EP1044331A1 - Baureihe für zahnradpumpen mit unterschiedlicher förderleistung und verfahren zur herstellung der einzelnen zahnradpumpen der baureihe - Google Patents

Baureihe für zahnradpumpen mit unterschiedlicher förderleistung und verfahren zur herstellung der einzelnen zahnradpumpen der baureihe

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EP1044331A1
EP1044331A1 EP99950754A EP99950754A EP1044331A1 EP 1044331 A1 EP1044331 A1 EP 1044331A1 EP 99950754 A EP99950754 A EP 99950754A EP 99950754 A EP99950754 A EP 99950754A EP 1044331 A1 EP1044331 A1 EP 1044331A1
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EP
European Patent Office
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gear
series
displacement
individual
displacement elements
Prior art date
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Withdrawn
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EP99950754A
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English (en)
French (fr)
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Tillmann KÖRNER
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Voith Turbo GmbH and Co KG
Original Assignee
Voith Turbo GmbH and Co KG
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Publication date
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Withdrawn legal-status Critical Current

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    • F04C11/00Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04C11/00Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations
    • F04C11/001Combinations of two or more machines or pumps, each being of rotary-piston or oscillating-piston type; Pumping installations of similar working principle
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
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    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
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    • F04C2230/60Assembly methods
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    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/20Rotors

Definitions

  • the invention relates to a series for gear pumps with different
  • Delivery rate also a process for the manufacture of the individual gear pumps of the series.
  • Hydraulic pumps in the form of gear pumps, in which two meshing gears are used as displacement elements, which run in a housing with close play, are known in a large number of designs. With regard to the type of displacement elements
  • hydraulic pump The main characteristic values of the hydraulic pump are the geometric displacement volume and the nominal pressure. Due to the different areas of application and the resulting application requirements, hydraulic pumps are available for different delivery volumes. The offer is usually made in series, with the individual pumps one
  • the invention is therefore based on the object of creating a series for gear pumps for different delivery volumes and thus suitability for different application requirements, in which the individual pumps of the series have as many design features as possible and which differ only by slight internal modifications.
  • the pumps themselves are to be kept as small as possible with respect to the space required, and the possibility of interchangeability with a pump of larger or smaller delivery volume in hydrostatic systems should be given without the need to replace the entire drive chain.
  • a series of gear pumps for different delivery volumes includes at least two pumps. Each pump has at least two meshing gears as displacement or displacement elements. According to the invention it is provided that each Pump of the series has the following design features which are essentially identical in terms of size:
  • the different delivery volumes are set according to the invention for pumps in a series with the same center distance between the individual displacement elements and a constant tooth width over the tooth height. It is sufficient if at least one of the two meshing gears is changed in terms of its tip diameter, but both are preferred
  • the inventor has recognized that when using so-called high toothing, relatively high delivery volumes can be achieved, since the delivery volume sensitivity is based on the tip diameter or
  • Tip circle radius is much higher than with normal gears. Even small changes in the tip circle are sufficient to achieve a corresponding increase in the delivery volume.
  • the volume increase in the radial direction of the individual pump in relation to the axes of the displacement elements or the axes of symmetry of the displacement elements is relatively small.
  • this statement also applies to a reduction in the tip diameter or tip circle radius of a single displacement element.
  • the axial length remains constant for all gear pumps in the series. The only change is in the radial direction, with the volume pump sensitivity being only slightly increased due to the high delivery volume sensitivity over the tip circle radius.
  • the constant axial length of the gear pump unit makes it possible to replace the gear pump arranged in a drive chain in accordance with the application requirement for the volume to be pumped by another gear pump of this series, which is designed for larger or smaller pumping volumes, without the entire
  • the basic toothing for maximum delivery volume is designed as a high toothing for at least one of the two displacement elements and, for minimal delivery volume, the toothing or the individual tooth elements accordingly on one smaller tip circle diameter are removed or ground.
  • the basic unit is designed for maximum delivery volume with regard to the individual meshing gears according to
  • the solution according to the invention can be used in gear pumps
  • gear pumps are single-flow or multi-flow gear pumps.
  • both displacement elements are preferably designed or constructed identically with regard to the size and the toothing geometry, while displacement elements with different designs and dimensions are used in two-flow or multi-flow gear pumps.
  • FIG. 1a illustrates a section through a gear pump of a series for gear pumps designed according to the invention and a view II; 1 b1 and 1 b2 illustrate two possible contrasts
  • FIGS. 1b1 representing a pump with a larger delivery volume of a series
  • FIG. 1b2 with a pump with a smaller delivery volume
  • FIGS. 1a and 1b each illustrate a section of the interlocking toothing of the displacement elements of the pumps shown in FIGS. 1a and 1b;
  • Fig. 3 shows an application of the solution according to the invention for multi-flow gear pumps with external teeth.
  • FIG. 1a1 illustrates a section through a gear pump 1 of a series designed according to the invention for gear pumps for different delivery volumes.
  • This has a housing 2 which is delimited at the end by a cover 3.
