EP1192357B1 - Axialkompensation einer innenzahnradpumpe für den geschlossenen kreislauf - Google Patents

Axialkompensation einer innenzahnradpumpe für den geschlossenen kreislauf Download PDF

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EP1192357B1
EP1192357B1 EP00951342A EP00951342A EP1192357B1 EP 1192357 B1 EP1192357 B1 EP 1192357B1 EP 00951342 A EP00951342 A EP 00951342A EP 00951342 A EP00951342 A EP 00951342A EP 1192357 B1 EP1192357 B1 EP 1192357B1
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    • 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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    • F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0023—Axial sealings for working fluid
    • F04C15/0026—Elements specially adapted for sealing of the lateral faces of intermeshing-engagement type machines or pumps, e.g. gear machines or pumps

Definitions

  • the invention relates to an internal gear machine, in particular one Internal gear pump.
  • Such machines are from numerous Publications known, for example DE 43 38 875 A1 or EP 0 563 661 A1.
  • This pump has axially movable disks - so-called Axial disks attached to the rotating gear parts of the ring gear and of the pinion.
  • These thrust washers are in the axial direction movable. They are derived from the working pressure Axial pressure pressed against the rotating gear parts. As a result, the gap between the housing and the toothing part compensated.
  • Axial compensation is also required for use at high pressures necessary. Both axial pressure surfaces are mentioned Axial disks applied simultaneously; the associated with high pressure One side is under high pressure and the other side is under feed pressure pressurized, which is about 10 bar.
  • the internal gear pump shown in Figure 1 comprises as essential Components a pinion 1 with an external toothing, a ring gear 2 with a Internal toothing, a filling of two filling pieces 3, 4, one Stop pin 5 and a housing 6.
  • Pinion 1 is mounted eccentrically with respect to ring gear 2. See the Center point M1 of the pinion and M2 of the ring gear. Through the two A dash-dotted straight line is drawn through the center points M1 and M2. This denotes a plane of symmetry, on its meaning below still to be discussed.
  • the crescent-shaped space between the pinion 1 and the ring gear 2 is from filled in a filling.
  • the filling comprises the two filling pieces 3, 4.
  • the Stop 5 is mounted in the housing 6 with a certain amount of play. How one see, the stop has two support surfaces 5.1, 5.2. The end faces of the two fillers 3, 4 are supported against the support surfaces 5.1, 5.2.
  • the two filling pieces 3, 4 are also longitudinal in a manner known per se divided. They are thus made up of an inner part 3.1, 3.2 or 4.1, 4.2.
  • the fillers 3, 4 could, however, just as well each consist of a single part.
  • the housing has two pressure connections 6.1, 6.2.
  • the two Pressure connections are on both sides of the plane of symmetry 7.
  • the housing also has a leakage outlet 6.3. This is in the present case exactly in the plane of symmetry 7.
  • FIGS. 3 and 4 show the following in detail: between the two walls of the housing 6 and the pinion 1 are located Axial disks 21, 22, respectively.
  • Axial pressure fields 23, 24 each in the axial pressure plates 21, 22 themselves incorporated.
  • the axial fields 25, 26 incorporated into the walls of the housing 6.
  • the axial pressure fields mentioned can also be seen in FIG. 6 - see there the axial pressure fields 23.
  • the axial disks 21, 22 have on their inner sides, that is those sides which face the pinion 1, control fields 27, 28 on. See also Figure 7.
  • the control fields 27, 28 point according to the Invention a special feature. They are slotted - see the slots 30 in Figure 7. The arrangement is such that the recesses formed by the slots 30 with the Control fields 27, 28 formed recesses communicate. Furthermore through bores 31, 32 are provided - see FIGS. 6 and 7.
  • Control slots 30 are designed such that the volume through them recesses created - from the top of each control slot increases towards the control panel. This builds up in the Control panels are relatively slow to apply pressure, so no excessive Wear or even destruction of the machine occurs.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradmaschine, insbesondere eine Innenzahnradpumpe. Derartige Maschinen sind aus zahlreichen Veröffentlichungen bekannt, zum Beispiel DE 43 38 875 A1 oder EP 0 563 661 A1.
Diese Pumpe weist axialbewegliche Scheiben auf - sogenannte Axialscheiben, die an die rotierenden Verzahnungsteile des Hohlrades und des Ritzels angrenzen. Diese Axialscheiben sind in axialer Richtung beweglich. Sie sind mittels eines vom Arbeitsdruck abgeleiteten Axialdruckes gegen die rotierenden Verzahnungsteile angedrückt. Hierdurch wird der Spalt zwischen Gehäuse und Verzahnungsteil kompensiert.
