EP0789814A1

EP0789814A1 - Füllstücklose innenzahnradpumpe

Info

Publication number: EP0789814A1
Application number: EP96932440A
Authority: EP
Inventors: Otto Eckerle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-09-01
Filing date: 1996-08-09
Publication date: 1997-08-20
Anticipated expiration: 2016-08-09
Also published as: ATE175005T1; RU2143589C1; DK0789814T3; US5890885A; CN1164887A; JPH10508359A; WO1997009533A1; EP0789814B1

Description

Füllstücklose Innenzahnradpumpe

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine füllstücklose Innenzahnradpumpe mit den Merkmalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Insbesondere befasst sich die Erfindung mit einer Gestaltung der Innenzahnradpumpe, die zu einer besseren Abdichtung der miteinander kämmenden Zähne führt.

Füllstücklose Innenzahnradpumpen bzw. - motoren haben eine Verzahnung von Ritzel und Hohlrad, deren Zähne sowohl an dem gegenseitigen Eingriff in Zahnlücken, als auch, etwa diametral gegenüber, an den einander gegenüberliegenden Zahnköpfen abdichtend in gegenseitigem Kontakt stehen, um dadurch den Saugbereich vom Druckbereich abzugrenzen. Hierfür kommen Verzahnungen auf Trochoiden- und Zykloidenbasis, jedoch auch anderer Art in Betracht. Da es in der Praxis aber aufgrund unvermeidbarer Toleranzen sowie aufgrund der insbesondere bei höheren Drücken auftretenden Verformungen nicht möglich ist, den erwähnten Dichtkontakt insbesondere in dem Bereich der Verzahnungen zu erzielen, in dem die Zahnköpfe aneinander anliegen sollen, müssen Maßnahmen ergriffen werden, um diesen Dichtkontakt zu gewährleisten.

Bei einer bekannten Innenzahnradpumpe der oben beschriebenen Art (DE-C 44 21 255) ist das Hohlrad unter Bildung eines Ringspalts in einem Laufring aufgenommen und über diesen in dem Gehäuse gelagert. In Axialnuten in der Umfangsflache des Hohlrads sind Dichtelemente radial bewegbar aufgenommen, durch welche der Ringspalt zwischen dem Laufring und der Umfangsflache des Hohlrads in gegeneinander abdichtbare Umfangsabschnitte unterteilt ist. Über eine in dem Gehäuse vorgesehene Nut im Bereich des Druckraumes ist dafür gesorgt, daß beim Eintreten der entsprechenden Umfangsabschnitte in den Druckraum diesen Druckflüssigkeit zugeführt wird. Somit baut sich in den im Druckraum befindlichen Umfangsabschnitten eine zur Saugraumseite gerichtete Kraft auf, durch welche die Zahnköpfe von Ritzel und Hohlrad dichtend aneinander zur Anlage kommen.

Da das Hohlrad nicht unmittelbar, sondern unter Bildung eines Ringspalts über den Laufring in dem Gehäuse gelagert ist, kann zwischen dem Laufring und der Umfangsflache des Hohlrades im Druckbereich durch Beaufschlagung mit Druckflüssigkeit eine Radialkraft auf das Hohlrad erzeugt werden. Die Grosse dieser Radialkraft kann konstruktiv durch die Länge der die Druckflüssigkeit führenden Nut sowie durch die Grosse und Anzahl der Umfangsabschnitte festgelegt werden, in welche der Ringspalt unterteilt ist. Da der Laufring zusammen mit dem Hohlrad umläuft, d.h. sein ganzer Außenumfang die Lagerfläche bildet, tritt nur ein geringer Verschleiß auf, während zwischen den Dichtelementen und dem Innenumfang des Laufrings nur sehr geringe Relativbewegungen und damit auch kein nennenswerter Verschleiß auftreten.

Die die Druckflüssigkeit führende Nut, durch welche dem Ringspalt beim Eintreten der entsprechenden Umfangs¬ abschnitte in den Bereich der Nut Druckflüssigkeit zugeführt wird, ist teilkreisförmig und überlappt stim¬ seitig mit dem Ringspalt, wodurch die Druckflüssigkeit in axialer Richtung in diesen einströmen kann. Auf der dieser Nut gegenüberliegenden Seite kann eine mit dem Saugraum verbundene Entlastungsnut ähnlicher Gestaltung vorgesehen sein, durch welche der Ringspalt in den Umfangsabschnitten, welche die Entlastungsnut erreichen, von dem darin herrschenden Druck wieder entlastet wird. Dadurch sind jeweils durch die Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite der Innenzahnradpumpe exakt definierte Kraftverhältnisse gewährleistet.

