EP0618364B1

EP0618364B1 - Hydrostatic pump

Info

Publication number: EP0618364B1
Application number: EP19940104534
Authority: EP
Inventors: Willi Schneider
Original assignee: "test-Fuchs" Ing Fritz Fuchs GmbH
Current assignee: TEST-FUCHS , ING. FRITZ FUCHS GESELLSCHAFT M.B.H.
Priority date: 1993-03-23
Filing date: 1994-03-22
Publication date: 1997-09-10
Anticipated expiration: 2014-03-22
Also published as: EP0618364A1; DE4309318A1; DE4309318C2

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Pumpe, nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, genauer eine Umlaufverdrängermaschine mit mindestens einem innenverzahnten und mindestens einem außenverzahnten Zahnrad.The invention relates to a hydrostatic pump, more precisely to a rotary displacement machine with at least one internally toothed and at least one externally toothed gear.

Bei Umlaufverdrängermaschinen wird die Druckflüssigkeit bei gleichförmiger Drehung in Kammern, deren Volumen durch die Gestaltung der Begrenzungswände oder das Eindringen eines Zahns zyklisch verändert wird, gefördert. Der Umlaufverdränger bewirkt gleichzeitig den gegenseitigen Abschluß der Saug- und Druckräume. Bei Zahnradpumpen stehen mindestens zwei verzahnte Räder im Eingriff und bei einer Innenzahnradpumpe steht mindestens ein innenverzahntes mit mindestens einem außenverzahnten Rad in Eingriff. Innenzahnringpumpen bestehen aus zwei Rädern, wobei die Zähnezahl des Hohlrades um eins größer als die des Ritzels ist. Durch den Zahneingriff wird dem Förderstrom bei Zahnradpumpen eine Pulsation mit der Zahnfrequenz überlagert. Hydrostatische Innenzahnradpumpen haben den Vorzug sehr konzentrischer Bauweise, geringen Platzbedarfs, großer Förderleistung und guten Saugvermögens.In rotary displacement machines, the hydraulic fluid is conveyed with uniform rotation in chambers, the volume of which is changed cyclically by the design of the boundary walls or the penetration of a tooth. The circulation displacer simultaneously effects the mutual closure of the suction and pressure chambers. In gear pumps, at least two toothed wheels are engaged and in an internal gear pump, at least one internally toothed wheel is in engagement with at least one externally toothed wheel. Internal gear ring pumps consist of two wheels, the number of teeth of the ring gear being one more than that of the pinion. Due to the tooth mesh, a pulsation with the tooth frequency is superimposed on the delivery flow in gear pumps. Hydrostatic internal gear pumps have the advantage of a very concentric design, small space requirements, large delivery capacity and good pumping speed.

Bekannte Innenzahnradpumpen weisen gewöhnlich folgenden Aufbau auf. In einem Pumpengehäuse mit Ein- und Auslaß ist eine Antriebswelle vorgesehen. Auf der Antriebswelle ist das Ritzel (Innenrotor) eines Zahnradpaares (Rotorpaar) befestigt. Der Innenrotor steht mit einem innenverzahnten Hohlrad (Außenrotor) in Eingriff. Der Außenrotor wird von einem Führungsring geführt, der am Pumpengehäuse axial und radial fixiert ist.Known internal gear pumps usually have the following structure on. A drive shaft is provided in a pump housing with inlet and outlet. The pinion (inner rotor) of a gear pair (pair of rotors) is attached to the drive shaft. The inner rotor meshes with an internally toothed ring gear (outer rotor). The outer rotor is guided by a guide ring, which is fixed axially and radially to the pump housing.

Es sind auch Pumpen bekannt, bei denen mehrere Rotorpaare in axialer Richtung der Antriebswelle übereinander angeordnet sind. Diese Rotorpaare sind dann durch Zwischenscheiben voneinander getrennt. Zwischen den einzelnen Rotorpaaren und den Scheiben, die feststehend im Gehäuse montiert sind, entsteht durch die Rotation der Rotorpaare Reibung. Die genaue Einstellung bzw. Justierung der Rotationsebenen der Rotorpaare, der Dicke der Spalte zwischen den Rotorpaaren und den feststehenden Scheiben der axialen und radialen Führung der Außenrotoren, der Rotationssymmetrie der einzelnen Rotorpaare und der Antriebswelle und der jeweiligen Lagerspiele ist bei einem solchen Aufbau sehr aufwendig.Pumps are also known in which a plurality of rotor pairs are arranged one above the other in the axial direction of the drive shaft. These pairs of rotors are then separated from one another by washers. The rotation of the rotor pairs creates friction between the individual rotor pairs and the disks, which are fixed in the housing. The exact setting or adjustment of the rotation planes of the rotor pairs, the thickness of the gap between the rotor pairs and the fixed disks of the axial and radial guidance of the outer rotors, the rotational symmetry of the individual rotor pairs and the drive shaft and the respective bearing clearances is very complex with such a structure.

