EP1049876A1 - Zahnradpumpe - Google Patents

Zahnradpumpe

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EP1049876A1
EP1049876A1 EP98961048A EP98961048A EP1049876A1 EP 1049876 A1 EP1049876 A1 EP 1049876A1 EP 98961048 A EP98961048 A EP 98961048A EP 98961048 A EP98961048 A EP 98961048A EP 1049876 A1 EP1049876 A1 EP 1049876A1
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EP
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gear
hollow cone
gear pump
housing
fluid
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Rolf Hummel
Gerd Baur
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • 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
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0042—Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/086—Carter

Definitions

  • the invention relates to a gear pump according to the preamble of claim 1.
  • Such a gear pump is already known (DE 22 49 395 AI), the second wall of the housing of which is provided with an outline corresponding to axially opposite depressions in both the kidney-shaped suction opening and the kidney-shaped pressure opening of the first side wall.
  • the sharp-edged depressions have a floor that runs parallel to the gear-side end face of the side wall and has walls that protrude at right angles.
  • the depressions have the purpose of balancing axial forces caused by the fluid to be conveyed, acting on the toothed ring from the suction opening and in particular from the pressure opening, and in order to improve the running properties and the wear behavior of the gear pump.
  • the depressions are only costly to manufacture and are not designed with lubrication technology in mind.
  • the gear pump according to the invention with the features of claim 1 has the advantage that, on the one hand, the depression can be machined with a simple tool, on the other hand, a viable film of the fluid from the depression between the toothed ring and the second side wall of the housing can form, which significantly improves the wear resistance of the gear pump.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a pump unit with a gear pump
  • FIGS. 2 and 3 sections through the gear pump along the line II-II in FIG. 1 and III-III in FIG. 2 on a larger scale than in FIG. 1.
  • a pump unit designated by 10 has a gear pump 11 in a two-part housing 12 and an electric drive motor 13 (FIG. 1).
  • the gear pump 11 is formed by an externally toothed gear 14 and an internally toothed toothed ring 15.
  • the gear pump 11 is of the type of the sickle-free internal gear pump (gerotor pump).
  • Your toothed ring has a finite number Teeth 16 and a number of teeth 17 of the gearwheel 14 reduced by one tooth.
  • the gearwheel 14 and the toothed ring 15 are received in a circular cylindrical recess 18 of a first part 19 of the housing 12 facing away from the motor.
  • the recess 18 is closed off from the drive motor 13 by a second part 20 of the housing 12.
  • the gearwheel 14 is arranged in a rotationally fixed manner on a pump shaft 21 which is coupled to the drive motor 13 and is guided in the housing 12.
  • the gearwheel 14 and the toothed ring 15, which mesh with one another, can be driven clockwise with respect to FIG. 2, the toothed ring being set in rotation by the driven gearwheel.
  • the gear 14 and the toothed ring 15 have axes 24 and 25 which are offset with respect to one another.
  • the axis 24 of the gear 14 is also the axis of the pump shaft 21, the axis 25 of the toothed ring 15 coincides with the axis of the recess 18.
  • the recess 18 is axially delimited by a first side wall 26 of the housing part 19 (FIG. 3).
  • the housing part 19 also forms a jacket wall 27 which radially guides the toothed ring 15.
  • the recess 18 is finally delimited on its side opposite the first side wall 26 by a second wall 28 formed by the housing part 20.
  • the first side wall 26 and the second side wall 28 take over the axial guidance of the toothed wheel 14 and toothed ring 15.
  • a suction opening 31 and a pressure opening 32 for hydraulic fluid to be delivered by the gear pump 11 are formed in the first side wall 26 of the housing part 19.
  • the openings 31 and 32 lying in front of the drawing plane in the illustration according to FIG. 2 and therefore indicated by dash-dotted lines each have a kidney-shaped outline and run approximately concentrically with the axes 24 and 25 of the gear wheel 14 and gear ring 15 - 4 -
  • Suction opening 31 and pressure opening 32 each extend over approximately 150 ° of the circumference of gear 14 and toothed ring 15.
  • the two openings 31 and 32 are at a mutual distance from one another in the circumferential direction, which corresponds to at least one tooth pitch.
  • the suction opening 31 and the pressure opening 32 change their radial width in the course of their course.
  • the pressure opening 32 has, in the direction of rotation (clockwise) of gear 14 and gear ring 15, successively an inlet zone 33, a central zone 34 and an outlet zone 35.
  • the inlet zone 33 has a greater radial width than the central zone 34, and the outlet zone 35 is narrower than the middle zone 34.
  • the mouth cross section of the hollow cone 38 extends from the jacket wall 27 against the axis 25 to over the toothed ring of the gear wheel 14 (FIG. 2). It can also be seen from FIG. 2 that the cross section of the mouth of the hollow cone 38 extends as far as the radially inner boundary wall 40 of the pressure opening 32.
  • the hollow cone 38 is arranged opposite the central zone 34 of the pressure opening 32 in the side wall 28 of the housing part 20. During operation of the gear pump 11, the fluid delivered by the gear 14 and the gear ring 15 reaches the pressure opening