Infolge des Ringspaltes stellt sich im Betrieb eine Lage des Hohlrades ein, die allein aus dem Gleichgewicht der in der Verzahnung und durch den im Ringspalt herrschenden Druck bestimmt ist. Deshalb ist der mechanische Verschleiß an dem Hohlrad denkbar gering. Der synchrone Umlauf des Laufringes mit dem Hohlrad ist durch Mitnehmerelemente gewährleistet, welche die freie Beweglichkeit des Hohlrades nicht beeinträchtigen. Dies wird durch formschlüssig ineinander greifende Vorsprünge bzw. Ausnehmungen erreicht, die jeweils an dem Laufring und an der Umfangsflache des Hohlrades vorgesehen sind.

Die in den Axialnuten in radialer Richtung beweglichen Dichtelemente, die an der Innenfläche des Laufrings zur Anlage kommen, werden durch Federelemente und durch den im Druckbereich herrschenden Druck in Dichtkontakt bewegt. Durch eine exzentrische Lagerung des Laufringes relativ zu dem Hohlrad unter teilweiser Ausnutzung des vorhandenen Ringspalts wird die Selbstansaug-Fähigkeit der Zahnradpumpe gewährleistet bzw. erheblich verbessert. Die Exzentrizität ist so gerichtet, daß die Mittelachse des Laufrings sich näher an der Ritzelachse befindet als die Hohlradachse. Durch diese Exzentrizität werden die Federelemente ungleichmässig vorgespannt, so daß auch im drucklosen Zustand hierdurch die Zahnköpfe von Ritzel und Hohlrad dichtend aufeinander gedrückt werden.

Da die Innenfläche des Laufringes sehr exakt als Dichtfläche ausgebildet, z.B. geschliffen, werden kann, bieten sich als Dichtelemente metallische Rollen an, die einen linienförmigen Dichtkontakt ergeben. Dadurch sind die Umfangsabschnitte bezüglich ihrer Ausdehnung in Umfangsrichtung und die sich daraus ergebenden Radialkräfte ziemlich genau bestimmbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, aufbauend auf dem Grundgedanken der vorstehend beschriebenen Konstruktion der bekannten Innenzahnradpumpe und unter Beibehaltung aller damit verbundenen Vorteile eine konstruktiv einfachere und funktionell wirksamere Gestaltung zu schaffen.

Erfindungsgemäß wird bei einer Innenzahnradpumpe der eingangs genannten Art diese Aufgabe gelöst durch die Ausbildung gemäß dem Kennzeichen des Patentanspruches 1.

Dadurch, daß die im Bereich des Druckraumes befindlichen Umfangsabschnitte des Ringspalts über die radialen Durchbrüche des Hohlrads mit dem Druckraum zwischen den Verzahnungen von Ritzel und Hohlrad in Verbindung stehen, ist es nicht erforderlich, im Gehäuse die genannte Nut vorzusehen, durch welche der Druckaufbau in den Umfangsabschnitten gesteuert wird. Somit werden die radialen Durchbrüche des Hohlrads, die insbesondere bei radial gerichteten Einlaß- und Auslaßanschlüssen des Gehäuses von Vorteil sind, zugleich zur Beaufschlagung der Umfangsabschnitte des Ringspalts mit Druck herangezogen. Weiterhin erlaubt die in Umfangsrichtung geringfügig bewegbare Anordnung der Dichtelemente in den durch die Axialnuten erzeugten Aufnahmeräumen eine verbesserte Abdichtung der Umfangsabschnitte insbesondere in den Übergängen zwischen dem Saugraum und dem Druckraum, da infolge des dort ausgeprägt herrschenden Druckgefälles die Dichtelemente bevorzugt in Umfangsrichtung gedrückt werden und dadurch den Ringspalt im Druckraum-Bereich gegenüber dem Saugraum abdichten. Hierdurch wird wiederum die Möglichkeit eröffnet, im Bereich der Übergänge zwischen Druck- und Saugraum Vorfüllschlitze vorzusehen und dadurch die Füllung bzw. Entleerung der durch die Zahnlücken gebildeten Kammern beschleunigend bzw. verzögernd zu steuern.

