EP0891489B1 - Innenläuferzahnradölpumpe mit saug- und drucknierenerweiterungen - Google Patents

Innenläuferzahnradölpumpe mit saug- und drucknierenerweiterungen Download PDF

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EP0891489B1
EP0891489B1 EP97953632A EP97953632A EP0891489B1 EP 0891489 B1 EP0891489 B1 EP 0891489B1 EP 97953632 A EP97953632 A EP 97953632A EP 97953632 A EP97953632 A EP 97953632A EP 0891489 B1 EP0891489 B1 EP 0891489B1
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suction
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Harald Dehmel
Robert Laux
Bernd Schreiber
Günther Stützle
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Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
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Schwaebische Huettenwerke Automotive GmbH
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    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/06—Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • 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
    • F04C2/102—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 the two members rotating simultaneously around their respective axes

Definitions

  • the invention relates to an internal rotor gear oil pump with the features of the preamble of claim 1.
  • Internal rotor gear pumps are increasingly used as oil pumps for filling gearboxes or other pumps on the one hand, for lubricating internal combustion engines on the other hand. In all cases there are a. the requirements, one to generate the most uniform possible pulsation-free flow, the effects to minimize cavitation in the pump and the cavitation and pulsation associated with it Reduce noise.
  • the invention is directed to Internal rotor gear pumps for oil production according to these requirements improve.
  • the oil to be pumped is known pumps by one in the pump housing running suction channel essentially at the level of the tooth engagement between the inner and External rotor in a so-called suction kidney fed as tangentially as possible between the The teeth of the two runners are conveyed and if possible via a so-called pressure kidney tangential pressure channel out of the housing the consumption points fed.
  • suction and pressure channels only on one side, mostly for space reasons, the housing side, the Gear pair, while the opposite side closing the delivery chamber of the housing, usually the cover, has a smooth surface towards the inside of the pump.
  • the oil flow thus enters the delivery chambers on one side of the gear rotor pair and leaves it on the same side again.
  • Such a pump is e.g. B.
  • the invention changes those available for suction and pressure in the pump Spaces in such a way that on the inflow and outflow side, or at least the outflow side, opposite Side, usually in the lid, additional kidneys can be arranged in the correspond essentially to the suction and pressure kidneys, but especially from these partly deviate in their radial extension.
  • the suction kidneys are rare on both Runner pair designed essentially identically, the pressure kidney on the outflow side opposite side is opposite the end of the suction kidney Direction of conveyance withdrawn.
  • the distance is preferably on the inflow / outflow side so large that one tooth of the pair of runners is covered without a kidney is, while the distance on the opposite side is 1.5 to 2 teeth of the rotor pair is.
  • the dimension of the covers on the inflow / outflow side the opposite side is usefully dependent on the The speed at which the pump is to work is selected larger or smaller. Surprisingly has been shown that by the relatively simple additional design of the pump housing with kidneys of different sizes on both sides significant reduction in cavitation and thus the resulting Noises as well as the pulsation can be achieved.
  • the side opposite the inflow / outflow side Kidneys have no direct connection to the inflow or outflow channels, can be arranged even if this page is about Cover side of the pump.
  • the pump cover can namely because of the with the various arrangements of the pumps often only available to a limited extent standing space are usually not widened, and therefore leaves the arrangement of inflow or outflow channels.
  • the pump according to the invention can thus can also be used as a replacement for existing pump designs, without that changes would have to be made in the vicinity of the pump. This is of particular importance z. B. when using the pumps as lubricating oil pumps for Internal combustion engines in motor vehicles, where due to the otherwise associated prohibit high expenditure on design changes to the internal combustion engine.
  • FIGS. 1 to 5 show the housing and cover of a pump without kidney expansion 3 and 4 the pump design according to the invention also in Top view.
  • Fig. 5 shows the pump according to the invention in a section in the plane A-A of Figs. 3 and 4.
  • Fig. 1 shows a view of the pump housing 1 with holes for fastening screws 2 and a central bore for the drive shaft 3.
  • the Suction kidney 4 and, essentially radially opposite, the pressure kidney 5 are arranged.
  • the beginning of the pressure kidney 7 is a tooth division of that in the pump arranged inner rotor gear set (not shown).
  • FIG Cover 8 of the pump only for the holes corresponding to the housing Fixing screws and drive shaft on, but no kidneys to hold the oil to be extracted.
  • Fig. 3 shows that in the housing area of the pump even with the inventive Execution no changes are required.
