DE3614819A1 - Innenverzahnte doppelpumpe mit gemeinsamer ansaugung und getrennten druckausgaengen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine innenverzahnte Pumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Diese Pumpen finden beispielsweise Verwendung in Brenn­ kraftmaschinen zur Schmieröldruckversorgung einer Druckum­ laufschmierung. Der besondere Vorteil dieser innenverzahn­ ten Pumpen liegt in der kompakten Bauart, hervorgerufen durch das Konstruktionsprinzip, den ineinanderlaufenden Zahnrädern.

Aus der DE-PS 17 03 802 ist eine innenverzahnte Pumpe (Gerotor) bekannt, bestehend aus einem außenverzahnten In­ nenrad und einem innenverzahnten Außenrad, die in einer Flucht laufen und deren Innenrad drehfest mit einer An­ triebswelle verbunden ist. Der Pumpenraum weist je einen Saug- und einen Druckanschluß auf, die sich im Pumpenge­ häuse befinden.

Mit dieser Pumpenkonstruktion werden nicht die Anforderun­ gen erfüllt, die z.B. an eine Druckumlaufschmierung einer Brennkraftmaschine gestellt werden, die eine Aufteilung des Förderstroms in zwei unabhängige Versorgungskreise fordert, die mit einem unterschiedlichen Druck und einem unterschiedlichen Volumen beaufschlagt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kompakte, im Aufbau einfach bauende Pumpe darzustellen für zwei von­ einander unabhängige Versorgungskreise bezüglich Druck und Fördermenge, bei gleichem Fördermedium unter Vermeidung einer Kopplung von zwei getrennten Pumpen.

Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Aufbau der Pumpe ist so, daß eine Aufteilung in zwei getrennte Versorgungskreise mit nur einer Ansaugung ermög­ licht wird und damit die Anzahl der notwendigen Verbin­ dungsleitungen zur Pumpe verringert wird. Insbesondere bei der Verwendung dieser Pumpe in Brennkraftmaschinen, die verschiedene Kreisläufe besitzen, z.B. mit dem in der Öl­ wanne befindlichen Öl wird der Schmierölkreislauf wie auch der Kreislauf für die Druckölheizung versorgt, bietet die­ ser Pumpenaufbau nach dem Erfindungsgedanken entscheidende Vorteile. Die äußerst kompakte Bauart (geringstes Bauvolu­ men) durch die in einem Gehäuse angeordneten, in einer Flucht laufenden beiden Zahnradpaare verringert entschei­ dend den erforderlichen Bauraum im Vergleich zu zwei ge­ trennten Pumpen. Der Aufbau dieser innenverzahnten Doppel­ pumpe bietet darüber hinaus den Vorteil einer kostengün­ stigen Fertigung.

Die Konstruktion nach dem Erfindungsgedanken sieht weiter vor, daß in der Mittelwand, die beide Zahnradpaare vonein­ ander trennt, der Sauganschluß sowie die Druckanschlüsse angeordnet sind. Diese Anschlußlage bietet den Vorteil, daß ein Sauganschluß für beide Pumpen reicht. In der Mit­ telwand zweigt sich der Sauganschluß auf und geht über in die spiegelbildlich zur Mittelebene angeordneten Saugnie­ ren. Die gemeinsame Ansaugung vermindert vorteilhaft die Anzahl der Zuleitungen zur Pumpe. Die Druckanschlüsse sind dagegen voneinander getrennt, zur Versorgung von zwei ge­ trennten Versorgungskreisen.

Die erfindungsgemäße Pumpenkonstruktion läßt sich sowohl für das Gerotor- wie auch das Sichelpumpenkonzept anwen­ den. Der typische Gerotoraufbau, bei dem die Verzahnung des Außenrades einen Zahn mehr aufweist als das Innenrad, ist ebenso darstellbar wie das Sichelpumpenprinzip, bei dem die Zähnezahldifferenz mindestens zwei Zähne beträgt und in Einlaufrichtung beider Räder ein sichelförmiges Einlaufteil eingelegt ist. Der Erfindungsgedanke ist damit auf die heute üblichen Konstruktionen von Innenzahnradpum­ pen anwendbar. Überdies ist das erfindungswesentliche Merkmal nicht abhängig von dem Aufbau der Verzahnung.

