DE3924071A1 - Rotationspumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotationspumpe für Getriebe und Aggregate, zur Förderung von flüssigen und gasförmigen Medien, bestehend aus einem Gehäuse mit Kanälen für Zu- und Ablauf, einer ein- oder mehrteiligen innenachsigen Rotorein­ heit und aus einer oder mehreren Dichtscheiben.

Bekannt ist für diese Aufgabenstellung der Einsatz von hydro­ statischen Verdrängerpumpen unterschiedlichster Bauarten, so beispielsweise Zahnradpumpen, Schlauchpumpen, Kolbenpumpen etc.. Sie ermöglichen durch hohe Drücke einen Zwangsumlauf; bauen jedoch meist sehr aufwendig. Aufgrund ihrer ineinander­ greifenden, bewegten Bauteile sind diese Pumpen verschleißan­ fällig und benötigen, wenn sie an eine Aggregatewelle ange­ koppelt sind, bei Drehrichtungswechsel den Einsatz von Steuerventilen.

Sind beispielsweise für Aggregateschmierung oder -kühlung keine hohen Drücke zur Förderung des Mediums erforderlich, dann können zentrifugal wirkende hydrodynamische Rotationspum­ pen eingesetzt werden. Sie haben den Vorteil der einfacheren Bauweise, einer geringen Verschleißanfälligkeit und bei ent­ sprechender Gestaltung die Eigenschaft einer gleichbleibenden Funktion bei Drehrichtungswechsel, ohne zusätzliche Ventile etc. zu benötigen.

Die Nachteile bekannter Bauarten dieser Pumpen bestehen da­ rin, daß sie oft nur für spezielle Aufgabenstellungen konzi­ piert sind, oder aufwendige aggregateseitige Anschlüsse oder separate Antriebe benötigen und entsprechend großen zusätzli­ chen Bauraum inner- oder außerhalb der Getriebe oder Aggrega­ te erfordern. Bekannt ist beispielsweise eine Pumpe dieser Art in weitgehend kompakter Bauweise (DE-OS-34 17 307). Ihr Gehäuse dient gleichzeitig als Träger der Wellenlagerung für die Pumpe und für ein weiteres Aggregat. Die hier, für eine spezielle Aufgabe dargestellte Bauform befriedigt jedoch nicht für allgemeine Anwendungen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe für Getriebe und Aggregate zur Förderung von flüssigen und gasförmigen Medien in einfacher, kompakter Bauweise zu schaffen, die mit minimalem zusätzlichen Raumbedarf und Anpassungsaufwand unterschiedlichen Aufgabenstellungen und konstruktiven Gegebenheiten entsprechend, in oder an Getrie­ ben bzw. Aggregaten eingesetzt werden kann.

Diese Aufgabenstellung wird erfindungsgemäß mit einer Rota­ tionspumpe nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltun­ gen sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß eine der Aufgabenstellung entsprechende Pumpe derart gestaltet sein muß, daß sie weitestgehend in Räumen oder passend zu Abmes­ sungen eingesetzt werden kann, die auch ohne Pumpe vorhanden sind; daß sie schon vorhandene Antriebsmöglichkeiten nutzt und wenn möglich oder erforderlich zusätzliche Funktionen übernimmt, um die Gesamtzahl von Zusatzbauteilen klein zu halten. Sie muß weiterhin bei gleichen Außenabmessungen durch Kombinationen ihrer inneren Gestaltung unterschiedlichen Auf­ gabenstellungen entsprechen können.

Diese erfindungsgemäßen Bedingungen werden dadurch erfüllt, daß die Rotationspumpe in standardisierter Bauweise Durchmes­ ser-, Breiten- und Passungsverhältnisse aufweist, die denjeni­ gen von Kugel- oder Rollenlagern entsprechen, direkt oder in­ direkt, durch Abstandselemente positioniert, neben Wellenla­ gerungen angeordnet ist, deren Position fixiert und seitliche Lagerkräfte überträgt oder abstützt.

Diese neuartige Kombination und Zuordnung hat den Vorteil, daß entsprechend zu den auf die Getriebe- oder Aggregateleistun­ gen und -aufgaben abgestimmten Lagergrößen passende Pumpen­ leistungsgrößen standardisiert ausgewählt und eingesetzt wer­ den können; vergleichbar dem Einsatz anderer, den Lagergrößen zugeordneter, standardisierter Bauteile. Vorteilhafterweise übernimmt die erfindungsgemäße Rotationspumpe eine stützende und/oder positionierende Funktion für die daneben angeordne­ ten Wellenlagerungen anstelle einer ansonsten erforderlichen Abstandshülse oder eines stützenden Gehäusedeckels. Auch kön­ nen ohne wesentliche Änderungen des Pumpengehäuses durch den Einsatz unterschiedlicher Rotoren mit entsprechenden Zu- und Ablaufkanälen beispielsweise hydrodynamische oder hydrostati­ sche Pumpeneigenschaften auf einfache Weise erzeugt werden. Die grundsätzliche Möglichkeit, eine Pumpe als hydraulische Bremse, oder für eine hydraulische Kupplung als Motor einzu­ setzen ist mit der erfindungsgemäßen Rotationspumpe in beson­ ders kompakter Bauweise gegeben. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Rotationspumpe nicht nur in neue, sondern vielfach ohne größeren Aufwand auch in vorhandene Getriebe- oder Aggre­ gatekonzepte eingebracht werden kann.

