DE1703802C3

DE1703802C3 - Gear pump

Info

Publication number: DE1703802C3
Application number: DE19681703802
Authority: DE
Inventors: Gunnar Lyshoej Petersen Joergen Hartvig Nordborg Hansen (Danemark)
Original assignee: Danfoss AS
Current assignee: Danfoss AS
Filing date: 1968-07-12
Publication date: 1977-09-15

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 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.The invention relates to a gear pump <> ° with an externally toothed gear wheel and an internally toothed toothed ring, which is in a circular Recess of a housing ring is performed, both around their own, but mutually offset axes rotate and are covered on both sides by the end walls of the housing, with all pump chambers through the Teeth and the end walls are limited, in at least one end wall each a circular arc-shaped pressure groove and suction groove on both sides of the axis containing the axis appearing in section as the center line Eccentricity plane are arranged and the end of the pressure groove in the area of the largest chamber volume has a greater distance in the circumferential direction from the center line than the end of the suction groove.

Bei solchen Zahnradpumpen ist es meist üblich, sowohl die Drucknut ah auch die Saugnut über einen erheblichen Teil eines Halbkreises zu führen, damit die sich kontinuierlich verkleinernden bzw. vergrößernden Pumpenkammern, die zwischen den Zähnen der Zahnräder gebildet werden, allmählich entleert oder gefüllt werden können. Der Mindesiabstand /wischen Drucknut und Saugnut muß an beiden Enden etwas größer als eine Zahnteilung sein, weil andernfalls ein Kurzschluß zwischen Druckseite und Saugsciic entstehen würde. In der Regel wird der Abstand jedoch aus Sicherheitsgründen etwas größer gewähh. In de» 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 Kammervc-lumens einen größeren Abstand in Umfungsrichtung von der Exzentri/.itätsebenc hat als das Ende der Saugnut.In gear pumps of this type, it is usually customary to have both the pressure groove ah and the suction groove via one to lead a considerable part of a semicircle, so that the continuously decreasing or increasing Pump chambers that are formed between the teeth of the gears, or gradually emptied can be filled. The minimum distance / wipe Pressure groove and suction groove must be slightly larger than a tooth pitch at both ends, otherwise one Short circuit between the pressure side and suction sciic would arise. Usually, however, the spacing is off For security reasons, choose a bit larger. In most cases the ends of the pressure groove and Suction groove equidistant from the center line or neutral line of the pump. However, there are also known cases (See US-PS 27 52 853 and 23 83 153), in which after a corresponding graphic representation the end of the pressure groove in the area of the largest chamber lumen has a greater distance in the circumferential direction of the eccentricity as the end of the suction groove.

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.Gear pumps of this type often show severe wear when they have been in operation for a long time on the tooth tips. This wear and tear cannot be explained by normal operational wear. because a corresponding wear and tear at the other points of contact between the teeth, in particular on the flanks, cannot be determined.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die erhöhte Abnutzung an den Zahnköpfen zu verringern oder ganz zu unterbinden.The invention is based on the object of reducing the increased wear on the tooth tips or to prevent it entirely.

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.This object is achieved in that at the end of the pressure groove a to the The pressure-side throttle channel, which is open towards the pump chambers and extends into the area of the center line extends and has such a position that the chamber, when rotated, out of communication with the suction groove has come, over a given angle of rotation following the center line only over this throttle channel is connected to the pressure groove.

Es wurde festgestellt, daß die erhöhte Abnutzung an den Zahnköpfen auf eine Druckkraft zurückzuführen ist, welche die Zahnköpfe im Bereich größten Kaminervolumens 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 Kaminervolumens 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 kompressibe! 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 einenIt was found that the increased wear on the tooth tips is due to a compressive force which presses the tooth tips against each other in the area of the largest chimney volume. This pressure force apparently stems from the fact that a small amount of the hydraulic fluid, e.g. B. oil, in the pump chambers remains included in the transition from the pressure side to the suction side and when the Chimney volume generates this pressure force. In the construction according to the invention, this compressive force is completely or partially canceled by a counter-pressure force in the area of the largest chamber volume is produced. The pressure groove is so far from the center line that a chamber, with its largest volume has crossed the center line, has already decreased by a certain percentage before it reaches the pressure groove. Since the hydraulic fluid is normally hardly compressible! is, but lead even small volume reductions leading to impermissibly high pressures. Because of this, the pressure groove extended by a throttle channel on the pressure side, through which this inadmissibly high pressure is exerted on a

brauchbaren Wen abbaut.usable who degrades.