Der Anspruch 5 sieht vor, daß beide Innenräder der Pumpe koaxial auf der Antriebswelle angeordnet sind und mit die­ ser umlaufen. Die radiale Fixierung kann durch geeignete Wellen-Nabenverbindungen erfolgen, beispielsweise durch eine Nut/Federverbindung. Axial sind die Innenräder dage­ gen verschiebbar. Hierdurch wird die Montage und Demontage der Pumpe vereinfacht und der Austausch eines Innenrades ohne Zerlegung der gesamten Pumpe ermöglicht.

Nach einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen Pumpe sind die Außendurchmesser der Außenräder zueinander unter­ schiedlich gestaltet. Diese Möglichkeit eröffnet abwei­ chende Fördermengen wie auch Förderdrucke der einzelnen Pumpen zueinander. Zu berücksichtigen ist dabei lediglich, daß die Durchmesser und damit auch die Zähnezahl von Au­ ßen- zu Innenrad aufeinander abgestimmt sind.

Als weitere Möglichkeit, die Pumpenkennwerte zu variieren, ist erfindungsgemäß auch an unterschiedliche Breiten der einzelnen Zahnradpaare gedacht. Darüber hinaus ist an wei­ tere Maßnahmen gedacht, mit denen ebenfalls unterschiedli­ che Förderdrucke, beispielsweise voneinander abweichende Fördermengen, erreichbar sind. Die Ansprüche 8 und 9 sehen vor, daß sowohl die Saugnieren wie auch die Drucknieren zueinander, d.h. im Vergleich zu den einzelnen Pumpen, nicht deckungsgleich sind. Eine freie Gestaltung mit der Größe und Lage dieser Saug- und Drucknieren ergibt eine weitere vorteilhafte Möglichkeit, Einfluß auf die Pumpen­ kennwerte zu nehmen.

Die Druckanschlüsse sind vorteilhaft austauschbar, wodurch die vielfältige Einsetzbarkeit dieser Pumpe erhöht ist. Austauschbare Druckanschlüsse erhöhen wesentlich die An­ passung an verschiedene geforderte Förderdrucke und auch Fördermengen. Durch Aufbohren der Trennwände, die sich zwischen den Saug- und Drucknieren befinden und Schaffung von geeigneten Absperrmöglichkeiten, z.B. Blindstopfen, können die Pumpenkennwerte bei gleichen Innen- und Außen­ radabmessungen der Pumpe verändert werden.

Eine Weiterbildung der Erfindung erlaubt eine Vereinigung beider Druckströme. Diese Möglichkeit verschafft in vor­ teilhafter Weise eine Erhöhung des Förderstromes. Die Zwi­ schenschaltung eines Steuerventils ermöglicht eine Be­ darfssteuerung unabhängig von der Pumpendrehzahl.

Der Anspruch 12 sieht vor, in die Mittelwand des Pumpenge­ häuses Absteuerbohrungen für beide Pumpenseiten einzubrin­ gen die mit den Drucknieren verbunden sind. In diese Ab­ steuerbohrungen sind entweder SicherheitsventiIe oder auch Absteuerventile einsetzbar, mit denen ein Mindestdruck ge­ halten werden oder ein Versorgungskreis vor Überdruck ge­ schützt werden kann.

Mit dem Anspruch 13 wird ein Merkmal aufgezeigt, das vor­ sieht, das Pumpengehäuse aus Druckguß, Grauguß bzw. aus Leichtmetall zu gestalten. Damit wird die mechanische Be­ arbeitung vorteilhaft verringert und vereinfacht, da le­ diglich der Lagersitz für die Antriebswelle, die Aufnahme­ bohrung für die Außenräder sowie die Dichtflächen bearbei­ tet werden müssen. Insbesondere bei größeren Serien wird durch einen Abguß des Pumpengehäuses eine kostengünstigere Pumpenfertigung ermöglicht.

Ein Ausführungsbeispiel zur weiteren Erläuterung der Er­ findung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 Schnitt durch die innenverzahnte Doppelpumpe, Fig. 2 Seitenansicht auf das Gehäuse der Pumpe,

Fig. 3 die Abwicklung des Pumpengehäuses.

