EP0684384B1 - Innenzahnriemenpumpe - Google Patents

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EP0684384B1
EP0684384B1 EP95103052A EP95103052A EP0684384B1 EP 0684384 B1 EP0684384 B1 EP 0684384B1 EP 95103052 A EP95103052 A EP 95103052A EP 95103052 A EP95103052 A EP 95103052A EP 0684384 B1 EP0684384 B1 EP 0684384B1
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toothed belt
toothed
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pulley
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C5/00—Rotary-piston machines or pumps with the working-chamber walls at least partly resiliently deformable
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/101—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with a crescent-shaped filler element, located between the inner and outer intermeshing members

Definitions

  • the invention relates to an internal toothed belt pump, in particular an internal toothed belt pump, which can also deliver and meter non-lubricating liquids in a speed-controlled manner in the medium pressure range.
  • Pumps were originally developed to pump water. The resulting few technical requirements could be met with a small number of designs. Today, a large number of pump types are required to meet the specific requirements of the many areas of application for all types of liquids. Pumps can be divided into two main groups, the group of centrifugal pumps and the group of positive displacement pumps.
  • centrifugal pumps are suitable for pumping a wide variety of liquids, including non-lubricating ones, but are generally not self-priming and are not suitable as speed-controlled pumps over the entire speed range.
  • the displacement pumps primarily gear pumps and screw pumps, like the other known displacement pumps, are sensitive to foreign bodies and unsuitable for non-lubricating liquids without special precautions.
  • a toothed belt pump is known from US Pat. No. 2,745,355, which has a plurality of toothed disks which are in engagement with a toothed belt.
  • the suction and pressure chambers must be separated from each other by separate spacers.
  • DE-C 25 60 128 shows a pump with a conveyor belt which rotates on two pulleys.
  • This toothed belt pump has a different operating principle compared to US-A 2,745,355 in that the working chambers located between the tooth heads change their cross section by changing the curvature of the movement path.
  • DE-C 42 18 148 describes a toothed belt pump with a pulley and two laterally adjacent belt guide rollers, which have an endless toothed belt with outwardly facing teeth inside the pump housing circulate. Due to the arrangement of the toothed belt pulley with the deflection rollers arranged on the side, the rotating toothed belt is subjected to a considerable bending change with counter-bending, which can lead to material fatigue and belt breakage after some operating time.
  • the invention specified in claim 1 is based on the object of designing an internal toothed belt pump which, in the self-priming manner, can also deliver and meter non-lubricating liquids in a speed-controlled manner in the medium pressure range.
  • the internal toothed belt pump consists of a cylindrical housing 1, in which a rotatable, centrally mounted drive shaft 2 carries a toothed pulley 3 with a positive connection.
  • a favorable engagement ratio is achieved, that is, there are always all teeth within the engagement area 27 between the guide rollers 5 and 6 Toothed pulley 3 and toothed belt 4 fully engaged.
  • the pitch circle of the toothed belt 4 is adapted in the engagement area 27 by the guide rollers 5 and 6 to the pitch circle radius 25 around the toothed pulley center 23 of the toothed pulley 3. Also starting from the toothed pulley center 23, the radius 26 of the toothed belt back is identical to the radius of the housing inner wall 7 within the engagement region 27, but with less running play (gap).
  • the toothed belt 4 slides and seals with its tooth heads in a circular orbit around the second center 22 with the second pitch circle radius 24 on the peripheral surface 18 of the crescent-shaped filler piece 8, during which the belt back with a small gap and the same orbit without contact to the housing inner wall 9 treads.
  • the circular orbit ends when it re-enters the engagement area 27 and changes to the toothed disk center 23; a new revolution of the toothed belt 4 begins.
  • a suction space 10 is formed after opening the toothing, which is volumetrically limited by the toothed surfaces of the toothed belt 4, toothed pulley 3 and the sickle-shaped filler 8.
  • a pressure chamber 11 is formed by the surfaces of the toothing of the toothed belt 4, toothed pulley 3 and the sickle-shaped filler 8. Suction and pressure chamber are closed laterally by the pump housing and by the cover 12 of the pump.
  • An overflow channel 14 is incorporated in the inner wall of the cover 12 for the connection between the suction-side pump inlet 13 and the suction chamber 10, and an overflow channel 16 for the connection between the pressure-side pump outlet 15 and the pressure chamber 11.
  • a connecting groove 17 is machined laterally into the surface of the pump housing, as a result of which the pressure on the toothed belt 4 is compensated for.