Die Pumpengehäuse sind aufgrund der Umgebung, in die sie eingebaut werden, normalerweise nicht der Rotationssymmetrie der rotierenden Bauteile, etc. angepaßt. Die Pumpen weisen über den Druck- und Temperaturbereich des Fluids Verformungen des Pumpengehäuses auf, die den Kraftfluß innerhalb der Pumpe wesentlich beeinflussen und zu negativen Einwirkungen auf die Lebensdauer der Lager und der Rotoren, auf das Pulsationsverhalten sowie auf den volumetrischen Wirkungsgrad führen können. Die Pumpen sind durch die auf ihre Aufgabe angepaßte Bauart ihres Gehäuses definiert und nicht für andersartige Einsatzlösungen zu benutzen. Die Variation des Volumenstromes bzw. der Pumpleistung innerhalb eines gegebenen Gehäuses durch den Einsatz von in der Dicke differierenden Rotoren bzw. Rotorpaaren ist nur in engen Grenzen möglich. Das Testen und Einstellen der Pumpenleistung kann nur durch individuelles Testen und Anpassen mit dem bzw. an das Pumpengehäuse erfolgen. Die Reparatur und die Wartung einer solchen Pumpe erfordert aufgrund des aufwendigen Ein- und Ausbaus und der Einstellung bzw. Justierung der Bestandteile einen erheblichen Zeit- und Arbeitsaufwand.The pump housings are normally not adapted to the rotational symmetry of the rotating components, etc. due to the environment in which they are installed. The pumps have deformations of the pump housing over the pressure and temperature range of the fluid, which have a significant influence on the flow of force within the pump and can have negative effects on the service life of the bearings and rotors, on the pulsation behavior and on the volumetric efficiency. The pumps are defined by the design of their housing adapted to their task and cannot be used for other types of application. The variation of the volume flow or the pump power within a given housing through the use of rotors or rotor pairs differing in thickness is only possible within narrow limits. The testing and setting of the pump performance can only be done by individual testing and adjustment with or on the pump housing. The repair and maintenance of such a pump requires due to the complex installation and removal the adjustment or adjustment of the components a considerable amount of time and work.

Aus der US-A-3,272,130 ist eine hydrostatische Pumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bekannt. Die Innenrotore sind auf einer Antriebswelle drehfest durch einen Keil angebracht. Die Außenrotore sind an dem Gehäuse angebracht.From US-A-3,272,130 a hydrostatic pump according to the preamble of claim 1 is known. The inner rotors are mounted on a drive shaft in a rotationally fixed manner by means of a wedge. The external rotors are attached to the housing.

Aus der EP-A-0 437 919 ist eine hydrostatische Pumpe mit einem Gehäuse bekannt, in dem Flügelzellenpumpen durch Scheiben getrennt sind. Die Flügelzellenpumpen sind in das Gehäuse eingesetzt.From EP-A-0 437 919 a hydrostatic pump with a housing is known in which vane pumps are separated by disks. The vane pumps are inserted in the housing.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine hydrostatische Pumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 vorzusehen, die einen mehrstufigen Aufbau aufweist, die einfacher im Aufbau ist und zwecks Reparatur, Wartung und Ersatzarbeiten einfacher montierbar und demontierbar ist.It is an object of the present invention to provide a hydrostatic pump according to the preamble of claim 1, which has a multi-stage structure, is simpler in construction and is easier to assemble and disassemble for repair, maintenance and replacement work.

Diese Aufgabe wird gelöst durch eine hydrostatische Pumpe nach Patentanspruch 1.This object is achieved by a hydrostatic pump according to claim 1.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.Preferred embodiments of the invention are specified in the subclaims.

Weitere Vorteile und Zweckmäßigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren.Further advantages and advantages of the invention result from the description of exemplary embodiments with reference to the figures.

Von den Figuren zeigen:

Fig. 1: eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform, der Pumpe die in ein Gerät eingebaut ist;
Fig. 2: eine Draufsicht auf die erste Ausführungsform der Pumpe ohne Gerät;
Fig. 3: eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform eines Einsatzes;
Fig. 4: eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform der Pumpe in nichteingebautem Zustand;
Fig. 5: eine Schnittansicht auf die in Fig. 4 mit A-A gekennzeichnete Ebene; und
Fig. 6: eine Schnittansicht auf die in Fig. 4 mit B-B gekennzeichnete Ebene.

From the figures show:

Fig. 1: a sectional view of a first embodiment, the pump which is installed in a device;
Fig. 2: a plan view of the first embodiment of the pump without a device;
Fig. 3: a side view of a first embodiment of an insert;
Fig. 4: a sectional view of the first embodiment of the pump in the non-installed state;
Fig. 5: a sectional view of the plane marked AA in FIG. 4; and
Fig. 6: a sectional view of the plane marked BB in Fig. 4.

Fig. 1 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform der hydrostatischen Pumpe mit einem Gehäuse 1, welches einen Einlaß 2 und einen Auslaß 3 aufweist, und das in ein Gerät 90, z. B. ein Getriebe eines Hubschraubers, eingebaut ist. Die erforderliche Abdichtung zwischen Pumpe und Gerät erfolgt durch Dichtungen 91.1 shows a sectional view of a first embodiment of the hydrostatic pump with a housing 1, which has an inlet 2 and an outlet 3, and which into a device 90, e.g. B. a gearbox of a helicopter is installed. The required seal between the pump and the device is provided by seals 91.

