DE4303328A1

DE4303328A1 - Gerotor zum Fördern von Fluid, insbesondere als Kraftstoff-Förderaggregat für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE4303328A1
Application number: DE19934303328
Authority: DE
Inventors: Peter Schuchardt; Udo Thenert
Original assignee: Mannesmann VDO AG
Current assignee: Mannesmann VDO AG
Priority date: 1993-02-05
Filing date: 1993-02-05
Publication date: 1994-08-11
Anticipated expiration: 2013-02-06
Also published as: DE4303328C2

Description

Die Erfindung betrifft einen Gerotor zum Fördern von Fluid, insbesondere als Kraftstoff-Förderaggregat für Kraftfahrzeuge, mit einem angetriebenen Innenläufer, einem mit diesem kämmenden Außenläufer, sowie einem den Außenläufer umgebenden Gehäuse, dessen beide Stirnseiten mittels zweier Platten verschlossen sind, wobei eine der Platten auf der Druckseite des Gerotors mit einem diese Platte durchsetzenden Auslaßraum versehen ist, der in Strömungsverbindung mit einem Fluidauslaß steht.

Bei einem Gerotor bilden der Innenläufer und der Außenläufer einen Verdrängungsmechanismus. Die Zähnezahl des Innenläufers ist um eins kleiner als die des Außenläufers und doch stehen zu jedem Zeitpunkt und bei jeder Drehstellung alle Zähne des Innenläufers mit dem Außenläufer in Berührung, das heißt Innenläufer und Außenläufer bilden jeweils ein konjugiertes Paar. Bei Drehung des Gerotors entstehen zwischen den Berüh rungspunkten an Innen- und Außenläufer Verdrängungskammern, die durch Veränderung ihrer Größe zu Änderungen im Volumen führen, die im wesentlichen sinusförmig sind. Der Förderstrom ist dabei proportional zur Drehung der Läufer.

Aus der DE 35 00 139 A1 ist ein Aggregat zum Fördern von Kraftstoff aus einem Vorratstank zu einer Brennkraftmaschine bekannt, bei der eine zweite Pumpenstufe als Gerotorpumpe ausgebildet ist. Bei dieser erstreckt sich der Auslaßraum über einen Winkel von etwa 190° nach Volleingriff der beiden Läufer bis etwa 350° nach Volleingriff. Nachteilig ist bei einer derartigen Winkelerstreckung eines einzigen Auslaßraumes, daß bei Öffnung von einer Zahnlücke zur benachbarten Zahnlücke des Gerotors der volle Auslaßdruck zurückschlägt und schlagartig auf die Läufer wirkt. Dies führt zu einem mechanischen Schlagen dieser Teile, insbesondere dann, wenn teilweise Gasblasen mitgefördert werden.

Aus der Praxis ist es bekannt, mechanische Schlaggeräusche durch Auflegen von Metallplatten oder Teflonfolien auf die Druckseite der Gerotorstufe zu reduzieren.

Es ist demgegenüber Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bei einem Gerotor der genannten Art, ausschließlich aufgrund einer besonderen Gestaltung der der Druckseite zugeordneten Platte die Entstehung von Geräuschen bei Förderung, insbesondere bei Förderung von Gasblasen, weitgehend zu verhindern.

Gelöst wird die Aufgabe bei einem Gerotor der genannten Art dadurch, daß die eine Platte, auf die Drehrichtung der Läufer bezogen, auf der Druckseite vor dem einen Auslaßraum einen weiteren Auslaßraum aufweist, der einen separaten Fluidauslaß aufweist. Der Auslaß der der Druckseite zugeordneten Platte teilt sich damit in zwei Bereiche. Der zuerst öffnende Aus laßbereich des vorgeschalteten weiteren Auslaßraumes ist zweckmäßig als Druckentlastungsnut mit definiertem Querschnitt ausgeführt. Durch diese Nut wird ein kontinuierlicher Druck aufbau erreicht, die beiden Läufer werden hydraulisch bedämpft und die Entstehung von Geräuschen bei Förderung von Gasblasen wird weitgehend verhindert. Der zweite Auslaßbereich besteht zweckmäßig aus einer Auslaßniere, die so weit ausgebildet ist, daß eine vollständige Entleerung der Zahnzwischenräume im Druckbereich möglich ist.