Als besonders vorteilhaft erweist es sich, die Aufnahmeräume für die Dichtelemente in ihrer Querschnittsform an die Querschnittsform der Dichtelemente anzupassen und die Dichtelemente mit einem geringen Spiel darin aufzunehmen. Die vorzugsweise als Rollen ausgebildeten Dichtelemente sind somit in den im Quer- schnitt entsprechend zylindrisch ausgebildeten Aufnahme¬ räumen gehalten und können sich darin beschränkt radial und in Umfangsrichtung bewegen. Um die Abdichtfunktion in Umfangsrichtung im Fall von Rollen als Dichtelementen zu betonen, kann daran gedacht sein, den Übergangsbereich der Axialnuten im Laufring und im Hohlrad zum Ringspalt hin, abweichend von der rein zylindrischen Querschnittsform, so zurückzunehmen, daß eine dichtende Linienanlage der Dichtelemente erzielt wird.

Um die rasche und gleichmäßige Beaufschlagung der Umfangsabschnitte des Ringspalts und der Aufnahmeräume im Bereich des Druckraums zu begünstigen, münden die radialen Durchbrüche des Hohlrads zweckmäßigerweise in eine das Hohlrad umgebende Ringnut in der Hohlrad-Umfangsfläche und/oder in der Laufring-Innenfläche.

Der Umlauf der aus Ritzel, Hohlrad und Laufring bestehenden Laufeinheit wird dadurch bewerkstelligt, daß das von dem Ritzel angetriebene Hohlrad mit dem Laufring formschlüssig gekoppelt ist. Hierzu können entsprechend der eingangs geschilderten DE-C 44 21 255 an der Umfangsflache des Hohlrads und/oder an der Innenfläche des Laufrings Mitnehmerelemente vorgesehen sein, die formschlüssig ineinander eingreifen. Bei der Innenzahnradpumpe nach der vorliegenden Erfindung kann jedoch auf gesonderte Mitnehmerelemente verzichtet werden, weil die in den Aufnahmeräumen befindlichen Dichtelemente selbst eine formschlüssige Koppelung des Hohlrads mit dem Laufring herbeiführen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der beiliegenden Zeichnungen sowie aus weiteren Unteransprüchen. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1,2 Quer- und Längsschnitt in etwa natürlicher Größe durch eine Ausführungsform der Innenzahnradpumpe mit axialer Beaufschlagung auf der Druck- und Saugseite;

Fig. 3,4 Quer- und Längsschnitt in etwa natürlicher Größe einer zweiten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe mit radialer Beaufschlagung auf der Druck- und Saugseite;

Fig. 5 eine Stirnansicht der aus Ritzel, Hohlrad und

Laufring bestehenden Laufeinheit;

Fig. 6 bis 9 in vergrößertem Maßstab Einzelheiten aus Fig.

5, welche die Relativlage von Hohlrad und Laufring sowie von Dichtelementen und Aufnahmeräumen deutlicher hervorheben;

Fig. 10a bis 10c anhand eines Details aus Fig. 3 die

Ausbildung von Vorfüllschlitzen im Übergangsbereich zwischen Druck- und Saugraum;

Fig. 11, 12 Quer- und Längsschnitt in etwa natürlicher Größe einer dritten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe;

Fig. 13 eine Seitenansicht einer Lagerscheibe mit Druckfeld, gesehen in Richtung der Pfeile XIII-XIII in Fig. 12, und

Fig. 14 einen Schnitt längs der Linie XIV-XIV in Fig. 12. Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe bestehen jeweils im wesentlichen aus einem im Ganzen mit 1 bzw. 1' bezeichneten Gehäuse, einer darin angeordneten Laufeinheit 2 bzw. 2', die sich aus einem Laufring 3 bzw. 3'und einem Hohlrad 4 bzw. 4' zusammensetzt, und einem Ritzel 5 bzw. 5', das auf einer Welle 6 bzw. 6' drehfest befestigt ist. Das Gehäuse 1, 1' ist aus einem Mittelteil 11 bzw. 11' und zwei an dessen Stirnseite befestigten Gehäusedeckeln 12, 13 bzw. 12', 13' aufgebaut, deren Innenflächen die einander gegenüberliegenden Gehäusewandungen bilden. Der Gehäusemittelteil 11 bzw. 11' enthält eine zentrale Lagerbohrung 14 bzw. 14', in der die Laufeinheit 2 bzw. 2' aufgenommen und gelagert ist.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 1 und 2 enthält der Gehäusedeckel 13 einen Saugkanal 15, der aus einem zunächst radialen Verlauf axial umbiegt und in den Saugraum zwischen den Verzahnungen des Hohlrads 4 und des Ritzels 5 mündet. Entsprechend verläuft in dem Gehäusedeckel 13 ein Druckkanal 17 zunächst radial und mündet dann axial in den Druckraum zwischen den Verzahnungen von Ritzel und Hohlrad.

Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3, 4 sind die Anschlüsse für das Strömungsmedium an dem Mittelteil 11' vorgesehen. Dort verlaufen der Saugkanal 15' und der Druckkanal 17' durchgehend radial und münden in einem Saugfeld 16' bzw. einem Druckfeld 18, welche den Außenumfang des Laufrings 3' gemäß Fig. 3 teilweise umfassen.

Die Welle 6 bzw. 6' ist in den Gehäusedeckeln 12, 13 bzw. 12', 13' durch nicht näher bezeichnete Lager drehbar gelagert. Das Ritzel 5 und das Hohlrad 4 sind, wie aus Fig. 5 hervorgeht, relativ zueinander mit einer Exzentrizität e gelagert. Die Exzentrizität e, d.h. der Abstand zwischen der Ritzelachse MR und der Hohlradachse MH, entspricht der theoretischen Verzahnungsgeometrie von Ritzel und Hohlrad und setzt spielfreies Abwälzen bzw. Gleiten der Verzahnungen aneinander voraus. Ohne daß dies näher dargestellt ist, ist der Laufring 3 relativ zum Hohlrad 4 exzentrisch im Gehäusemittelteil 11 aufgenommen, sodaß seine Drehachse um das Maß seines Radialspiels zur Umfangsflache des Hohlrads 4 näher an der Ritzelachse MR liegt als die Hohlradachse MH- Die daraus resultierende Wirkungsweise der Laufeinheit 2 entspricht der in der eingangs genannten DE-C 44 21 255 insoweit beschriebenen Wirkungsweise und wird weiter unten noch näher erläutert.

Das Hohlrad 4 ist in dem Laufring 3 mit einem Radialspiel angeordnet, durch das ein Ringspalt 31 gebildet ist. In den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bis 4 hat der Ringspalt allseitig eine Breite von 0,1 mm, woraus bei der nachfolgend noch näher erläuterten einseitigen Anlage des Hohlrads 4 an dem Laufring 3 ein Spalt von maximal 0,2 mm Breite resultiert. Das Hohlrad 4 weist in seiner Umfangsflache 42 im Querschnitt etwa halbkreisförmige Axialnuten 43 auf, denen gegenüber in der Innenfläche 33 des Laufrings 3 entsprechend ausgebildete Axialnuten 32 angeordnet sind. Durch die einander gegenüberliegenden Axialnuten 32, 43 sind Aufnahmeräume 45 geschaffen, in denen jeweils eine Dichtrolle 44 mit Kreisquerschnitt aufgenommen ist (Fig. 6). Die Dichtrollen 44 bestehen in dem besprochenen Ausführungsbeispiel vorzugsweise aus einem hochfesten Kunststoff, der bis zu Temperaturen von 180°C beständig ist. Die Abmessungen der Aufnahmeräume 45 und der Dichtrollen 44 sind so gewählt, daß die Dichtrollen 44 sowohl radial wie auch in Umfangsrichtung geringfügig verstellbar sind, wobei das radiale Spiel nur insoweit ausreichend sein muß, um eine ungehinderte Verschiebung der Dichtrollen 44 in beide Umfangsrichtungen zu gewährleisten. Dies schließt nicht aus, daß die Dichtrollen 44 leicht am Grund der Axialnuten 32, 43 anliegen derart, daß sich das Hohlrad 4 an dem Laufring 3 teilweise auch über die Dichtrollen 44 abstützt. Wie aus den Fig. 6 bis 9 deutlicher hervorgeht, ist der Übergangsbereich der Axialnuten 32 und 43 zu dem Ringspalt 31 hin, insoweit von der rein zylindrischen Querschnittsgestaltung abweichend und die jeweilige Nut erweiternd, abgeschrägt, um eine sichere abdichtende Linienanlage der Dichtrollen 44 an den Flanken beider Axialnuten zu erhalten.

Das Hohlrad 4 weist weiterhin von dem Grund seiner Zahnlücken ausgehende radiale Durchbrüche 24 auf, die in eine Ringnut 25 (Fig. 2) in der Umfangsflache des Hohlrads 4 münden. Die das Hohlrad 4 umgebende Ringnut 25, deren Querschnitt aus Fig. 2 hervorgeht, durchsetzt die Axialnuten 43 und dient dazu, die zwischen den Axialnuten 32, 43 geschaffenen Umfangsabschnitte 34 des Ringspalts 31 sicher zu füllen und die Aufnahmeräume 45 mit Strömungsmedium zu beaufschlagen.

