DE1703802B2 - Zahnradpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradpumpe mit einem außenverzahnten Zahnrad und einem innenverzahnten Zahnring, der in einer kreisförmigen Aussparung eines Gehäuseringes geführt ist, die beide um ihre eigenen, aber gegeneinander versetzten Achsen rotieren und beidseitig durch Stirnwände des Gehäuses abgedeckt sind, wobei alle Pumpenkammern durch die Zähne und die Stirnwände begrenzt sind, in wenigstens einer Stirnwand je eine kreisbogenförmige Drucknut und Sauenut zu beiden Seiten der die Achsen enthaltenden, im Schnitt als Mittellinie erscheinende Exzentrizitätsebene angeordnet sind und im Bereich des größten Kammervolumens das Ende der Drucknut einen größeren Abstand in Umfangsrichtung von der Mittellinie hat als das Ende der Saugnut.

Bei solchen Zahnradpumpen ist es rreist üblich, sowohl die Drucknut als auch die Saugnui über einen erheblichen Teil eines Ha'bkreises zu führen, damit die

ίο sich kontinuierlich verkleinernden bzw. vergrößernden Pumpenkammern, die zwischen den Zähnen der Zahnräder gebildet werden, allmählich entleert oder gefüllt werden können. Der Mindestabstand zwischen Drucknut und Saugnut muß an beiden Enden etwas größer als eine Zahnteiiung sein, weil andernfalls ein Kurzschluß zwischen Druckseite und Saugseite entstehen würde. In der Regel wird der Abstand jedoch aus Sicherheitsgründen etwas größer gewählt. In den meisten Fällen haben die Enden von Drucknut und Saugnut gleichen Abstand von der Mittellinie oder Neutrallinie der Pumpe. Es sind aber auch Fälle bekannt, (siehe die US-PS 27 52 853 und 23 83 153), bei denen nach einer entsprechenden zeichnerischen Darstellung das Ende der Drucknut im Bereich des größten Kammervolumens einen größeren Abstand in Umfangsrichtung von der Exzentrizitätsebene hat als das Ende der Saugnut.

Zahnradpumpen dieser Art weisen häufig, wenn sie längere Zeit in Betrieb standen, eine starke Abnutzung an den Zahnköpfen auf. Diese Abnutzung ist nicht mit dem normalen betrieblichen Verschleiß zu erklären, weil eine entsprechende Abnutzung an den übrigen Berührungsstellen zwischen den Zähnen, insbesondere an den Flanken, nicht festzustellen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erhöhte Abnutzung an den Zahnköpfen zu verringern oder ganz zu unterbinden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich an das Ende der Drucknut ein zu den Pumpenkammern hin offener, druckseitiger Drosselkanal anschließt, der sich bis in den Bereich der Mittellinie erstreckt und eine solche Lage hat, daß die Kammer, die bei ihrer Drehung außer Verbindung mit der Saugnut gekommen ist, über einen vorgegebenen Drehwinkel im Anschluß an die Mittellinie nur über diesen Drosselkanal mit der Drucknut verbunden ist.

Es wurde festgestellt, daß die erhöhte Abnutzung an den Zahnköpfen auf eine Druckkraft zurückzuführen ist, welche die Zahnköpfe im Bereich größten Kammervolumens verstärkt gegeneinander drückt. Diese Druckkraft rührt offenbar davon her, daß eine geringe Menge der Druckflüssigkeit, z. B. Öl, in den Pumpenkammern beim Übergang von der Druckseite zur Saugseite eingeschlossen bleibt und bei der Verkleinerung des Kammervolumens diese Druckkraft erzeugt. Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion wird diese Druckkraft durch eine Gegendruckkraft ganz oder teilweise aufgehoben, die im Bereich des größten Kammervolumens erzeugt wird. Die Drucknut ist so weit von der Mittellinie entfernt, daß eine Kammer, die mit ihrem größten Volumen die Mittellinie überschritten hat, sich bereits um einen bestimmten Prozentsatz verkleinert hat, ehe sie die Drucknut erreicht. Da die Druckflüssigkeit normalerweise kaum kompressibel ist, führen aber schon geringe Volumenverkleinerungen zu unzulässig hohen Drücken. Aus diesem Grund ist die Drucknut durch einen druckseitigen Drosselkanal verlängert, über den sich dieser unzulässig hohe Druck auf einen

brauchbaren Wert abbaut.