In dem zylindrischen Pumpengehäuse 1 sind beidseitig auf den Außenseiten die Zahnradpaare angebracht, bestehend aus den Innenrädern 21 a, 21 b und den Außenrädern 2 a, 2 b. Die Mittelwand 24 trennt beide Zahnradpaare und damit die Pum­ penräume 30 a, 30 b voneinander. In der Mittelwand 24 ist weiter die Antriebswelle 7 mit den Lagerzapfen 23 im Lager 8 gelagert, auf der beidseitig vom Lagerzapfen 23 die In­ nenräder 21 a, 21 b aufgesteckt sind und durch geeignete Mittel, wie z.B. eine Scheibenfeder 28, radial fixiert werden. Der Sauganschluß 9 in der Mittelwand 24 auf der Mittelachse 12 liegend teilt sich und geht über in die Saugnieren 13 a, 13 b beider Pumpen. Der geteilte Pfeil X verdeutlicht die Aufteilung des Ansaugstromes. Die vonein­ ander getrennten Druckanschlüsse 10 a, 10 b sind durch die Übergangsbereiche 16 mit den dazugehörigen Drucknieren 14 a, 14 b verbunden, die unmittelbar mit den Pumpenräumen 30 a, 30 b verbunden sind. Der an dem Druckstutzen 10 b aus­ tretende Förderstrom ist mit dem Pfeil Y gekennzeichnet. Das Pumpengehäuse 1 ist beidseitig an den Dichtflächen 19 bearbeitet. Von den Dichtflächen 19 ausgehend sind in das Pumpengehäuse 1 zentrisch zylindrische Ausnehmungen, Boh­ rungen 3, 4 eingebracht, die gleichzeitig eine Zentrierung der Außenräder 2 a, 2 b darstellen. Die Bohrungstiefe 27 kann unterschiedlich ausgeführt sein ebenso die Außen­ durchmesser 3, 4. Damit können voneinander abweichende Zahnradbreiten und unterschiedliche Außendurchmesser der Zahnradpaare erzielt und damit die Pumpenkennwerte beein­ flußt werden. Die Verschlußdeckel 5, 6 stellen mit Hilfe der Runddichtringe 26 eine Abdichtung der Pumpenräume 30 a, 30 b dar. Durch die Verschraubung 25 sind die Verschluß­ deckel 5, 6 mit dem Pumpengehäuse 1 verschraubt. Die An­ triebswelle 7 ist einseitig durch den Verschlußdeckel 6 geführt und ist am Ende mit dem Aufnahmezapfen 22 verse­ hen, auf dem ein Antriebsglied, z.B. Zahnrad, angeordnet werden kann.

Die Fig. 2 zeigt in der Seitenansicht die Lage je einer Saugniere 13 b und einer Druckniere 14 b. Die Außenkontur beider Nieren verläuft kreisförmig um den Schnittpunkt der Mittelachse 12 und der Querachse 29. Saug- und Drucknieren erstrecken sich symmetrisch angeordnet jeweils in diesem dargestellten Beispiel über einen Winkel von ca. 150°. Die Innenkontur der Nieren verändert sich dagegen spiralför­ mig. Die Saugniere 13 b in Fig. 2 vergrößert sich zuneh­ mend, die Druckniere 14 b, in Fig. 2 sichtbar, dagegen ver­ kleinert sich über den Drehwinkel gesehen. Durch die Ex­ zentrizität 11 wird die Positionierung der beiden ineinan­ derlaufenden Räder - Innenrad und Außenrad - deutlich. Un­ ter Berücksichtigung von Fig. 1 wird sichtbar, daß die Au­ ßenräder 21 a, 21 b mittig im Pumpengehäuse 1 zentriert sind, im Schnittpunkt der Mittelachse 12 und der Querachse 29. Die Antriebswelle 7 ist um die Exzentrizität 11 ver­ setzt in der Mittelwand 24 des Pumpengehäuses gelagert. Auf der Antriebswelle 7 befestigt sind die Innenräder 21 a, 21 b, die auch mit dieser koaxial umlaufen. Beide Drucknie­ ren 14 a, 14 b sind mit getrennten Bohrungen verbunden, in die Druckventile 17 a, 17 b eingesetzt werden, beispielswei­ se als Druckhalte- bzw. Sicherheitsventil. Jedes Ventil ist einer Absteuerbohrung 18 a, 18 b zugeordnet, die einen drucklosen Austritt des Fördermediums aus den Drucknieren 14 a, 14 b erlauben. Die dargestellten Pfeile verdeutlichen den Weg des geförderten Mediums bei einer Drehrichtung der Pumpe in Pfeilrichtung A. Das in die Pumpe am Sauganschluß 9 eintretende Medium ist mit Pfeil X versehen. Das aus der Pumpe an den Druckanschlüssen 10 a, 10 b austretende Medium ist mit den Pfeilen Ya bzw. Yb gekennzeichnet. Die jeweils auf der Mittelachse befindlichen Druckanschlüsse 10 a, 10 b sind durch einen Winkel voneinander getrennt, der sich aufgrund der spiegelbildlichen Lage der Drucknieren 14 a, 14 b zueinander ergibt und andererseits durch die bevorzug­ te Anordnung der Druckanschlüsse 10 a, 10 b am größten Quer­ schnitt der Drucknieren 14 a, 14 b. Mit D ist die Drehrich­ tung der Pumpe gekennzeichnet. Am Pumpengehäuse 1 befind­ liche Montagebutzen 20 dienen zur Befestigung der Pumpe.