  • the design of the pump housing is identical to that of the prior art.
  • the distance between the end of the suction kidney and the beginning of the pressure kidney is also a tooth pitch of the internal rotor gear set.
  • a "blind" suction kidney extension 9 and opposite the pressure kidney 5 also a “blind” pressure kidney extension 10. While the Suction kidney extension 9 in its contours essentially the opposite Suction kidney 4 corresponds and deviates from this only in that it is at an opening opposite to the feed channel, the pressure kidney extension 10 is on the area of the teeth of the inner rotor gear set. The beginning of the expansion of the kidney in the direction of rotation 11 is opposite the beginning of the pressure kidney 7 (cf. Fig. 3) withdrawn by 0.5 to 1 tooth pitch of the inner rotor gear set, so that the distance between the beginning of the pressure kidney extension 11 and the end the suction kidney extension 12 is 1.5 to 2 tooth pitches. The exact measure of The distance between the two boundary lines is dependent on that conveying fluid and the operating conditions of the pump so that a Minimization of cavitation and thus the noise level, the pressure pulsation and the Power consumption is achieved.
  • Fig. 5 shows a section through the pump design according to the invention on the Level A-A of FIGS. 3 and 4 the arrangement of the suction and pressure kidney extensions 9 and 10 in the cover 8 of the pump. It is also evident that the kidney enlargement in the outflow area only a part of the delivery space between the Covered teeth of the internal rotor gear set and that the suction and Pressure kidney extensions 9 and 10, compared to the suction and pressure kidneys 4 and 5, have a relatively shallower depth. This can, depending on the operating characteristics the pump, can also be varied for optimization.
  • the arrangement of the suction kidney extension 9 is not in all cases the use of appropriate pumps is required. For pumps that are below lower Speeds are running, a suction kidney extension can be omitted.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Innenläuferzahnradölpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
Innenläufer-Zahnradpumpen werden vermehrt als Ölpumpen eingesetzt, zum Befüllen von Getrieben oder anderen Pumpen einerseits, zum Schmieren von Verbrennungsmotoren andererseits. In allen Einsatzfällen bestehen u. a. die Anforderungen, einen möglichst gleichmäßigen pulsationsfreien Förderstrom zu erzeugen, die Auswirkungen der Kavitation in der Pumpe zu minimieren und die mit Kavitation und Pulsation einhergehende Geräuschentwicklung zu reduzieren. Die Erfindung ist darauf gerichtet, Innenläufer-Zahnradpumpen für Ölförderung entsprechend dieser Anforderungen zu verbessern.
Das zu fördernde Öl wird den bekannten Pumpen durch einen im Pumpengehäuse verlaufenden Saugkanal im wesentlichen in Höhe des Zahneingriffs zwischen Innenund Außenläufer in einer sog. Saugniere möglichst tangential zugeführt, zwischen den Zähnen der beiden Läufer gefördert und über eine sog. Druckniere durch einen möglichst tangential verlaufenden Druckkanal aus dem Gehäuse heraus den Verbrauchsstellen zugeführt. In den bekannten Ausführungen befinden sich Saug- und Druckkanal ausschließlich auf einer Seite, meist, aus Raumgründen, der Gehäuseseite, des Zahnradpaares, während die gegenüberliegende den Förderraum abschließende Seite des Gehäuses, meist der Deckel, zum Pumpeninneren hin eine glatte Oberfläche hat. Der Ölstrom tritt damit auf einer Seite des Zahnradläuferpaares in die Förderräume ein und verläßt diese wieder auf der gleichen Seite. Eine derartige Pumpe ist z. B. beschrieben in der DE-PS 3410015 oder der EP-PS 0161421. Innenzahnradölpumpen der beschriebenen Art erreichen bei hohen Drehzahlen häufig den Zustand der Kavitation. Da die Förderräume zwischen den Zähnen des Läuferpaares bei sehr rascher Umdrehung nicht mehr völlig gefüllt werden, wird unter Unterdruck Luft im geförderten Öl gelöst und Öldampf gebildet. Die Gase implodieren bei zunehmendem Druck auf der Druckseite, wodurch der Geräuschpegel, die Druckpulsation und die Leistungsaufnahme ansteigen. In besonders negativen Fällen können durch diese Implosionen Pumpenteile mechanisch angegriffen und sogar zerstört werden. Die bisherigen Versuche, diesen Folgen vorzubeugen, haben sich darauf beschränkt, die Konturen insbesondere des nierenförmig ausgebildeten Zuleitungskanals zu verändern, d. h., diesen zu verlängern oder zu verkürzen, auch z. B. in seinen Endbereichen in zwei Teil-Nieren aufzuteilen. Das Ergebnis dieser Bemühungen war bisher jedoch noch unbefriedigend. Vorteile, die erreicht wurden, ergaben Nachteile an anderer Stelle.