Das Gehäuse 1 weist eine becherförmige Ausnehmung auf, in die ein in seiner Außenform der Innenform der Ausnehmung entsprechender Einsatz 4, der einen Boden 5 und einen auf der dem Boden 5 abgewandten Seite eine Öffnung aufweisenden zylinderförmigen Innenraum aufweist, eingesetzt ist. Der Einsatz weist einen bei dieser Ausführungsform in mehreren Öffnungen ausgebildeten Eingang 6, der den Innenraum mit dem Einlaß 2 verbindet und einen ebenfalls in mehreren Öffnungen ausgebildeten Ausgang 7, der den Innenraum mit dem Auslaß 3 verbindet, auf. Der Boden 5 des Einsatzes 4 weist auf seiner dem zylinderförmigen Innenraum abgewandten Seite eine Aufnahme für ein erstes Lager 10 auf. Zentrisch in der Aufnahme ist ein Durchgangsloch, dessen Mittachse um einen Abstand a parallel zur Zylinderachse des zylinderförmigen Innenraums des Einsatzes 4 versetzt ist, vorgesehen. In die Aufnahme ist das erste Lager 10 eingesetzt. Der Außenkäfig 11 des ersten Lagers 10 ist direkt am Boden 5 und der Innenkäfig 12 des Lagers 10 ist direkt am Wellenbund einer Antriebswelle 8, die durch das Durchgangsloch geführt ist, fixiert. Die Antriebswelle 8 wird so im Boden 5 des Einsatzes 4 gelagert.The housing 1 has a cup-shaped recess into which is inserted an insert 4 corresponding in its outer shape to the inner shape of the recess, which has a bottom 5 and a cylindrical interior having an opening on the side facing away from the bottom 5. In this embodiment, the insert has an inlet 6 which is formed in a plurality of openings and connects the interior to the inlet 2 and an outlet 7 which is likewise formed in a plurality of openings and which connects the interior to the outlet 3. The bottom 5 of the insert 4 has a receptacle for a first bearing 10 on its side facing away from the cylindrical interior. A through hole, the central axis of which is offset by a distance a parallel to the cylinder axis of the cylindrical interior of the insert 4, is provided centrally in the receptacle. The first bearing 10 is inserted into the receptacle. The outer cage 11 of the first bearing 10 is fixed directly to the bottom 5 and the inner cage 12 of the bearing 10 is fixed directly to the shaft collar of a drive shaft 8 which is guided through the through hole. The drive shaft 8 is thus mounted in the bottom 5 of the insert 4.

Die in Fig. 1 dargestellte erste Ausführungsform der Zahnradpumpe weist ein erstes Rotorpaar 21, 22, ein zweites Rotorpaar 31, 32 und ein drittes Rotorpaar 41, 42 auf, die jeweils von einem Außenrotor 21, 31, 41 und einem Innenrotor 22, 32, 42 gebildet werden. Die durch das Durchgangsloch in der Aufnahme für das erste Lager geführte Antriebswelle 8 ragt (in Fig. 1 von oben) in den zylinderförmigen Innenraum. Sie ist in Richtung des Bodens 5 des Einsatzes 4 in Richtung der Öffnung des Innenraumes des Einsatzes 4 nacheinander durch Öffnungen einer ersten Endscheibe 20, des ersten Innenrotors 22, einer ersten Zwischenscheibe 30, des zweiten Innenrotors 32, einer zweiten Zwischenscheibe 40, des dritten Innenrotors 42 und einer zweiten Endscheibe 50 geführt. Die Scheiben 20, 30, 40, 50, die alle senkrecht zur Achse der Antriebswelle den gleichen Umriß aufweisen (wie in Fig. 6 gezeigt), sind radial und gegen Rotation in einer zur Achse der Antriebswelle senkrechten Ebene am Einsatz 4 durch eine Fixierung (wie ebenfalls in Fig. 6 gezeigt) gehalten. Die Außenrotoren 21, 31, 41 sind radial an ihrem ganzen Umfang durch Führungsbereiche 23, 33, 43 des Einsatzes 4 fixiert. Die Innenrotoren 22, 32, 42 sind jeweils durch Bolzen, von denen in Fig. 1 nur der Bolzen 24 dargestellt ist, drehfest mit der Antriebswelle 8 verbunden (siehe auch Fig.5). Die Außenverzahnung der Innenrotoren 22, 32, 42 wirkt in bekannter Weise mit der Innenverzahnung der Außenrotoren 21, 31, 41 so zusammen, daß ein Raum mit sich änderndem Volumen, der in bekannter Weise zur Förderung des Fluids genutzt wird, entsteht. Die Abtrennung der Einlaßseite der Pumpe von der Druckseite der Pumpe erfolgt durch die Scheiben 20, 30, 40, 50 und die Rotorpaare.The first embodiment of the gear pump shown in FIG. 1 has a first pair of rotors 21, 22, a second pair of rotors 31, 32 and a third pair of rotors 41, 42, each of which has an outer rotor 21, 31, 41 and an inner rotor 22, 32, 42 are formed. The drive shaft 8, which is guided through the through hole in the receptacle for the first bearing, projects (from above in FIG. 1) into the cylindrical interior. It is in the direction of the bottom 5 of the insert 4 in the direction of the opening of the interior of the insert 4 one after the other through openings of a first end plate 20, the first inner rotor 22, a first intermediate plate 30, the second inner rotor 32, a second intermediate plate 40, the third inner rotor 42 and a second end plate 50. The washers 20, 30, 40, 50, all vertical have the same outline to the axis of the drive shaft (as shown in FIG. 6), are held radially and against rotation in a plane perpendicular to the axis of the drive shaft on the insert 4 by a fixation (as also shown in FIG. 6). The outer rotors 21, 31, 41 are fixed radially over their entire circumference by guide areas 23, 33, 43 of the insert 4. The inner rotors 22, 32, 42 are each rotatably connected to the drive shaft 8 by bolts, of which only the bolt 24 is shown in FIG. 1 (see also FIG. 5). The external teeth of the inner rotors 22, 32, 42 interact in a known manner with the internal teeth of the outer rotors 21, 31, 41 in such a way that a space with a changing volume, which is used in a known manner to convey the fluid, is created. The inlet side of the pump is separated from the pressure side of the pump by the disks 20, 30, 40, 50 and the rotor pairs.

