DE19825650C2 - Schmierölversorgungseinrichtung für ein Gerät mit rotierender Gerätewelle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schmierölversor­ gungseinrichtung für ein Gerät mit rotierender Geräte­ welle und einer Ölpumpe, die an einem Ende der Geräte­ welle angeordnet ist und deren Verdrängungselemente von der Gerätewelle angetrieben werden.

Eine solche Einrichtung ist aus EP 0 811 767 A1 be­ kannt. In einem Radiallagergehäuse für eine Verdichter­ welle ist auf der der Welle abgewandten Stirnseite eine kreisrunde Vertiefung zur Aufnahme des innenverzahnten Zahnringes eines Gerotor-Zahnsatzes vorgesehen. Die ex­ zentrisch hierzu angeordnete Gerätewelle treibt mit ih­ rem Endabschnitt das zugehörige außenverzahnte Zahnrad des Gerotor-Zahnsatzes an. Das Ganze ist auf der freien Seite durch einen Deckel abgeschlossen. Hier bereitet es Schwierigkeiten, die Passung zwischen bewegten und nicht bewegten Teilen einzuhalten. Außerdem ist die Montage kompliziert.

Aus US 2 362 922 A ist eine zweistufige Pumpe mit ver­ tikaler Welle bekannt, die am unteren Ende eine Zahn­ radpumpe und über einen wesentlichen Teil ihrer Höhe eine Schraubenpumpe aufweist. Die Pumpe wird durch ei­ nen Motor angetrieben, um Schmieröl aus einem Behälter in eine Ausgangsleitung, an die ein Verbraucher ange­ schlossen werden kann, zu fördern.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Aufbau einer Ölpumpe für ein Gerät der eingangs beschriebenen Art zu vereinfachen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Pumpengehäuse eine als einseitig offene Kammer aus­ gebildete Tasche aufweist, in der die Verdrängungsele­ mente so angeordnet sind, daß das Pumpengehäuse die Verdrängungselemente axial auf beiden Seiten zumindest in einem Wirkbereich und am Umfang über maximal 180° abdeckt, daß die Verdrängungselemente durch eine Pum­ penwelle, die das eine Verdrängungselement durchsetzt und mit ihm drehfest verbunden ist, in ihrer Lage ge­ halten werden, daß die Pumpenwelle über Kupplungsele­ mente drehfest mit der Gerätewelle verbunden ist und daß das Pumpengehäuse eine stirnseitige Vertiefung der Gerätewelle abdeckt und die Kupplungselemente in dieser Vertiefung angeordnet sind.

Bei dieser Konstruktion wird die Ölpumpe in der Weise vorgefertigt, daß die Verdrängungselemente radial in die Tasche des Pumpengehäuses eingeschoben und dort durch Einsetzen der Pumpenwelle in ihrer Lage gehalten werden. Hierbei lassen sich sehr enge Toleranzen ein­ halten. Auch der Zusammenbau ist einfach. Anschließend braucht lediglich das Pumpengehäuse mit einem festste­ henden Teil des Geräts verbunden und die Gerätewelle mit der Pumpenwelle gekuppelt zu werden. Die Unterbrin­ gung der Kupplungselemente in der Vertiefung der Gerä­ tewelle erlaubtes, der Gerätewelle einen wesentlich größeren Durchmesser zu geben als der Pumpenwelle, wie dies aus mechanischen Gründen gewünscht wird.

Zu bemerken ist, daß die nicht vorveröffentlichte DE 197 17 295 A1 eine Fluid-Maschine beschreibt, bei der das Gehäuse eine als einseitig offene Kammer ausgebil­ dete Tasche aufweist, in der die Verdrängungselemente so angeordnet sind, daß das Gehäuse die Verdrängungse­ lemente axial auf beiden Seiten zumindest auf einem Wirkbereich und in Umfangsrichtung über maximal 180° abdeckt. Ferner werden die Verdrängungselemente durch eine Welle, die das eine Verdrängungselement durchsetzt und mit ihm drehfest verbunden ist, in ihrer Lage ge­ halten. Auf zahlreiche weitere der älteren Anmeldung entnehmbare Einzelheiten, die auch im vorliegenden Fall zur Weiterbildung brauchbar sind, wird ausdrücklich Be­ zug genommen.