Abstract

Eine Zahnradpumpe (11) hat ein außenverzahntes Zahnrad (14) und einen innenverzahnten Zahnring (15), der in einer kreiszylindrischen Aussparung (18) eines Gehäuses (12) geführt ist und zusammen mit dem Zahnrad (14) um die jeweils eigene, aber gegeneinander versetzte Achse rotiert. Die Zahnradpumpe (11) ist mit einer Saugöffnung (31) und einer nierenförmigen Drucköffnung (32) in einer ersten, die Aussparung (18) begrenzenden Seitenwand des Gehäuses (12) ausgestattet. Außerdem ist eine als Hohlkegel (38) ausgebildete Einsenkung in einer der Drucköffnung (32) gegenüberliegenden zweiten Wand des Gehäuses (12) vorgesehen. Der mit der Drucköffnung (32) in fluidführender Verbindung stehende Hohlkegel (38) begünstigt den Aufbau eines Fluidfilms zwischen dem Zahnring (15) und dem Gehäuse (12), wodurch die Verschleißsicherheit der Zahnradpumpe (11) verbessert wird.

Description

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CN China KR Republik Korea PT Portugal cu Kuba KZ Kasachstan RO Rumänien
CZ Tschechische Republik LC St Lucia RU Russische Föderation
DE Deutschland LI Liechtenstein SD Sudan
DK Danemark LK Sri Lanka SE Schweden
EE Estland LR Liberia SG Singapur - 1 -
Zahnradpumpe
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Zahnradpumpe nach der Gattung des Patentanspruchs 1.
Es ist schon eine solche Zahnradpumpe bekannt (DE 22 49 395 AI) , deren zweite Wand des Gehäuses mit sowohl der nierenförmigen Saugöffnung als auch der nierenförmigen Drucköffnung der ersten Seitenwand axial gegenüberliegenden Einsenkungen entsprechenden Umrisses versehen sind. Die scharfkantig ausgebildeten Einsenkungen haben einen parallel zur zahnradseitigen Stirnfläche der Seitenwand verlaufenden Boden mit rechtwinklig aufragenden Wänden. Die Einsenkungen haben den Zweck, vom zu fördernden Fluid hervorgerufene, von der Saugöffnung und insbesondere von der Drucköffnung her auf den Zahnring einwirkende Axialkräfte auszugleichen und um die Laufeigenschaften und das Verschleißverhalten der Zahnradpumpe zu verbessern. Allerdings sind die Einsenkungen nur kostenaufwendig herzustellen und schmiertechnisch ungünstig gestaltet. Vorteile der Erfindung
Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß sich zum einen die Einsenkung mit einem einfachen Werkzeug spanabhebend erzeugen läßt, zum anderen sich in günstiger Weise ein tragfähiger Film des Fluids aus der Einsenkung heraus zwischen Zahnring und zweiter Seitenwand des Gehäuses bilden kann, was die Verschleißsicherheit der Zahnradpumpe erheblich verbessert.
Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe sind in den Unteransprüchen angegeben .
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung vereinfacht dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Pumpeneinheit mit einer Zahnradpumpe, Figuren 2 und 3 Schnitte durch die Zahnradpumpe entlang der Linie II-II in Figur 1 beziehungsweise III-III in Figur 2 in größerem Maßstab als in Figur 1.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Eine mit 10 bezeichnete Pumpeneinheit weist eine Zahnradpumpe 11 in einem zweiteiligen Gehäuse 12 sowie einen elektrischen Antriebsmotor 13 auf (Figur 1) . Die Zahnradpumpe 11 ist von einem außenverzahnten Zahnrad 14 und einem innenverzahnten Zahnring 15 gebilde .' Die Zahnradpumpe 11 ist vom Typ der sichellosen Innenzahnradpumpe (Gerotorpumpe) . Ihr Zahnring weist eine endliche Anzahl Zähne 16 und eine demgegenüber um einen Zahn verringerte Anzahl Zähne 17 des Zahnrads 14 auf. Das Zahnrad 14 und der Zahnring 15 sind in einer kreiszylindrischen Aussparung 18 eines motorabgewandten ersten Teils 19 des Gehäuses 12 aufgenommen. Gegen den Antriebsmotor 13 hin ist die Aussparung 18 durch einen zweiten Teil 20 des Gehäuses 12 abgeschlossen. Das Zahnrad 14 ist drehfest auf einer mit dem Antriebsmotor 13 gekuppelten Pumpenwelle 21 angeordnet, welche in dem Gehäuse 12 geführt ist.