Ein Deckel 51, dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser des zylinderförmigen Innenraums entspricht, weist eine Aufnahme für ein zweites Lager 60 auf. Zentrisch in der Aufnahme ist ein Durchgangsloch zur Durchführung der Antriebswelle 8 ausgebildet. Die Antriebswelle 8 ist in Richtung auf die Öffnung des Innenraums gesehen nach der Endscheibe 50 durch das Durchgangsloch in dem Deckel 51 geführt. In die in dem Deckel 51 ausgebildete Aufnahme ist das zweite Lager 60 mit einem Außenkäfig 61 und einem Innenkäfig 62 eingesetzt. Auf die Antriebswelle 8 ist eine Lagerbuchse 52, auf die durch einen Bolzen 53 die Drehbewegung der Antriebswelle 8 übertragen wird, gesetzt, die mit dem Innenkäfig 62 des Lagers 60 drehfest verbunden ist. Der Außenkäfig 61 des Lagers 60 wird vom Deckel 51 gehalten. Derart wird die Antriebswelle 8 im Deckel 51 gelagert.A cover 51, the outer diameter of which corresponds to the inner diameter of the cylindrical interior, has a receptacle for a second bearing 60. A through hole for the passage of the drive shaft 8 is formed centrally in the receptacle. The drive shaft 8 is seen in the direction of the opening of the interior after the end plate 50 through the through hole in the cover 51. The second bearing 60 with an outer cage 61 and an inner cage 62 is inserted into the receptacle formed in the cover 51. On the drive shaft 8, a bearing bush 52, to which the rotational movement of the drive shaft 8 is transmitted by a bolt 53, is placed, which is connected in a rotationally fixed manner to the inner cage 62 of the bearing 60. The outer cage 61 of the bearing 60 is held by the cover 51. In this way, the drive shaft 8 is mounted in the cover 51.

Die Lagerbuchse 52 ist auf der Antriebswelle 8 in axialer Richtung der Antriebswelle 8 beweglich. Damit ist auch der mit ihr über das Lager 60 verbundene Deckel 51 in axialer Richtung der Welle beweglich. Somit sind alle Bauteile der Pumpe, durch die die Antriebswelle 8 in Richtung auf die Öffnung des Innenraumes gesehen nach dem Durchgangsloch im Boden 5 geführt wurde, in axialer Richtung der Welle beweglich.The bearing bush 52 is movable on the drive shaft 8 in the axial direction of the drive shaft 8. Thus, the cover 51 connected to it via the bearing 60 is also movable in the axial direction of the shaft. Thus, all components of the pump through which the drive shaft 8 towards the opening of the interior seen after the through hole was guided in the bottom 5, movable in the axial direction of the shaft.

Die einander gegenüberliegenden Flächen der Scheiben 20, 30, 40, 50 einerseits und der rotierenden Innen- und Außenrotoren 21, 22, 31, 32, 41, 42 andererseits müssen planparallel mit entsprechenden Spalten j (j = 1 ... J) mit einer jeweiligen Dicke D_j zwischen den Flächen justiert werden. Da alle einander zugewandten Flächen der Scheiben, der Rotorpaare, des Bodens und des Deckels plan verlaufen, ist die Einstellung der Summe über alle Spaltdicken D_j durch einfaches Fixieren des Abstandes des Dekkels 51 von der dem Innenraum zugewandten Oberfläche des Bodens 5 möglich.The opposing surfaces of the disks 20, 30, 40, 50 on the one hand and the rotating inner and outer rotors 21, 22, 31, 32, 41, 42 on the other hand must be plane-parallel with corresponding columns j (j = 1 ... J) with a respective thickness D _j between the surfaces can be adjusted. Since all mutually facing surfaces of the disks, the rotor pairs, the base and the cover run flat, the adjustment of the sum over all gap thicknesses D _{j is possible} by simply fixing the distance of the cover 51 from the surface of the base 5 facing the interior.