In Fig. 3 ist die Abwicklung des Pumpengehäuses 1 darge­ stellt. Die erfindungsgemäßen Merkmale werden durch diese Darstellung verdeutlicht. Gut sichtbar sind die beidseiti­ gen Übergänge von Sauganschluß 9 zu den Saugnieren 13 a, 13 b und die getrennten Druckanschlüsse 10 a, 10 b, die von den Drucknieren 14 a, 14 b über die Übergangsbereiche 16 be­ aufschlagt werden. Konstruktionsbedingt bildet sich je­ weils hinter den Druckanschlüssen 10 a, 10 b ein hinterer, tieferer Bereich I 5. Deutlich wird in dieser Abwicklung ebenfalls der diagonale Verlauf der Trennwand 31, die eine Trennung zwischen den Übergangsbereichen 16 schafft.

Claims (13)

1. Innenverzahnte Pumpe mit einem Zahnradpaar, beste­ hend aus zwei in einem Pumpengehäuse (1) untergebrachten Rädern, die in einer Flucht laufen, mit einem im Pumpenge­ häuse (1) zentrierten Außenrad (2) mit einer Innenverzah­ nung und mit einem mit einer Antriebswelle (7) umlaufenden Innenrad (21), das mit seiner Außenverzahnung mit dem Au­ ßenrad kämmt und eine Exzentrizität (11) zum Außenrad auf­ weist und mit dem Außenrad (2) im Eingriff steht, und das Pumpengehäuse (1) mit zwei feststehenden Öffnungen, einem Sauganschluß (9) und einem Druckanschluß (10) versehen ist, wobei der Pumpenraum (30) durch einen Verschlußdeckel (5, 6) abgedichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Antriebswelle (7) zwei parallel nebeneinander durch eine Mittelwand (24) ge­ trennte Zahnradpaare angeordnet sind, bestehend aus den Innenrädern (21 a, 21 b) und den Außenrädern (2 a, 2 b) und beide Pumpenräume (30 a, 30 b) einen gemeinsamen Saugan­ schluß (9) und voneinander getrennte Druckanschlüsse (10 a, 10 b) aufweisen.

2. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Sauganschluß (9) wie auch der Druck­ anschluß (10 a, 10 b) sich in der Mittelwand (24) befinden.

3. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Pumpen nach dem Gerotor-Prinzip ar­ beiten.

4. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Pumpen als Sichel-Pumpen arbeiten.

5. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beide Innenräder (21 a, 21 b) koaxial auf der Antriebswelle (7) angeordnet sind und auf dieser radi­ al fixiert und axial verschiebbar sind.

6. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Durchmesser (3, 4) der Außenräder (2 a, 2 b) unterschiedlich sind.

7. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Breiten der Innenräder (21 a, 21 b) und Außenräder (2 a, 2 b) im Vergleich beider Seiten unter­ schiedlich sind.

8. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Saugnieren (13 a, 13 b) in der Mittel­ wand (24) des Pumpengehäuses (1) nicht deckungsgleich an­ geordnet sind.

9. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Drucknieren (14 a, 14 b) in der Mit­ telwand (24) des Pumpengehäuses (1) nicht deckungsgleich angeordnet sind.

10. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Druckanschlüsse (10 a, 10 b) in einem bestimmten Bereich zueinander variabel und auch gegenein­ ander austauschbar sind.

11. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß sich beide Förderströme miteinander ver­ einen.

12. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in der Mittelwand (24) Absteuerbohrungen (18 a, 18 b) für Druckventile (17 a, 17 b) eingebracht sind.

13. Innenverzahnte Pumpe nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (1) aus Grauguß/Druck­ guß bzw. Leichtmetall gestaltet ist.