Der druckseitige Drosselkanal führt auch zu einer Herabsetzung von Geräuschen. 1st nämlich eine Kammer beim Übergang von der Saugseite auf dip Druckseite nicht vollständig gefüllt, so dringt beim Erreichen der Drucknut Flüssigkeit aus dieser Nut schlagartig in die Kammer ein. Die hiermit verbundenen Geräusche werden bei der erfindungsgemäßen Konstruktion vermieden, weil das Nachfüllen über den druckseitigen Drosselkanal und daher allmählich geschieht.

An sich sind bei Flügelzellenpumpen (siehe die US-PS 3103 893) Drosselkanäle im Anschluß an Nuten bekannt. Diese schließen sich aber am vorderen und hinteren Ende der Saug- und Drucknuten an und erstrecken sich über einen kurzen Abschnitt.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der druckseitige Drosselkanal derart tangential verläuft, daß diejenige Kanalfläche. die von jeder Pumpenkammer bei der von der Mittellinie ausgehenden Drehung überdeckt wird, überproportional mit dem Drehwinkel anwächst. Die sehr kleine anfängliche Überdeckung wirkt als zusätzliche Drossel, die verhindert, daß der Druck in der sich verkleinernden Kammer zu rasch abgebaut wird. Die zusätzliche Drossel verhindert auch ein zu rasches Nachfüllen bei unvollständig gefüllter Kammer.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn im Bereich kleinsten Kammervolumens das Ende der Saugnut einen größeren Abstand in Umfangsrichtung von der Mittellinie hat als das Ende der Drucknut und ein sich in Richtung auf die Mittellinie erstreckender saugseitiger Drosselkanal an dieses Ende der Saugnut anschließt und mit den Kammern zwischen Mittellinie und Saugnut in Verbindung steht. Dieser saugseitige Drosselkanal ermöglicht einen sehr frühzeitigen Abfluß derjenigen kleinen Flüssigkeitsmenge, die in der Kammer kleinsten Volumens eingeschlossen ist. Demzufolge wird der für die Zahnkopfabnutzung verantwortliche Druck vermindert. Außerdem sorgt dieser Drosselkanal dafür, daß Luftbläschen, die von der Druckseite zur Saugseite transportiert werden, sich nicht schlagartig unter Geräuschbildung entspannen, sondern über den Drosselkanal allmählich zur Saugseite übergehen.

Der saugseitige Drosselkanal sollte eine geringere Länge haben als der druckseitige Drosselkanal, damit das entsprechende Ende der Drucknut möglichst dicht an die Mittellinie herangeführt und damit der Einschluß von Flüssigkeit in den Kammern kleinsten Volumens so weit wie möglich unterbunden wird. Auf jeden Fall ist es möglich, das Ende der Drucknut im Bereich kleinsten Kammervolumens mit einem geringeren Abstand in Umfangsrichtung von der Mittellinie anzuordnen als das Ende der Saugnui im Bereich größten Kammervolumens.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe, teilweise im Schnitt längs der Linie A-A der F i g. 2,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Zahnräder in der Ebene ß-flderFig. 1,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch die Drucknut und

Fig.4 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch den druckseitigen Drosselkanal.

