DE4322614C2

DE4322614C2 - Innenachsige Zahnradpumpe mit umlaufenden Förderräumen, vorzugsweise mit Trochoidenverzahnung

Info

Publication number: DE4322614C2
Application number: DE19934322614
Authority: DE
Inventors: Friedbert Rockstroh; Walter Siepmann
Original assignee: IAV Motor GmbH
Current assignee: IAV Motor GmbH
Priority date: 1993-07-07
Filing date: 1993-07-07
Publication date: 1997-04-24
Anticipated expiration: 2013-07-08
Also published as: DE4322614A1

Description

Die Erfindung betrifft eine innenachsige Zahnradpumpe mit umlaufenden Förderräumen, vorzugsweise mit Trochoidenverzahnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Bekannt sind innenachsige Zahnradpumpen der eingangs bestimmten Gattung durch die Schrift DE 34 44 859 A1.

Der jedem Zahngrund im Hohlrad zugeordnete Entlastungsquer schnitt mündet am Außendurchmesser des Hohlrades, ist jedoch von einer bei Förderdruck in den Förderräumen öffnenden Rückschlagventilanordnung im Ansaugbereich geschlossen.

Vorbekannt ist es, durch die Schrift DE 32 10 759 A1; Fig. 7, innenachsige Zahnrad pumpen mit umlaufenden Förderräumen und im Gehäuse axiale Abflußtaschen in folgender Weise zu regeln: In einem oder mehreren Durchlaufbereichen der umlau fenden Kammern im Gehäuse sind axiale Abflußtaschen eingeordnet, welche über einen durch den Förderdruck der Pumpe gegen Federkraft bewegten Ventilschieber zum Rücklauf hin entlastbar sind. Sofern der Ventilschieber zum Rücklauf hin ge schlossen ist, stehen die fördernden, umlaufenden Kammern über die axialen Abflußtaschen und ein Rückschlagventil mit der Förderseite in Verbindung.

Ein Nachteil dieser Ausführung ist, daß die Rückschlagventile nur öffnen, wenn der Druck in den fördernden Kammern höher als der Druck im Förderkanal ist. Der höhere Druck muß jedoch in dem Förderbereich, der nahe dem Ansaugbereich liegt und in dem die Abdichtung nur durch formparallele Spalte zwischen den Konturen von Innen- und Außenverzahnung erfolgte, aufgebracht werden.

Bei diesem Aufbau ergibt sich ein geringerer Wirkungsgrad der Zahnradpumpe durch höhere Spaltverluste, insbesondere in dem, dem Saugbereich nahen Förderbereich der Zahnradpumpe.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Zahnradpumpe der eingangs bestimmten Gattung, die mit stark unterschiedlichen Drehzahlen betrieben wird, eine Fördermengen regelung in Anpassung an einen gewünschten Förderdruckverlauf zu schaffen, bei der geringe Verlustleistungen in der Zahnradpumpe entstehen und eine Saugdrosselung vermieden wird. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im gekennzeichnenden Teil des Hauptan spruches genannten Merkmale gelöst. Mittels dieses Aufbaues ist es möglich, förderdruck abhängig einen Teil des Volumens eines jeden der umlaufenden Förderräume vor oder nach der Druckförderung ohne Gegendruck auszuschieben. Es werden sowohl Leistungsverluste, die bei einer Überdruckentlastung entstehen, als auch die Nachteile einer Saugdrosselung, die Gasblasenbildung, vermieden.

Auf die erzielbaren Vorteile wird in der Erläuterung des Ausführungsbeispiels eingegangen.

Anhand einer Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 eine erfindungsgemäß ausgestattete Zahnradpumpe mit der zugehörigen Regeleinrichtung;

Fig. 2 die drehzahlabhängigen Förderkennlinien bei unterschiedlichen Ausschiebevolumen;

Fig. 3 eine weitere Zahnradpumpenbauart erfindungsgemäß ausgestaltet.

In Fig. 1 ist eine innenachsige Zahnradpumpe mit umlaufenden Förderräumen und Tro choidenverzahnung sowie der zugehörigen Regelungseinrichtung dargestellt. Innerhalb einer Kammer eines Gehäuses 1 ist ein Hohlrad 4 drehbar gelagert. Es steht mit einem auf einer exzentrisch zu seiner Drehachse gelagerten Antriebswelle 2 sitzenden und angetriebenen Stirnrad 3 im Eingriff. Jeder Zahngrund 6 des Hohlrades 4 weist einen an dessen Außendurchmesser 8 geführten Entlastungskanal 7 auf, der jeweils im Förderbe reich FB in am Außendurchmesser 8 des Hohlrades 4 verlaufenden Förderkanalabschnitten 10; 11; 12 in der Führungsbohrung 9 im Gehäuse 1 mündet.