Erfindungsgemäß entsprechen Außen- oder Innendurchmesser oder beide den Durchmessern eines zugeordneten Lagers. Die Entspre­ chung kann Maßgleichheit bedeuten oder eine geringfügige Ab­ weichung derart gestatten, daß sie mit einfachen Stützhülsen Paßscheiben oder den Dichtscheiben der Pumpe überbrückt wer­ den kann. Dies hat den Vorteil, daß die Pumpen nicht in jeder Lagergröße vorhanden sein müssen, sondern ausgewählte Größen­ klassen überdecken, ohne den Einbau zu komplizieren.

Für Zu-und Ablauf an den Pumpen sind in den Fig. 1 bis 5 ei­ nige einfache Vorschläge dargestellt. Ist die Pumpe in einen Aggregatedeckel integriert, dann sind Zu- und Ablauf pumpen­ seitig vorbereitet.

Die erfindungsgemäß kompakteste Gestaltung wird erreicht, wenn Pumpe und Lager eine nebeneinander angeordnete konstruk­ tive Einheit bilden. Der Vorteil an Platzgewinn und Montage­ erleichterung dürfte hierbei jedoch den Aggregaten mit großen Stückzahlen vorbehalten bleiben.

Die weiteren vorteilhaften Eigenschaften sind anhand der Fig. 1 bis 6 beispielhaft dargestellt und nachfolgend be­ schrieben.

In Fig. 1 ist eine Pumpe (1) als hülsenförmiges Bauteil neben einem Lager (2), auf einer antreibenden Welle (3) und in ei­ nem Aggregategehäuse (4) angeordnet. Dargestellt ist eine hy­ drodynamische Zentrifugalpumpe. Sie besitzt ein Gehäuse (5), einen Rotor (6), der als axial schwimmendes Schleuderrad aus­ gebildet ist und eine Dichtscheibe (7). Die Pumpe stützt die seitlichen Kräfte des äußeren Lagerringes (8) über die Dicht­ scheibe (7) und das Gehäuse (5) gegen einen fremden Stützring (10) ab. Sie saugt das Medium durch eine untenliegende Einlaß­ bohrung (11) im Aggregategehäuse (4) an und durch einen im Ge­ häuse (5) radial angeordneten Kanal (12) hindurch in den Ro­ tor (6). Die zentrifugalen Kräfte schieben das Medium durch eine Öffnung (13) in einen Ringkanal (14) und von dort in die Auslaßkanäle (15) des Aggregategehäuses (4). Pumpe (1) und Lager (2) besitzen den gleichen Innen- und Außendurchmesser.

Fig. 2 zeigt einen Ausschnitt von Fig. 1 mit dem Unterschied, daß neben der Pumpe (1.1) eine zweite gleichartige Pumpe (1.2) derart angeordnet ist, daß der Förderstrom des Mediums hinter­ einander beide Pumpen durchströmt. Das Hintereinanderschalten der Pumpen erhöht Pumpendruck und Fördermenge. Die beiden Pumpen müssen nicht von gleicher innerer Bauart sein.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt von zwei nebeneinander angeord­ neten Pumpen (1.1 und 1.2), die durch einen gemeinsamen Kanal ansaugen, jedoch parallel getrennte Förderströme erzeugen, die durch die Auslaßkanäle (15.1 und 15.2) weitergeleitet werden. Im Unterschied zu Fig. 2 ist hier der innere Lagerring (9) über eine Paßscheibe als Abstandselement (16), die beiden Rotoren (6) und eine Wellenmutter (17) fest eingespannt. Zu­ sätzlich ist für eine feste Lagerung der äußere Lagerring (8) über die beiden Pumpengehäuse (5) und die Dichtscheiben (7) gegen einen üblichen Lagerdeckel (18) verspannt.

Der Innendurchmesser beider Pumpen ist ein wenig kleiner als derjenige des Lagers. Der Unterschied der Durchmesser wird durch das Abstandselement (16) überbrückt.

In Fig. 4 ist eine Pumpe (1) dargestellt, deren Gehäuse (5) zugleich die Funktion eines abstützenden Getriebe- oder Aggre­ gatedeckels übernimmt. Der Rotor (6) ist als axial schwimmen­ der Flügelzellenrotor ausgebildet, der in einer exzentrischen Gehäusebohrung (19) sitzt. Die Zu- und Ablaufbohrungen (20) sind durch das deckelförmige Gehäuse (5) geführt, das zusätz­ lich mit einer Wellendurchführung versehen ist. Beispielhaft ist das deckelförmige Gehäuse (5) in eine Bohrung eines Aggre­ gategehäuses (4) eingesetzt, die etwas größer als der Lager­ außendurchmesser ist. Die Durchmesserdifferenz zum abgestütz­ ten Lager (2) überbrückt die seitliche Dichtscheibe (7) der Pumpe (1).