Bei der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform erfolgt die Einstellung des Abstandes des Deckels vom Boden wie folgt:In the embodiment shown in FIG. 1, the distance between the cover and the floor is adjusted as follows:

Die den Rotorpaaren abgewandte Fläche des Deckels 51 ist in einem Bereich entlang des äußeren Umfanges planparallel zu der den Rotorpaaren zugewandten ebenfalls planen Oberfläche des Deckels 51. Auf dieser planparallelen Oberfläche ist ein Distanzelement 56, zum Beispiel eine Einstellscheibe mit vorbestimmter Dicke, deren Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Innenraums entspricht, angeordnet und durch ein Sicherungselement 57, einen Sicherungsring oder ähnliches, der mit einer Nut, die in der Wand des zylinderförmigen Innenraums parallel zu der planparallelen Oberfläche ausgebildet ist, in Eingriff steht, gesichert. Derart ist zwar nur die Summe der Spaltdicken D_j festgelegt, aber beim Betrieb der Pumpe wird durch die Gleichverteilung des Drucks des Fluids auf die einander zugewandten Oberflächen der Rotorpaare einerseits und der Rotorpaare und der Scheiben andererseits eine Gleichverteilung auf die jeweiligen Spaltdicken zwangsläufig hergestellt.The surface of the cover 51 facing away from the rotor pairs is plane-parallel in a region along the outer circumference to the likewise flat surface of the cover 51 facing the rotor pairs of the interior corresponds, arranged and secured by a locking element 57, a locking ring or the like, which engages with a groove which is formed in the wall of the cylindrical interior parallel to the plane-parallel surface. Although only the sum of the gap thicknesses D _{j is} defined in this way, when the pump is in operation, the uniform distribution of the pressure of the fluid on the mutually facing surfaces of the rotor pairs on the one hand and the rotor pairs and the disks on the other hand inevitably produces an equal distribution on the respective gap thicknesses.

Die axiale Spieleinstellung des ersten und des zweiten Lagers 10, 60 erfolgt über die Dicke einer Einstellscheibe 54, die auf das über die Lagerbuchse 52 hinausstehende Ende der Antriebswelle 8 geschoben wird, und die Begrenzung des Spiels erfolgt über einen Sicherungsring 55, der mit einer Nut am Ende der Antriebswelle in Eingriff steht. Die Lager 10, 60 der Antriebswelle sind gegeneinander angestellt, das heißt sie nehmen jeweils nur Kräfte in einer Achsrichtung der Welle auf.The axial play adjustment of the first and second bearings 10, 60 takes place via the thickness of an adjusting disk 54, which on the end of the drive shaft which projects beyond the bearing bush 52 8 is pushed, and the limitation of the game takes place via a locking ring 55 which engages with a groove at the end of the drive shaft. The bearings 10, 60 of the drive shaft are set against each other, that is, they only absorb forces in one axial direction of the shaft.

In dem Einsatz 4 sind damit alle für die Leistung der Pumpe relevanten Teile vorgesehen und in einfacher Weise justiert. Der Einsatz 4 mit allen für die Leistung der Pumpe relevanten Teile ist in die Ausnehmung des Gehäuses 1 patronenartig eingesetzt und axial durch das Verriegelungselement 9 gesichert. Gegen Verdrehen ist der Einsatz durch eine nicht dargestellte Verdrehsicherung gesichert.In insert 4, all parts relevant to the performance of the pump are provided and adjusted in a simple manner. The insert 4 with all the parts relevant to the performance of the pump is inserted in the recess of the housing 1 like a cartridge and is axially secured by the locking element 9. The insert is secured against rotation by an anti-rotation lock, not shown.

In Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die erste Ausführungsform der Pumpe, die in dieser Darstellung nicht in das Gerät 90 eingebaut ist, zu sehen. Die äußere Begrenzungslinie des Verriegelungselementes 9 deutet den Außenumfang des Einsatzes 4 an. Deutlich zu erkennen ist, daß der Einsatz 4 nicht zentrisch im Gehäuse 1 sitzt.FIG. 2 shows a top view of the first embodiment of the pump, which is not installed in the device 90 in this illustration. The outer boundary line of the locking element 9 indicates the outer circumference of the insert 4. It can be clearly seen that the insert 4 is not seated centrally in the housing 1.

In Fig. 3 ist eine Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des Einsatzes 4 dargestellt. Deutlich zu erkennen sind der Eingang 6 und der Ausgang 7, die in mehreren Öffnungen ausgebildet sind, und die den Innenraum des eingesetzten Einsatzes 4 mit dem Einlaß 2 beziehungsweise dem Auslaß 3 verbinden. Die Führungsbereiche 23, 33, 43 des Einsatzes 4, die die Außenrotoren 21, 31, 41 radial fixieren, sind in Fig. 3 deutlich zu erkennen. Der Umfang der durch die Führungsbereiche geführten Außenrotoren ist gestrichelt angedeutet.3 shows a side view of a first embodiment of the insert 4. The inlet 6 and the outlet 7, which are formed in a plurality of openings, and which connect the interior of the insert 4 used with the inlet 2 and outlet 3, respectively, can be clearly seen. The guide areas 23, 33, 43 of the insert 4, which fix the outer rotors 21, 31, 41 radially, can be clearly seen in FIG. 3. The scope of the outer rotors guided through the guide areas is indicated by dashed lines.

