRODUKTIE MIJ N V
Priority date: 1967-06-01
Filing date: 1968-05-29
Publication date: 1971-11-25
Also published as: NL6707668A; FR1571856A; SE337442B; US3511581A; DE1994251U

Description

DiPL.-PHYS. Dr.RER.Nat. JÜRGEN SCHIRDEWAHN 1703492

PATENTANWALT

8 MÜNCHEN 55 · AICHACHER STKASSE 36 TELEhON (0811) 7433 55 · TELEGRAMME: STRUCTURPATENT MÜNCHEN

1A-323 - f3/1
29. Mai 1968

Beschreibung
zu der Patentanmeldung

FUELMASTER PRODUKTIE MAATSGHAPPIJ N. V.,
Den Haag, Niederlande

Zahnradpumpe« insbesondere innenverzahnte Kraftstoffpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf Zahnradpumpen, insbesondere Kraftstoffpumpen, wie sie bei mit flüssigem Kraftstoff arbeitenden Verbrennungseinrichtungen Verwendung finden. Eine Vielzahl von Typen derartiger Pumpen ist bekannt« Eine erste Unterscheidung läßt sich zwischen Pumpen mit äußerer Verzahnung und Pumpen mit innerer Verzahnung treffen. Eine weitere Unterscheidung besteht zwischen solchen Pumpen, bei denen die innerhalb eines Zahnzwiachenraumes eines Zahnrades vorhandene Flüssigkeit aus diesem
Baum beim Eindringen eines Zahnes des anderen Zahnrades leicht
entweichen kann, und solchen Pumpen, bei denen die in einem Zahnawiechenraum eingefangene Flüssigkeit bei der Reduzierung dieses Rau»·a infolge Eindringens des Zahnes des anderen Zahnrades eine graduelle Druokzunahme erfährt, bevor die Flüssigkeit aus diesem Baum entweichen kann. Die Erfindung betrifft insbesondere Pumpen der letztgenannten Art, die in der Hegel als innenverzahnte Pumpen

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konstruiert sindj der Erfindung liegt die Zielsetzung zugrunde, einen solchen Pumpen innewohnenden Nachteil zu vermeiden.

Diese Schwierigkeit, die nach der Erfindung vermieden werden soll, beruht darauf, daß in fast allen Fällen Gas- oder Luftblasen in" der zu pumpenden Flüssigkeit entweder vorhanden sind oder in dieser während ihres Transports ausgebildet werden. Das kann verschiedene Gründe haben. Beispielsweise ist es außerordentlich schwierig, die Saugleitung der Pumpe absolut luftdicht zu halten} selbst bei einem sehr kleinen Undichtigkeitsgrad gelangt Luft in diese Leitung und wird mit der Flüssigkeit mitgeführt. Fernerhin kann Luft oder ein Gas in der Flüssigkeit gelöst sein und bei Druckabnahme infolge der Saugwirkung der Pumpe in Gestalt kleiner Blasen freikommen; eine derartige Druckabnahme kann sogar manchmal zu einer Teilverdampfung der Flüssigkeit führen.

Diese Luft oder dieses Gas wird in die Saugseite der Pumpe als Blase - oft in Gestalt einer Vereinigung einer Anzahl kleinerer Blasen - eintreten und wird dann unter Kompression infolge des Druckanstieges von den Zahnrädern zum Pumpenausgang transportiert.

Derartige Luft- oder Gasblasen können eine echte Behinderungsquelle bei Kraftstoffpumpen für ölbrenner darstellen, da sie Anlaß zu einem sehr lauten und lästigen Geräusch in der Pumpe und der daran angeschlossenen Apparatur (automatische Ventile und dgl·) geben. Das störende Geräusch nimmt zu, wenn die Pumpe eine größere Saugwirkung zu erzeugen hat, was dazu führt, daß die hochstzulässige Geräuschgrenze zugleich eine Begrenzung der Saugkraft

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und, mit anderen Worten, des zu erreichenden Vakuums ergibt.

Dementsprechend liegt der Erfindung die spezielle Aufgabenstellung zugrunde, die Luft oder das Gas vom Erzeugen des störenden Geräusches abzuhalten.

Hierzu ist eine Zahnradpumpe gemäß der Erfindung, bei der der Druck der in den Zahnzwischenräumen enthaltenen Flüssigkeit graduell zunimmt, in dem die Zahnräder umschließenden Gehäuse mit einem Kanal kleiner Durchgangsfläche versehen, der bei arbeitender Pumpe sukzessive jeden Zahnzwischenraum in Kommunikation mit der Saugseite der Pumpe an einen Ort bringt, an dem im Zahnzwischenraum ein Druck herrscht, der oberhalb des Druckes an der Saugseite der Pumpe, jedoch unterhalb des Druckes an der Druck- bzw. Ausgangsseite der Pumpe liegt.