  • the two displacement elements - a first displacement element 4 and a second
  • Displacement element 5 - arranged.
  • the displacement elements 4 and 5 are designed as externally toothed gears in the form of spur gears which mesh with one another. Both run with tight play in the housing 2.
  • the first displacement element 4 is mounted on a drive shaft 6.
  • the drive shaft 6 is in turn supported by bearings 7 and 8 in the housing 2 or the cover 3 closing the housing.
  • the gear pump 1 also has a pressure connection 8 and a suction connection 9. Both the suction connection 9 and the pressure connection 8 are coupled to corresponding rooms, a so-called pressure chamber 8.1 and a suction chamber 9.1. The one introduced via the drive shaft 6 with the first displacement element 4
  • Displacement element the hydraulic fluid is conveyed to the pressure chamber 8 and fed from there to a corresponding consumer or displaced toward it.
  • the gear pump 1 with axial play compensation. This can be done by acting on one side of the bearing of the displacement elements or on both sides
  • the delivery volume is described according to the invention by the individual teeth of the displacement elements 4 and 5 and the inner wall 10 of the housing 2, i.e. by the so-called tooth gaps 4.1 and 5.1 between two adjacent tooth elements 4A and 4B or 5A and 5B of the individual displacement elements 4 and 5, as shown in FIG. 1a1 in a view l-l corresponding to FIG.
  • Both displacement elements 4 and 5 are for the execution according to Fig.
  • the axes of rotation or symmetry R1 for the displacement element 4 and R2 for the displacement element 5 are at a certain distance, that is to say the axis distance a in the case shown.
  • the extension of the gear pump unit 1 in the axial direction is characterized by the dimension b. 1 b1 and 1 b2 for an embodiment of a gear pump 1 and a further gear pump 100 from the gear pump series according to the invention it can be seen that the distances between the theoretical axes of rotation or axes of symmetry R1 or R2, which is also referred to as center distance a, and the axial extension b for both
  • the center distance a which is generally determined by the distance between the axes on which the individual displacement elements are mounted, can also be understood as the distance between two rotating shafts, as is the case when the second displacement element is fixed in terms of rotation with a shaft connected is. At least the first displacement element is connected to the drive shaft in a rotationally fixed manner.
  • 1 b2 illustrates an embodiment with reduced delivery volumes compared to the gear pump 1 according to FIG. 1b1.
  • the displacement elements 4 and 5 for the gear pump 1 and 104 and 105 for the gear pump 100 are designed as high toothing.
  • the tip circle diameter d ⁇ 1 B , d K2B for the displacement elements 104 and 105 is smaller than the tip circle diameter d ⁇ 1 , d K2 of the toothing elements 4A, 4B of the gear pump 1.
  • the root circle diameter dF 1B and dF 2B for the individual displacement elements 104, 105 and dF 1 and dF 2 of the displacement elements 4, 5 of the gear pumps 100 and 1 are identical.
  • the resulting difference in the form of the tooth height z 1A , z 1B or z 2 thus results in the possible displaceable volume between two adjacent tooth elements 104A, 104B or 4A or 4B and 105A, 105B or 5A, 5B different sizes with the same axial extension and thus toothing width z B1 and z B2 .
  • the embodiment shown with two identically designed displacement elements 4, 5 or 104 and 105 represents a particularly preferred embodiment. This makes it possible, starting from a gear pump design with displacement elements 4, 5 according to FIG. 1 b1, by simply machining the displacement elements
  • the toothing shown is a spur toothing or spur toothing.
  • gears are preferably designed as involute gears.
  • toothing of the individual toothing elements in a complementary manner to one another as helical toothing. Such a design is characterized by a very low noise level for large and small
  • FIGS. 1b1 and 1b2 illustrate sections from a view from the right of FIGS. 1b1 and 1b2 in an enlarged view. These serve the
  • FIG. 2a shows an embodiment corresponding to FIG. 1b1
  • FIG. 2b shows an embodiment corresponding to FIG. 1b2.
  • the geometric parameters for characterizing a toothing are entered again.
  • the base circle diameter d 4 , d 104 , d 5 , d 105 are shown . Furthermore, the tip diameter d ⁇ , d ⁇ 1B and the root diameter d F1 , d F2 , d F1A , d F1B and the tooth heights z v z 2 , z 1B and z 2B .
  • the individual displacement elements 4, 5 and 104, 105 for example, have an identical division p.
  • the design of the displacement elements of a pump in a pump series with identical dimensions or with an identical geometric design enables a particularly standardized production of the individual pumps of the pump series.
  • FIG. 3 illustrates a sectional view of a view from the right of a gear pump 200 with external teeth in the form of a two-flow gear pump in a sectional view.
  • This has three displacement elements, a first displacement element 204 and two further displacement elements 205.1 and 205.2. These are arranged and stored in a housing 202 with a housing cover 203, preferably of an axial design.