Die Pumpe der F i g. 1 besitzt einen tragenden Gehäuseteil 1, in welchem eine Antriebswelle 2 gelagert ist, einen Gehäusering 3 und einen Gehäusedeckel 4, die durch Schrauben 5 miteinander verbunden sind. Die Welle 2 treibt ein außenvei zahmes Zahnrad 6 an. Im Gehäusering 3 ist eine kreisförmige Aussparung 7 vorgesehen, in welcher ein innenverzahnter Zahnring 8 umläuft der mit dem Zahnrad 6 zusammen Pumpenkammern 9 bildet. Die Achse 10 der Aussparung 7 und des Zahnringes 8 ist gegenüber der Achse 11 des Zahnrades 6 und der Welle 2 versetzt. Im Deckel 4 ist eine Saugnut 12 und eine Drucknut 12 vorgesehen. Die Pumpenanordnung ist durch eine Kappe 14 abgedeckt.

Die Achsen 10 und U der Zahnräder 6 und 3 verlaufen in der sogenannten Exzentrizitätsebene der Pumpe, welche im Schnitt bzw. in der Draufsicht nach F i g. 2 als Mittellinie 15 erscheint. Bei einer Drehung der Welle 2 in Richtung des Pfeiles 16 befindet sich rechts der Mittellinie 15 die Saugseite und links der Mittellinie 15 die Druckseite. Die Kammern zwischen den Zähnen vergrößern sich auf der Saugseite und nehmen dabei aus der Saugnut 12 Flüssigkeit auf. Sie überschreiten mit ihrem größten Volumen die Mittellinie und geben die Flüssigkeit bei fortwährender Volumenverminderung an die Drucknui 13 ab, bis sie mit kleinstem oder Null-Volumen die Mittellinie 15 erneut überschreiten. Auf diese Weise wird ein konstantes Flüssigkeitsvolumen gefördert und auf der Druckseite stellt sich ein vom Widerstand im nachgeschalteten Verbraucher abhangiger Förderdruck ein.

Wenn in einer Kammer 9 im Bereich 17 kleinsten Volumens FUissigkeitsmengen eingeschlossen sind, und sich die Kammer weiter verkleinert, ergibt sich ein nach oben gerichteter Druck, welcher die Köpfe 18 des Zahnrades 6 und 19 des Zahnringes 8 im Bereich 20 des größten Kammervolumens gegeneinanderdrückt, wodurch diese eine erhöhte Abnutzung erfahren. Um dem entgegenzuwirken, ist das dem Bereich 20 benachbarte Ende 21 der Drucknut 13 mit größerem Abstand in Umfangsrichtung von der Mittellinie 15 angeordnet, als das entsprechende Ende 22 der Saugnut. Infolgedessen wird die Drucknut 21 erst erreicht, wenn sich die Kammer 9 nach Überschreiten der Mittellinie 15 bereits wieder verkleinert hat. Daher entsteht ein Gegendruck im Bereich der Kammer 9a. Damit dieser Druck nicht zu groß wird, ist ein druckseitiger Drosselkanal an das Ende 21 angesetzt, der sich etwa tangential erstreckt und bis in den Bereich der Mittellinie 15, im veranschaulichten Ausführungsbeispiel sogar etwas darüber hinaus, erstreckt. Dieser Drosselkanal 23 hat, wie F i g. 4 zeigt, einen äußerst geringen Querschnitt, so daß der Druck in der Kammer 9a zwar aufrechterhalten wird, aber keinen übermäßigen Wert annehmen kann. Durch die tangentiale Lage erfolgt zu Anfang nur eine geringe Überdeckung zwischen der Kammer 9a und dem druckseitigen Drosselkanal 23, wodurch eine zusätzliche Drosselung erfolgt.