Eine vorteilhafte Dimensionierung sieht vor, daß sich der andere Auslaßraum von etwa 215° nach Volleingriff der beiden Läufer bis etwa 255° nach Volleingriff und der eine Auslaßraum von etwa 270° nach Volleingriff bis etwa 360° nach Volleingriff er streckt.

Zweckmäßig weist die den Boden des Gerators bildende Platte die beiden Auslaßräume auf die den Deckel des Gerators bildende Platte ist dann vorteilhaft mit den Elementen der Saugseite des Gerators versehen. Grundsätzlich wäre es aber auch möglich, sowohl die Elemente der Saugseite als auch die der Druckseite in einer Platte unterzubringen.

Weitere Merkmale der Erfindung sind in den Ansprüchen, der Beschreibung der Figuren und in den Figuren dargestellt, wobei bemerkt wird, daß alle Merkmale sowie Kombinationen von Merkma len erfindungswesentlich sind.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einer Ausführungsform beispielsweise dargestellt, ohne auf diese beschränkt zu sein. Es stellt dar:

Fig. 1 einen Gerotor im Schnitt, wobei der Schnitt durch die Drehachse der Läufer und die beiden in Volleingriff stehenden Zähne der Läufer verläuft,

Fig. 2 eine Ansicht X des in Fig. 1 dargestellten Gerotors,

Fig. 3 eine Außenansicht der den Deckel des Gerotors dar stellenden Platte,

Fig. 4 einen Schnitt durch den Deckel gemäß der Linie I-I in Fig. 3,

Fig. 5 eine Innenansicht des Deckels,

Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie II-II in Fig. 3,

Fig. 7 einen Schnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 5,

Fig. 8 eine Außenansicht der den Boden des Gerators dar stellenden Platte,

Fig. 9 einen Schnitt gemäß der Linie A-A in Fig. 8,

Fig. 10 eine Innenansicht des Bodens,

Fig. 11 einen Schnitt gemäß der Linie B-B in Fig. 10 und

Fig. 12 einen Schnitt gemäß der Linie C-C in Fig. 10.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Geratorpumpenstufe, die einen Innenläufer 1, einen mit diesem kämmenden Außenläufer 2 und ein den Außenläufer 2 umgebendes Gehäuse 3 aufweist, dessen eine Stirnseite mittels eines Bodens 4 und dessen andere Stirnseite mittels eines Deckels 5 verschlossen ist. Auf der dem Deckel 5 zugewandten Seite des Gerotors ist dessen Saugseite gebildet, auf der Seite des Bodens 4 dessen Druckseite.

Der neun Zähne aufweisende Innenläufer 1, der zehn Zähne aufweisende Außenläufer 2 sowie das Gehäuse 3 bestellen aus Metall. Boden 4 und Deckel 5 sind aus Keramik.

Der Boden 4 weist zwei diametrale Einbuchtungen 6 auf. Diese durchsetzen zwei Schrauben 7, die durch das Gehäuse 3 und den Deckel 5 durchgesteckt und mit nicht gezeigten Muttern, die entsprechend den Muttern 8 gestaltet und angeordnet sind, verschraubt sind. Um 90° versetzt zu den beiden Schrauben sind zwei weitere Schrauben 9 durch Ausnehmungen im Boden 4, Gehäuse 3 und Deckel 5 gesteckt und mit den Muttern 8 verschraubt. Die Montage des Gerotors erfolgt derart, daß zunächst die beiden Läufer 1 und 2 in das Gehäuse 3 gesteckt und dieses mittels der beiden Schrauben 7 und den dazugehörigen beiden Muttern mit dem Deckel 5 verbunden und die Läufer 1 und 2 bezüglich der Vollein griffsposition ausgerichtet werden. Anschließend wird der Boden 4 auf das Gehäuse 3 aufgelegt und mittels der beiden weiteren Schrauben 9 sowie beiden Muttern 8 mit dem bereits montierten Gerotorteil verbunden. Angetrieben wird der Gerotor mittels eines nicht näher dargestellten Elektromotors, dessen Antriebs welle die zentrale Lagerhülse 10 des Gerotors durchsetzt und in kraftschlüssiger Verbindung mit dem Innenläufer 1 steht. Die Gerotorpumpenstufe ist in ein nicht näher gezeigtes Gehäuse eingebaut, das die Saugseite des Gerotors von dessen Druckseite trennt.