Wie in Fig. 3 ebenfalls deutlich zu erkennen ist, ist der Einsatz 4 leicht als Drehteil zu fertigen. Im Falle der Wartung, der Reparatur oder auch der Leistungsvariation der Pumpe ist der Einsatz 4 somit leicht aus dem Gehäuse 1, das auf die jeweilige Einsatzumgebung angepaßt ist, zu entnehmen und durch einen anderen Einsatz 4 zu ersetzen.As can also be clearly seen in Fig. 3, the insert 4 is easy to manufacture as a turned part. In the case of maintenance, repair or even the variation in performance of the pump, the insert 4 can thus easily be removed from the housing 1, which is adapted to the particular application environment, and replaced by another insert 4.

In Fig. 4 ist eine Schnittansicht der ersten Ausführungsform der Pumpe im nichteingebauten Zustand dargestellt. Die in Fig. 4 durch die Linie AA angedeutete Schnittebene ist in Fig. 5 und die in Fig. 4 durch die Linie BB angedeutete Schnittebene ist in Fig. 6 dargestellt.4 shows a sectional view of the first embodiment of the pump in the non-installed state. The section plane indicated by line AA in FIG. 4 is shown in FIG. 5 and the section plane indicated by line BB in FIG. 4 is shown in FIG. 6.

Aus den Fig. 5 und 6 läßt sich leicht das Zusammenwirken der Innen- und der Außenrotoren der jeweiligen Rotorpaare und der Zwischen- beziehungsweise Endscheiben zur Erzeugung eines in seinem Volumen veränderlichen Raumes und zur Abtrennung der Ansaug- von der Druckseite vorstellen. In den Figuren ist ebenfalls deutlich der Abstand a des Parallelversatzes der Achse der Antriebswelle 8 gegenüber der Zylinderachse des Innenraumes des Einsatzes 4 zu erkennen. Der Abstand a entspricht einer halben Zahnhöhe in radialer Richtung der Innenrotoren 22, 32, 42.5 and 6, the interaction of the inner and outer rotors of the respective rotor pairs and the intermediate or end disks can easily be imagined to produce a space which is variable in volume and to separate the suction side from the pressure side. The distance a of the parallel offset of the axis of the drive shaft 8 with respect to the cylinder axis of the interior of the insert 4 can also be clearly seen in the figures. The distance a corresponds to half a tooth height in the radial direction of the inner rotors 22, 32, 42.

Der Innenrotor 22 steht in Eingriff mit dem Außenrotor 21. Der Außenrotor 21 wird vom Führungsbereich 23 des Einsatzes 4 radial geführt. In der Draufsicht unterhalb des Innenrotors 22 und des Außenrotors 21 ist die Zwischenscheibe 30 zu erkennen. In Fig. 6 ist zu sehen, daß die Zwischenscheibe 30 ebenso wie alle anderen Scheiben radial vom Einsatz 4 geführt und gegen Verdrehen in der Rotationsebene der Rotoren durch eine Fixierung 30a gesichert ist.The inner rotor 22 is in engagement with the outer rotor 21. The outer rotor 21 is guided radially by the guide area 23 of the insert 4. The intermediate disk 30 can be seen in the plan view below the inner rotor 22 and the outer rotor 21. In FIG. 6 it can be seen that the intermediate disk 30, like all other disks, is guided radially from the insert 4 and is secured against rotation in the plane of rotation of the rotors by a fixation 30a.

Der Raum mit dem veränderlichen Volumen nimmt auf der Einlaßbeziehungsweise Ansaugseite zu förderndes Fluid auf und wird in seinem Volumen durch die Rotation des Rotorpaares während er sich zwischen den großflächigeren Abschnitten der Scheiben (in Fig. 5 und 6 oben) befindet, verringert und gibt das geförderte Fluid auf der Auslaß- beziehungsweise Druckseite durch weitere Verringerung des Volumens wieder ab. Wie in den Fig. 5 und 6 gut zu erkennen ist das veränderliche Volumen des Raumes zwischen den kleinflächigeren Bereichen der Scheiben 20, 30, 40, 50 (in Fig. 5 und 6 unten) nahezu null. Es wird also kein Fluid von der Druckseite auf die Ansaugseite zurückgefördert.The variable volume space receives fluid to be conveyed on the inlet or suction side and is reduced in volume by the rotation of the rotor pair while it is between the larger sections of the disks (in FIGS. 5 and 6 above), and gives the conveyed Fluid on the outlet or pressure side by further reducing the volume. As can be clearly seen in FIGS. 5 and 6, the variable volume of the space between the smaller areas of the disks 20, 30, 40, 50 (in FIGS. 5 and 6 below) is almost zero. So no fluid is conveyed back from the pressure side to the suction side.

Die Innenrotoren 22, 32, 42 sind relativ zueinander bezüglich der Achse der Antriebswelle um 360°/Anzahl der Rotorpaare also um 120° versetzt.The inner rotors 22, 32, 42 are offset relative to one another with respect to the axis of the drive shaft by 360 ° / number of rotor pairs, ie by 120 °.