Der drucksciiige Drosselkanal föhn auch zu einer Herabsetzung von Geräuschen. Ist .nämlich eine Kammer beim Übergang von der Saugseite auf die Druckseite nicht vollständig gefüllt, so dringt beim Erreichen der Drucknut Flüssigkeit aus dieser N₁It schlagartig in die Kammer ein. Die hiermit verbundenen Geräusche werden bei der erfindungsgemäßen Konstruktion vermieden, weil das Nachfüllen über den druckseiligen Drosselkanal und daher allmählich geschieht. The pressurized throttle duct also helps reduce noise. If, in fact, a chamber is not completely filled at the transition from the suction side to the pressure side, liquid from this N ₁ It suddenly penetrates into the chamber when the pressure groove is reached. The noises associated with this are avoided in the construction according to the invention, because the refilling takes place via the pressure-rope throttle channel and therefore gradually.

An sich sind bei Flügelzellcnpiimpen (siehe die US-PS 3103 893) Drossclkanäle im Anschluß an Nuten bekannt. Diese schließen sich aber am vorderen und hinteren Ende der Saug- und Druckniuen an und erstrecken sich über einen kurzen Abschnitt.As such, vane cells (see US-PS 3103 893) known Drossclkanäle following grooves. But these close at the front and the rear end of the suction and pressure levels and extend over a short section.

Besonders zweckmäßig ist es, wenn der druckseiiige Drossclkanal derart tangential verläuft, dal.5 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.It is particularly expedient if the pressure-side throttle channel runs tangentially in such a way that that channel area which is covered by each pump chamber during the rotation starting from the center line increases disproportionately with the angle of rotation. The very small initial overlap acts as an additional throttle which prevents the pressure in the shrinking chamber from being released too quickly. The additional throttle also prevents refilling too quickly if the chamber is incompletely filled.

Außerdem ist es vorteilhaft, wenn im Bereich kleinsten Kammervolumens das Ende der Saugnut einen größeren Abstand in Umfangsrichuing von der Mittellinie hat als das Ende der Drucknui und ein sich in Richtung auf die Mittellinie erstreckender saugseitiger Drossclkanal 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 Zahnkopfabnutz.ung verantwortliche Druck vermindert. Außerdem sorgt dieser Drosselkanal dafür, daß Luftbläschen, die von der Druckseite zur Saugscitc transportiert werden, sich nicht schlagartig unter Geräuschbildung entspannen, sondern über den Drossclkanal allmählich zur Saugseite übergehen.It is also advantageous if the end of the suction groove is in the area of the smallest chamber volume a greater distance in circumferential direction from the The center line has as the end of the pressure nui and a suction-side extending in the direction of the center line Drossclkanal connects to this end of the suction groove and with the chambers between the center line and suction groove in Connection. This suction-side throttle channel enables a very early drainage of those small amount of liquid trapped in the smallest volume chamber. As a result, the for the pressure responsible for tooth tip wear is reduced. In addition, this throttle channel ensures that Air bubbles that are transported from the pressure side to the suction kit do not suddenly come under Relax the noise, but gradually pass over the throttle channel to the suction side.

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 Miüellimc anzuordnen als das Ende der Saugnut im Bereich größten Kammervolumens. The suction-side throttle channel should have a shorter length than the pressure-side throttle channel, so the corresponding end of the pressure groove is brought as close as possible to the center line and thus the inclusion the smallest volume of liquid in the chambers is prevented as far as possible. In any case it is possible, the end of the pressure groove in the area of the smallest chamber volume with a smaller distance in To arrange circumferential direction from the Miüellimc as that End of the suction groove in the area of the largest chamber volume.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigenThe invention is explained in more detail below with the aid of an exemplary embodiment shown in the drawing explained. Show it

F i g. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe, teilweise im Schnitt längs der Linie A-A der F i g. 2,F i g. 1 shows a side view of a gear pump according to the invention, partially in section along the line AA in FIG. 2,

F i g. 2 eine Draufsicht auf die Zahnräder in der Ebene ß-ßdcrFig. 1,F i g. 2 is a plan view of the gears in the plane ß-ßdcrFig. 1,

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch die Drucknut und3 shows a cross-section on an enlarged scale through the pressure groove and

Fig. 4 in vergrößertem Maßstab einen Querschnitt durch den druckscitigcn Drossclkanal.4 shows, on an enlarged scale, a cross section through the pressure-sensitive throttle channel.

