EP1039135A2 - Sichellose Innenzahnradpumpe mit in die Zahnköpfe eingesetzten Dichtelementen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine sichellose Innenzahnradpumpe mit den folgenden Merkmalen: mit einem innenverzahnten Hohlrad; mit einem mit dem Hohlrad kämmenden Ritzel; Hohlrad und Ritzel sind in einem Gehäuse drehbar gelagert; das Gehäuse weist einen Sauganschluss und einen Druckanschluss auf. Um einen Wirkungsgradabfall sowie Druckpulsationen bei höheren Betriebsdrücken zu vermeiden, werden die Dichtelemente gemäß der Erfindung aus Metall hergestellt; das Hohlrad weist Durchbrüche für das zu pumpende Medium auf; jeder Zahnkopf des Hohlrades weist eine Profilnut auf, in der sich ein radial bewegliches Dichtelement zum Erzielen einer gleitenden Abdichtung mit den Zahnköpfen des Ritzels befindet. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine sichellose Innenzahnradpumpe zur Erzeugung von Hochdruck nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine Pumpe dieser gattungsgemäßen Bauart ist aus der DE 41 04 397 A1 bekannt.

Innenzahnrad pumpen weisen im allgemeinen ein innenverzahntes Hohlrad auf, mit dem ein außenverzahntes Ritzel mit geringerer Zähnezahl kämmt, d.h. treibend in Eingriff steht. Jeder Zahnkopf des Hohlrades weist eine Profilnut auf. In diese Nut ist ein Dichtelement eingesetzt. Dieses gelangt beim Umlauf des Ritzels mit dessen Zahnköpfen in gleitenden Kontakt. Dabei wird kurzfristig eine Abdichtung hergestellt, die den Saugraum gegen den Druckraum absperrt. Zum Erzielen eines gewissen Anpressdruckes sind die radial äussren Enden der Dichtelemente mit Federn beaufschlagt.

Die Dichtelemente bestehen in der Regel aus Kunststoff. Dabei ging man bisher davon aus, dass eine gewisse Elastizität im Hinblick auf die Abdichtung notwendig ist.

Im praktischen Betrieb hat sich gezeigt, dass es insbesondere bei höheren Betriebsdrücken zu Erscheinungen kommt, die bisher nicht erklärlich waren. Hierzu gehört vor allem ein Abfall des Wirkungsgrades der Pumpe. Aber auch Druckpulsationen haben sich eingestellt, die höchst unerwünscht sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Innenzahnradpumpe derart zu gestalten, dass weder ein Abfall des Wirkungsgrades auftritt noch Druckpulsationen in Erscheinung treten.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Die Erfinder haben im einzelnen folgendes erkannt:

Die Scheitel der Zahnköpfe des Ritzels liegen auf unterschiedlichen Radien. Dies ist durch Fertigungstoleranzen bedingt. Dies bedeutet beispielsweise, dass der Scheitelpunkt des einen Zahnkopfes auf einem größeren Radius als der Scheitelpunkt des Zahnkopfes eines benachbarten Zahnes liegt. Für die Dichtelemente bedeutet dies, dass auch ihre Dichtflächen beim Umlauf des Ritzels von Zahn zu Zahn auf unterschiedlichen Radien liegen. In gewisser Weise führen die Dichtelemente hierdurch eine tanzende Bewegung in radialer Richtung aus. Die Bewegung findet zwar nur im Mikro-Bereich statt, jedoch ist sie existent. Sie führt zu einer Relativbewegung des einzelnen Dichtelementes an der Laibung der Profilnut, die in den Zahnkopf des Hohlrades eingearbeitet ist.

Ein weiterer Umstand kommt hinzu: Wie oben ausgeführt, stellt das einzelne Dichtelement eine Sperre zwischen dem Saugraum und dem Druckraum dar. Dies bedeutet, daß ein Druckdifferential auf das Dichtelement einwirkt, mit Druckrichtung vom Saugraum zum Druckraum. Dies bedeutet weiterhin, daß die dem Saugraum zugewandte Seitenfläche des Dichtelementes gegen die betreffende Laibung der Profilnut angepresst wird. Die genannte Mikrobewegung in radialer Richtung führt im Hinblick auf das genannte Druckdifferential zu einem Schleifvorgang. Dieser hat einen Verschleiß der beteiligten Flächen zufolge. Das Dichtelement wird in höchst unerwünschter Weise an seiner einen Fläche bearbeitet. Der Verschleiß kann derart stark werden, dass er zu einem Verkanten der Dichtelemente und damit zu Störungen des Zahneingriffes führt. Deshalb konnte er auch nicht als Ursache für die obengenannten schädlichen Auswirkungen (Wirkungsgradverlust, Druckpulsationen) ermittelt werden.