An der Führungsbohrung 9 für das Hohlrad 4 sind angrenzend mehrere Förderkanalab schnitte 10; 11; 12 angeordnet, die einen oder mehrere Entlastungskanäle 7 des Hohlrades 6 im Förderbereich FB überdecken. Dabei weisen die Förderkanalabschnitte 10; 11; 12 einen Abstand A zueinander auf, der mindestens der Breite der Entlastungskanäle 7 am Umfang des Außendurchmessers 8 des Hohlrades 4 entspricht. Mit dieser Bemessung wird die Be einflussung von mit Druck fördernden Förderräumen durch benachbarte entlastete Förder räume vermieden.

Die Förderräume F in den Umlaufstellungen a bis i des Hohlrades 6 innerhalb des Gehäuses 1 zeigen deren Veränderung während des Umlaufes. In der Umlaufstellung a des Hohlrades 6 weisen die Förderräume F jeweils maximales Volumen und in der Umlaufstellung zwischen e und f - 180° von a gedreht - jeweils minimales Volumen auf. Beim Durchlauf des Förder bereiches FB - nicht dargestellt -, er erstreckt sich von der Stellung a nach der Stellung mittig zwischen e und f, erfolgt das Fördern, während beim Umlauf von der Stellung mittig zwi schen e und f zur Stellung a das Ansaugen aus dem Ansaugkanal 13 abläuft.

Die Förderkanalabschnitte 10; 11; 12 sind über Kanäle 10K; 11K; 12K mit der zugehörigen Regeleinrichtung verbunden, die ein förderdruckgesteuertes Ventil 20, zwei Folgeventile 22 und ein Überdruckventil 23 aufweist.

Der Kanal 10K, das Überdruckventil 23 und der Steueranschluß 20 ST des förderdruckge steuerten Ventils 20 sind am Förderkanal 15 direkt angeschlossen. Die Kanäle 11K; 12K sind jeweils unter Zwischenschaltung eines Folgeventils 22 mit dem Förderkanal 15 und weiterhin jeweils mit unterschiedlichen Schaltstrecken des Ventils 20, einem 4/3 Wegeventil, verbunden. Das Überdruckventil 23 begrenzt den Höchstdruck im Förderkanal 15 und öffnet zu einem Entlastungskanal 21, der vorzugsweise mit dem Saugraum der Zahnrad pumpe verbunden ist.

Die Kanäle 11K und 12K sind bei anliegendem Druck über die Folgeventile 22 jeweils mit dem Förderkanal 15 verbunden, die Fördermengen aus den Förderkanalabschnitten 11; 12 gelangen in den Förderkanal 15.

Bei einem ersten Druck, unterhalb des Höchstdruckes im Förderkanal 15, wird das Ventil 20 in seine 2. Stellung gebracht. Der Kanal 11K wird mit dem Entlastungskanal 21 verbunden und damit praktisch drucklos, das zugehörige Folgeventil 22 ist zum Förderkanal 15 hin ge schlossen. Die Fördermenge des Förderkanalabschnittes 11 strömt drucklos über den Ent lastungskanal 21 ab.

Bei einem zweiten Druck, unterhalb des Höchstdruckes, jedoch höher als der erste Druck im Förderkanal 15, gelangt das Ventil 20 in seine 3. Stellung. Beide Kanäle 11K; 12K werden mit dem Entlastungskanal 21 verbunden und damit praktisch drucklos, die zugehörigen Folgeventile 22 sind zum Förderkanal 15 hin geschlossen. Die Fördermengen der Förder kanalabschnitte 11; 12 strömen drucklos über den Entlastungskanal 21 ab. Mittels des Ent lastens der Förderkanalabschnitte 11; 12 wird eine Leistungseinsparung erzielt, weil ein Ab strömen über das Überdruckventil 23 mengenmäßig stark reduzierbar ist. Alternativ ist es auch möglich, z. B. Kanal 12K an den Förderkanal 15 direkt anzuschließen, dann würden die Kanäle 10K; 11K indirekt über Folgeventile 22 am Förderkanal 15 und direkt am Ventil 20 angeschlossen sein.