  • the gear pump 200 has two suction connections 209.1 and 209.2 and two pressure connections 208.1 and 208.2. These are each connected to corresponding suction spaces 211.1, 211.2 and pressure spaces 212.1 and 212.2.
  • the suction spaces and pressure spaces are formed in the area of the intermeshing displacement elements.
  • the displacement element 204 functions as a drive element and is therefore at least indirectly connected in a rotationally fixed manner to a drive shaft 206 or to another device, the displacement element 204 being mounted on an axis by means of a sliding bearing. Via the displacement element 204, the torque is transmitted to the further two displacement elements 205.1 and 205.2, which then rotate about their theoretical axis of rotation R 205. And R 205 2 .
  • the two displacement elements 205.1 and 205.2 are either rotatably mounted on a shaft or on an axis.
  • the displacement elements are designed with different dimensions. In particular, they differ with regard to their tip circle diameter d ⁇ , the base circle diameter d F and the base circle diameter d.
  • the two second displacement elements 205.1 and 205.2 are geometrical
  • FIGS. 1 to 3 represent preferred configurations of gear pumps of an invention

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Baureihe für Zahnradpumpen für unterschiedliche Fördervolumina mit wenigstens zwei Zahnradpumpen (1, 100); jede Zahnradpumpe weist wenigstens zwei miteinander kämmende Verdrängerelemente (45, 104, 105), ein erstes Verdrängerelement (4, 104) und ein zweites Verdrängerelement (5, 105), in Form von Zahnrädern auf. Die einzelnen Zahnradpumpen der Baureihe weisen a) im wesentlichen identische Abmessungen für den Achsabstand (a) zwischen den theoretischen Achsen bzw. den theoretischen Rotationsachsen der beiden Verdrängerelemente und b) eine im wesentlichen identische Verzahnungsbreite (zb1, zb2) in Form einer im wesentlichen identischen axialen Erstreckung der Verzahnungselemente auf. Die einzelnen Zahnradpumpen unterscheiden sich wenigstens hinsichtlich der Größe des Kopfkreisdurchmessers (dk1, dk2, dk1b, dk2b) wenigstens eines der beiden Verdrängerelemente voneinander.

Description

Baureihe für Zahnradpumpen mit unterschiedlicher Förderleistung und Verfahren zur Herstellung der einzelnen Zahnradpumpen der Baureihe
Die Erfindung betrifft eine Baureihe für Zahnradpumpen mit unterschiedlicher
Förderleistung, ferner ein Verfahren zur Herstellung der einzelnen Zahnradpumpen der Baureihe.
Hydraulikpumpen in Form von Zahnradpumpen, bei welchen als Verdrängerelemente zwei miteinander kämmende Zahnräder verwendet werden, die mit engem Spiel in einem Gehäuse laufen, sind in einer Vielzahl von Ausführungen bekannt. Hinsichtlich der Art der Verdrängerelemente werden
a) Zahnradpumpen mit Außenverzahnung b) Zahnradpumpen mit Innenverzahnung
unterschieden. Diesbezüglich wird auf Dubbel: Taschenbuch für den Maschinenbau, 18. Auflage, H4 bis H5 verwiesen. Innenzahnradpumpen sind beispielsweise aus dem Voith-Druck G 1210 8.89 1000 bekannt.
Hauptkennwerte der Hydropumpe sind das geometrische Verdrängungsvolumen und der Nenndruck. Aufgrund der unterschiedlichsten Anwendungsgebiete und den daraus resultierenden Einsatzerfordernissen werden Hydropumpen für unterschiedliche Fördervolumina angeboten. Das Anbieten erfolgt in der Regel in Baureihen, wobei die einzelnen Pumpen einer
Baureihe den gleichen Aufbau aufweisen, sich jedoch hinsichtlich ihrer Kennwerte erheblich voneinander unterscheiden, wobei ein entsprechender Zuwachs an Fördervolumen mit einer Vergrößerung der Baugröße einhergeht. Dies kann beispielsweise aus dem Voith-Druck 3.83, Seite 4 bis 5 am Beispiel einer Innenzahnrad pumpe entnommen werden. Die Vergrößerung des möglichen Förderstromes erfolgt in größeren Abständen in Gruppen, wobei das wesentliche Unterscheidungsmerkmal zwischen den Gruppen entweder in der unterschiedlichen radialen oder axialen Abmessung der Verdrängerelemente besteht. Innerhalb der Gruppen erfolgt in kleineren Schritten eine Erhöhung des möglichen Fördervolumens durch Vergrößerung der Verzahnungsbreite, d.h. der Erstreckung der Verzahnung in axialer
Richtung. Dies führt dazu, daß die einzelnen Pumpen in Antriebssträngen bei Änderung der Einsatzerfordernisse in der Regel nicht frei austauschbar sind, da diese sich hinsichtlich des beanspruchten Bauraumes stark unterscheiden und kaum Gemeinsamkeiten zwischen den einzelnen Typen festgestellt werden können.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Baureihe für Zahnradpumpen für unterschiedliche Fördervolumina und damit der Eignung für unterschiedliche Einsatzerfordernisse zu schaffen, bei welcher die einzelnen Pumpen der Baureihe möglichst viele konstruktive Merkmale gemeinsam aufweisen und die sich lediglich durch geringfügige innere Modifikationen unterscheiden. Die Pumpen selbst sind bezüglich des erforderlichen Bauraumes möglichst klein zu halten, wobei die Möglichkeit einer Austauschbarkeit gegen eine Pumpe größeren oder kleineren Fördervolumens in hydrostatischen Systemen gegeben sein soll, ohne daß die gesamte Antriebskette ausgetauscht werden muß.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale des Anspruches 1 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.