  • Figure 1 shows a sectional view of the front view of an internal toothed belt pump.
  • FIG. 2 shows a front view of a toothed belt pump with a screwed-on housing cover.
  • FIG. 3 shows an enlarged detail in the area of the tooth engagement of the toothed belt and toothed pulley.
  • FIG. 4 shows a perspective illustration of an assembly drawing with the housing cover screwed on.
  • the toothed disk 3 By driving the drive shaft 2, the toothed disk 3 is set in rotation according to the direction of the arrow via a positive connection.
  • the toothed belt 4, which is in full tooth engagement with the toothed pulley 3 within the engagement region 27, likewise becomes a circular orbit outside the angular region 27, but around the center point 22 with the pitch circle radius 24 between the housing wall 9 and the peripheral surface 18 of the crescent-shaped filler 8 , moves, taking a path from the suction chamber 10 to the pressure chamber 11.
  • the conveying means is transported from the tooth spaces 19 of the pulley 3 and the tooth spaces 21 of the toothed belt 4 along the boundary surfaces 18 and 20 to the pressure chamber 11, where the meshing teeth of toothed pulley 3 and toothed belt 4 convey the material is displaced from the tooth gaps 19 and 21 via the overflow channel 16 to the pressure-side pump outlet 15.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Innenzahnriemenpumpe, insbesondere eine Innenzahnriemenpumpe, die selbstansaugend auch nichtschmierende Flüssigkeiten drehzahlgeregelt im mittleren Druckbereich fördern und dosieren kann.
  • Ursprünglich waren Pumpen für die Förderung von Wasser entwickelt worden. Die daraus resultierenden wenigen technischen Anforderungen konnten mit einer geringen Anzahl von Bauarten erfüllt werden. Heute ist eine Vielzahl von Pumpenbauarten erforderlich, um die spezifischen Anforderungen der vielen Einsatzgebiete für alle Arten von Flüssigkeiten zu erfüllen. Pumpen lassen sich in zwei Hauptgruppen, in die Gruppe der Kreiselpumpen und in die Gruppe der Verdrängerpumpen, aufteilen.
  • Die Kreiselpumpen eignen sich für die Förderung von unterschiedlichsten, auch nichtschmierenden Flüssigkeiten, sind aber im allgemeinen nicht selbstansaugend und als drehzahlgeregelte Pumpen über den gesamten Drehzahlbereich nicht geeignet.
  • Die Verdrängerpumpen, in erster Linie Zahnradpumpen und Schraubenspindelpumpen, sind ebenso wie die anderen bekannten Verdrängerpumpen empfindlich gegen Fremdkörper und ohne besondere Vorkehrungen für nichtschmierende Flüssigkeiten ungeeignet.
  • Unter den Verdrängerpumpen ist aus der US-A 2,745,355 eine Zahnriemenpumpe bekannt, die mehrere Zahnscheiben aufweist, welche mit einem Zahnriemen im Eingriff stehen. Saug- und Druckraum müssen bei dieser Pumpe durch gesonderte Distanzstücke voneinander getrennt werden. Die DE-C 25 60 128 zeigt eine Pumpe mit einem Förderriemen, der auf zwei Riemenscheiben umläuft. Diese Zahnriemenpumpe weist ein gegenüber der US-A 2,745,355 anderes Funktionsprinzip auf, indem durch Änderung der Krümmung der Bewegungsbahn die zwischen den Zahnköpfen befindlichen Arbeitskammern ihren Querschnitt ändern. In der DE-C 42 18 148 wird eine Zahnriemenpumpe mit einer Riemenscheibe und zwei seitlich anliegenden Riemenführungsrollen beschrieben, die einen endlosen Zahnriemen mit nach außen weisenden Zähnen innerhalb des Pumpengehäuses umlaufen lassen. Durch die Anordnung der Zahnriemenscheibe mit den seitlich angeordneten Umlenkrollen wird der umlaufende Zahnriemen einem erheblichen Biegewechsel mit Gegenbiegung unterzogen, der nach einiger Betriebszeit zur Materialermüdung und zum Riemenbruch führen kann.
  • Aus der DE-A 25 58 074 ist bereits eine Innenzahnriemenpumpe bekannt, deren Funktion ähnlich der Pumpe nach der DE-C 25 60 128 ist.
  • Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenzahnriemenpumpe zu gestalten, die selbstansaugend auch nichtschmierende Flüssigkeiten drehzahlgeregelt im mittleren Druckbereich fördern und dosieren kann.
  • Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Die Innenzahnriemenpumpe besteht aus einem zylinderförmigen Gehäuse 1, in dem eine drehbare, zentrisch gelagerte Antriebswelle 2 mit einer formschlüssigen Verbindung eine Zahnscheibe 3 trägt.
  • Durch die Innenverzahnung des Zahnriemens 4 in Verbindung mit den am Zahnriemenrükken anliegenden, drehbar gelagerten Führungsrollen 5 und 6 und der Zahnscheibe 3 wird ein günstiges Eingriffsverhältnis erreicht, das heißt, es sind immer alle innerhalb des Eingriffsbereichs 27 zwischen den Führungsrollen 5 und 6 befindlichen Zähne der Zahnscheibe 3 und des Zahnriemens 4 voll im Eingriff. Der Teilkreis des Zahnriemens 4 wird im Eingriffsbereich 27 durch die Führungsrollen 5 und 6 dem Teilkreisradius 25 um den Zahnscheibenmittelpunkt 23 der Zahnscheibe 3 angepaßt. Ebenfalls vom Zahnscheibenmittelpunkt 23 ausgehend ist der Radius 26 des Zahnriemenrückens mit dem Radius der Gehäuseinnenwand 7 innerhalb des Eingriffsbereichs 27, jedoch mit geringerem Laufspiel (Spalt) identisch.
  • Nach Verlassen des Eingriffsbereichs 27 beim Überrollen der Führungsrolle 6 in Drehrichtung beschreitet der Zahnriemen 4 mit seinen Zahnköpfen gleitend und dichtend eine kreisförmige Umlaufbahn um den zweiten Mittelpunkt 22 mit dem zweiten Teilkreisradius 24 auf der Umfangsfläche 18 des sichelförmigen Füllstückes 8, währenddessen der Riemenrükken mit geringem Spalt und berührungsfrei zur Gehäuseinnenwand 9 die gleiche Umlaufbahn beschreitet. Die kreisförmige Umlaufbahn endet bei Wiedereintritt in den Eingriffsbereich 27 und dem Wechsel zum Zahnscheibenmittelpunkt 23; ein neuer Umlauf des Zahnriemens 4 beginnt.
  • Zwischen dem Ende des Eingriffsbereichs 27 in Drehrichtung der kämmenden Verzahnung gesehen, wird nach dem Öffnen der Verzahnung ein Saugraum 10 gebildet, welcher durch die verzahnten Flächen von Zahnriemen 4, Zahnscheibe 3 und dem sichelförmigen Füllstück 8 volumetrisch begrenzt ist. Desgleichen wird beim Schließen der Verzahnung am Anfang des Eingriffsbereichs 27 durch die Flächen der Verzahnung von Zahnriemen 4, Zahnscheibe 3 und dem sichelförmigen Füllstück 8 ein Druckraum 11 gebildet. Saug- und Druckraum werden seitlich durch das Pumpengehäuse und durch den Deckel 12 der Pumpe abgeschlossen.
  • Innwandig ist im Deckel 12 für die Verbindung vom saugseitigen Pumpeneingang 13 und dem Saugraum 10 ein Überströmkanal 14, für die Verbindung vom druckseitigen Pumpenausgang 15 und dem Druckraum 11 ein Überströmkanal 16 eingearbeitet.
  • Im Bereich des Druckraumes 11 ist eine Verbindungsnut 17 seitlich in die Fläche des Pumpengehäuses eingearbeitet, wodurch der Druck auf den Zahnriemen 4 kompensiert wird.
  • Die Erfindung wird nachstehend an einem Ausführungsbeispiel noch weiter erläutert und anhand von Zeichnungen dargestellt.
  • Figur 1 zeigt eine Schnittdarstellung der Vorderansicht einer Innenzahnriemenpumpe.
  • Figur 2 zeigt eine Vorderansicht einer Zahnriemenpumpe mit aufgeschraubtem Gehäusedeckel.
  • Figur 3 zeigt eine Detailvergrößerung im Bereich des Zahneingriffs von Zahnriemen und Zahnscheibe.
  • Figur 4 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Zusammenbauzeichnung mit aufgeschraubtem Gehäusedeckel.
