DE4428384A1

DE4428384A1 - Zahnradpumpe

Info

Publication number: DE4428384A1
Application number: DE19944428384
Authority: DE
Inventors: Guenther Dipl Ing Dr Schmidt
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1994-08-11
Filing date: 1994-08-11
Publication date: 1996-02-15
Also published as: JPH0861250A

Description

Stand der Technik

Die Erfindung geht aus von einer Zahnradpumpe nach der Gattung des Hauptanspruchs. Zur Erzielung eines hohen Wirkungsgrades ist es notwendig, die Leckage, damit ist eine Rückströmung von Flüssigkeit in der Pumpe in Richtung zur Saugseite gemeint, möglichst gering zu halten. Dies erfordert kleine Spalte zwischen den Zahnrädern und dem Pumpengehäuse, die sich während der gesamten Lebensdauer der Zahnradpumpe allenfalls geringfügig vergrößern dürfen. Voraussetzung dafür ist eine sehr hohe Fertigungsgenauigkeit unter Einhaltung engster Toleranzen, was die Fertigungskosten in die Höhe treibt.

Vorteile der Erfindung

Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe hat den Vorteil veränderlicher Kopfspalte zwischen den Zahnköpfen der Zahnräder der Zahnradpumpe und dem Pumpengehäuse, die sich den Druckverhältnissen beim Betrieb der Zahnradpumpe anpassen. Dabei bleibt stets ein Schmierspalt zwischen den Zahnköpfen und dem Pumpengehäuse bestehen. Die Kopfspaltanpassung erfolgt während der gesamten Lebensdauer der Zahnradpumpe und verlängert diese. Die Leckage ist gering. Die Erfindung erlaubt eine geringere Fertigungsgenauigkeit und größere Toleranzen, was die Herstellung der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe verbilligt.

Weiterhin werden die Zahnräder von Zahnradpumpen in Folge der Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugseite in Richtung der Saugseite gedrückt. Dies führt zu engen Kopfspalten auf der Saugseite und zu weiten Kopfspalten auf der Druckseite einer Zahnradpumpe. Der Druckaufbau in den Zahnzwischenräumen der Zahnräder findet daher weitgehend im Bereich der Saugseite statt, im Bereich der Druckseite ist er gering. Dies bringt große Druckdifferenzen zwischen einander benachbarten Zahnzwischenräumen im Bereich der Saugseite und damit eine erhöhte Leckströmung mit sich. Durch Anordnung der erfindungsgemäß in radialer Richtung beweglichen Kopfkreiswände im Bereich der Druckseite werden die Kopfspalte in der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe auch im Bereich der Druckseite der Zahnräder klein gehalten. Die Kopfspalte sind dadurch über den gesamten flüssigkeits fördernden Umfang der Zahnräder eng, so daß der Druckaufbau über den gesamten flüssigkeitsfördernden Umfang der Zahnräder erfolgt. Die Druckdifferenzen zwischen einander benachbarten Zahnzwischenräumen sind gering. Dies trägt zu geringer Leckage bei.

Ein vorteilhaftes erfindungsgemäßes Verfahren zum Einlaufen sieht vor, daß die erfindungsgemäße Zahnradpumpe angetrieben wird, wobei sie keinen oder nur geringen Druck aufbaut, während die Druckkammern mit einer Flüssigkeit unter einstellbarem Druck beaufschlagt werden. Dadurch werden die elastischen Kopfkreiswände radial nach innen gegen die Zahnköpfe der Zahnräder gedrückt, die Zahnköpfe und Innenflächen der Kopfkreiswände schleifen sich miteinander ein. Der Einlaufvorgang wird durch Einstellen des Flüssigkeitsdrucks beeinflußt, es läßt sich ein gewünschter Kopfspalt erzielen.

Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung.

Zeichnung

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung schematisch dargestellt, die in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 die Ansicht einer geöffneten, erfindungsgemäßen Zahnradpumpe; und

Fig. 2 eine Fig. 1 entsprechende Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der Erfindung.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße, insgesamt mit 10 bezeichnete Zahnradpumpe mit einem Pumpengehäuse 12, in dem zwei Zahnräder 14, 16 aufgenommen sind. Das in Fig. 1 rechts dargestellte Zahnrad 14 ist auf einer Antriebswelle 18 angeordnet und mittels einer Paßfeder 20 drehfest mit dieser verbunden.