Das Zahnrad 14 und der Zahnring 15, welche miteinander kämmen, sind, bezogen auf Figur 2, im Uhrzeigersinn antreibbar, wobei der Zahnring von dem angetriebenen Zahnrad in Rotation versetzt wird. Das Zahnrad 14 und der Zahnring 15 weisen gegenüber versetzte Achsen 24 bzw. 25 auf. Die Achse 24 des Zahnrads 14 ist zugleich die Achse der Pumpenwelle 21, die Achse 25 des Zahnrings 15 fällt mit der Achse der Aussparung 18 zusammen. Die Aussparung 18 ist von einer ersten Seitenwand 26 des Gehäuseteils 19 axial begrenzt (Figur 3) . Das Gehäuseteil 19 bildet zugleich eine den Zahnring 15 radial führende Mantelwand 27. Die Aussparung 18 ist schließlich auf ihrer der ersten Seitenwand 26 gegenüberliegenden Seite durch eine vom Gehäuseteil 20 gebildete zweite Wand 28 begrenzt. Die erste Seitenwand 26 und die zweite Seitenwand 28 übernehmen die axiale Führung von Zahnrad 14 und Zahnring 15.
In der ersten Seitenwand 26 des Gehäuseteils 19 sind eine Saugöffnung 31 und eine Drucköffnung 32 für von der Zahnradpumpe 11 zu förderndes hydraulisches Fluid ausgebildet. Die in der Darstellung gemäß Figur 2 vor der Zeichenebene liegenden und daher strichpunktiert angedeuteten Öffnungen 31 und 32 haben jeweils einen nierenförmigen Umriß und verlaufen etwa konzentrisch zu den Achsen 24 und 25 von Zahnrad 14 und Zahnring 15. Die - 4 -
Saugöffnung 31 und die Drucköffnung 32 erstrecken sich über jeweils etwa 150° des Umfangs von Zahnrad 14 und Zahnring 15. Die beiden Öffnungen 31 und 32 nehmen in Umfangsrichtung einen gegenseitigen Abstand voneinander ein, welcher wenigstens einer Zahnteilung entspricht. Die Saugöffnung 31 und die Drucköffnung 32 verändern im Zuge ihres Verlaufs ihre radiale Breite. Die Drucköffnung 32 hat, in Drehrichtung (im Uhrzeigersinn) von Zahnrad 14 und Zahnring 15 aufeinanderfolgend eine Einlaufzone 33, eine Mittelzone 34 und eine Auslaufzone 35. Die Einlaufzone 33 weist eine größere radiale Breite auf als die Mittelzone 34, und die Auslaufzone 35 ist schmaler als die Mittelzone 34.
In der zweiten Seitenwand 28 des Gehäuseteils 20 befindet sich der Drucköffnung 32 in fluidführender Verbindung gegenüberliegend eine Einsenkung in der Form eines Hohlkegels 38. Dessen Mündung ist der Aussparung 18 zugewandt; die Achse 39 des Hohlkegels 38 verläuft parallel zur Längsachse 25 der Aussparung 18. Der Hohlkegel 38 hat einen Kegelwinkel von etwa 120°. Der Mündungsquerschnitt (der Durchmesser) des mit seiner Mantelwand bis an die Aussparung 18 angrenzenden Hohlkegels 38 ist so gewählt, daß er wenigstens von der vollen radialen Breite des Zahnrings 15 überstrichen wird. Im dargestellten Ausführungsbeispiel erstreckt sich der Mündungsquerschnitt des Hohlkegels 38 ausgehend von der Mantelwand 27 gegen die Achse 25 bis über den Zahnkranz des Zahnrads 14 (Figur 2) . Außerdem ist aus Figur 2 erkennbar, daß der Mündungsquerschnitt des Hohlkegels 38 bis an die radial innere Begrenzungswand 40 der Drucköffnung- 32 heranreicht.
Der Hohlkegel 38 ist der Mittelzone 34 der Drucköffnung 32 gegenüberliegend in der Seitenwand 28 des Gehäuseteils 20 angeordnet. Beim Betrieb der Zahnradpumpe 11 gelangt das vom Zahnrad 14 und Zahnring 15 geförderte Fluid zur Drucköffnung