Koaxial mit den radialen Durchbrüchen 24 weist der Laufring 3 ebenfalls radiale Durchbrüche 26 auf, die bei der Ausführungform gemäß den Fig. 1, 2 auf der Druckseite in eine Gehäuseausnehmung 21 münden (Fig. 1), die ein hydrostatisches Lager für die Laufeinheit 2 bildet. Bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 3, 4 dienen die entsprechenden Durchbrüche 26' zur Förderung des unter Druck stehenden Strömungsmediums in Richtung auf den Druckkanal 17' und sind aus diesem Grund in ihrem Querschnitt größer als bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1, 2.

Die Verzahnungen des Hohlrads 4 und des Ritzels 5 sind in dem geschilderten Ausführungsbeispiel Evolventen¬ verzahnungen, d.h. solche, bei denen die Kontur der Zahnflanken durch Evolventenkurven, diejenige der Zahn¬ flächen in den Kopf- und Fußbereichen jedoch durch Kreisbögen gebildet ist. Die Zähnezahlen und die Geometrie der Verzahnungen sind so gewählt, daß im Bereich der Trennlinie A-A (Fig. 5) die Zähne des Ritzels 5 voll in die Zahnlücken des Hohlrads 4 eingreifen bzw. , diametral gegenüber, ganz aus den Zahnlücken des Hohlrads 4 ausgetreten sind und sich die Zahnköpfe aufeinander dichtend abstützen. Damit zwischen Ritzel 5 und Hohlrad 4 ein stoßfreier ruhiger Lauf gewährleistet ist, ist es zweckmäßig, die Zahnköpfe zu runden, d.h. die Kanten zwischen dem Kopfkreis und den Zahnflanken zurückzunehmen. Besonders vorteilhaft kann es dabei sein, diese Zurücknahme bezüglich der Zahnmittellinie unsymmetrisch auszubilden, d.h. auf der Einlaufseite einen größeren Rundungsradius zu wählen als auf der Auslaufseite.

Zur Steuerung und Feinabstimmung der auf das Hohlrad 4, 4' von der Druckseite her wirkenden Kraft, die als Resultierende der in den einzelnen Umfangsabschnitten 34 des Ringspalts 31 im Bereich des Druckraums entsteht, sind beispielsweise in der Ausführungsform gemäß den Fig. 3, 4 Vorfüllschlitze an den mit E bezeichneten Übergängen des Saugfelds 16'in den dicht am Außenumfang des Laufrings 3' anliegenden Gehäuseabschnitten vorgesehen. Gestaltung und Anordnung eines entsprechenden Vorfüllschlitzes 10 am Auslauf-Übergang E des Saugfeldes 16' ergibt sich aus Fig. 10. Daraus ist erkennbar, daß der Vorfüllschlitz 10 sich aus dem Saugfeld 16' eine gewisse Strecke in den abdichtenden Gehäusebereich hinein erstreckt, sodaß beim Einlaufen des Laufringes 3'in diesen Bereich noch in einem gewissen Ausmaß eine Füllung der entsprechenden Zahnlücke des Hohlrads 4' durch den radialen Durchbruch 26' erfolgt. Hierdurch wird auch das Druckgefälle zu dem Beginn des Druckraums beeinflußt. Diese Beeinflussung hängt von der Anzahl von Vorfüllschlitzen 10 und deren Querschnittsgröße ab. Die Wirkungsweise von Steuer- und Vorfüllschlitzen dieser Art ist einschlägig bekannt und bedarf deshalb hier keiner näheren Erläuterung.