Es hat sich ergeben, daß durch diese Maßnahme das störende Geräusch entweder völlig oder doch wenigstens zum großen Teil eliminiert wird, was zur Folge hat, daß ohne Schwierigkeit ein höheres Vakuum durch die Pumpe erzeugt werden kann. Die Erklärung für diesen Fortschritt kann in folgendem liegen: Venn ein Zahnzwischenraum, der zum größeren Teil mit Gas oder Luft von bereits angewachsenem Druck gefüllt ist, in Kommunikation mit dem erwähnten Kanal kommt, entkommt das Gas oder die Luft durch den Kanal zur Saugseite der Pumpe, so daß Blasen mit größerem Volumen nicht mehr die Auslaßöffnung der Pumpe erreichen können. Es stimmt zwar, daß kleinere Blasen in dem Zahnzwischenraum zurückbleiben können und weiter zum Pumpenausgang und in die von der Pumpe gespeiste

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Leitung getragen werden; es hat sich jedoch erwiesen, daß unterhalb einer bestimmten Dimension liegende kleine Blasen kein störendes Geräusch erzeugen. Die Luft- oder Gasmenge, die aus einem Zahnzwischenraum durch den schmalen Kanal abgegeben wird, erscheint zwar wieder an der Saugseite der Pumpe, wird jedoch in kleine Blasen aufgeteilt, wenn sie durch den schmalen Kanal passiert und sich in die unter niedrigerem Druck stehende Flüssigkeit an der Saugseite der Pumpe expandiert. Diesekleinen Blasen werden wieder zusammen mit der Flüssigkeit in die Pumpe eingesogen und wenigstens teilweise zur Pumpenausgangsöffnung getragen; infolge ihrer kleinen Dimensionen erzeugen sie jedoch nicht mehr den ungünstigen Effekt großer Blasen.

Die Auswirkung der erfindungsgemäßen Maßnahme kann demnach kurz als Elimination großer Blasen beschrieben werden. Es versteht sich, daß auch Flüssigkeit durch den kleinen Kanal von einem Zahnzwischenraum zur Saugseite der Pumpe entweichen kann. Infolge der höheren Viskosität der Flüssigkeit im Vergleich mit Gas oder Luft ist indessen die Menge der so entweichenden Flüssigkeit eng begrenzt und beeinträchtigt die Pumpenkapazität nur in einem vernachlässigbaren Grad.

Der beschriebene Kanal kann allerdings die Auswirkung haben, daß er die "leere¹¹ Pumpe daran hindert, -selbsttätig in Betrieb zu kommen, weil durch diesen Kanal Luft unter Druck kontinuierlich zur Saugseite der Pumpe geleitet würde. Um die Möglichkeit beizubehalten, daß die Pumpe selbsttätig in Betrieb kommt, kann man dort ein Vorspannventil anordnen, wo der Kanal mit der Saugseite

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der Pumpe verbunden ist, und dabei die Anordnung so treffen, daß sich das Ventil bei einer vorgegebenen Druckdifferenz gegenüber der Saugseite öffnet. Wenn bei Inbetriebnahme der Pumpe diese lediglich Luft einsaugt und pumpt, ist darm die Druckdifferenz zwischen einem mit komprimierter Luft gefüllten Zahnzwischenraum und dem noch kleinen Vakuum in der Saugleitung nicht ausreichend, um das Ventil zu öffnen, so daß dann der Kanal zunächst unaktiv bleibt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an einem Ausführungsbeispiel noch näher erläutert.

Die Zeichnungen zeigen lediglich schematisch solche (Delle einer gemäß der Erfindung konstruierten Pumpe, die für das Verständnis der Erfindung wesentlich sind.

!Figur 1 zeigt in größerem Maßstab einen Schnitt nach der Linie I-I in Figur 2\ und

figur 2 zeigt eine Ansicht der Zahnräder, wobei die Ansicht entsprechend der Linie II-II in Figur 1 gewählt ist.

Die in den Zeichnungen dargestellte Pumpe ist eine innenverzahnte Zahnradpumpe mit Zwischenräumen zwischen den Zähnen des ringförmigen Zahnrades 1 und den Zähnen des Zahnrades 2. Das Zahnrad 1 besitzt einen Zahn mehr als das Zahnrad 2, und die Form der Zähne ist so gewählt, daß, praktisch gesprochen, die aufeinander folgenden Zwischenräume nicht miteinander in Verbindung kommen, wobei die Zähne des inneren und des äußeren Zahnrades einander

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zwischen zwei Zahnzwisohenräumen im wesentlichen ohne Spiel näherkommen. Die Zahnräder sind in einem Baum eingeschlossen, der von dem Pumpengehäuse 5» dem Hing 4 und der Deckplatte 6 gebildet ist, und der Ring 4 und die Deckplatte 6 sind an dem Gehäuse 5 mit in den Zeichnungen nicht dargestellten Schrauben oder Bolzen oder anderen geeigneten Mitteln befestigt. Das Zahnrad 2 ist durch eine Welle 3 angetrieben und treibt seinerseits, wenn es in Drehung versetzt ist, das ringförmige Zahnradian.