Das Zahnrad 14 kämmt mit dem in Fig. 1 links dargestellten Zahnrad 16, das auf einer Freilaufwelle 22 angeordnet ist.

Das Pumpengehäuse 12 ist mit einem hinteren Gehäusedeckel 24 und einem in Fig. 1 nicht gezeichneten vorderen Gehäusedeckel verschlossen. Die beiden Wellen 18, 22 sind jeweils in den beiden Gehäusedeckeln 24 drehbar gelagert. Die Antriebswelle 18 ragt durch einen der beiden Gehäusedeckel 24 hindurch nach außen.

Durch rotierenden Antrieb der Antriebswelle 18 wird das auf ihr sitzende Zahnrad 14 in Drehung versetzt. Dieses Zahnrad 14 treibt das andere, mit ihm kämmende Zahnrad 16 an. Für die folgenden Erläuterungen wird eine Drehung in Richtung der Pfeile f angenommen. Zu pumpende Flüssigkeit wird von der, in Fig. 1 unten befindlichen, Saugseite in den Zahnzwischenräumen außen um die Zahnräder 14, 16 herum zur Druckseite, die sich in Fig. 1 oben befindet, gefördert. Die Ansaug- und die Ausströmrichtung der Flüssigkeit ist in Fig. 1 mit Pfeilen P dargestellt.

Das Pumpengehäuse 12 weist für jedes der beiden Zahnräder 14, 16 eine elastisch federnde Kopfkreiswand 26 auf, die in radialer Richtung beweglich ist. Die Kopfkreiswände 26 befindet sich außen an einer von Zahnköpfen 28 beschriebenen Kopfkreisfläche. Die Kopfkreiswände 26 reichen von der Saugseite der Zahnradpumpe 10 um einen etwa 90°-Kreisbogenabschnitt außen um die Zahnräder 14, 16 herum. Das druckseitige Ende 30 der Kopfkreiswände 26 ist in radialer Richtung frei beweglich, an der Saugseite gehen die Kopfkreiswände 26 einstückig in das Pumpengehäuse 12 über. Die Kopfkreiswände 26 sind zwischen den beiden Gehäusedeckeln 24 geführt, so daß sie in axialer Richtung nicht bewegbar sind.

Auf der Außenseite der Kopfkreiswände 26 befindet sich jeweils eine Druckkammer 32, die am druckseitigen Ende 30 der Kopfkreiswände 26 ins Innere des Pumpengehäuses 12 mündet. Durch diese Mündung 34 gelangt von der Zahnradpumpe 10 geförderte Flüssigkeit in die Druckkammern 32. Da sich der Druck der Flüssigkeit in den Zahnzwischenräumen beim Fördern erhöht, steht die Flüssigkeit in den Druckkammern 32, die die Kopfkreiswände 26 von außen beaufschlagt, unter größerem Druck als die Flüssigkeit in den Zahnzwischen räumen auf der Innenseite der Kopfkreiswände 26. Dies bewirkt eine resultierende, auf die Fläche der Kopfkreiswände 26 verteilt wirkende Kraft, die die Kopfkreiswände 26 radial nach innen drückt. Der Kopfspalt zwischen den Zahnköpfen 28 und den Kopfkreiswänden 26 wird bei ansteigender Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugseite enger. Dies wirkt einer infolge der erhöhten Druckdifferenz ansteigenden Leckageströmung entgegen. Die Kopfkreiswände 26 sind so ausgelegt, daß bei höchst zulässiger Druckdifferenz zwischen Druck- und Saugseite ein notwendiger Schmierspalt zwischen den Zahnköpfen 28 und den Kopfkreiswänden 26 bestehen bleibt.

In axialer Richtung werden die Druckkammern 32 von den Gehäusedeckeln 24 verschlossen, an denen die Kopfkreiswände 26 dichtend anliegen.