Im Bereich des kleinsten Kammervolumens hat das Ende 24 der Saugnut in Umfangsrichtung einen größeren Abstand von der Mittellinie 15 als das Ende 25 der Drucknut 13. Unter ßeibehaltung eines zur Abdichtung ausreichenden Abstandes zwischen den beiden Nuten wird hierbei die Drucknut relativ dicht an die Mittellinie 15 herangeführt, so daß sich die Kammern 9 vor dem Überwechseln auf die Saugseite weitgehend entleeren können. Die Saugnut ist durch einen saugseitigen Drosselkanal 26 verlängert, der die sich allmählich vergrößernden Kammern schon im Bereich kleinsten Volumens über einen Drosselwiderstand mit der Saugnut 12 verbindet. Über diesen

Drosselkanal können sich eventuell noch vorhandene Drücke rasch abbauen, und eventuell mitgeförderte Luftbläschen können sich allmählich entspannen. Der Querschnitt des saugseitigen Drosselkanals kann demjenigen des druckseitigen Drosselkanals nach F i g. 4 gleich sein.

Die Flüssigkeit wird der Saugnut 12 über einen Eintrittskanal 27 zugeführt. Die Abfuhr erfolgt von der Drucknut 13 über einen Ausgang 28. Der weitere Verlauf dieser Teile ist nicht näher veranschaulicht. Drosselkanäle und Nuten der veranschaulichten Art können auch auf beiden Seiten der Zahnräder vorgesehen sein. Die Drosselkanäle 23 und 26 werden vorzugsweise durch geringfügige Abschabungen in der betreffenden Fläche nach Fig. 1 in der Stirnwand des Gehäusedeckels 4 erzeugt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Zahnradpumpe mit einem außenverzahnten Zahnrad und einem innenverzahnten Zahnring, der in einer kreisförmigen Aussparung eines Gehäuseringes geführt ist, die beide um ihre eigenen, aber gegeneinander versetzten Achsen rotieren und beidseitig durch Stirnwände des Gehäuses abgedeckt sind, wobei alle Pumpenkammern durch die Zähne und die Stirnwände begrenzt sind, in wenigstens einer Stirnwand je eine kreisbogenförmige Drucknut und Saugnut zu beiden Seiten der die Achsen enthaltenden, im Schnitt als Mittellinie erscheinende Exzentrizitätsebene angeordnet sind und im Bereich des größten Kammervolumens das Ende der Drucknut einen größeren Abstand in Umfangsrichtung von der Mittellinie hat als das Ende der Saugnut, dadurch gekennzeichnet, daß sich an aas Ende der Drucknul (13) ein zu den Pumpenkammern (9) hin offener, druckseitiger Drosselkanal (23) anschließt, der sich bis in den Bereich der Mittellinie (15) erstreckt und eine solche Lage hat, daß die Kammer (9a), die bei ihrer Drehung außer Verbindung mit der Saugnut (12) gekommen ist, über einen vorgegebenen Drehwinkel im Anschluß an die Mittellinie (15) nur über diesen Drosselkanal mit der Drucknut verbunden ist.

2. Zahnradpumpe nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der druckseitige Drosselkanal (23) derart tangential verläuft, daß diejenige Kanalfläche, die von jeder Pumpenkammer (9a) bei der von der Mittellinie (15) ausgehenden Drehung überdeckt wird, überproportional mit dem Drehwinkel anwächst.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich (17) kleinsten Kammervolume.is das Ende (24) der Saugnut (12) einen größeren Abstand in Umfangsrichtung von der Mittellinie (15) hat als das Ende (25) der Drucknut (13) und ein sich in Richtung auf die Mittellinie erstreckender saugseitiger Drosselkanal (26) an dieses Ende der Saugnut anschließt und mit den Kammern (9) zwischen Mittellinie und Saugnut in Verbindung steht.

4. Zahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der saugseilige Diosselkanal (26) eine geringere Länge hat als der druckseitige Drosselkanal (23).

5. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Ende (25) der Drucknut (13) im Bereich (17) kleinsten Kammervolumens einen geringeren Abstand in Umfangsrichtung von der Mittellinie (15) hat als das Ende (22) der Saugnut (12) im Bereich (20) größten Kammervolumens.