In Fig. 2 sind die durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer Zahnradpumpe nach Fig. 1 erzielbaren drehzahlabhängigen Förderkennlinien dargestellt.

Die Kennlinie G zeigt den Förderverlauf ohne Absteuerung eines Fördervolumenanteils, alle Förderkanalabschnitte 10; 11; 12 sind am Förderkanal 15 angeschlossen.

Die Kennlinie M zeigt den Förderverlauf mit einer Absteuerung des zwischen den Stellungen a bis b verdrängten Fördervolumenanteils, der Förderkanalabschnitt 11 ist zum Entlastungs kanal 21 hin geöffnet.

Die Kennlinie S zeigt den Förderverlauf mit einer Absteuerung des zwischen den Stellungen a bis c verdrängten Fördervolumenanteils, die Förderkanalabschnitte 11 und 12 sind mit dem Entlastungskanal 21 verbunden.

Es ist ersichtlich, daß auf diese Weise die Fördermenge reguliert werden kann, ohne Ansaug drosselung, nur durch druckloses Ausschieben eines Teiles des Fördervolumens aus den Förderräumen.

Mindestens einer der Förderkanalabschnitte - in Fig. 1, Pos. 11 und 12 - ist zum Erzielen der vorbeschriebenen Wirkungsweise über ein förderdruckgesteuertes Ventil 20, entweder mit dem Förderkanal 15 oder dem Entlastungskanal 21 verbindbar.

In Fig. 3 ist eine weitere Zahnradpumpenausführung mit Evolventenverzahnung dargestellt, bei der die Erfindung ebenfalls anwendbar ist, weil im Förderbereich FB mehrere durch den Eingriff der Verzahnung geschlossene Förderräume F vorhanden sind.

Bezugszeichenliste

1 Gehäuse
2 Antriebswelle
3 Stirnrad
4 Hohlrad
5 -
6 Zahngrund im Hohlrad
7 Entlastungskanal
8 Außendurchmesser des Hohlrades
9 Führungsbohrung im Gehäuse 1
10; 11; 12 Förderkanalabschnitte
10K; 11K; Kanäle, die mit den Förderkanalabschnitten 10; 11; 12
12K verbunden sind
13 Ansaugkanal
15 Förderkanal
20 förderdruckgesteuertes Ventil (4/3 Wegeventil)
21 Entlastungskanal
22 Folgeventil
23 Überdruckventil
A Abstand zwischen den Förderkanalabschnitten
F Förderräume
FB Förderbereich
a bis i Umlaufstellungen während des Ansaug- und Förderzyklus

Claims

1. Innenachsige Zahnradpumpe mit umlaufenden Förderräumen, vorzugsweise mit Trochoidenverzahnung, folgender Bauart:

a) In einer Kammer eines Gehäuses (1) ist ein Hohlrad (4) gelagert, welches mit einem zu diesem exzentrisch gelagerten Stirnrad (3) im Eingriff steht;
b) im Förderbereich (FB) sind ein oder mehrere Förderräume (F) erfassende Förderkanalabschnitte (11; 12) angeordnet;
c) mindestens einer der Förderkanalabschnitte (11; 12) ist über ein förder druckgesteuertes Ventil (20) gesteuert, entweder mittelbar mit dem Förder kanal (15) oder über das Ventil (20) mit einem Entlastungskanal (21) verbindbar,

gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

d) Jeder Zahngrund des Hohlrades (4) weist einen an dessen Außendurch messer (8) geführten radialen Entlastungskanal (7) auf, der am Außen durchmesser (8) des Hohlrades mündet;
e) in der Führungsbohrung (9) des Hohlrades (4) sind die ein oder mehrere Entlastungskanäle (7) im Förderbereich (FB) überdeckenden Förderkanal abschnitte (10; 11; 12) angeordnet;
f) die Förderkanalabschnitte (10; 11; 12) weisen einen Abstand (A) unter einander auf, der mindestens der Breite des Entlastungskanals (7) am Außendurchmesser (8) des Hohlrades (4) entspricht;
g) die alternativ an den Förderkanal (15) anschaltbaren Förderkanalabschnit te (11; 12) sind an dem Ventil (20) jeweils direkt angeschlossen und über ein druckgesteuertes Folgeventil (22) mit dem Förderkanal (15) verbindbar.