Eine Baureihe von Zahnradpumpen für unterschiedliche Fördervolumina umfaßt wenigstens zwei Pumpen. Jede Pumpe weist wenigstens zwei miteinander kämmende Zahnräder als Verdränger- bzw. Verdrängungselemente auf. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, daß jede Pumpe der Baureihe die folgenden hinsichtlich der Abmessung im wesentlichen identischen Konstruktionsmerkmale aufweist:
a) Achsabstand zwischen den Achsen der beiden miteinander kämmenden Zahnräder b) Verzahnungsbreite, d.h. Erstreckung der Verzahnung in axialer Richtung
D.h., die Pumpen einer Baureihe weisen alle den gleichen Achsabstand und die gleiche Verzahnungsbreite auf.
Mit der Angabe "im wesentlichen identisch" sollen jedoch übliche Fertigungstoleranzen mit eingeschlossen werden.
Die unterschiedlichen Fördervolumina werden erfindungsgemäß bei Pumpen einer Baureihe mit gleichem Achsabstand zwischen den einzelnen Verdrängungselementen und einer konstanten Verzahnungsbreite über die Zahnhöhe eingestellt. Dabei genügt es, wenn wenigstens eines der beiden miteinander kämmenden Zahnräder hinsichtlich seines Kopfkreisdurchmessers verändert wird, vorzugsweise werden jedoch beide
Zahnräder hinsichtlich des Kopfkreisdurchmessers verändert.
Der Erfinder hat erkannt, daß beim Einsatz von sogenannten Hochverzahnungen relativ hohe Fördervolumen erzielt werden können, da die Fördervolumenempfindlichkeit über den Kopfkreisdurchmesser bzw. den
Kopfkreisradius wesentlich höher ist als bei Normalverzahnungen. Bereits geringe Kopfkreisänderungen genügen, um eine entsprechende Vergrößerung des Fördervolumens zu erzielen. Der Volumenzuwachs in radialer Richtung der einzelnen Pumpe bezogen auf die Achsen der Verdrängerelemente bzw. die Symmetrieachsen der Verdrängerelemente ist relativ gering. In Analogie gilt diese Aussage auch für eine Verringerung des Kopfkreisdurchmessers bzw. Kopfkreisradius eines einzelnen Verdrängerelementes. Die axiale Baulänge bleibt für alle Zahnradpumpen der Baureihe konstant. Eine Änderung erfolgt lediglich in radialer Richtung, wobei aufgrund der hohen Fördervolumenempfindlichkeit über den Kopfkreisradius ein lediglich geringer Volumenzuwachs für die Gesamtbaueinheit Zahnradpumpe realisiert wird. Die gleichbleibende axiale Baulänge der Zahnradpumpenbaueinheit ermöglicht es, die in einer Antriebskette angeordnete Zahnradpumpe entsprechend dem Einsatzerfordernis an das zu fördernde Volumen durch eine andere Zahnradpumpe dieser Baureihe, welche für größere oder kleinere Fördervolumina ausgelegt ist, auszutauschen, ohne daß die gesamte
Antriebskette ausgetauscht bzw. neu an die einzusetzende Hydropumpe angepaßt werden muß.
In einer besonders bevorzugten Ausführung der Baureihe für Zahnradpumpen wird bei einem vordefinierbaren für alle Pumpen der Baureihe konstanten
Achsabstand den jeweiligen Verdrängerelementen, d.h. Zahnrädern der einzelnen Pumpen der Baureihe, eine konstante Teilkreisteilung p zugewiesen, d.h. der Modul als Größenfaktor der Verzahnung ist für alle Pumpen ebenfalls konstant, so daß die Möglichkeit besteht, die Verdrängerelemente für die einzelnen Zahnradpumpen unterschiedlicher
Fördervolumina jeweils aus einer Pumpenanordnung mit einem einheitlichen Grund erdrängerelement zu entwickeln, wie beispielsweise im Anspruch 8 beschrieben, in dem die Grundverzahnung für maximales Fördervolumen wenigstens eines der beiden Verdrängerelemente als Hochverzahnung ausgeführt ist und für minimales Fördervolumen die Verzahnung bzw. die einzelnen Zahnelemente entsprechend auf einen geringeren Kopfkreisdurchmesser abgetragen bzw. -geschliffen werden. Diese Vorgehensweise ermöglicht die Schaffung einer Baureihe für Zahnradpumpen unterschiedlicher Fördervolumina, wobei die einzelnen Zahnradpumpen besonders kompakt und hinsichtlich der einzelnen Elemente stark standardisiert ausgeführt sind. Der hohe Grad an Standardisierung führt zu einer Verringerung des Fertigungsaufwandes, was sich wiederum in den Kosten niederschlägt.