Bei Umdrehung in Sichtung des in Figur 2 dargestellten Pfeiles nimmt das Volumen der Zahnzwischenräume zur rechten Hand in figur graduell zu, während es zur linken Hand der Figur 2 graduell abnimmt) dadurch ergibt sich an der rechts liegenden Seite eine Saugwirkung, während eine Druckwirkung an der links liegenden Seite erzeugt wird. Die Flüssigkeit wird den Zahnzwischenräumen durch eine schematisch angezeigte Bohrung 7 der Deckplatte 6 von der durch eine Kappe 1o abgeschlossenen Saugkammer 9 zugeführt. Die Abgabe der Flüssigkeit erfolgt durch die Abgabeöffnung 8,die im Gehäuse 5 angeordnet ist, wie schematisch in der Zeichnung dargestellt ist. Die Saugkammer 9 ist mit einem Filter 11 ausgerüstet und mit der Saugleitung der Pumpe verbunden.

Gemäß der Erfindung ist in der Deckplatte 6 eine Nut 12 vorgesehen. Die zum Zwecke der Verdeutlichung in der Zeichnung übertrieben groß dargestellte Nut hat nach Tiefe und Weite Dimensionen von nur einigen Hundertstel Millimeter, beispielsweise eine Tiefe und eine Weite von je o,oj? mm. Wie man in Figur 2 erkennen kann, ist die Nut so angeordnet, daß sie mit den an ihr vorbei gelangende»

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Zahnzwischenräumen dann in Verbindung kommt, wenn diese Zwischenräume bereits einer Volumenverringerung unterworfen sind, d.h. dann, wenn in diesen Zwischenräumen (bei arbeitender Pumpe) bereits ein bestimmter Flüssigkeitsdruck ausgebildet ist, der jedoch noch wesentlich unter dem endgültigen Abgabedruck der Pumpe liegt. Die Nut 12 mündet über eine kleine Kammer 13 in die Saugkammer 9· Innerhalb der Kammer 13 ist ein mit Federkraft arbeitendes Vorspannventil 14, 15 angeordnet. Ein O-förmiger Ring kann als Sitz des Ventils dienen.

Die Pumpe hat folgende Betriebsweise:

Wenn die Flüssigkeit überhaupt keine Luft- oder Gasblasen enthält, erzeugt die Druckdifferenz, die zwischen einem in Verbindung mit der Nut 12 kommenden Zahnzwischenraum und der Saugkammer herrscht, einen Flüssigkeitsstrom zur Saugkammer, der indessen infolge der Schmalheit der Nut und der Viskosität der Flüssigkeit sehr klein sein wird. Die Federvor spannung am Ventil 12 soll natürlich so sein, daß das Ventil öffnet. Wenn die von der Pumpe angesaugte Flüssigkeit nur kleine Gas- oder Luftblasen enthält, die über die Flüssigkeit verteilt sind, ändert sich das Bild nicht wesentlich} diese Bläschen werden von der Pumpe in Richtung zum Pumpenausgang zusammen mit der Flüssigkeit transportiert und geben, wie oben erwähnt wurde, keinen Anlaß zu einer nennenswerten Störung. Wenn indessen eine größere Blase einen Zahnzwischenraum durch die Einlaßöffnung '] erreicht, so daß dieser Zwischenraum zu einem beträchtlichen feil durch gasförmiges Medium eingenommen ist, dann

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wird das unter Druck gesetzte gasförmige Medium "beim Erreichen der Nut 12 durch diese Nut und das Ventil 15 ia. die Saugkammer 9 entweichen, wo die Blase infolge ihrer ziemlich plötzlichen Expansion in eine Vielzahl kleinerer Blasen zerspringt. Es trifft nun zwar zu, daß diese kleineren Blasen bzw. Bläschen wiederum die Einlaßöffnung der Pumpe erreichen} sie führen dann allerdings nicht mehr zu einer merklichen Beeinträchtigung. Im Gegenteil bringen sie sogar eine Dämpfung des Geräusches mit sich, das in der Hegel den Öltransport durch die Zahnräder begleitet. Es sei noch bemerkt, daß infolge der beträchtlich niedriger liegenden Viskosität des gas» förmigen Mediums im Vergleich mit der Flüssigkeit das Volumen des entweichenden gasförmigen Mediums ein Vielfaches der zurückleckenden Flüssigkeit beträgt.