Die Wirkungsweise der Innenzahnradpumpe gemäß den geschilderten Ausführungsbeispielen wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Laufeinheit gemäß Fig. 5 anhand der Fig. 6 bis 9 erläutert. Dabei zeigen die Fig. 6 bis 9 die in Fig. 5 strichpunktiert eingefaßten Positionen I bis IV. Auf der Saugseite (links von der Trennlinie A-A in Fig.5) steht der Saugraum zwischen den Verzahnungen von Hohlrad 4 und Ritzel 5 und damit auch der dort befindliche Teil des Ringspalts 31 zwischen Laufring 3 und Hohlrad 4 unter dem Saugdruck des Strömungsmediums. Da in den Umfangsabschnitten 34 des Ringspalts 31 in diesem Bereich weitgehend Druckgleichheit herrscht, liegen die Dichtrollen 44 in der Position IV (Fig. 8) etwa mittig in den zugehörigen Axialnuten 32 bzw. 43, d.h. in den dadurch gebildeten Aufnahmeräumen 45. Bei der Drehung der Laufeinheit 2 in der durch Pfeil angedeuteten Drehrichtung (Fig. 5) gelangen die Aufnahmeräume 45 aus dem Saugraum, über die Trennlinie A-A hinweg, in die Position I (Fig. 6). In dieser Position liegen die Zahnköpfe des Hohlrads 4 an den Zahnköpfen des Ritzels 5 dichtend an, da - wie weiter unten erläutert - das Hohlrad in die entsprechende Richtung gedrückt wird. Beim Übergang von dem Saugraum in den Druckraum, d.h. bei dem Überschreiten der Trennlinie A-A, baut sich in den Zahnlücken des Hohlrads 4 aufgrund der Verkleinerung der Zahnlückenvolumina ein steigender Druck auf. Über die radialen Durchbrüche 24 wird jeweils entsprechender Druck in den zugehörigen Umfangsabschnitt 34 des Ringspalts 31 und in die angrenzenden Aufnahmeräume 45 übertragen. Da in der Nähe des Übergangs zwischen Saugraum und Druckraum noch unterschiedliche Drücke in den Zahnlücken herrschen, werden dort aufgrund des entsprechenden Druckgefälles zwischen den Umfangsabschnitten 34 die Dichtrollen 44 in Umfangsrichtung, entgegen der Laufrichtung, (in Fig. 6 nach links) gedrückt und dichtend an die Flanken der Axialnuten 32 und 43 angelegt. Dadurch wird auch die Ringnut 25 des Hohlrads 4 verschlossen. Bei weiterer Drehung gleicht sich das Druckgefälle im Druckraum zwischen den Umfangsabschnitten 34 weitgehend aus, sodaß in Position II (Fig. 9) die Dichtrollen 44 in ihren Aufnahmeräumen 45 wieder eine weitgehend mittige Lage einnehmen. Bei der Annäherung an den Übergang vom Druckraum zum Saugraum, d.h. an die Trennlinie A-A, stellt sich wieder ein Druckgefälle zwischen den Umfangsabschnitten 34 ein, das gegebenenfalls durch einen an der entsprechenden Stelle E (Fig. 3) vorhandenen Steuerschlitz 10 bestimmt ist. Folglich wird in der Position II (Fig.7) die Dichtrolle 44 in ihrem Aufnahmeraum 45 wieder in Umfangsrichtung, diesmal in Laufrichtung, verstellt und dichtend an die Flanken der Axialnuten angedrückt. Dadurch ist die Anzahl der unter höherem Druck stehenden Umfangsabschnitte 34 zwischen den Positionen I und III und folglich die in diesem Bereich auf das Hohlrad 4 wirkende Druckkraft bestimmt.

Bei dem erneuten Überschreiten der Trennlinie A-A und dem Eintreten der radialen Durchbrüche 24 und 26 in den Saugraum werden die Umfangsabschnitte 34 und damit auch die Aufnahmeräume 45 voll auf Saugdruck entlastet.

Da die Dichtrollen 44 in den Aufnahmeräumen 45 zugleich als Mitnehmerelemente wirken, durch welche das angetriebene Hohlrad 4 den Laufring 3 mitnimmt, stellt sich im drucklosen Zustand in den Umfangsabschnitten 34 eine Anlage der Dichtrollen 44 an der in Laufrichtung hinteren Flanke der Axialnuten 43 und an der in Laufrichtung vorderen Flanke der Axialnuten 32 ein. Jedoch wird durch die vorstehend geschilderten Druckverhältnisse in den einzelnen Umfangsabschnitten 34 im Bereich des Druckraums dieser Zustand aufgehoben, wobei durch die unterschiedlich gerichtete Verstellung der Dichtrollen 44 am Eintritt in den Druckraum bzw. am Ausgang davon ein Kraftausgleich herbeigeführt wird.

Infolge des zwischen dem Laufring 3 und dem Hohlrad 4 bestehenden Ringspalts 31 weicht das Hohlrad 4 unter dem höheren Druck zum Saugraum hin aus, sodaß sich in der Position II (Fig.9) die maximale Spaltbreite von beispielsweise 0,2 mm einstellt, während gegenüberliegend in der Position IV der Ringspalt völlig aufgebraucht ist. Während des Umlaufes der Laufeinheit wälzt sich auf diese Weise das Hohlrad ständig auf der Innenfläche des Laufrings 3 ab. Zugleich werden die Zahnköpfe von Ritzel und Hohlrad dichtend aneinander gedrückt, wie in den Fig. 1, 3 und 5 gezeigt ist.