Die Auslegung der Grundbaueinheit für maximales Fördervolumen hinsichtlich der einzelnen miteinander kämmenden Zahnräder erfolgt entsprechend den
Grundlagen der Geometrie von Zahnradpaarungen. Dies gilt für den allgemeinen Fall, daß lediglich Einfluß auf die Zahnhöhe genommen wird, unabhängig in welcher Form und für die besonders vorteilhafte Ausführung, bei welcher ausgehend von einem für maximales Fördervolumen ausgelegtem Verdrängerelement durch Verkürzung der Zahnhöhe, d.h. Abtragen von
Material geringere Fördervolumina realisiert werden können.
Die erfindungsgemäße Lösung kann in Zahnradpumpen mit
a) Außenverzahnung b) Innenverzahnung
angewandt werden. Dabei ist es unerheblich, ob es sich bei den Zahnradpumpen um einströmige oder mehrstromige Zahnradpumpen handelt.
Bei Zahnradpumpen mit außenverzahnten Verdrängerelementen werden beide Verdrängerelemente vorzugsweise hinsichtlich der Größe und der Verzahnungsgeometrie gleich ausgelegt bzw. ausgeführt, während bei zwei- oder mehrströmigen Zahnradpumpen Verdrängerelemente mit unterschiedlicher Auslegung und Abmessung zum Einsatz gelangen.
Fig. 1a verdeutlicht einen Schnitt durch eine Zahnradpumpe einer erfindungsgemäß gestalteten Baureihe für Zahnradpumpen und eine Ansicht l-l; Fig. 1 b1 und 1 b2 verdeutlichen einander gegenübergestellt zwei mögliche
Ausführungen für Pumpen im Axialschnitt einer erfindungsgemäß gestalteten Pumpenbaureihe anhand einer einströmigen Zahnradpumpe mit Außenverzahnung, wobei die Fig. 1 b1 eine Pumpe größeren Fördervolumens einer Baureihe und die Fig. 1 b2 eine Pumpe kleineren Fördervolumens darstellen;
Fig. 2a und 2b verdeutlichen jeweils einen Ausschnitt der ineinandergreifenden Verzahnung der Verdrängerelemente der in den Fig. 1a und 1b dargestellten Pumpen;
Fig. 3 zeigt eine Anwendung der erfindungsgemäßen Lösung für mehrstromige Zahnradpumpen mit Außenverzahnung.
Die Fig. 1a1 verdeutlicht einen Schnitt durch eine Zahnradpumpe 1 einer erfindungsgemäß gestalteten Baureihe für Zahnradpumpen für unterschiedliche Fördervolumina. Diese weist ein Gehäuse 2 auf, das stirnseitig durch einen Deckel 3 begrenzt wird. Im Gehäuse sind die beiden Verdrängerelemente - ein erstes Verdrängerelement 4 und ein zweites
Verdrängerelement 5 - angeordnet. Die Verdrängerelemente 4 bzw. 5 sind als außenverzahnte Zahnräder in Form von Stirnrädern, welche miteinander kämmen, ausgeführt. Beide laufen mit engem Spiel im Gehäuse 2. Das erste Verdrängerelement 4 ist auf einer Antriebswelle 6 gelagert. Die Antriebswelle 6 wiederum ist über Lager 7 und 8 im Gehäuse 2 bzw. dem das Gehäuse abschließenden Deckel 3 gelagert. Die Zahnradpumpe 1 weist desweiteren einen Druckanschluß 8 und einen Sauganschluß 9 auf. Beide, der Sauganschluß 9 und der Druckanschluß 8, sind mit entsprechenden Räumen, einem sogenannten Druckraum 8.1 bzw. einen Saugraum 9.1 gekoppelt. Die über die Antriebswelle 6 mit dem ersten Verdrängerelement 4 eingeleitete
Drehbewegung bewegt die Ritzelwelle 17 des zweiten Verdrängerelementes 5 mit diesem gegenläufig. Im Saugraum 9 entsteht dann ein Vakuum, wodurch Hydraulikflüssigkeit aus der Saugleitung, welche mit einem hier im einzelnen nicht dargestellten Behälter gekoppelt sein kann, angesaugt wird. In den Zahnlücken der Verdrängerelemente, den Zahnlücken 4.1 des ersten Verdrängerelementes und den Zahnlücken 4.2 des zweiten
Verdrängerelementes wird die Hydraulikflüssigkeit zum Druckraum 8 gefördert und von dort einem entsprechenden Verbraucher zugeführt bzw. zu diesem hin verdrängt. Zusätzlich besteht die Möglichkeit, die Zahnradpumpe 1 mit axialem Spielausgleich auszuführen. Dies kann durch einseitige Beaufschlagung der Lagerung der Verdrängerelemente oder beidseitige
Beaufschlagung mit Betriebsdruck erfolgen. Dies bietet den Vorteil, daß das Axialspiel der einzelnen Zahnräder druckabhängig verringert werden kann. Da die größten volumetrischen Verluste durch an den Stirnseiten vom Druckraum zum Saugraum durchtretendes Lecköl entstehen, kann durch die Axialspieleinstellung ein sehr guter volumetrischer Wirkungsgrad erzielt werden.