Die Pumpe der F i g. 1 besitzt einen tragenden 1. in welchem eine Antriebswelle 2 gelagert ist, einen Gehäuseririg 3 und einen Gehäusedeckel 4, die durch Schrauben 5 miteinander verbunden sind. Dit Welle 2 treibt ein außenverzahntes 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 1! des Zahnrades 6 und der Welle 2 versetzt. Im Deckel 4 istThe pump of FIG. 1 has a load-bearing 1. in which a drive shaft 2 is mounted is, a Gehäusirig 3 and a housing cover 4, which are connected to one another by screws 5. Dit Shaft 2 drives an externally toothed gear 6. In the housing ring 3 there is a circular recess 7 provided, in which an internally toothed ring gear 8 which, together with the gear 6, forms pump chambers 9. The axis 10 of the recess 7 and of the ring gear 8 is opposite the axis 1! of the gear 6 and the shaft 2 offset. In the lid 4 is

ίο eine Saugnut 12 und eine Drucknut 13 vorgesehen. Die Pumpenanordnung ist durch eine Kappe 14 abgedeckt.ίο a suction groove 12 and a pressure groove 13 are provided. the The pump arrangement is covered by a cap 14.

Die Achsen 10 und U der Zahnräder 6 und 3 verlaufen in der sogenannten Exzcntri/iiätsebene 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 Miüellinie 15 die Saugscite 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 übersehreiten mit ihrem größten Volumen die Mittellinie und geben die Flüssigkeit bei fortwährender Volumenverniinderung an die Drucknut 13 ab. bis sie mit kleinstem oder Null-Volumen die Mittellinie 15 erneut überschreiten.The axes 10 and U of the gears 6 and 3 run in the so-called Exzcntri / iiätsebene the Pump, which in section or in plan view according to FIG. 2 appears as the center line 15. When turning the Wave 2 in the direction of arrow 16 is to the right of the center line 15 and the suction line to the left of the center line 15 the print side. The chambers between the teeth enlarge on the suction side and thereby take off the suction groove 12 on liquid. You miss with their greatest volume the center line and give the liquid with continuous decrease in volume on the pressure groove 13. until they cross the center line 15 again with the smallest or zero volume.

is Auf diese Weise wird ein konstantes Flüssigkeitsvolumen gefördert und auf der Druckseile stellt sich ein vom Widerstand im nachgeschalteten Verbraucher abhängiger Förderdruck ein.is in this way a constant volume of liquid promoted and on the pressure ropes there is a dependent on the resistance in the downstream consumer Delivery pressure.

Wenn in einer Kammer 9 im Bereich 17 kleinsten Volumens Flüssigkeitsmengen 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 gcgcneinandcrdrückt, 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 vcH .. inen hat. Daher entsteht ein Gegendruck im Bereich der Kammer9a. 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 9.Ί zwar aufrechterhalten wird, aber keinen übermäßigen Wert annehmen kann. Durch die tangenitiale Lage erfolgt zu Anfang nur eine geringe Überdeckung zwischen der Kammer 9;i und dem druckseitigen Drosselkanal 23. wodurch eine zusätzliche Drosselung erfolgt.If in a chamber 9 in the region 17 of the smallest volume amounts of liquid are enclosed, and the chamber is further reduced, there is an upward pressure, which the heads 18 of the Gear 6 and 19 of the ring gear 8 in the region 20 of the largest chamber volume gcgcneinandcrrückt, whereby experience increased wear and tear. To counteract this, the area 20 is adjacent The end 21 of the pressure groove 13 is arranged at a greater distance in the circumferential direction from the center line 15 than the corresponding end 22 of the suction groove. As a result, the pressure groove 21 is only reached when the Chamber 9 has already vcH .. in again after crossing the center line 15. This creates a counter pressure in the area of chamber 9a. So this pressure does not increase becomes large, a pressure-side throttle channel is attached to the end 21, which extends approximately tangentially and up to the area of the center line 15, in the illustrated embodiment even a little in addition, extends. This throttle channel 23 has, as shown in FIG. 4 shows an extremely small cross-section, see above that the pressure in the chamber 9.Ί is maintained, but cannot assume an excessive value. Due to the tangential position, there is initially only a slight overlap between the chambers 9; i and the pressure-side throttle channel 23, whereby an additional throttling takes place.