Empfehlenswert ist es, daß die Kupplungselemente einen die Vertiefung radial durchsetzenden Querbolzen mit ei­ ner Ringnut in der Mitte und eine in die Ringnut grei­ fende Gabel an der Pumpenwelle aufweisen. Dies erlaubt einen einfachen Zusammenbau.

Besonders günstig ist es, daß das Pumpengehäuse in ein ein Ende der Gerätewelle aufnehmendes Radiallagergehäu­ se eingesetzt und dort gegen Drehung gesichert ist so­ wie ein Axiallager für die Gerätewelle bildet. Hier ge­ nügt es beim Zusammenbau, das Ende der Gerätewelle ein­ fach in das Radiallagergehäuse einzuschieben und so weit zu drehen, bis die Kupplungselemente ineinander­ greifen. Außerdem übernimmt das Pumpengehäuse eine Zu­ satzfunktion.

Hierbei ist es von Vorteil, daß das Pumpengehäuse am unteren Ende einer vertikal stehenden Gerätewelle ange­ ordnet ist. Die Gerätewelle liegt dann aufgrund des Ei­ gengewichts an dem Axiallager an.

Empfehlenswert ist es auch, daß die Tasche sich im un­ teren Teil des Pumpengehäuses befindet. Bei dieser Aus­ gestaltung befindet sich der offene Teil der Tasche im Ölsumpf, so daß keine weiteren Zusatzmaßnahmen für die Ölansaugung getroffen werden müssen. Dadurch wird eine schnelle Ölversorgung gesichert, sobald die Pumpenwelle eine Rotation startet. Verzögerungen aufgrund des An­ saugens werden wesentlich reduziert.

Besonders vorteilhaft ist es, daß von der Vertiefung wenigstens ein Schmierkanal ausgeht und daß im Wirkbe­ reich Druckkanäle im Pumpengehäuse vorgesehen sind, die in die stirnseitige Vertiefung der Gerätewelle münden. Die Druckkanäle können durch einfache achsparallele Bohrungen gebildet sein. Die Vertiefung dient als Sam­ melraum für das unter Druck stehende Schmieröl.

Vorzugsweise verläuft ein Schmierkanal in der Geräte­ welle, wie dies für Kältemittelverdichter bereits be­ kannt ist.

Alternativ oder gleichzeitig kann auch ein Schmierkanal zum Radiallager der Gerätewelle führen.

Für letzteres empfiehlt es sich, daß der Querbolzen zwei Längsbohrungen aufweist, die je eine Querbohrung mit einer im Radiallagergehäuse vorgesehenen Ringnut verbinden, die dem Radiallager benachbart ist. Dies er­ gibt einen widerstandsarmen Schmierkanal.

Außerdem ist es günstig, daß die Verdrängungselemente Gerotor-Zahnsätze sind. Dies ergibt eine besonders gute Ölförderwirkung.

Günstig ist es auch, daß das Gerät ein Spiralverdichter ist. Derartige Verdichter sind beispielsweise aus DE 33 00 838 A1 bekannt. Sie fördern bei laufendem Mo­ tor ständig eine relativ große Kältemittelmenge.

Gut einsetzbar ist die Ölpumpe auch, wenn das Gerät ein anderer Verdichter, insbesondere Kolbenverdichter, ein Motor, insbesondere Verbrennungsmotor, oder eine Pumpe ist.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung näher beschrieben. Hierin zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemä­ ße Ölpumpe,

Fig. 2 eine schematische Ansicht von unten auf eine der Fig. 1 ähnliche Konstruktion und

Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der Teile der Fig. 1.

Eine Ölpumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 auf, das eine als einseitig offene Kammer ausgebildete Tasche 3 be­ sitzt. In der Tasche befinden sich ein Verdrängungsele­ ment 4 in der Form eines innenverzahnten Zahnringes und ein zweites Verdrängungselement 5 in der Form eines au­ ßenverzahnten Zahnrades, deren Mittelpunkte gegeneinan­ der versetzt sind. Die Zähnezahlen der beiden Verdrän­ gungselemente können unterschiedlich sein. Die Seiten­ wände 6 und 7 der Tasche 3 verlaufen parallel zueinan­ der und können mit hoher Präzision der Dicke der Ver­ drängungselemente 4 und 5 angepaßt sein. Die Umfangs­ wand 8 der Tasche verläuft auf einem Kreisbogen von 180°, der dem Umfang des ersten Verdrängungselement 4 entspricht. Des weiteren besitzt die Tasche 3 an der Unterseite einen Schlitz 9, der der einfacheren Her­ stellung beispielsweise mittels eines Scheibenfräsers, dient.

