DE19814545A1 - Ölpumpe mit Druckausgleichsbohrung - Google Patents

Abstract

Eine Innenzahnradpumpe für die Förderung flüssiger Medien, vorzugsweise von Schmieröl für Verbrennungsmotoren oder zugehörige Aggregate, weist auf der den Zu- und Abflußöffnungen für das Fördermedium gegenüberliegenden Seite des Gehäuses, im allgemeinen im Deckel des Gehäuses, eine Blindbohrung auf, die zu den Zahnlücken zwischen den Zahnradläufern hin geöffnet ist und damit Fördermedium aufnimmt. Das Fördermedium tritt auf diesem Wege in den Raum zwischen den Zahnradläufern und dem Gehäusedeckel ein, wodurch eine hydrostatische Lagerung der Zahnradläufer im Verhältnis zum Gehäusedeckel herbeigeführt und die Förderleistung der Pumpe erhöht wird. In weiteren Ausführungen sind die Möglichkeiten der Anordnung der Bohrung, ihre Größe und ihre Gestalt beschrieben.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Druckausgleichsbohrung, die bei Zahnradpumpen eingesetzt wird, vorzugsweise bei solchen, die zur Ölförderung in Verbrennungsmotoren oder zugeordneten Aggregaten Verwendung finden. Derartige Pumpen sind häufig Innenzahnradpumpen. Eine entsprechende Innenzahnradpumpe ist z. B. aus der DE PS 34 10 015 vorbekannt.

Üblicherweise werden Zahnradpumpen der genannten Bauart in der Weise ausgeführt, daß sich die Läufer-Zahnräder im Pumpengehäuse befinden und zwar so, daß eine ihrer Begrenzungsseiten mit der Begrenzungsfläche des Pumpengehäuses fluchtet. Auf dieser Seite der Läufer-Zahnräder ist das Pumpengehäuse durch einen Deckel abgeschlossen, der in der Grundausführung eben ist und keine Räume aufweist, in denen sich Fördermedium sammeln könnte. Auf der anderen Begrenzungsseite der Läufer-Zahnräder wird den Zahnradzwischenräumen das zu fördernde Medium, also z. B. Schmieröl, durch eine sog. Saugniere zu- und aus den Zahnradzwischenräumen durch eine sog. Druckniere abgeführt.

Es hat sich gezeigt, daß diese Ausführung zu Schwierigkeiten führen kann, wenn der Förderdruck hoch wird oder die Oberflächenqualität der Seiten der Läufer-Zahnräder und des Gehäusedeckels besonders gut ist. In derartigen Fällen kann es zum "Ankleben" der Läufer-Zahnräder am Deckel durch Adhäsion kommen, in schwerwiegenden Fällen auch zum Fressen, weil der Eintritt von Fördermedium zwischen Läufer-Zahnräder und Deckel verhindert wird. Es sind infolgedessen Gestaltungen entwickelt worden, die mindestens auch dem genannten Nachteil begegnen sollen, wie z. B. die Anordnung von Druckausgleichsräumen im Deckel, die in ihrer Form den Saug- und/oder Drucknieren ganz oder teilweise entsprechen. Nachteile derartiger Gestaltungen sind jedoch die aufwendige Fertigung, ein nicht unerheblicher axialer Auflageverlust der Läufer-Zahnräder und eine Verkleinerung der Dichtstege zwischen Saug- und Druckräumen.