Um das Anlaufverhalten der Innenzahnradpumpe zu verbessern, können wie bei der Innenzahnradpumpe nach der DE-C 44 21 255 zwischen dem Laufring 3 und dem Hohlrad 4 Druckfedern vorgesehen sein, die aufgrund der genannten Exzentrizität zwischen Laufring und Hohlrad auch im Ruhezustand ungleich vorgespannt sind. Diese Druckfedern können bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Fig. 1 und 2 in den radialen Durchbrüchen 24 des Hohlrads 4 angeordnet sein und sich darin auf der dort vorgesehenen Schulter 27 (Fig. 5) abstützen.

Die ausführungsform gemäß den Fig. 11 bis 14 ist eine sogenannte Rohrpumpe, die für hohe Förderdrücke bestimmt und geeignet ist. Ihr Aufbau und ihre Wirkungsweise stimmen mit denjenigen der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4 überein und bedürfen deshalb hier keiner weiteren Erläuterung. Soweit übereinstimmende Konstruktionsteile Erwähnung finden, sind sie mit dem Bezugszeichen der Ausführungsform gemäß den Fig. 3 und 4, jedoch mit dem Zusatz a bezeichnet.

Das Ritzel 5'a ist mit der Welle 6'a einstückig und beidseitig in eigenen Lagerscheiben 8 bzw. 9 gelagert. Die Laufeinheit (Ritzel, Hohlrad, Laufring) ist zusammen mit den LagerScheiben 8, 9 in einem rohrförmigen Gehäuse 11 'a aufgenommen, das stirnseitig durch Gehäusedeckel 12'a und 13 'a geschlossen ist. In dem antriebsseitigen Gehäusedeckel 12'a ist eine Radial-Wellendichtung 7 untergebracht.

Die Antriebsseitige Lagerscheibe 8 liegt abgedichtet mit ihrem Umfang an der Gehäuseinnenwand und mit ihren Stirnseiten an dem Gehäusedeckel 12'a bzw. an der Laufeinheit an. Die der Antriebsseite gegenüberliegende Lagerscheibe 9 ist sowohl axial wie auch radial druckkompensiert, um die erforderliche freie Beweglichkeit des Hohlrads 4'a in dem Laufring 3'a nicht zu behindern. Hierzu ist in der Lagerscheibe 9 auf der der Laufeinheit abgewandten Stirnfläche ein Druckfeld 90 ausgebildet, das über eine Bohrung 91 mit dem Druckraum zwischen dem Hohlrad 4'a und dem Ritzel 5'a verbunden ist. Das Druckfeld 90 hat angenähert eine Halbmond-Gestalt, wie aus Fig. 13 hervorgeht. Hierdurch wird die Lagerscheibe 9 in dichtender Anlage an der Laufeinheit gehalten.

Wie aus Fig. 14 weiterhin hervorgeht, weist die Lagerscheibe 9 auf der dem axial wirksamen Druckfeld radial gegenüberliegenden Umfangsflache zwei Radial-Druckfelder 92 bzw. 93 auf, die im wesentlichen Kreisform haben. Die Lagerscheibe 9 ist dadurch an einem durch das Druckfeld 90 möglichen Kippen gehindert und gewährleistet sowohl die stirnseitige Abdichtung der Laufeinheit als auch die erforderliche radiale Beweglichkeit des Hohlrades 4'a.

Im Unterschied zu der Ausführungsform gemäß den Fig. 3, 4 weist in der hier beschriebenen Ausführungsform das Hohlrad 4'a keine umlaufende Ringnut an seiner äußeren Umfangsflache auf; die radialen Durchbrüche 24'a münden unmittelbar in die Außenumfangsflache.