Ein Querriegel 10 durchsetzt ein Mittelloch 11 des zweiten Verdrängungselements 5 und ist mit seinen Enden in Aussparungen 12 dieses Verdrängungselements gehal­ ten. Eine Pumpenwelle 13, die in einer Bohrung des Pum­ pengehäuses 2 gelagert ist, trägt am unteren Ende einen Schlitz 14, der über den Querriegel 10 greift, so daß sich eine drehfeste Verbindung zwischen Pumpenwelle und zweitem Verdrängungselement 5 ergibt.

Der untenliegende Schlitz 9 dient als Ansaugkanal. Achsparallele Bohrungen bilden Druckkanäle 15, 16 und 17, die an der Oberseite 18 des Pumpengehäuses 2 mün­ den. Der Bereich der Druckkanäle wird auch als Wirkbe­ reich bezeichnet, in dem nämlich Druckflüssigkeit abge­ nommen werden kann.

Das Pumpengehäuse 2 ist in ein Radiallagergehäuse 19 eingesetzt und stützt sich mit einem Rand 20 auf einer entsprechenden Stufe dieses Radiallagergehäuses 19 ab. In dieser Stellung kann es mit Hilfe einer Haltevor­ richtung 21, beispielsweise einer Klemmschraube oder eines Preßstifts, gegen Drehung gesichert werden. Das Radiallagergehäuse 19 bildet ein Radiallager 22 für das untere Ende einer Gerätewelle 23. Diese stützt sich aufgrund des Gerätegewichts mit der unteren Stirnfläche 24 auf der Oberseite 18 des Pumpengehäuses 2 ab, so daß sich ein Axiallager für die Gerätewelle 23 ergibt.

Die Gerätewelle 23 besitzt an der Unterseite eine Ver­ tiefung 25, die mit den Druckkanälen 15, 16 und 17 in Verbindung steht. Außerdem nimmt die Vertiefung 25 Kupplungselemente 26 auf, nämlich einen Querbolzen 27, der in einer Bohrung 28 der Gerätewelle 23 befestigt ist und im Mittelabschnitt eine Ringnut 29 aufweist. Die Pumpenwelle 13 besitzt am oberen Ende eine durch einen Schlitz erzeugte Gabel 30, die in die Ringnut 29 greift. Auf diese Weise ist die Pumpenwelle 13 mit der Gerätewelle 23 drehfest verbunden.

Außerdem geht von der Vertiefung 25 ein erster Schmier­ kanal 31, der im Inneren der Gerätewelle 23 verläuft, sowie ein zweiter Schmierkanal 32, der der Schmierung des Radiallagers 22 dient, ab. Damit der zweite Schmierkanal 32 einen geringen Durchflußwiderstand be­ sitzt, hat der Querbolzen 27 zwei Längsbohrungen 33, die je eine Querbohrung 34, die mit der Vertiefung 25 in Verbindung steht, mit einer Ringnut 35, die sich na­ he des Radiallagers 22 befindet, verbindet. An die Ringnut 35 schließt eine Radialbohrung 36 an, die nor­ malerweise verschlossen wird, aber in Sonderfällen für einen weiteren Schmierkanal benutzt werden kann.

Der erste Schmierkanal 31 verläuft schräg nach oben, so daß im Betrieb eine gewisse Zentrifugalwirkung auf­ tritt. Eine Querbohrung 37 kann dann dazu dienen, vom Öl mitgeschlepptes Kältemittel austreten zu lassen.