Das Fördervolumen wird erfindungsgemäß durch die einzelnen Verzahnungen der Verdrängerelemente 4 bzw. 5 und die Innenwand 10 des Gehäuses 2 beschrieben, d.h. durch die sogenannten Zahnlücken 4.1 bzw. 5.1 zwischen zwei einander benachbarten Zahnelementen 4A und 4B bzw. 5A und 5B der einzelnen Verdrängerelemente 4 bzw. 5, wie in der Fig. 1a1 in einer Ansicht l-l entsprechend Fig. 1a2 nicht dimensionsgerecht dargestellt.
Beide Verdrängerelemente 4 und 5 sind für die Ausführung entsprechend Fig.
1a1 identisch ausgelegt, d.h. weisen gleiche geometrische Abmessungen auf. Die Rotations- bzw. Symmetrieachsen R1 für das Verdrängerelement 4 und R2 für das Verdrängerelement 5 weisen einen bestimmten Abstand, d.h. im dargestellten Fall den Achsabstand a, auf. Die Erstreckung der Baueinheit Zahnradpumpe 1 in axialer Richtung ist durch die Abmessung b charakterisiert. Aus den Fig. 1 b1 und 1 b2 für eine Ausführung einer Zahnradpumpe 1 und einer weiteren Zahnradpumpe 100 aus der erfindungsgemäßen Zahnradpumpenbaureihe ist ersichtlich, daß die Abstände der theoretischen Rotationsachsen bzw. Symmetrieachsen R1 bzw. R2, welcher auch als Achsabstand a bezeichnet wird, und die axiale Erstreckung b für beide
Pumpen identisch sind. Der Achsabstand a, welcher in der Regel durch den Abstand der Achsen bestimmt wird, auf welchen die einzelnen Verdrängerelemente gelagert sind, kann auch als Abstand zwischen zwei rotierenden Wellen verstanden werden, wie es dann der Fall ist, wenn das zweite Verdrängerelement drehfest mit einer Welle verbunden ist. Wenigstens das erste Verdrängerelement ist mit der Antriebswelle drehfest verbunden.
Der erhebliche Unterschied zwischen beiden Zahnradpumpen 1 und 100 der Zahnradpumpenbaureihe besteht darin, daß die Verdrängerelemente unterschiedliche Kopfkreisdurchmesser aufweisen. Die Fig. 1 b2 verdeutlicht dazu eine Ausführung mit verringerten Fördervolumina gegenüber der Zahnradpumpe 1 gemäß der Fig. 1b1. Dazu sind die Verdrängerelemente 4 bzw. 5 für die Zahnradpumpe 1 und 104 bzw. 105 für die Zahnradpumpe 100 als Hochverzahnung ausgeführt. Der Kopfkreisdurchmesser dκ1 B, dK2B für die Verdrängerelemente 104 bzw. 105 ist geringer, als der Kopfkreisdurchmesser dκ1, dK2 der Verzahnungselemente 4A, 4B der Zahnradpumpe 1. Die Fußkreisdurchmeser dF1B und dF2B für die einzelnen Verdrängerelemente 104, 105 bzw. dF1 und dF2 der Verdrängerelemente 4, 5 der Zahnradpumpen 100 bzw. 1 sind identisch ausgeführt. Aufgrund der sich daraus ergebenden Differenz in Form der Zahnhöhe z1A, z1B bzw. z2 ergeben sich somit für das mögliche verdrängbare Volumen zwischen zwei einander benachbarten Zahnelementen 104A, 104B bzw. 4A bzw. 4B und 105A, 105B bzw. 5A, 5B bei gleicher axialer Erstreckung und damit Verzahnungsbreite zB1 und zB2 unterschiedliche Größen. Die dargestellte Ausführung mit zwei identisch ausgelegten Verdrängerelementen 4, 5 bzw. 104 und 105 stellt eine besonders bevorzugte Ausführung dar. Diese ermöglicht es, ausgehend von einer Zahnradpumpenausführung mit Verdrängerelementen 4, 5 entsprechend der Fig. 1 b1 durch einfache Bearbeitung der Verdrängerelemente die
Verdrängerelemente 104, 105 der Zahnradpumpe 100 zu entwickeln. Dies kann, wie bereits ausgeführt, durch einfaches Abschleifen der einzelnen Verzahnungselemente und damit der Verringerung der Zahnhöhe erfolgen.
Die dargestellte Verzahnung ist eine Geradverzahnung bzw. Stirnverzahnung.