Die Erfindung verändert die für Saugen und Drücken in der Pumpe zur Verfügung stehenden Räume in der Weise, daß auf der der Einström- und Ausströmseite, zumindest aber der Ausströmseite, gegenüberliegenden Seite, meist im Deckel, zusätzliche Nieren angeordnet werden, die im wesentlichen den Saug- und Drucknieren entsprechen, von diesen jedoch insbesondere in ihrer radialen Erstreckung teilweise abweichen.
Derartige Ausgestaltungen sind im Prinzip, soweit zusätzliche der Einström- und Ausströmseite gegenüberliegende Nieren angeordnet sind, ebenfalls bereits bekannt, z. B. aus der DE OS 2 249 395, der DE PS 35 06 928 C2 oder der DE OS 29 34 002 A1. Alle bisher bekannten Ausführungen dieser Art verfolgen jedoch ausschließlich den Zweck, zu förderndes Fluid auch auf die Gegenseite des Läuferpaares zu bringen, um so den seitlich gegen das Läuferpaar anstehenden Druck auf beiden Seiten wirken zu lassen und damit das Anlaufen der Läufer gegen eine Gehäusewandung mit den sich daraus ergebenden nachteiligen Folgen für Leistung und Verschleiß der Pumpe zu verhindern. Die Aufgabe, durch eine unterschiedliche Gestaltung der Nieren auf der Einström-/Ausströmseite einerseits und der Gegenseite andererseits die Füllung der Hohlräume zwischen den Zähnen zu verbessern und die Kavitation zu verringern, liegt den Vorveröffentlichungen nicht zugrunde. Ebenso finden sich keine daraus abgeleiteten unterschiedlichen Nierengestaltungen.
In der erfindungsgemäßen Ausführung sind die Saugnieren auf beiden Selten des Läuferpaares im wesentlichen identisch gestaltet, die Druckniere auf der der Ausströmseite gegenüberliegenden Seite ist aber gegenüber dem Ende der Saugniere in Förderrichtung zurückgenommen. Vorzugsweise ist dabei der Abstand auf der Einström-/Ausströmseite so groß, daß ein Zahn des Läuferpaares ohne Niere abgedeckt ist, während der Abstand auf der gegenüberliegenden Seite 1,5 bis 2 Zähne des Läuferpaares beträgt. Das in die Förderräume einströmende Öl hat auf diese Weise die Möglichkeit, mit fortschreitendem Aufbau des Förderdrucks teilweise in den zusätzlichen Nierenraum überzutreten, wodurch rückwärtswirkend auch die vollständige Befüllung der Zahnzwischenräume in dem Bereich erreicht wird, in dem die Druckniere nur einseitig vorhanden ist. Das Maß der Abdeckungen auf der der Einström/Ausströmseite gegenüberliegenden Seite wird dabei sinnvollerweise abhängig von der Drehzahl, unter der die Pumpe arbeiten soll, größer oder kleiner gewählt. Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß durch die relativ einfache zusätzliche Ausgestaltung des Pumpengehäuses mit beidseitig unterschiedlich großen Nieren eine wesentliche Reduzierung der Kavitation und damit der daraus herrührenden Geräusche sowie der Pulsation erreicht werden kann.
Da die auf der der Einström-/Ausströmseite gegenüberliegenden Seite angeordneten Nieren keine direkte Verbindung zu den Einström- bzw. Ausströmkanälen haben, können sie auch dann angeordnet werden, wenn es sich auf dieser Seite um die Deckelseite der Pumpe handelt. (Der Pumpendeckel kann nämlich aus Gründen des bei den verschiedenen Anordnungen der Pumpen häufig nur beschränkt zur Verfügung stehenden Raumes meist nicht verbreitert werden, und läßt deshalb die Anordnung von Ein- oder Ausströmkanälen nicht zu.) Die erfindungsgemäße Pumpe kann damit auch eingesetzt werden als Ersatz für bereits vorhandene Pumpenausführungen, ohne daß in der Umgebung der Pumpe Änderungen vorgenommen werden müßten. Dies ist von besonderer Bedeutung z. B. beim Einsatz der Pumpen als Schmierölpumpen für Verbrennungsmotoren in Kraftfahrzeugen, wo sich wegen des damit sonst verbundenen hohen Aufwandes Konstruktionsänderungen am Verbrennungsmotor verbieten.