Eine weitere erfinderische Erkenntnis besteht darin, dass statt des Kunststoffes Metalle als Material für die Dichtelemente durchaus geeignet sind. Sehr gut bewährt hat sich Stahl, beispielsweise gewöhnlicher Kohlenstoffstahl, aber auch verschleißfeste Edelstähle.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in

Fig. 1

einen Querschnitt durch eine sichellose Innenzahnradpumpe im Bereich der beiden Zahnräder;

Fig. 2

eine vergrößerte Ausschnittdarstellung des Bereiches der beiden Zahnräder, in dem die Dichtelemente ihre Dichtwirkung entfalten.

Die Fig. 1 zeigt in einem Querschnitt eine sichellose, kopfdichtende und spielbehaftete jeweils mit einer Flanke dichtenden Innenzahnradpumpe, und zwar im Bereich eines Gehäuseteils 1, dem sich - in Axialrichtung betrachtet - weitere Gehäuseteile anschließen. Ein auf einer Antriebswelle 4 befestigtes außenverzahntes Ritzel 5 steht im Eingriff mit einem innenverzahnten Hohlrad 6 und bildet so eine Verzahnung 12. Das Ritzel 5 und das Hohlrad 6 sind nicht koaxial, sondern exzentrisch zueinander gelagert; ferner weist das Ritzel 5 einen Zahn weniger auf als das Hohlrad 6, so daß jeweils die Außenseite eines Zahnkopfes 13 am Ritzel 5 mit der Innenseite eines Zahnkopfes 14 am Hohlrad 6 in Berührung kommt. Zu erkennen ist ferner ein Sauganschluß 7 in der Zone, bei der unter Drehung in Pfeilrichtung X die Zähne am Ritzel 5 beziehungsweise Hohlrad 6 außer Eingriff geraten. Dem Sauganschluß 7 im Gehäuseteil 1, in dem das Hohlrad 6 und das Ritzel 5 gelagert sind, schließt sich in axialer Richtung jeweils zu den benachbarten Gehäuseteilen eine Saugtasche 8 an, die sich über einen Teil der Mantelfläche 20 des Hohlrads 6 erstreckt. Ein Druckanschluß 10 befindet sich, ebenfalls ausgehend von einer sich über einen Umfangsbereich am Hohlrad 6 erstreckenden Drucktasche 11, auf der gegenüberliegenden Seite der Pumpe. Die Zuströmung vom Druckmedium zum Innenraum der Pumpe, also zu den Zahnlücken im Ritzel 5 und im Hohlrad 6, welche die Förderung des Druckmediums bewirken, erfolgt axial und über radiale Durchbrüche 17 im Hohlrad 6. Diese Durchbrüche 17 gehen von der Mantelfläche 20 des Hohlrads 6 aus und münden in dessen Zahngrund.

Gemäß der Darstellung nach Fig. 1 sind an den Zahnköpfen des Hohlrads 6 jeweils Dichtelemente 30 eingesetzt, die - in Drehrichtung des Ritzels 5 betrachtet - die Verzahnung 12 zwischen Ritzel 5 und Hohlrad 6 abdichten.

Gemäß der in Fig. 2 gezeigten Ausschnittdarstellung ist aufgezeigt, wie die Dichtelemente 30 in schwalbenschwanzähnlichen Profilnuten 34 formschlüssig eingepaßt sind und wie die Seiten- / Berührungsflächen zwischen Dichtelement 30 und Profilnut 34 ausgebildet sein können, um über die Breite der Verzahnung 12 eine möglichst gleichmäßige Druckverteilung und damit ein möglichst stabiles Betriebsverhalten der Pumpe zu gewährleisten.

Fig. 2 zeigt das Ritzel 5 und das Hohlrad 6 in dem Bereich, in dem das/ein im Hohlrad 6 eingesetztes Dichtelement 30 dichtend am Ritzel 5 anliegt. Zur Vermeidung von Wirkungsgradverlusten im höheren Druckbereich sowie von Druckpulsationen bestehen die Dichtelemente 30 erfindungsgemäß aus Stahl.

Claims (2)

1. Sichellose Zahnradpumpe;

   1.1 mit einem innenverzahnten Hohlrad (6);

   1.2 mit einem mit dem Hohlrad (6) kämmenden Ritzel (5);

   1.3 Hohlrad (6) und Ritzel (5) sind in einem Gehäuse (1) drehbar gelagert;

   1.4 das Gehäuse (1) weist einen Sauganschluss (7) und einen Druckanschluss (10) auf;

   1.5 das Hohlrad (6) weist Durchbrüche (17) für das zu pumpende Medium auf;

   1.6 jeder Zahnkopf (14) des Hohlrades (6) weist eine Profilnut (34) auf, in der sich ein radial bewegliches Dichtelement (30) zum Erzielen einer gleitenden Abdichtung mit den Zahnköpfen des Ritzels (5) befindet; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

   1.7 die Dichtelemente (30) bestehen aus einem Metall.
2. Sichellose Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtelemente (30) aus Stahl bestehen.

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