Einen anderen Weg zur Verbesserung der Laufeigenschaft der Pumpenzahnräder zeigt die DE OS 22 49 395. Sie befaßt sich einerseits mit der Verringerung des Startdrehmoments für den Fall, daß die Pumpe in umgekehrter Funktion als Motor eingesetzt wird, andererseits damit, Drehmomentschwankungen und starke Geräusche beim Pumpenbetrieb zu reduzieren. Für die letztere Aufgabe sieht die OS 3 paarweise angeordnete Vertiefungen an den Innenseiten des Gehäuses vor, die sich an den Kreuzungspunkten befinden, an denen die jeweils nierenförmigen Saug- und Drucköffnungen der Pumpe durch die Zahnelemente des Innen- und Außenläufers gegeneinander abgesperrt sind. Die Vertiefungen stehen mit den Zahnzwischenräumen in diesem Bereich in Verbindung, so daß das in diesen geförderte Fluid mit einer gewissen Menge in sie übertreten und einen Druckausgleich erzeugen soll, der zugunsten einer axialen Balance des Innen- und Außenläufers wirken soll. Abgesehen davon, daß die beschriebene Ausführung relativ fertigungsaufwendig ist, führt sie auch dazu, daß die für die Abdichtung zwischen Saug- und Druckbereich der Pumpe notwendigen Flächen sowohl durch die Zahl der Vertiefungen als auch durch deren Lage im wichtigen Kreuzungsbereich sehr stark reduziert werden. Pumpen der entsprechenden Ausführung konnten sich deshalb bisher kaum durchsetzen.

Unter teilweiser Zugrundelegung der Gedanken, die die OS 22 49 395 aufweist, wird die entsprechende Aufgabe in der vorliegenden Erfindung besser gelöst und werden die Nachteile der genannten OS vermieden, wenn nur eine Vertiefung im Gehäusedeckel so angebracht wird, daß sie sich in dem Bereich befindet, dem gegenüber im Gehäuse die Saug- bzw. Druckniere angeordnet sind und daß ihre Außenkontur auf der einen Seite bis zum Außenumfang des Außenläufers, auf der anderen Seite bis zum Zahnfußkreis des Innenläufers reicht. In überraschender Weise hat sich gezeigt, daß die Reduzierung der Fördermedium aufnehmenden Vertiefungen auf eine und deren Anordnung an besser geeigneter Stelle wesentliche Betriebs- und Konstruktionsvorteile erbringt. Bei dieser Gestaltung ist die für Leckverluste der Pumpe wichtige Dichtfläche zwischen Saug- und Druckraum nicht beeinträchtigt. Durch das in die Bohrung aus den Zahnzwischenräumen eintretende Fördermedium wird bei Drehung der Läufer-Zahnräder das unter Druck stehende Fördermedium in den Zwischenraum zwischen Läufer-Zahnrad und Deckel eingepreßt, wodurch das Läufer-Zahnrad gegenüber dem Deckel schwimmend gelagert wird. Die hydrodynamische Schmierung axial/radial wird verbessert. Durch den auftretenden Druckausgleich findet eine axiale Radsatzzentrierung statt, die den Wirkungsgrad anhebt, da die Spalthöhen auf beiden Seiten der Zahnradläufer sich ausgleicht. Das Ankleben des Radsatzes durch die Adhäsionskräfte wird verhindert. Die sich bei einer beispielhaften Pumpe ergebenden wesentlichen Steigerungen der Fördermengen sind in Fig. 1 dargestellt.

Die entsprechende erfindungsgemäße Pumpenausführung hat sich nicht nur als preisgünstig in der Fertigung herausgestellt, sondern auch als in besonderem Maße entwicklungs- und anpassungsfähig. Die Ausgleichs-Vertiefung kann nach Herstellung des Deckels auf einfache Weise an beliebiger Stelle der Innenseite des Deckels angebracht werden und läßt sich so während des Entwicklungsvorgangs ohne Schwierigkeiten bezüglich ihrer Lage, ihrer Größe oder ihrer Gestaltung variieren, wodurch ohne weiteres Anpassungen an die Betriebsparameter der jeweiligen Pumpenausführung möglich sind. Vorzugsweise wird die Ausgleichs-Vertiefung im Druckbereich der Pumpe angeordnet. Aufwendige Modelleinrichtungen für den Deckel oder entsprechend aufwendige Fräsvorgänge entfallen.

Eine erfindungsgemäße Ausführung einer Innenläuferzahnradpumpe ist in den Zeichnungen gemäß Fig. 2 bis 4 dargestellt und wird anhand dieser Zeichnungen im folgenden beschrieben. Fig. 2 zeigt dabei die Draufsicht auf den Gehäusedeckel mit Ausgleichsbohrung, Fig. 3 einen Schnitt durch die Pumpe in der Ebene A-A von Fig. 2, Fig. 4 das vergrößerte Detail der Ausgleichsbohrung aus Fig. 3.

