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Zahnradpumpe zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennkraftmaschinen
Die Erfindung betrifft Zahnradpumpen zum Einspritzen von Kraftstoff in Brennkraftmaschinen.
Derartige Pumpen fördern nur geringe Kraftstoffmengen unter Zerstäuberdruck. Sie
müssen daher sehr genau arbeiten, um die der Brennkraftmaschine zuzuführende Kraftstoffmenge
genau dosieren zu können. Die Dosierung stellt aber besondere Anforderungen-an dieAbdichtung
derZahnradpumpe. Die Schwierigkeit in der Abdichtung von Kraftstoffzahnradpumpen
liegt bekanntlich darin, daß der Kraftstoff zwischen den Umflächen der Zahnräder
und den Gehäusebohrungen sowie zwischen den Stirnflächen der Zahnräder und den anliegenden
Gehäusewandungen durchtritt.
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Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe zur Förderung und Dosierung
von Kraftstoffen,welche denAnforderungen anAbdichtung weitgehend genügt. Sie besteht
in der Anwendung verschiedener Maßnahmen, die je für sich in Zahnradpumpen für die
gleichen oder für andere Zwecke bereits angewandt sind. Die vollkommene Abdichtung
wird dadurch erreicht, daß die Zahnräder in den Gehäusebohrungen mit dichtem Laufsitz
eingeschliffen, auf ihren Wellen aber auf Gleitsitz aufgepaßt sind, so daß sie durch
den Flüssigkeitsdruck am Umfang mit Dichtungsdruck an die Wandung gepreßt werden.
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Aus dieser Anordnung ergibt sich aber insofern ein Mißstand, als eine
starke Abnutzung der Wandungen der-Gehäusebohrungen auftritt, ein Mißstand, der
um so empfindlicher ist, als nicht nur die Flüssigkeit unter Druck steht, sondern
auch die Drehzahl der Zahnräder sehr hoch ist. Diesem Mißstand wird in der neuen
Pumpe dadurch entgegengewirkt, daß jegliche Möglichkeit zur Vergrößerung der Auflagefläche
der Zahnräder auf den Wandungen der Bohrungen ausgenutzt wird, um so die Flächenpressung
nach Möglichkeit herabzusetzen, dafür aber die Dichtungsfläche zu vergrößern. Demgemäß
besteht die zweite Maßnahme darin, daß die Wandungen der Bohrungen auf der Saugseite
sowohl
wie auf der Druckseite praktisch bis atz die-Zahneingriffstellen durchgeführt werden.
Die Bedeutung der VergröLlierung dieser Auflagefläche wird darin einleuchtend, wenn
inan im Auge behält, da ß die Flüssigkeit insbesondere auf der Druckseite sich zwischen
die Umflächen der Zahnräder und die Gehäusebohrungen drängt, so daß auch an diesen
Teilen der Umfliichen ein zitsätzliclier Druck auf die Zahnräder lind deren Laufflächen
ausgeübt wird.
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Im allgemeinen münden die Satig- und Druckkanäle der Zalinradpunipen
an den -Umflächen der Zahnräder und ihrer Bohrungen auf gegenüberliegenden Seiten
der Zahneingriffstelle. Bei einer solchen Anordnung geht ein Teil der voll den (jehäusel)-olirungen
gebildeten Lagerflächen verloren, und zwar ist dieser Verlust bei Kraftstoffpumpen
besonders groll, da diese wegen ihrer großen Drehzahl sehr klein sind und die Zahnrüder
eine geringe Breite besitzen, Während die Saug-und Druckkanäle mit Rücksicht auf
die zulässige Flüssigkeitsgeschwindigkeit @erhältnislitäßig groß sind. Bei einer
praktischen Ausführung ist der Durchmesser der Bohrungen nicht viel kleiner als
die Breite der Zähne. Um den Verlust an Auflagefläche zu vermeiden, der sich aus
der meist verwendeten Allordnung der Kanäle ergibt, werden als dritte Maßnahme die
Satig- und Druckkanäle so angeordnet. daß sie nicht an den Umflächen der Zahnräder
münden, sondern ausschließlich an deren' Stirnseiten. Die von den Crehäusebohrungen
gebildeten Lagerflächen erstrecken sich mithin ohne Unterbrechung auch an den Stellen,
an denen sie pralztisch bis zur Zahneingriffstelle gezogen sind, über die ganze
Breite der Zahnräder.