Vorzugsweise sind diese Verzahnungen als Evolventenverzahnung ausgeführt. Denkbar ist es jedoch auch, die Verzahnung der einzelnen Verzahnungselemente in komplementärer Weise zueinander als Schrägverzahnung auszuführen. Eine derartige Ausführung zeichnet sich durch eine sehr geringe Geräuschentwicklung bei großen und kleinen
Fördervolumen aus. Die erzielte Sprung- bzw. Profilüberdeckung liegt dann in beiden Fällen noch über 2.
Die Fig. 2a und 2b verdeutlichen Ausschnitte aus einer Ansicht von rechts aus den Fig. 1b1 und 1b2 in vergrößerter Darstellung. Diese dienen der
Verdeutlichung des Ineineinandergreifens der einzelnen Verzahnungselemente der einzelnen Verdrängerelemente 4, 5 bzw. 104, 105. Die Fig. 2a gibt dabei eine Ausführung entsprechend Fig. 1 b1 wieder, die Fig. 2b eine Ausführung entsprechend Fig. 1b2. Zur Verdeutlichung sind noch einmal die geometrischen Größen zur Charakterisierung einer Verzahnung eingetragen.
Dargestellt sind der Grundkreisdurchmesser d4, d104, d5, d105. Desweiteren die Kopfkreisdurchmesser dκ, dκ1B sowie die Fußkreisdurchmesser dF1, dF2, dF1A, dF1B sowie die Zahnhöhen zv z2, z1B und z2B. Für beide Ausführungen entsprechend der Fig. 2a und 1B weisen z.B. die einzelnen Verdrängerelemente 4, 5 bzw. 104, 105 eine identische Teilung p auf. Die Ausführung der Verdrängerelemente einer Pumpe einer Pumpenbaureihe mit identischen Abmessungen bzw. mit identischer geometrischer Auslegung ermöglicht eine besonders standardisierte Fertigung der einzelnen Pumpen der Pumpenbaureihe.
Die Fig. 3 verdeutlicht in einer Schnittdarstellung einer Ansicht von rechts eine Zahnradpumpe 200 mit Außenverzahnung in Form einer zweiströmigen Zahnradpumpe in einer Schnittdarstellung. Diese weist drei Verdrängerelemente, ein erstes Verdrängerelement 204 und zwei weitere Verdrängerelemente 205.1 bzw. 205.2 auf. Diese sind in einem Gehäuse 202 mit einem vorzugsweise axial ausgeführten Gehäusedeckel 203 angeordnet und gelagert. Die Zahnradpumpe 200 weist zwei Sauganschlüsse 209.1 und 209.2 sowie zwei Druckanschlüsse 208.1 und 208.2 auf. Diese sind jeweils mit entsprechenden Saugräumen 211.1 , 211.2 und Druckräumen 212.1 und 212.2 verbunden. Die Saugräume und Druckräume werden dabei im Bereich der miteinander kämmenden Verdrängerelemente gebildet. Das Verdrängerelemente 204 fungiert als Antriebselement und ist daher wenigstens mittelbar mit einer Antriebswelle 206 drehfest verbunden oder einer anderen Einrichtung, wobei das Verdrängerelement 204 mittels einer Gleitlagerung auf einer Achse gelagert ist. Über das Verdrängerelement 204 wird das Drehmoment auf die weiteren zwei Verdrängerelemente 205.1 und 205.2 übertragen, welche dann um ihre theoretische Rotationsachse R205., und R205 2 rotieren. Die beiden Verdrängerelemente 205.1 und 205.2 sind zu diesem Zweck entweder drehfest auf einer Welle gelagert oder aber auf einer Achse. Im dargestellten Fall sind die Verdrängerelemente mit unterschiedlichen Abmessungen ausgeführt. Insbesondere unterscheiden diese sich hinsichtlich ihres Kopfkreisdurchmessers dκ, des Fußkreisdurchmessers dF sowie des Grundkreisdurchmessers d. Vorzugsweise sind wie in der Fig. 3 dargestellt die beiden zweiten Verdrängerelemente 205.1 und 205.2 hinsichtlich ihrer geometrischen
Abmessungen in axialer und radialer Richtung identisch ausgeführt. Denkbar sind jedoch auch Ausführungen, welche unterschiedliche zweite Verdrängerelemente 205.1 und 205.2 aufweisen. Vorzugsweise wird jedoch die in der Fig. 3 dargestellte Form gewählt, da diese ein höchstes Maß an Standardisierung zuläßt. Die Förderrichtung des Betriebsmittels ist mittels Pfeilen eingetragen. Daraus ist ersichtlich, daß zwei unterschiedliche
Strömungsrichtungen und damit Förderrichtungen mit dieser Zahnradpumpe 200 ermöglicht werden.