Die Förderleistung der Pumpe hängt im wesentlichen von der Rotoranzahl und der Rotordicke ab. Bei der beschriebenen Ausführungsform kann die Pumpenleistung einfach durch Austausch des Einsatzes 4 gegen einen anderen Einsatz 4, der Rotorpaare mit einer entsprechend anderen Pumpenleistung enthält, geändert werden. Außerdem kann die Pumpenleistung im gleichen Einsatz 4 durch Änderung der Dicke der Rotorpaare (max. Dicke = Höhe der Führungsbereiche 23, 33, 43), d. h. durch Einsatz in der Dicke veränderter Rotorpaare unter gleichzeitiger Anpassung der Scheiben 20, 30, 40, 50, variiert werden. Ebenso ist bei Wartung, Reparatur und ähnlichem ein einfacher Wechsel des Einsatzes 4 möglich.The pump capacity depends essentially on the number of rotors and the rotor thickness. In the described embodiment, the pump output can be changed simply by replacing the insert 4 with another insert 4, which contains rotor pairs with a correspondingly different pump output. In addition, the pump output in the same insert 4 can be changed by changing the thickness of the rotor pairs (max. Thickness = height of the guide areas 23, 33, 43), i. H. can be varied by using thickness-modified rotor pairs with simultaneous adaptation of the disks 20, 30, 40, 50. A simple change of insert 4 is also possible for maintenance, repair and the like.

Zum Einstellen und Testen der Pumpenleistung ist es nicht notwendig den Einsatz in ein bestimmtes Gehäuse 1 einzusetzen, sondern dies kann in jedem anderen Gehäuse, das den Einsatz 4 aufnehmen kann, geschehen.To set and test the pump performance, it is not necessary to use the insert in a specific housing 1, but this can be done in any other housing that can accommodate the insert 4.

Durch die Führungsbereiche 23, 33, 43 des Einsatzes 4 ist keine Justierung beziehungsweise Einstellung der radialen und axialen Fixierung der Außenrotoren notwendig. Sämtliche Einstell- und Justiervorgänge der Spaltdicken zwischen den Scheiben und den Rotorpaaren und der Rotationsebenen der Rotorpaare erfolgen durch ein Distanzelement und ein Sicherungselement in axialer Richtung der Antriebswelle 8. Dadurch ist es möglich alle an der Einstellung beteiligten Bauteile mit einer axialen Maßtoleranz zu fertigen. Diese Toleranz muß nur innerhalb der möglichen Dicke des Distanzelementes liegen.Due to the guide areas 23, 33, 43 of the insert 4, no adjustment or adjustment of the radial and axial fixation of the outer rotors is necessary. All setting and adjustment processes for the gap thicknesses between the disks and the rotor pairs and the planes of rotation of the rotor pairs are carried out by a spacer element and a securing element in the axial direction of the drive shaft 8. This makes it possible to manufacture all components involved in the adjustment with an axial dimensional tolerance. This tolerance must only be within the possible thickness of the spacer.

Die Materialien i (i = 1 ... I) aus denen die Rotorpaare 21, 22, 31, 32, 41, 42, die Scheiben 20, 30, 40, 50, der Deckel 51, der Einsatz 4 und das Distanzelement 56 gefertigt sind, weisen jeweils einen Wärmeausdehnungskoeffizienten λ_i auf, der so gewählt ist, daß unter Berücksichtigung der jeweiligen Dicke d_i der Materialien i und der Summe der Dicke D_j der einzelnen Spalte j (j = 1 ... J) in axialer Richtung der Antriebswelle (8) die relative Änderung der temperaturabhängigen Viskosität η (T) des Fluids gegenüber der Viskosität η (T₀) bei einer vorbestimmten Temperatur T₀ ungefähr proportional zur relativen temperaturabhängigen Änderung der Summe aller Spaltdicken D_j(T) gegenüber den Summe aller Spaltdicken D_j(T₀) bei der Temperatur T₀ ist. Diese Auswahl der Wärmeausdehnungskoeffizienten verhindert, daß durch die abnehmende Viskosität bei einer Temperaturerhöhung des Fluids die Leckverluste durch die Spalte zu stark ansteigen und damit der Wirkungsgrad der Pumpe mit steigender Temperatur überproportional abnimmt.The materials i (i = 1 ... I) from which the rotor pairs 21, 22, 31, 32, 41, 42, the disks 20, 30, 40, 50, the cover 51, the insert 4 and the spacer element 56 are made each have a coefficient of thermal expansion λ _i , which is chosen in this way is that taking into account the respective thickness d _{i of} the materials i and the sum of the thickness D _{j of} the individual column j (j = 1 ... J) in the axial direction of the drive shaft (8), the relative change in the temperature-dependent viscosity η (T ) of the fluid versus the viscosity η (T ₀ ) at a predetermined temperature T _{0 is} approximately proportional to the relative temperature-dependent change in the sum of all gap thicknesses D _j (T) compared to the sum of all gap thicknesses D _j (T ₀ ) at temperature T ₀ . This selection of the coefficients of thermal expansion prevents the leakage losses through the gaps from increasing too much due to the decreasing viscosity when the temperature of the fluid rises, and thus the efficiency of the pump decreases disproportionately with increasing temperature.

Bei dieser ersten Ausführungsform sind der Einsatz 4, die Antriebswelle 8, die Scheiben 20, 30, 40, 50, die Rotoren 21, 22, 31, 32, 41, 42 und der Deckel 51 aus zum Teil gehärteten Stählen hergestellt. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung sind insbesondere einige Scheiben und/oder einige Rotoren aus Keramik hergestellt.In this first embodiment, the insert 4, the drive shaft 8, the disks 20, 30, 40, 50, the rotors 21, 22, 31, 32, 41, 42 and the cover 51 are made of partially hardened steels. In other embodiments of the invention, in particular some disks and / or some rotors are made of ceramic.