In Fig. 2 befindet sich innerhalb des Gehäuses 1 das Außenläuferzahnrad 2 und in diesem, radial exzentrisch versetzt, das Innenläuferzahnrad 3. Die Zähne der Zahnräder 2 und 3 sind, aufgrund dieser exzentrischen Anordnung, in unterschiedlichem Eingriff, so daß sich zwischen den beiden Zahnrädern rundum verlaufend Öffnungen zum Transport des zu fördernden Mediums fortlaufend öffnen und nach Erreichen einer größtmöglichen Öffnung auch wieder fortlaufend schließen. Da Abb. 2 einen Blick aus Richtung der Deckelseite der Pumpe darstellt, sind die Saug- und Drucknieren 4 und 5 nur, weil im jenseitigen Hintergrund liegend, gestrichelt angedeutet. Wie ersichtlich, reicht die Außenkontur der im Deckel der Pumpe angeordneten Vertiefung 6 vom Außenumfang des Außenläufers 2 bis zum Zahnfuß des Innenläufers 3.

Diese Anordnung läßt sich auch aus dem Schnitt in Fig. 3 ersehen. Der Schnitt ist dabei auf die Linie A-A von Fig. 2 gelegt. Man erkennt die Vertiefung 6 in dem Deckel 7, angrenzend an die äußere Wand des Außenläufers 2 und des Innenläufers 3. Zu sehen ist außerdem, daß sich zwischen der Zahnwandung des Außenläufers 2 und der des Innenläufers 3 an der in diesem Beispiel für die Anordnung der Vertiefung 6 gewählten Stelle ein Hohlraum 8 befindet, der mit Fördermedium gefüllt ist, welches aus ihm in die Vertiefung 6 übertreten kann.

Abb. 4 zeigt in 3 Varianten A, B und C Ausgestaltungen der Vertiefung in Form eines Zylinders, eines Kegels bzw. einer Halbkugel. In der Ausführung gem. Fig. 2 und 3 ist die Variante 4B gewählt worden.

Welche Variante im Einzelfall bevorzugt werden sollte, ist nach den zur Verfügung stehenden Herstellmöglichkeiten, aber auch nach dem beim Entwicklungsgang sich erweisenden Bedarf an Fluid in der Vertiefung auszuwählen.

Claims (6)

1. Zahnradpumpe für die Förderung von flüssigen Medien, vorzugsweise Schmieröl für Verbrennungsmotoren oder zugehöriger Aggregate, aus einem Pumpengehäuse (1) mit mindestens einem darin gelagerten Innenläufer- Zahnradpaar (2) und (3), einem mit einer Seite des Läuferpaares fluchtenden, das Gehäuse abschließendem Deckel (7) sowie im Gehäuse angeordneten, im wesentlichen nierenförmigen, Zu- und Abführausnehmungen (4) und (5) für das zu fördernde Medium auf der gegenüberliegenden Seite des Läuferpaares, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Deckel (7) mindestens eine Blindbohrung (6) zur Aufnahme von Fördermedium befindet, die im Zahnbereich des Läuferpaares (2) und (3) angeordnet und in Richtung auf die Zahnzwischenräume geöffnet ist.

2. Zahnradpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Blindbohrung (6) sich gegenüber der im Gehäuse angeordneten nierenförmigen Zu- und Abführausnehmungen (4) und (5), vorzugsweise im Bereich der Abführausnehmung (5) (Druckniere) befindet.

3. Zahnradpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Bohrung (6) mindestens dem Abstand zwischen dem Außenumfangskreis des Außenläufers (2) und dem Zahnfußkreis des Innenläufers (3) entspricht.

4. Zahnradpumpe gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (6) zylinderförmige Gestalt hat.

5. Zahnradpumpe gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (6) kegel- oder kegelstumpfförmige Gestalt hat.

6. Zahnradpumpe gemäß mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung (6) halbkugelförmige oder ellipsoide Gestalt hat.