In einer vereinfachten Ausführung, die vorzugsweise geeignet ist für Pumpen, die unter niedrigeren Drehzahlen laufen, kann auf die doppelte Anordnung der Saugniere verzichtet werden.
Die Erfindung wird im folgenden an den Fig. 1 bis 5 beispielhaft beschrieben. Dabei stellen die Fig. 1 und 2 Gehäuse und Deckel einer Pumpe ohne Nierenerweiterung in Draufsicht dar, Fig. 3 und 4 die erfindungsgemäße Pumpenausführung ebenfalls in Draufsicht. Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Pumpe in einem Schnitt In der Ebene A-A der Fig. 3 und 4.
Fig. 1 zeigt einen Blick auf das Pumpengehäuse 1 mit Bohrungen für Befestigungsschrauben 2 und einer Zentralbohrung für die Antriebswelle 3. Im Gehäuse sind die Saugniere 4 und, im wesentlichen radial gegenüberliegend, die Druckniere 5 angeordnet. Der Abstand zwischen dem Ende der Saugniere in Förderrichtung 6 und dem gegenüberliegenden Beginn der Druckniere 7 beträgt eine Zahnteilung des in der Pumpe angeordneten Innenläufer-Zahrradsatzes (nicht dargestellt).
In der Ausführung gemäß dem Stand der Technik weist der in Fig. 2 dargestellte Deckel 8 der Pumpe lediglich die mit dem Gehäuse korrespondierenden Bohrungen für Befestigungsschrauben und Antriebswelle auf, jedoch keine Nieren zur Aufnahme des zu fördernden Öls.
Fig. 3 läßt erkennen, daß im Gehäusebereich der Pumpe auch bei erfindungsgemäßer Ausführung keine Änderungen erforderlich sind. Die Gestaltung des Pumpengehäuses ist mit der des Standes der Technik identisch. Der Abstand zwischen Ende der Saugniere und Anfang der Druckniere beträgt auch hier eine Zahnteilung des Innenläufer-Zahnradsatzes.
In der erfindungsgemäßen Ausführung des Deckels 8 gemäß Zeichnung 4 befindet sich gegenüber der Saugniere 4 eine "blinde" Saugnierenerweiterung 9 und gegenüber der Druckniere 5 eine ebenfalls "blinde" Drucknierenerweiterung 10. Während die Saugnierenerweiterung 9 in ihren Konturen im wesentlichen der gegenüberliegenden Saugniere 4 entspricht und von dieser nur dadurch abweicht, daß es an einer Öffnung gegenüber dem Zuführkanal fehlt, ist die Drucknierenerweiterung 10 auf den Bereich der Zähne des Innenläufer-Zahnradsatzes beschränkt. Der Anfang der Drucknierenerweiterung in Drehrichtung 11 ist gegenüber dem Anfang der Druckniere 7 (vgl. Fig. 3) um 0,5 bis 1 Zahnteilung des Innenläufer-Zahnradsatzes zurückgenommen, so daß der Abstand zwischen dem Anfang der Drucknierenerweiterung 11 und dem Ende der Saugnierenerweiterung 12 1,5 bis 2 Zahnteilungen beträgt. Das exakte Maß des Abstandes zwischen den beiden Begrenzungslinien ist in Abhängigkeit von dem zu fördernden Fluid und den Betriebsbedingungen der Pumpe so festzulegen, daß eine Minimierung der Kavitation und damit des Geräuschpegels, der Druckpulsation und der Leistungsaufnahme erreicht wird.
Fig. 5 zeigt in einem Schnitt durch die erfindungsgemäße Pumpenausführung auf der Ebene A-A der Fig. 3 und 4 die Anordnung der Saugnieren- und Drucknierenerweiterungen 9 und 10 im Deckel 8 der Pumpe. Es ist zugleich ersichtlich, daß die Drucknierenerweiterung im Ausströmbereich nur einen Teil des Förderraums zwischen den Zähnen des Innenläuferzahnradsatzes überdeckt und daß die Saugnieren- und Drucknierenerweiterungen 9 und 10, verglichen mit den Saug- und Drucknieren 4 und 5, eine verhältnismäßig geringere Tiefe aufweisen. Diese kann, abhängig von den Betriebscharakteristiken der Pumpe, ebenfalls zu Optimierung variiert werden.