Zur Erfüllung hoher Notlaufanforderungen, das heißt eine hohe Lebensdauer bei fehlender Schmierung,- sind die relevanten Flächen durch Härten entsprechend vergütet.In order to meet high emergency running requirements, i.e. a long service life with lack of lubrication, - the relevant surfaces are hardened accordingly.

Bei der ersten Ausführungsform nehmen die Lager 10, 60 nur axiale Kräfte auf. Dies wird unter anderem dadurch erreicht, daß die Antriebswelle 8 durch ein mit dem Außenzahnrad 8a der Antriebswelle 8 zusammenwirkendes Innenzahnrad angetrieben wird. Bei anderen Ausführungsformen der Erfindung sind die Lager 10, 60 so ausgebildet, daß sie auch Radial- und/oder Kippkräfte aufnehmen.In the first embodiment, the bearings 10, 60 only absorb axial forces. This is achieved, inter alia, in that the drive shaft 8 is driven by an internal gearwheel which interacts with the external gearwheel 8a of the drive shaft 8. In other embodiments of the invention, the bearings 10, 60 are designed such that they also absorb radial and / or tilting forces.

Claims

A hydrostatic pump having:
a housing (1) with an inlet (2) and an outlet (3) and with a cup-shaped cutout,

at least two pairs of rotors which extend within the cylindrical interior in a plane transversely with respect to the cylinder axis and each comprise an external rotor (21, 31, 41) and an internal rotor (22, 32, 42),

the internal rotors being secured radially to a drive shaft (8) running parallel to the cylinder axis, and a plate (30, 40), which is fixed radially to the insert in a manner preventing twisting (30a), being provided in the axial direction of the drive shaft (8) between the pairs of rotors,
characterized
in that an insert (4), corresponding in its external shape to the internal shape of the cup-shaped cutout, and having a base (5) and a cylindrical interior with an opening on the side remote from the base (5), is provided,

in that the insert (4) has an input (6) connecting the cylindrical interior to the inlet (2) and an output (7) connecting the cylindrical interior to the outlet,

in that the insert (4) is introduced into the cup-shaped cutout in the manner of a cartridge and held by a locking element (9), and

in that a plate (30, 40) separates the pairs of rotors from one another with gaps therebetween and fixes them to the insert (4).
A hydrostatic pump according to Claim 1, characterized in that the pump is constructed as a gerotor pump, the external rotors (21, 31, 41) are constructed as internally toothed hollow gears and the internal rotors (22, 32, 42) are constructed as externally toothed pinions,
in that the drive shaft (8) is offset parallel to the cylinder axis by an amount (a) corresponding to half the tooth depth of the internal rotors or half the mesh depth of the external rotors in the radial direction, and

in that the internal rotors (22, 32, 42) are secured to the drive shaft (8) such that a rotation of the drive shaft (8) is transmitted to the internal rotors and the internal rotors are movable axially along the drive shaft (8).
A hydrostatic pump according to Claim 2, characterized in that the base (5) of the insert (4) has on the side remote from the interior a receiver for a first bearing (10) and has, centred in the receiver, a through hole whereof the centre axis is offset parallel to the cylinder axis by the amount (a),
in that a first bearing (10) is provided in the receiver for bearing the drive shaft (8), which is guided through the through hole, in the base (5),

in that, on the side of the pairs of rotors remote from the base (5), a cover (51), which has on the side remote from the pairs of rotors a receiver for a second bearing (60) and, centred in the receiver, a through hole whereof the centre axis is offset parallel to the cylinder axis by the amount (a), is set on the drive shaft (8),

in that the second bearing (60) is provided in the receiver of the cover for bearing the drive shaft (8) in the cover (51), in that the cover (51) is connected to the insert (4) by a securing element (57), and

in that gaps are provided in the axial direction of the drive shaft (8) above and below the pairs of rotors.
A hydrostatic pump according to Claim 2 or 3, characterized in that a respective further plate (20, 50) having a gap is provided in the axial direction above and below the topmost and bottommost pair of rotors (21, 22, 41, 42) respectively.
A hydrostatic pump according to one of Claims 2 to 4, characterized in that the relative angular offset in relation to the axis of the drive shaft of the toothing of the internal and external rotors of the pairs of rotors is 360°/(number of pairs of rotors).
A hydrostatic pump according to one of Claims 3 to 5, characterized in that to adjust the gaps a spacer element (56) is provided between the cover (51) and the securing element (57).
A hydrostatic pump according to one of Claims 4 to 6, characterized in that the heat expansion coefficients λ_i of the respective materials from which the respective pairs of rotors (21, 22, 31, 32, 41, 42), the plates (20, 30, 40, 50), the cover (51), the insert (4) and the spacer element (56) are made are selected such that, taking into account the respective thickness d_i of the materials, the relative change in the temperature-dependent viscosity η(T) of the fluid with respect to the viscosity η(T_o) at a predetermined temperature T_o in accordance with the equation
is approximately proportional to the relative change in the temperature-dependent sum of all the gap thicknesses D_j(T) with respect to the sum of all the gap thicknesses D_j(T_o) relative to the temperature T_o.