Zu einer erfindungsgemäß gestalteten Zahnradpumpenreihe von Zahnradpumpen mit Außenverzahnung gemäß der Fig. 3 werden die
Achsabstände a1 und a2 zwischen den einzelnen Zahnradpumpen der Pumpenreihe konstant gehalten, lediglich die Verzahnungshöhe wird in analoger Weise wie in den Fig. 1 und 2 beschrieben verändert. Die einzelnen Zahnradpumpen der erfindungsgemäß gestalteten Zahnradpumpenreihe lassen sich somit auf einfache Art und Weise ebenfalls aus einer
Zahnradpumpe gemäß Fig. 3 mit einer Grundkonfiguration für die Verdrängerelemente 204 bzw. 205.1 und 205.2 entwickeln. Auch hier sind die einzelnen Verzahnungen als Hochverzahnungen ausgeführt, dies bietet den Vorteil, eine möglichst breite Streuung der theoretischen Fördervolumina zu erzielen, bei gleichbleibender Gewährleistung der Funktion der
Zahnradpumpe, insbesondere der Abdichtung zwischen Saug- und Druckraum.
Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungen stellen bevorzugte Ausgestaltungen von Zahnradpumpen einer erfindungsgemäßen
Zahnradpumpenreihe dar. Abwandlungen, welche von der erfindungsgemäßen Lösung jedoch Gebrauch machen, sind ebenfalls denkbar. Die konkrete Ausgestaltung in Abhängigkeit der Einsatzerfordernisse liegt im Ermessen des Fachmannes.

Claims

Patentansprüche
1. Baureihe für Zahnradpumpen für unterschiedliche Fördervolumina 1.1 mit wenigstens zwei Zahnrad pumpen; 1.2 jede Zahnradpumpe (1 , 100) weist wenigstens zwei miteinander kämmende Verdrängerelemente (4, 5, 104, 105, 204, 205), ein erstes Verdrängerelement (4, 104, 204) und ein zweites Verdrängerelement (5, 105, 205.1 , 205.2), in Form von Zahnrädern auf;
1.3 die einzelnen Zahnradpumpen (1 , 100) der Baureihe weisen a) im wesentlichen identische Abmessungen für den Achsabstand
(a) zwischen den theoretischen Achsen bzw. den theoretischen Rotationsachsen (R1 , R2) der beiden Verdrängerelemente (4, 5, 104, 105, 204, 205) und b) eine im wesentlichen identische Verzahnungsbreite (6, ZB1 , ZB2) in Form einer im wesentlichen identischen axialen Erstreckung der Verzahnungselemente auf;
1.4 die einzelnen Zahnradpumpen (1 , 100) unterscheiden sich wenigstens hinsichtlich der Größe des Kopfkreisdurchmessers (dκ1, dK2, dκ1 B, dK2B) wenigstens eines der beiden Verdrängerelemente (4, 5, 104, 105) voneinander.
2. Baureihe für Zahnradpumpen für unterschiedliche Fördervolumina nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verdrängerelemente (4, 5, 104, 105, 204, 205.1 , 205.2) der einzelnen Zahnradpumpe (1 , 100, 200) und/oder der Zahnradpumpen der
Baureihe geometrisch derart ausgelegt sind, daß die Verzahnung durch eine konstante Teilkreisteilung P beschreibbar ist.
3. Baureihe für Zahnradpumpen unterschiedlicher Fördervolumina nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdrängerelemente (4, 5, 104, 105, 204, 205.1 , 205.2) als Zahnräder mit Außenverzahnung ausgeführt sind.
4. Baureihe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzelnen Verdrängerelemente (4, 5, 104, 105) einer Zahnradpumpe (1 , 100) der
Baureihe identische Abmessungen und geometrische Auslegung aufweisen.
5. Baureihe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
5.1 jede Zahnradpumpe (200) ist als zweiströmige bzw. zweistufige Pumpe ausgeführt;
5.2 es ist wenigstens ein weiteres drittes Verdrängerelement (205.2) vorgesehen, welches mit einem der ersten beiden Verdrängerelemente kämmt;
5.3 wenigstens zwei Verdrängerelemente (204, 205.1 , 205.2) weisen unterschiedliche Kopfkreisdurchmesser (d^^, d«^ .,, d^^^) auf.
6. Baureihe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Verdrängerelement als Hohlrad mit
Innenverzahnung und das zweite Verdrängerelement als mit diesem kämmendes außenverzahntes Ritzel ausgeführt sind.
7. Baureihe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnungen als Schrägverzahnung ausgeführt sind.
8. Verfahren zur Fertigung von Zahnradpumpen einer Pumpenbaureihe aus einer Zahnradpumpengrundbaueinheit mit einem bestimmten Achsabstand zwischen den geometrischen Achsen oder den theoretischen Rotationsachsen, der Verdrängerelemente, einer bestimmten definierten axialen Erstreckung der Verzahnung und einem bestimmten Kopfkreisdurchmesser der einzelnen Verdrängerelemente; dadurch gekennzeichnet, daß eine Zahnradpumpe geringeren Fördervolumens durch Verringerung der Verzahnungshöhe durch Abtragen von Material aus der Zahnradpumpengrundbaueinheit erfolgt.
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