Für die oben beschriebene Betriebsweise ist das Vorhandensein des kleinen Ventils 15 in keiner Weise erforderlich. Dieses Ventil kann lediglich dazu dienen, die S elb st anlaufwirkung der Pumpe beizubehalten. Wenn beim Start der Pumpe die Einlaßleitung und die Pumpe selbst mit Luft gefüllt sind, würde sonst die Nut 12 eine solche Luftmenge zur Saugseite der Pumpe zurückleiten, daß in der Saugleitung kein ausreichendes Vakuum eingestellt werden kann. Nunmehr verhindert das Ventil 15 eine derartige Rückkehr der Luft, da die Vorspannung am Ventil dann ausreicht, es geschlossen zu halten. Der Grund hierfür liegt darin, daß der am Ort der Nut entstehende Druckanstieg beim Pumpen von Luft wesentlich kleiner ist, als wenn Flüssigkeit oder mit Gas oder Luft versetzte Flüssigkeit gepumpt wird, während andererseits das Vakuum an der Einlaßseite nooh nicht seinen Maximalwert erreicht hat.

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Die Erfindung kann auoh bei solohen anderen Zahnradpumpen angewandt werden, die nicht zeichnerisch dargestellt sind, beispielsweise bei solohen !Pumpen, bei denen die Differenz zwischen den Teilkreisen der innen und außen verzahnten Zahnräder so groß ist, daß ein separates Element, z.B. ein halbmondförmiges Element vorgesehen werden muß, um die Zahnzwischenräume mit Saugwirkung von denen mit Druckwirkung au trennen. Die Konstruktion des zum Entweichen des gasförmigen Mediums dienenden Kanals als offene Mut ist vom Hegstallungsstandpunkt besonders günstigj es sind jedoch auoh noch andere Konstruktionsweisen möglioh, beispielsweise kann der Kanal als schmale Bohrung ausgebildet werden, welche durch die Deckplatte 6 hinduroh verläuft.

Wenn auch die Pumpe gemäß der Erfindung sich besonders als ölpuiape für ölbrenner eignet, kann sie doch auch für andere Zwecke in solohen Fällen "Verwendung finden, wo Schwierigkeiten der oben beschriebenen Art auftreten.

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Claims

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1Α-323 - £5/1 29. Mai 1968

Patentansprüche

Zahnradpumpe, insbesondere innenverzahnte Kraftstoffpumpe zum Zuführen von flüssigem Kraftstoff zu Brennanlagen, in der der Druck der in den Zahnzwischenräumen befindlichen Flüssigkeit vor ihrer Abgabe graduell durch Volumenverringerung der Zahnzwischenräume erhöht wird, dadurch gekennzeichnet , daß φ in dem die Zahnräder (1, 2) umschließenden Gehäuse (4, i?, 6) ein Kanal (12) mit kleiner Durchgangsfläche vorgesehen ist, der bei Betrieb der Pumpe sukzessive jeden Zahnzwischenraum mit der Saugseite (9) der Pumpe an einem solchen Ort verbindet, wo im Zahnzwischenraum ein Druck herrscht, der höher als der Druck an der Einlaßseite (7) der Pumpe, jedoch niedriger als der Druck an der Auslaßseite (8) der Pumpe ist.
2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Kanal (12) und der Saugseite (9) der Pumpe ein Vorspannventil (14, 15) vorgesehen ist, welches bei einer vorgegebenen Druckdifferenz zwischen seinen beiden Seiten in Richtung zur Saugseite (9) öffnet.
3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2 der Bauart, bei der innerhalb eines drehbaren Rings mit innerer Verzahnung ein Zahnrad drehbar ist, die Zähne dieser beiden Elemente einander sich im wesentlichen flüssigkeitsdicht berühren und diese beiden Elemente seitlich zwischen Wänden eingeschlossen sind, die Einlaß- und

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Auslaßb'ffnungen für die Flüssigkeit aufweisen, dadurch, gekennzeichnet , daß in einer (6) der ßeitenwände (5» 6) eine Nut (12) geringer Tiefe an einer Stelle vorgesehen ist, die zwischen dem Ort, wo die Zahnzwischenräume ihr maximales Volumen haben, und dem Ort der Auslaßöffnung (8) liegt, und daß die Nut (12) mit der Saugseite (9) der Pumpe verbunden ist.
4. Zahnradpumpe nach den Ansprüchen 2 und 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Nut (12) mit der Saugseite (9) der Pumpe über eine Erweiterung (13) verbunden ist, in der das Vorspannventil (14, 15) angeordnet ist.

Dr.S/P

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