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Die hier aufgeführten Maßnahmen sind, wie hervorgehoben ist, je für
sich in Zahnradpumpen bereit: angewendet. Nur durch die hier umschriebene Gesamtanordnung
wird die angestrebte neue Wirkung der allseitigen Abdichtung erzielt.
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Zahnradpumpen. bei denen die Zahnräder flicht auf ihren Wellen unter#tützt
sind, soltdern auf den Wandungen der Geliäusebohrtttigen, sind bekannt. Bei diesen
bekannten Pumpen sind aber die Wandungen der Gehäusebohrengen nicht bis zur Zahneingriffstelle
durchgeführt, und die Saug- und Druckkanäle münden nicht all den Stirnflächen der
Zahnräder, sondern an deren Umflächen. Bei dieseit bekannten Pumpen fehlt mithin
die weltgeltende Vergrößerung der Auflagefläche für die Umflächen der Zahnräder
und damit die Verminderungder Abnutzung derL aufflächen.
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Es ist eine Zahnradpumpe zum Verdichten des gasförmigen Kältemittels
von Kältemaschinen bekannt, bei der die Wandungen der Gehäusebohrungen auf der @attg:eite
sowohl wie auf der Druckseite bis an die J?ingritfstel.le der Zahnräder herangeführt
sind mi@l bei der außerdem der Druckkanal ausSchliel.1-lich an einer Stirnfläche
der Zahnräder niiindet, während der Saugkanal an der gegenüberliegenden Stirnfläche
derZalinräder niiindet und sieh nur über einen Teil der U mfläche des Zahnrades
erstreckt. In dieser Punipe sind die Zahnräder durch ihre V ,-ellen in den Lagerbuchsen
der letzteren unterstützt. J-a findet daher keine Übertragung des Drucke: des Fördermittels
durch die Zahnräder hindurch auf deren Laufflächen, n.lnlich die Wandungen der Gehäusebohrungen.
Matt. Deingemäll wird bei dieser Maschine durch das ununterbrochene Durchführen
der @\'atidungen der Gehäusebohrungen bis zur Zahneingriftstelle hin nicht die bei
der neuen Maschine erreichte Wirkung verwirklicht, daf; der Flächendruck so gering
wie möglich gehaltert wird, da bei dieser Pumpe ein Druck zwischen den Zahnrädern
und den Wandungen der Gehäusebohrungen nicht entsteht. J ;ei der Maschine wird zwar
auch eine gute Abdichtung zwischen den Uniflächen der Zahnräder und den Wandungen
der Gehäusebohrungen angestrebt. Es ist zti dieseln Zweck vorgeschrieben, daß die
Umflächen der 7aliiiräder an den Enden der vorgezogenen Teile der Wandungen der
Bohrungen genau passen. Das soll dadurch erreicht werden, (lall die Lagerbuchsen,
die Zahnräder und deren Wollen genau ausgerichtet sind. Die gute Dichteng soll mithin
durch das Ausrichten der Zahnräder lind ihrer M'ellen in deren Lagern erreicht werden,
nicht aber dadurch, dal) die Zahnräder durch den Druck des gefürderteii Mittels
mit ihren Uniflächen all die Wan(tingen der Bohrungen gedrückt werden. 1--'s inag
bemerkt werden, daß eine solche Lagerung bei den großen Durchmessern. tvelclie die
zum Verdichten des Kältemittels <tn gc«-etl@leten Pumpen besitzen, ;wegen des
großen Peibungswiderstandes und Verschleißes 11111114.ilich sein würde.
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Außerdeinwird bei dieser bekannten Pumpe nicht die gesamte T"mfäche
der @alnirä der eingekapselt, und zwar fühlt die v@@llhonimene Einkapselung gerade
auf der Saugseite. wo sie von besondererlIedeutung ist, da die ll'.ichtung des Druckes
auf die Zahnräder mid deren Laufflächen nach der Saugseite hin verläuft.
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Ferner ist eine Zahiiradpttinpe beanntgeworden, bei der die Zahnräder
auf Juli Wellen, nicht auf den Wandungen der @e@iiiusebohrungen unterstützt sind,
bei der auf (1!r Druckseite die Wandung der Gehäusebohrung bis an die Stelle des
Zahneingriffes herangeführt ist und bei der ferner der Druckkanal alt den Stirnflächen
der Zahnräder mundet.