Die in Fig. 2 dargestellte erfindungsgemäße Zahnradpumpe 34 ist weitgehend gleich aufgebaut und arbeitet ebenso wie die in Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Zahnradpumpe 10. Soweit die beiden Zahnradpumpen 10, 34 übereinstimmen, werden die Erläuterungen zu Fig. 1 für Fig. 2 nicht wiederholt. Gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Anders ausgebildet sind bei der in Fig. 2 dargestellten Zahnradpumpe 34 die elastischen Kopfkreiswände 36 mit den an ihrer Außenseite angeordneten Druckkammern 38. Die Kopfkreiswände 36 reichen wieder von der in Fig. 2 unten befindlichen Saugseite um einen nicht ganz 90° betragenden Kreisbogenabschnitt außen um die Zahnräder 14, 16 herum. Sie sind einstückig mit dem Pumpengehäuse 12 und gehen an ihren beiden Enden in das Pumpengehäuse 12 über. Die Kopfkreiswände 36 dieser Zahnradpumpe 34 sind also beidseitig im Pumpengehäuse 12 fest. Die Kopfkreiswände 36 sind dadurch stabiler gehalten und verhalten sich unkritischer, wenn die Drehrichtung der Zahnräder 14, 16 irrtümlich umgekehrt wird.

Das saugseitige Ende 40 der Kopfkreiswände 36 geht einstückig in einen sich nahezu radial nach außen erstreckenden, elastischen Steg 42 über, der seinerseits einstückig mit dem Pumpengehäuse 12 ist. Dieser Steg 42 ermöglicht eine Ausgleichsbewegung der Kopfkreiswand 36, wenn sich diese aufgrund der Druckbeaufschlagung auf ihrer Innen- und ihrer Außenseite in radialer Richtung bewegt, so daß sich ihr saugseitiges Ende 40 in Umfangsrichtung verschieben kann (dies ist in Fig. 2 mit Strichlinien stark übertrieben angedeutet).

Die Druckkammern 38 sind durch mit Strichlinien angedeutete Kanäle 44, die im hinteren Gehäusedeckel 24 angebracht sind, mit der Druckseite der Zahnradpumpe 34 verbunden. In den Druckkammern 38 herrscht somit derselbe Flüssigkeits druck wie auf der Druckseite der Zahnradpumpe 34.

Die erfindungsgemäß in radialer Richtung beweglichen Kopfkreiswände sind auch in einer Zahnradpumpe mit Innenverzahnung verwendbar. Hierbei können die Kopfkreiswände innen an einer Kopfkreisfläche des innenverzahnten und/oder außen an einer Kopfkreisfläche des außenverzahnten Zahnrads angeordnet sein.

Claims

1. Zahnradpumpe mit einem einen Sauganschluß und einen Druckanschluß aufweisenden Pumpengehäuse, das zwei miteinander kämmende Zahnräder umschließt, deren eines drehfest auf einer im Pumpengehäuse drehbar gelagerten, aus dem Pumpengehäuse ragenden Antriebswelle angeordnet ist und deren anderes auf einer drehbar im Pumpengehäuse gelagerten Freilaufwelle angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (12) in radialer Richtung gegen eine Federkraft bewegliche Kopfkreiswände (26, 36) außen an Kopfkreisflächen der Zahnräder (14, 16) in einem Flüssigkeitsförderbereich des jeweiligen Zahnrads (14, 16) aufweist, und daß das Pumpengehäuse (12) Druckkammern (32, 38) an Außenseiten der Kopfkreiswände (26, 36) einschließt, die mit der Druckseite der Zahnradpumpe (10, 34) oder mit einer Stelle in Umlaufbahnen von Zähnen der Zahnräder (14, 16) im Flüssigkeitsförderbereich der Zahnräder (14, 16) kommunizieren, der sich zwischen der Druckseite der Zahnradpumpe (10, 34) und einem druckseitigen Ende (30) der Kopfkreiswände (26, 36) befindet.

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das druckseitige Ende (30) der Kopfkreiswände (26) in radialer Richtung frei beweglich ist.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Enden (30, 40) der Kopfkreiswände (36) im Pumpengehäuse (12) fest sind.

4. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfkreiswände (26, 36) mit dem Pumpengehäuse (12) einstückig und in radialer Richtung elastisch verformbar sind.

5. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfkreiswände in das Pumpengehäuse (12) eingesetzt sind.

6. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kopfkreiswände (36) mit in Umfangsrichtung des jeweiligen Zahnrads (14, 16) beweglichen Stegen (42) im Pumpengehäuse (12) fest sind.

7. Verfahren zum Einlauf einer Zahnradpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (18) rotierend angetrieben wird, und daß die Druckkammern (32, 38) mit festgelegtem Druck beaufschlagt werden, der während der Einlaufphase konstant gehalten oder gesteigert werden kann.