Claims

- 5 -32 sowie in den Hohlkegel 38. Aufgrund der Rotationsbewegung von Zahnrad 14 und insbesondere Zahnring 15 wird das Fluid aus dem Hohlkegel 38 ausgetragen und bildet einen das Zahnrad sowie insbesondere den Zahnring tragenden Film auf der Seitenwand 28. Zugleich gelangt auch Fluid in den Spalt zwischen dem Mantel des Zahnrings 15 und der Mantelwand 27 des Gehäuseteils 19. Der Fluidfilm bildet eine tragfähige Schicht, so daß das Gebiet der Mischreibung beim Anlauf der Zahnradpumpe 11 rasch durchlaufen und während des Pumpenbetriebs vermieden wird. Zugleich erzeugt der Fluidfilm eine Tragschicht, welche von der Seite der Drucköffnung 32 auf den Zahnring 15 einwirkende Axialkräfte wenigstens zum Teil ausgleicht.Abweichend vom Ausführungsbeispiel können, wie bereits angedeutet, der Durchmesser des Hohlkegels 38, dessen Kegelwinkel und dessen Lage in der Aussparung 18 gewählt werden. So kann der Kegelwinkel beispielsweise in den Grenzen zwischen 90 und 150° variiert werden, um Einfluß auf die Fluid aus dem Hohlkegel austragende SchleppStrömung zu nehmen. Außerdem kann der Hohlkegel 38 in den Bereich der Einlaufzone 33 der Drucköffnung 32 verlagert werden. Hierdurch wird, bezogen auf den Weg des durch die Zahnradpumpe 11 geförderten Fluids, ein in Förderrichtung früherer Aufbau des tragenden Fluidfilms unter dem Zahnring 15 erzielt . - 6 -Ansprüche
1. Zahnradpumpe (11) mit einem außenverzahnten Zahnrad (14) und einem innenverzahnten Zahnring (15), der in einer kreiszylindrischen Aussparung (18) eines Gehäuses (12) geführt ist und zusammen mit dem Zahnrad (14) um die jeweils eigene, aber gegeneinander versetzte Achse (24, 25) rotiert, sowie mit einer Saugöffnung (31) und einer nierenförmigen Drucköffnung (32) in einer ersten, die Aussparung (18) begrenzenden Seitenwand (26) des Gehäuses (12) und ferner mit einer der Drucköffnung (32) in fluidleitender Verbindung gegenüberliegenden Einsenkung (38) in einer die Aussparung (18) auf der anderen Seite begrenzenden zweiten Wand (28) des Gehäuses (12) , dadurch gekennzeichnet, daß die Einsenkung als Hohlkegel (38) ausgebildet ist.
2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkegel (38) einen Kegelwinkel zwischen 90 und 150°, vorzugsweises 120° hat.
3. Zahnradpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohlkegel (38) mit parallel zur Achse (25) der Aussparung (18) verlaufender Achse (39) angeordnet ist.
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