Diese Pumpe gehört mithin nicht zu der Gattung
von Zahnradpumpen, bei der die Zahnräder mit Dichtungsdruck auf den Wandungen der
Gehäusebohrungen gelagert sind. Ferner fehlt die Vergrößerung der Auflagefläche
an der wichtigsten Stelle, nämlich an der Saugseite. Daher wird auch bei dieser
.Maschine nicht die angestrebte Wirkung erzielt, nämlich die Verminderung des Flächendruckes
der Umflächen der Zahnräder.
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Vermöge der guten Abdichtung ist die Zahnradpumpe als Einspritzpumpe
für flüssigen Kraftstoff zu Brennkraftmaschinen geeignet. Die gute Abdichtung ermöglicht
eine genaue Dosierung des Kraftstoffes. Der Kraftstoff kann trotz seiner Leichtflüssigkeit
und trotz des hohenDruckes nicht von derDruckseite zur Saugseite gelangen. Im Hinblick
auf die kleinen Abmessungen von solchen Pumpen können die Zahnräder mit ihren Umflächen
auf den @''andungen der Bohrungen ohne schädliche Abnutzung laufen. sofern die Lagerflächen
in der beschriebenen Weise so groß wie irgend möglich gemacht werden.
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Die Wellen werden vorteilhaft in Buchsen oder buchsenartigen Körpern,
die im Gehäuse eingepaßt sind, gelagert. Die Kanäle für Zu-und Abfluß des Fördermittels
werden in diesem Falle in den erwähnten Körper oder auch in Scheiben o. dgl., die
neben den Zahnrädern im Gehäuse angeordnet sind, angebracht.
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In den beiliegenden Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt.
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Es zeigt Abb. i einen Längsschnitt der Zahnradpumpe, Abb.2 einen Grundriflschnitt
E-F der Abb. i, Abb. 3 einen Querschnitt .d-B der Abb. i, Abb. 4 einen Querschnitt
C-D der Abb. i mit entfernten Zahnrädern.
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In dem Pumpengehäuse i befinden sich die beiden parallelen Bohrungen
2, 3, die zweckentsprechend, d.li. feingebohrt und genau zylindrisch, hergestellt
werden. In den Bohrungen 2,3 befinden sich@die auf dichten, d. h. Edellaufsitz eingeschliffenen
Zahnräder q., 5. Die Zahnkanten der nach dem Umfang auslaufenden Zähne werden zur
Vermeidung scharfen bzw. schabenden Anlaufens an dem Umfang der Bohrungen 2, 3 entgratet
bzw. abgerundet. Die seitlich der Zahnräder q., 5 befindlichen offenen Gehäusebohrungen
werden durch die Buchsen 6, 7, welche mit den äußeren Stirnflächen des ungeteilten
Pumpengehäuses i in einer Ebene liegen und die Zahnräder stirnseitig abdichten,
ausgefüllt. Die Deckel ä, 9 schließen mit ihren glatten Innenflächen die Gehäusestirnflächen
mit den eingesetzten Lagerbuchsen ab.
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Die Gehäusebohrungen 2, 3 umschließen die Zahnräder .4, 5 auf der
ganzen Breite bis zum Zahnein- bzw. -ausgriff. Sie umgeben alsa bis auf einen Bruchteil
denUmfang derZahnräder und bilden damit eine gute und dicht herzustellende Lagerfläche
für die umlaufenden Zahnräder.
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Die Buchsen 6, 7 besitzen auf der Innenseite zum achsialen Druckausgleich
die Kanäle io, ii, welche durch Bohrungen 12, 13 mit der Kraftstoffzuleitung 1,.;.
bzw. Ableitung 15 verbunden sind. Der Kraftstoff wird dadurch den Zahnrädern 4.,
5 seitlich durch die Leitung 1.4 zugeführt, wozu zweckmäßig eine besondere Zubringerpumpe
verwendet wird. Die Ableitung zu der mittelbaren Einspritzstelle 'der Verbrennungskraftmaschine
erfolgt durch Leitung 15.
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Die Zahnräder, 4., 5, die auf den Wellen 16, 17 auf Gleitsitz eingepaßt
sind, werden durch Keile IS o. dgl. zum Umlauf gezwungen.
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Die Passung der Zahnräder 4., 5 auf Gleitsitz der Zahnradwellen 16,
17 bringt den weiteren Vorteil des dichten Laufsitzes der Wellen in den Lagerbuchsen
6, 7. Beide können in diesem Falle als Kraftstoffverteiler zu den Zylindern der
Verbrennungskraftmaschinen dienen. Die Erfindung kann auch für Zahnradpumpen mit
in der Achsrichtung verstellbaren Zahnrädern zur Regelung der Fördermenge verwendet
werden.