In der oberen Stellung, das heißt der Stellung Y gemäß Fig. 2, befinden sich die beiden korrespondierenden Zähne von Innenläu fer 1 und Außenläufer 2 in ihrer Volleingriffstellung. Die Drehung der beiden Läufer 1 und 2 erfolgt in Richtung der Pfeile Z in Fig. 2, so daß der Saughub, ausgehend von Y, dem ersten Halbkreis und der Ausschubhub dem zweiten Halbkreis zugeordnet ist.

Die Fig. 2 verdeutlicht im Zusammenhang mit den Fig. 3 bis 11 die besondere Ausbildung des Gerotors:

Der Deckel 5 ist mit den vier Bohrungen 11 zur Aufnahme der Schrauben 7 und 9 sowie auf seiner Außenseite 12 mit vier Vertiefungen 13 zur Aufnahme der Muttern 8 versehen. Auf einem konzentrischen Kreis zur Deckelbohrung 14, somit nierenförmig, durchsetzt von etwa 53° nach Volleingriff von Innenläufer 1 und Außenläufer 2 bis etwa 150° nach Volleingriff einen Saugraum 15 mit dem Deckel 5, der damit unmittelbar in Strömungsverbindung mit der Fluidzufuhr zur Außenseite 12 des Deckels 5 steht. Auf die Drehrichtung Z der beiden Läufer 1 und 2 bezogen vor dem Saugraum 15 ist ein Sammelraum 16 angeordnet, der gleichfalls nierenförmig ausgebildet ist, sich konzentrisch zur Drehachse der beiden Läufer 1 und 2 erstreckt, wobei er den Bogen von etwa 15° nach Volleingriff der beiden Läufer 1 und 2 bis etwa 48° nach Volleingriff einnimmt. Wie der Darstellung der Fig. 7 zu entnehmen ist, stellt sich der Sammelraum 16 als Vertiefung in der Innenseite 17 des Deckels 5 dar, das heißt, er ist nur zu den beiden Läufern 1 und 2 hin offen.

Die Fig. 8 bis 11 verdeutlichen die Gestaltung des Bodens 4. Dieser weist die beiden diametralen Bohrungen 11 für die Schraube 9 sowie die beiden um 90° hierzu versetzten, diametra len Einbuchtungen 6 auf. Mit der Bezugsziffer 18 ist die Bodenbohrung bezeichnet. Auf dem genannten konzentrischen Kreis um die Drehachse von Innenläufer 1 und Außenläufer 2 durchsetzt den Boden 4 ein Auslaßraum 19 in Form einer Auslaßniere, der damit in Strömungsverbindung mit dem Flüssigkeitsauslaß steht, der der Außenseite 20 des Bodens 4 zugeordnet ist. Der Aus laßraum 19 erstreckt sich von etwa 270° nach Volleingriff der beiden Läufer 1 und 2 bis etwa 360° nach Volleingriff. Auf die Drehrichtung der Läufer 1 und 2 bezogen, weist der Boden 4 auf seiner Innenseite vor dem Auslaßraum 19 einen weiteren Aus laßraum 22 auf. Dieser besitzt einen ersten Abschnitt 23, der sich entlang des konzentrischen Kreises von etwa 215° nach Volleingriff der beiden Läufer 1 und 2 bis etwa 255° nach Volleingriff erstreckt und im Bereich seines dem Auslaßraum 19 benachbarten Endes in einen zweiten Abschnitt 24 mündet, der radial nach außen zur zugeordneten Einbuchtung 6 führt. Der Auslaßraum 22 weist damit gegenüber dem Auslaßraum 19 einen separaten Flüssigkeitsauslaß auf. Die Fig. 11 und 12 ver deutlichen, daß der Querschnitt des ersten Abschnittes 23 des Auslaßraumes 22 größer ist als der Querschnitt des zweiten Abschnittes 24 des Auslaßraumes 22.