  • Durch Antrieb der Antriebswelle 2 wird über eine formschlüssige Verbindung die Zahnscheibe 3 entsprechend der Pfeilrichtung in Drehung versetzt. Der Zahnriemen 4, welcher mit der Zahnscheibe 3 innerhalb des Eingriffsbereichs 27 in vollem Zahneingriff steht, wird außerhalb des Winkelbereichs 27 ebenfalls zu einer kreisförmigen Umlaufbahn, jedoch um den Mittelpunkt 22 mit dem Teilkreisradius 24 zwischen der Gehäusewandung 9 und der Umfangsfläche 18 des sichelförmigen Füllstücks 8, bewegt, wobei er einen Weg vom Saugraum 10 bis hin zum Druckraum 11 beschreitet. Vom saugseitigen Pumpeneingang 13 über den Überströmkanal 14 wird das Fördermittel von den Zahnlücken 19 der Riemenscheibe 3 und den Zahnlücken 21 des Zahnriemens 4 entlang den Begrenzungsflächen 18 bzw. 20 zum Druckraum 11 transportiert, wo durch die kämmende Verzahnung von Zahnscheibe 3 und Zahnriemen 4 das Fördermittel aus den Zahnlücken 19 und 21 über den Überströmkanal 16 zum druckseitigen Pumpenausgang 15 verdrängt wird.

Claims (4)

  1. Innenzahnriemenpumpe mit folgenden Merkmalen:
    a) In einem zylinderförmigen Gehäuse (1) wird durch eine drehbare, zentrisch gelagerte Antriebswelle (2) mit einer formschlüssigen Verbindung eine Zahnscheibe (3) getragen;
    b) durch zwei am Zahnriemenrücken anliegende, drehbar gelagerte Führungsrollen (5, 6) ist ein Eingriffsbereich (27) festgelegt, innerhalb dessen die Innenverzahnung des Zahnriemens (4) mit der Außenverzahnung der Zahnscheibe (3) voll im Eingriff steht;
    c) der Teilkreis des Zahnriemens (4) ist innerhalb des Eingriffsbereichs (27) durch die am Zahnriemenrücken anliegenden Führungsrollen (5, 6) dem Teilkreis der Zahnscheibe (3) angepaßt;
    d) innerhalb des Eingriffsbereichs (27) entspricht - abgesehen vom Laufspiel ausgehend vom Zahnscheibenmittelpunkt (23) der Radius (26) des Zahnriemenrückens dem Radius der Gehäuseinnenwand (7);
    e) außerhalb des Eingriffsbereichs (27) läuft der Zahnriemen (4) auf einer kreisförmigen Umlaufbahn um einen zweiten Mittelpunkt (22) mit einem zweiten Teilkreisradius (24) um, die Zahnköpfe des Zahnriemens liegen zwischen einem Saugraum (10) und einem Druckraum (11) gleitend und dichtend auf der Umfangsfläche (18) eines sichelförmigen Füllstücks (8), und der Zahnriemenrücken ist mit geringem Spalt und berührungsfrei zur Gehäuseinnenwand angeordnet;
    f) in Drehrichtung der Verzahnung betrachtet, ist am Ende des Eingriffsbereichs (27) der Saugraum (10) und am Anfang des Eingriffsbereichs der Druckraum (11) ausgebildet, wobei die Räume (10, 11) durch die Verzahnung von Zahnriemen und Zahnscheibe (3), das sichelförmige Füllstück (8), das seitliche Pumpengehäuse und einen Deckel (12) volumetrisch begrenzt sind;
    g) die von den Zahnköpfen des Zahnriemens (4) und der Zahnscheibe (3) mit den Umfangsflächen (18, 20) des Füllstücks (8) gebildeten ersten und zweiten abgedichteten Zahnlücken (19, 21) fördern Flüssigkeit vom Saugraum (10) zum Druckraum (11).
  2. Innenzahnriemenpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß innwandig im Deckel (12) für die Verbindung vom saugseitigen Pumpeneingang (13) und dem Saugraum (10) ein Überströmkanal (14) eingearbeitet ist.
  3. Innenzahnriemenpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß innwandig im Deckel (12) für die Verbindung vom druckseitigen Pumpenausgang (15) und dem Druckraum (11) ein Überströmkanal (16) eingearbeitet ist.
  4. Innenzahnriemenpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß seitlich in die Fläche des Pumpengehäuses (1) innerhalb des Druckraumes (11) eine Verbindungsnut (17) eingearbeitet ist, die den Druck auf die verzahnte Seite des Zahnriemens (4) mit dem des Zahnriemenrückens kompensiert.
EP95103052A 1994-04-25 1995-03-03 Innenzahnriemenpumpe Expired - Lifetime EP0684384B1 (de)

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CZ (1) CZ285350B6 (de)
DE (3) DE4414319C2 (de)
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