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 Beibehaltung eines zur Abdichtung ausreichenden Abstandes zwischen den beiden Nuten wiird 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 diesenIn the area of the smallest chamber volume, the The end 24 of the suction groove is at a greater distance in the circumferential direction from the center line 15 than the end 25 the pressure groove 13. While maintaining a sufficient distance for sealing between the With both grooves, the pressure groove is brought relatively close to the center line 15 so that the Chambers 9 can largely empty before changing over to the suction side. The suction groove is through a suction-side throttle channel 26 is extended, the gradually enlarging chambers already in the Area of smallest volume connects to the suction groove 12 via a throttle resistor. About this

Drosselkanal können sieh eventuell noch vorhandene Drücke rasch abbauen, und eventuell mitgeförderte Luftblaschen können sich allmählich entspannen. Der Querschnitt des saugseiligen Drosselkanals kann demjenigen des druckseitigen Drosselkanals nach F i g. 4 gleich sein.Throttle ducts can quickly reduce any pressures that may still be present, and any pressures that may also be conveyed Air bubbles can gradually relax. The cross section of the suction cable throttle channel can that of the pressure-side throttle channel according to FIG. 4 will be the same.

Die Flüssigkeit wird der Saugnut 12 über einen Eintriltskanal 27 zugeführt. Die Abfuhr erfolgt von der Drucknut 13 über einen Ausgang 28. Der weitere Verlauf dieser Teile ist nicht näher veranschaulicht. Drosselkanälc und Nuten der veranschaulichten Art können auch auf beiden Seiten der Zahnräder vorgesehen sein. Die Drosselkanälc 2.3 und 26 werden vorzugsweise durch geringfügige Abschabungen in der betreffenden Fläche nach F i g. 1 in der Stirnwand des Gehäusedeckels 4 erzeugt.The liquid is fed to the suction groove 12 via an inlet channel 27. The collection is carried out by the Pressure groove 13 via an outlet 28. The further course of these parts is not illustrated in more detail. Drosselkanälc and grooves of the type illustrated can also be on both sides of the gears be provided. The Drosselkanälc 2.3 and 26 are preferably by slight scrapes in the relevant area according to fig. 1 generated in the end wall of the housing cover 4.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Gear pump with an externally toothed gear and an internally toothed ring gear, the is guided in a circular recess of a housing ring, both around their own, but Rotate mutually offset axes and covered on both sides by the end walls of the housing with all pump chambers being delimited by the teeth and the end walls, in at least one end wall a circular arc-shaped pressure groove and suction groove on both sides of the die Axes containing eccentricity plane appearing in section as a center line are arranged '5 and in the area of the largest chimney volume, the end of the pressure groove has a greater distance The circumferential direction of the center line has as the end of the suction groove, characterized in that at the end of the pressure groove (13) there is a pressure cable which is open towards the pump chambers (9) Throttle channel (23) is connected, which extends into the area of the center line (15) and such Has a position that the chamber (9a), which when rotated out of communication with the suction groove (12) has come, over a predetermined angle of rotation following the center line (15) only over this throttle channel is connected to the pressure groove.

2. Gear pump according to claim 1, characterized in that the Druckscitige throttle channel (23) runs tangentially in such a way that the channel surface that is connected to each pump chamber (9a) at the rotation emanating from the center line (15) is covered disproportionately with the angle of rotation grows.

3. Gear pump according to claim I or 2, characterized in that in the area (17) smallest chamber volume the end (24) of the suction groove (12) a greater distance in the circumferential direction from the center line (15) has as the end (25) 4 "of the pressure groove (13) and a extending in the direction of the Suction-side throttle duct (26) extending through the center line adjoins this end of the suction groove and with the chambers (9) between the center line and suction groove is in communication.

4. Gear pump according to claim 3, characterized in that the suction-side Drcsselkanal (26) has a shorter length than the pressure-side throttle channel (23).

5. Gear pump according to one of claims 1 to 4, characterized in that the end (25) of the Pressure groove (13) in the area (17) of the smallest chamber volume a smaller distance in the circumferential direction from the center line (15) has the largest chamber volume as the end (22) of the suction groove (12) in the area (20).