Im Betrieb des Kraftstoff-Förderaggregates wird auf der Saugsei te des Gerotors ein von der Druckseite zur Saugseite geförderter Restkraftstoff, der gegebenenfalls gasförmig ist, vom Sammelraum 16 aufgenommen und dann vom sich öffnenden Gerotor im Flüssigzu stand aufgesogen, hierdurch wird ein Überströmen vom Druckbe reich in den Saugraum 15 wesentlich verringert, der ausschließ lich flüssigen Kraftstoff ansaugt. Durch diese Verringerung der Rückströmung gelangen weniger Gasblasen in den Ansaugbereich und das Entstehen von Turbulenzen im Saugraum 15 wird unterdrückt.

Der Auslaß des Deckels 4 teilt sich in zwei Bereiche. Der zuerst öffnende Auslaßraum 22 ist als Druckentlastungsnut mit anfäng lich geringem, dann größerem Querschnitt ausgebildet, die eine Drossel bildet und zu einem separaten Auslaß führt. Durch die Nut wird ein kontinuierlicher Druckaufbau erreicht. Die beiden Läufer 1 und 2 werden hydraulisch bedämpft und die Entstehung von Geräuschen bei Förderung von Gasblasen wird weitgehend verhindert. Der zweite Auslaßraum 19 besteht aus einer Aus laßniere, die so weit ausgebildet ist, daß eine vollständige Entleerung der Zahnzwischenräume der beiden Läufer 1 und 2 im Druckbereich möglich ist.

Claims

1. Gerotor zum Fördern von Fluid, insbesondere als Kraftstoff- Förderaggregat für Kraftfahrzeuge, mit einem angetriebenen Innenläufer, einem mit diesem kämmenden Außenläufer, sowie einem den Außenläufer umgebenden Gehäuse, dessen beide Stirnseiten mittels zweier Platten verschlossen sind, wobei eine der Platten auf der Druckseite des Gerotors mit einem diese Platte durchsetzenden Auslaßraum versehen ist, der in Strömungsverbindung mit einem Fluidauslaß steht, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Platte (4), auf die Drehrich tung (Z) der Läufer (1, 2) bezogen, auf der Druckseite vor dem einen Auslaßraum (19) einen weiteren Auslaßraum (22) aufweist, der einen separaten Fluidauslaß aufweist.

2. Gerotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der eine Auslaßraum (19) als Auslaßniere ausgebildet ist, deren Fluidauslaß sich über die gesamte Nierenfläche erstreckt.

3. Gerotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Auslaßraum (22) als Druckentlastungsnut mit definiertem Querschnitt ausgebildet ist, wobei das vor laufende Ende der Druckentlastungsnut (23, 24) den separa ten Auslaß aufweist.

4. Gerotor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Auslaßrichtung erster Abschnitt (23) des weiteren Aus laßraumes (22) einen geringeren Querschnitt aufweist als ein sich anschließender zweiter Abschnitt (24) des weiteren Auslaßraumes (22).

5. Gerotor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß sich der andere Auslaßraum (22) von etwa 215° nach Volleingriff der beiden Läufer (1, 2) bis etwa 255° nach Volleingriff und der eine Auslaßraum (19) von etwa 270° nach Volleingriff bis etwa 360° nach Volleingriff erstreckt.

6. Gerotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, daß die den Boden (4) des Gerotors bildende Platte die beiden Auslaßräume (19, 22) aufweist.

7. Gerotor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, daß die den Deckel (5) des Gerotors bildende Platte die Elemente (15, 16) der Saugseite des Gerotors aufweist.