Wie ausgeführt ist die Anordnung der Saugnierenerweiterung 9 nicht in allen Fällen des Einsatzes entsprechender Pumpen erforderlich. Bei Pumpen, die unter niedrigeren Drehzahlen laufen, kann eine Saugnierenerweiterung entfallen.
"Liste der Bezugszeichen"
1
Pumpengehäuse
2
Bohrung für Befestigungsschraube
3
Zentralbohrung für Antriebswelle
4
Saugniere
5
Druckniere
6
Ende der Saugniere
7
Anfang der Druckniere
8
Deckel
9
Saugnierenerweiterung
10
Drucknierenerweiterung
11
Anfang der Drucknierenerweiterung
12
Ende der Saugnierenerweiterung

Claims (5)

  1. Innenläufer-Zahnradpumpe zum Fördern von Fluiden, vorzugsweise Öl in Getrieben, Pumpen oder Verbrennungsmotoren, mit einem Innenläufer-Zahnradsatz, der in einem Pumpengehäuse (1) angeordnet und durch eine zentrale Welle angetrieben ist, wobei das Pumpengehäuse (1) durch einen an dem Pumpengehäuse und dem Innenläufer-Zahnradsatz anliegenden Deckel (8) abgeschlossen wird, sowie mit mindestens je einer im Pumpengehäuse verlaufenden, in ihren Endbereichen die Zähne des Innenläufer-Zahnradsatzes ganz oder teilweise überdeckenden Zuführ- d.h. Saug- und Abführ- d.h. Druck- Niere (4) bzw. (5), die mit dem Abfluß aus bzw. Zufluß zu dem Verbraucher in Verbindung stehen und sich im Deckel (8) gegenüber den Saug- bzw. Drucknieren (4) bzw. (5) befindenden Saug- bzw. Drucknierenerweiterungen (9) bzw. (10), die mit dem Abfluß aus bzw. Zufluß zu dem Verbraucher nur über die Zwischenräume zwischen den Zähnen des Innenläufer-Zahnradsatzes und die Saug- bzw. Drucknieren (4) bzw. (5) indirekt in Verbindung stehen,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Drucknierenerweiterung (10) gegenüber der Saugnierenerweiterung (9) in Förderrichtung zurückgesetzt ist, so daß die Drucknierenerweiterung (10) den Bereich der Zähne des Innenläufer-Zahnradsatzes in geringerem Umfang überdeckt als die gegenüberliegende Druckniere (5).
  2. Innenläufer-Zahnradpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Drucknierenerweiterung (10) in Förderrichtung zunehmend schmälerwerdend gestaltet ist.
  3. Innenläufer-Zahnradpumpe gemäß Anspruch 1,
    daduch gekennzeichnet, daß
    der Abstand zwischen dem Ende der Saugnierenerweiterung (12) und dem Anfang der Drucknierenerweiterung (11) In Förderrichtung das 0,5 bis 1fache der Zahnbreite des Innenläufer-Zahnradsatzes mehr beträgt als der Abstand zwischen dem Ende der Saugniere (6) und dem Anfang der Druckniere (7) in Förderrichtung.
  4. Innenläufer-Zahnradpumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    die Pumpe im Deckel (8) nur eine Drucknierenerweiterung (10), aber keine Saugnierenerweiterung (9) aufweist.
  5. Innenläufer-Zahnradpumpe nach Ansprüchen 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß
    sich die Saug- und Drucknieren (4) bzw. (5), sowie die Zufluß- und Abflußkanäle zu bzw. von ihnen im Deckel (8) der Pumpe, die Saug- und Drucknierenerweiterungen (9) bzw. (10) dagegen im Pumpengehäuse (1) befinden.
EP97953632A 1996-12-16 1997-12-16 Innenläuferzahnradölpumpe mit saug- und drucknierenerweiterungen Expired - Lifetime EP0891489B1 (de)

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DE19651950 1996-12-16
DE19651950 1996-12-16
DE19747786 1997-10-29
DE19747786A DE19747786A1 (de) 1996-12-16 1997-10-29 Innenläuferzahnradölpumpe
PCT/DE1997/002931 WO1998027339A1 (de) 1996-12-16 1997-12-16 Innenläuferzahnradölpumpe mit saug- und drucknierenerweiterungen

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EP0891489A1 EP0891489A1 (de) 1999-01-20
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