Im Rahmen der Erfindung kann von den hier geschilderten Ausführungsbeispiel abgewichen werden. So können anstelle der aus Kunststoff bestehenden Dichtrollen 44 solche aus geschliffenem Stahl eingesetzt werden, was sich ohnehin bei Betriebstemperaturen über z.B. 180°C als erforderlich erweist. Weiterhin kann anstelle einer Reihe von Radialdurchbrüchen 24 im Hohlrad 4 eine Doppelreihe davon vorgesehen sein, um dadurch das Füllvermögen der Zahnlücken zu verbessern. Auch können Steuer- oder Vorfüllschlitze gemäß Fig. 10 anstelle der Anordnung an der Umfangsflache der Gehäusebohrung auch in den Gehäusedeckeln im Bereich der Verzahnungen von Ritzel und Hohlrad vorgesehen werden. Weiterhin können in bekannter Weise bei hohen Drücken zwischen den Gehäusedeckeln und den Seitenflächen der Laufeinheit Axial-Druckplatten vorgesehen werden, um die auftretenden Axialkräfte besser zu beherrschen. Insbesondere können bei der Ausführungsform gemäß den Fig. 11 bis 14 an beiden Lagerscheiben 8, 9 radiale bzw. axiale Druckfelder vorgesehen sein. Schließlich versteht sich, daß abweichend von der Art der Verzahnung (Evolventen- Verzahnung) in den geschilderten Ausführungsbeispielen jede andere bekannte Art einer Verzahnung, z. B. eine Trochoiden- oder Zykloiden-Verzahnung gewählt werden kann.

Claims

Patentansprüche

1. Füllstücklose Innenzahnradpumpe, mit einem Gehäuse (1, 1' ), einem in dem Gehäuse umlaufenden innenverzahnten Hohlrad (4, 4'), einem mit dem Hohlrad kämmenden, drehbar gelagerten Ritzel (5), dessen Zähne durch einen Eingriff in Zahnlücken des Hohlrads einerseits und einen Dichtkontakt mit den Zahnköpfen des Hohlrads in einem dem Zahnlückeneingriff annähernd diametral gegenüberliegenden Hohlradbereich andererseits einen Saugraum und einen Druckraum der Verzahnung definieren, mit einem Laufring (3, 3'), in dem das Hohlrad mit einem Radialspiel unter Bildung eines Ringspalts (31) aufgenommen ist und mit diesem umläuft, wobei die Umfangsflache des Hohlrads die Hohlradstirnseiten durchsetzende Axialnuten (43) aufweist, in denen Dichtelemente (44) bewegbar aufgenommen sind, wodurch der Ringspalt zwischen dem Laufring und der Umfangsflache des Hohlrads in gegeneinander abdichtbare Umfangsabschnitte (34) unterteilt ist, und wobei auf der Seite des Druckraums die Umfangsabschnitte des Ringspalts mit dem Druckraum über radiale Durchbrüche (24) des Hohlrads in Strömungsverbindung stehen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß den Axialnuten (43) in der Umfangsflache (42) des Hohlrads (4, 4') Axialnuten (32) in der Innenfläche (33) des Laufrings (3, 3') gegenüberliegen und daß die Dichtelemente (44) in den durch die Axialnuten (32, 43) der Hohlrad-Umfangsflache (42) und der Laufring-Innenflache (33) gebildeten Aufnahmeräumen (45) in Umfangsrichtung in eine die Aufnahmeräume abdichtende Lage bewegbar aufgenommen sind.

2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Aufnahmeräume (45) für die Dichtelemente (44) in ihrer Querschnittsform an die Querschnittsform der Dichtelemente angepasst sind und die Dichtelemente mit einem geringen Spiel aufnehmen.

3. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Dichtelemente als Rollen ausgebildet sind.

4. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die radialen Durchbrüche (24) des Hohlrads in eine das Hohlrad umgebende Ringnut (25) in der Hohlrad-Umfangsfläche und/oder der Laufring- Innenfläche münden.

5. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Axialnuten (32, 43) etwa mittig zwischen den radialen Durchbrüchen des Hohlrads angeordnet sind.

6. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die radialen Durchbrüche des Hohlrads jeweils eine radial nach außen weisende Schulter besitzen, auf der sich jeweils eine an der Innenfläche des Laufrings anliegende Druckfeder abstützt.

7. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der Laufring (3, 3') zu den radialen Durchbrüchen (24) des Hohlrads (4, 4') koaxiale Durchbrüche (26, 26' ) aufweist.

8. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 7, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die radialen Durchbrüche (26') des Laufrings (3') saugseitig und druckseitig jeweils eine Strömungverbindung zu einem radial gerichteten Einlaß (15') bzw. Auslaß (17') des Gehäuses bilden.

9. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das Ritzel (5'a) beidseitig in Lagerscheiben (8, 9) gelagert ist, die abdichtend an den Stirnseiten der aus Ritzel (5'a), Hohlrad (4'a) und Laufring (3'a) bestehenden Laufeinheit anliegen.

10. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß mindestens eine der Lagerscheiben (8, 9) zum Zweck der stirnseitigen Abdichtung der Laufeinheit ein axial wirksames Druckfeld (90) sowie mindestens ein radial wirksames Druckfeld (92, 93) aufweist.