Fig. 5 zeigt die kompakte Bauform einer Pumpe (1), deren Gehäuse (5) als Deckel ohne Wellendurchführung ausgebildet ist. Der Rotor (6) wird über Mitnehmerstifte (21) die ins Wellenende eingreifen angetrieben. Der Pumpenrotor (6) ist radial und axial so weitgehend frei schwimmend, daß er durch ein Kippen des Wellenendes, z. B. aus einer Wellendurchbiegung und einem angepaßten Ausweichen des dargestellten Kegelrollenlagers (22) nicht gestört wird. Die dargestellt Bauform ist derart kompakt, daß sie einschließlich Pumpe nicht mehr Raum benö­ tigt als ein normalerweise verwendeter Getriebedeckel.

Abschließend zeigt Fig. 6 den Einsatz der Pumpe in bekannter Weise (1.1) auf der antreibenden Welle (3) und als Motor (1.2) auf einer anzutreibenden Welle (23) in der Wirkungsweise ei­ ner hydraulischen Kupplung. Wird das hydraulische Medium durch einen Bypass (24) gepumpt, dann steht die Welle (23). Wird es, durch Ventile (25) - symbolisch angedeutet - gesteuert, direkt in den Motor (1.2) gepumpt, dann dreht die Welle (23) gleichsin­ nig, wird überkreuz gepumpt, dann dreht die Welle gegenläufig. Durch einen Rücklaufkanal (26), der auch einen Kühler (27) ein­ schließen könnte, wird das Medium zur Pumpe zurückgefördert.

Claims (10)

1. Rotationspumpe für Getriebe und Aggregate zur Förderung von flüssigen und gasförmigen Medien, bestehend aus einem Gehäuse mit Kanälen für Zu- und Ablauf, einer ein- oder mehrteiligen innenachsigen Rotoreinheit und aus einer oder mehreren Dichtscheiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (1) in standardisierter Bauweise Durchmesser-, Breiten- und Passungsverhältnisse aufweist, die denjenigen von Kugel- oder Rollenlagern entsprechen, direkt oder in­ direkt, durch Abstandselemente (16) positioniert, neben Wel­ lenlagerungen (2) angeordnet ist, deren Position fixiert und seitliche Lagerkräfte überträgt oder abstützt.

2. Rotationspumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie seitliche Stützkräfte von äußeren Lagerringen (8) direkt oder indirekt durch das Pumpengehäuse (5) überträgt und/oder seitliche Stützkräfte von inneren Lagerringen (9) direkt oder indirekt über den Pumpenrotor (6) abstützt.

3. Rotationspumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beide Pumpenelemente, Rotor (6) und Gehäuse (5), axial fixiert oder eines von ihnen in Bezug auf das andere schwimmend gelagert ist.

4. Rotationspumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpe (1) insgesamt als hülsenförmiges Bauteil im Getriebe- oder Aggregategehäuse (4) und auf einer antreibenden Welle (3) sitzt oder mit dem Pumpengehäuse (5) gleichzeitig die Funktion eines stüt­ zenden Getriebe- oder Aggregatedeckels mit oder ohne Wellendurchführung übernimmt.

5. Rotationspumpe nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Lager (2) und Pumpe (1) eine nebeneinander angeordnete, konstruktive Einheit bilden.

6. Rotationspumpe nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das geförderte Medium zwischen Pumpe (1) und daneben liegendem Lager (2) bewegt wird oder daß Dichtscheiben (7) ein Abfließen des Mediums zum Lager hin oder dessen Kontakt mit diesem Lager weitestgehend verhindern.

7. Rotationspumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie in unterschiedlicher oder gleicher Bauweise zwei oder mehrfach nebeneinander angeord­ net ist (1.1 und 1.2) und dabei parallele und/oder hinter­ einandergeschaltete Förderströme erzeugt.

8. Rotationspumpe nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie in an sich bekannter Weise durch das Medium als Motor getrieben wird.

9. Rotationspumpe nach den Ansprüchen 1 bis 8 , dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Pumpenge­ häuses (5) und der Rotor (6) entsprechend einer hydro­ dynamischen Pumpe, beispielsweise einer Kreiselpumpe, einer Seitenkanalpumpe oder einer Zentrifugalpumpe mit zentrisch gerade verlaufenden Schaufeln ausgebildet ist.

10. Rotationspumpe nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Pumpenge­ häuses (5) und der Rotor (6) entsprechend einer hydro­ statischen Pumpe, beispielsweise einer Flügelzellenpumpe, einer Rollenzellenpumpe oder einer Innenzahnradpumpe aus­ gebildet ist.