Beim Zusammenbau wird so vorgegangen, daß zunächst die Ölpumpe 1 fertiggestellt wird. Dies geschieht dadurch, daß die Verdrängungselemente 4 und 5 radial in die Ta­ sche 3 eingeführt werden. Darauf wird die Pumpenwelle 13 eingeführt und mit dem zweiten Verdrängungselement 5 gekuppelt. Alsdann wird das Pumpengehäuse 2 in das Ra­ diallagergehäuse 19 eingeführt und durch die Haltevor­ richtung 21 gegen Drehung gesichert. Schließlich wird der Querstift 27 in die Gerätewelle 23 geschoben und letztere von oben in das Radiallagergehäuse 19 einge­ führt. Durch leichte Drehung wird die Kupplung des Querbolzens 28 mit der Gabel 30 der Pumpenwelle 13 be­ wirkt. All diese Schritte können sehr leicht automati­ siert und durch einen Handhabungsautomaten ausgeführt werden.

Von den dargestellten Ausführungsbeispielen kann in vielfacher Hinsicht abgewichen werden, ohne den Grund­ gedanken der Erfindung zu verlassen. Insbesondere kön­ nen die Verdrängungselemente auch andere Formen haben, wie sie in DE 197 17 295 A1 beschrieben sind. Jedoch ist die Gerotor-Ausführung wegen ihres geringen radialen Platzbedarfs zu bevorzugen.

Der Verdichter kann auch mit horizontaler Gerätewelle 23 betrieben werden. In diesem Fall müßte die Öffnung der Tasche 3 einschließlich des Schlitzes 9 durch eine Umhüllung abgeschlossen und über ein nach unten ragen­ des Saugrohr mit dem Ölsumpf verbunden werden.

Claims (13)

1. Schmierölversorgungseinrichtung für ein Gerät mit rotierender Gerätewelle und einer Ölpumpe, die an einem Ende der Gerätewelle angeordnet ist und deren Verdrängungselemente von der Gerätewelle angetrie­ ben werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Pumpen­ gehäuse (2) eine als einseitig offene Kammer ausge­ bildete Tasche (3) aufweist, in der die Verdrän­ gungselemente (4, 5) so angeordnet sind, daß das Pumpengehäuse (2) die Verdrängungselemente (4, 5) axial auf beiden Seiten zumindest in einem Wirkbe­ reich und am Umfang über maximal 180° abdeckt, daß die Verdrängungselemente (4, 5) durch eine Pumpen­ welle (13), die das eine Verdrängungselement (5) durchsetzt und mit ihm drehfest verbunden ist, in ihrer Lage gehalten werden, daß die Pumpenwelle (13) über Kupplungselemente (26) drehfest mit der Gerätewelle (23) verbunden ist und daß das Pumpen­ gehäuse (2) eine stirnseitige Vertiefung (25) der Gerätewelle (23) abdeckt und die Kupplungselemente (26) in dieser Vertiefung angeordnet sind.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Kupplungselemente (26) einen die Ver­ tiefung (25) radial durchsetzenden Querbolzen (27) mit einer Ringnut (29) in der Mitte und eine in die Ringnut greifende Gabel (30) an der Pumpenwelle (13) aufweisen.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Pumpengehäuse (2) in ein ein Ende der Gerätewelle (23) aufnehmendes Radiallagergehäu­ se (19) eingesetzt und dort gegen Drehung gesichert ist sowie ein Axiallager für die Gerätewelle (23) bildet.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (2) am unteren Ende einer vertikal stehenden Gerätewelle (23) angeordnet ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Tasche (3) sich im unteren Teil des Pumpengehäuses (2) befindet.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß von der Vertiefung (25) wenigstens ein Schmierkanal (31, 32) ausgeht und daß im Wirkbereich Druckkanäle (15, 16, 17) im Pum­ pengehäuse (2) vorgesehen sind, die in die stirn­ seitige Vertiefung (25) der Gerätewelle (23) mün­ den.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Schmierkanal in der Gerätewelle (23) verläuft.

8. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß ein Schmierkanal (32) zum Radiallager (22) der Gerätewelle (23) verläuft.

9. Einrichtung nach Anspruch 2 und 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Querbolzen (27) zwei Längsbohrun­ gen (33) aufweist, die je eine Querbohrung (24) mit einer im Radiallagergehäuse (19) vorgesehenen Ring­ nut (35) verbinden, die dem Radiallager (22) be­ nachbart ist.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verdrängungselemente (4, 5) Gerotor-Zahnsätze sind.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gerät ein Spiralver­ dichter ist.

12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gerät ein Kolbenver­ dichter ist.

13. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gerät ein Verbren­ nungsmotor ist.