Durch den Einsatz von Frequenzumrichtem kann eine Konstantpumpe mittels Drehzahlregelung zu einer Regelpumpe gemacht werden. Eine solche Pumpe hat erhebliche Vorteile gegenüber einer Regelkolbenpumpe. Sie entwickelt während des Betriebes einen viel niedrigeren Geräuschpegel, hat eine höhere Lebensdauer und verbraucht weniger Energie.
Probleme treten immer dann auf, wenn Maschinen der beschriebenen Art im Reversierbetrieb gefahren werden sollen, und wenn der Druckbereich sich ändert. So gibt es beispielsweise zahlreiche Anwendungsfälle, bei denen es erwünscht ist, eine Innenzahnradpumpe sowohl rechtslaufend als auch linkslaufend zu betreiben. Bisher gibt es noch keine Lösung für jenen Fall, daß eine solche Pumpe in einem geschlossenen System betrieben werden soll.
Für den Einsatz bei hohen Drücken ist auch hier eine axiale Kompensation notwendig. Dabei werden beide Axialdruckflächen der genannten Axialscheiben gleichzeitig beaufschlagt; die mit Hochdruck verbundene Seite wird mit Hochdruck, und die andere Seite mit dem Speisedruck beaufschlagt, der ca. 10 bar beträgt.
Diese Aufgabe wird durch die Merkmale von Anspruch 1 gelöst.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnung näher erläutert. Darin ist im einzelnen folgendes dargestellt:
Figur 1
zeigt in einer achssenkrechten Schnittansicht eine Innenzahnradpumpe.
Figur 2
zeigt eine Schaltung mit einer erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe.
Figur 3
zeigt in einem Axialschnitt einen Ausschnitt aus einer Innenzahnradpumpe einer ersten Version.
Figur 4
zeigt wiederum in einem Axialschnitt einen Ausschnitt aus einer Innenzahnradpumpe in einer zweiten Version.
Figur 5
zeigt eine Axialscheibe in einem Axialschnitt - entsprechend der Darstellungen der Figuren 3 und 4.
Figur 6
ist eine Draufsicht auf die linke Fläche der Axialscheibe von Figur 5.
Figur 7
ist eine Draufsicht auf die rechte Seite der Axialscheibe gemäß Figur 5.
Die in Figur 1 gezeigte Innenzahnradpumpe umfaßt als wesentliche Bauteile ein Ritzel 1 mit einer Außenverzahnung, ein Hohlrad 2 mit einer Innenverzahnung, eine Füllung aus zwei Füllstücken 3, 4, einen Anschlagstift 5 und ein Gehäuse 6.
Ritzel 1 ist gegenüber Hohlrad 2 exzentrisch gelagert. Siehe den Mittelpunkt M1 des Ritzels und M2 des Hohlrades. Durch die beiden Mittelpunkte M1 und M2 ist eine strichpunktierte Gerade hindurchgelegt. Diese bezeichnet eine Symmetrieebene, auf deren Bedeutung weiter unten noch eingegangen werden soll.
Der sichelförmige Raum zwischen dem Ritzel 1 und dem Hohlrad 2 ist von einer Füllung ausgefüllt. Die Füllung umfaßt die beiden Füllstücke 3, 4. Der Anschlag 5 ist im Gehäuse 6 mit einem gewissen Spiel gelagert. Wie man sieht, weist der Anschlag zwei Stützflächen 5.1, 5.2 auf. Die Stirnflächen der beiden Füllstücke 3, 4 stützen sich gegen die Stützflächen 5.1, 5.2 ab.
Die beiden Füllstücke 3, 4 sind außerdem in an sich bekannter Weise längs geteilt. Sie sind somit aufgebaut aus einem Innenteil 3.1, 3.2 beziehungsweise 4.1, 4.2. Die Füllstücke 3, 4 könnten jedoch ebensogut jeweils aus einem einzigen Teil bestehen.
Das Gehäuse weist zwei Druckanschlüsse 6.1, 6.2 auf. Die beiden Druckanschlüsse liegen beidseits der Symmetrieebene 7. Das Gehäuse weist femer einen Leckageauslaß 6.3 auf. Dieser liegt im vorliegenden Falle genau in der Symmetrieebene 7.
Die Figuren 3 und 4 lassen im einzelnen folgendes erkennen: zwischen den beiden Wänden des Gehäuses 6 und dem Ritzel 1 befinden sich jeweils Axialscheiben 21, 22. Bei der ersten Version gemäß Figur 3 sind Axialdruckfelder 23, 24 jeweils in die Axialdruckscheiben 21, 22 selbst eingearbeitet. Bei der zweiten Version gemäß Figur 4 sind die Axialfelder 25, 26 in die genannten Wände des Gehäuses 6 eingearbeitet.
Die genannten Axialdruckfelder erkennt man auch aus Figur 6 - siehe dort die Axialdruckfelder 23.
Die Axialscheiben 21, 22 weisen auf ihren Innenseiten, das heißt denjenigen Seiten, die dem Ritzel 1 zugewandt sind, Steuerfelder 27, 28 auf. Siehe auch Figur 7. Die Steuerfelder 27, 28 weisen gemäß der Erfindung eine Besonderheit auf. Sie sind nämlich mit Schlitzen versehen - siehe die Schlitze 30 in Figur 7. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß die durch die Schlitze 30 gebildeten Ausnehmungen mit den durch die Steuerfelder 27, 28 gebildeten Ausnehmungen kommunizieren. Im übrigen sind Durchgangsbohrungen 31, 32 vorgesehen - siehe die Figuren 6 und 7.
Man beachte den symmetrischen Aufbau, und zwar bezüglich der Axialdruckfelder sowie der Steuerfelder und der Steuerschlitze. Die Steuerschlitze 30 sind derart gestaltet, daß das Volumen der durch sie geschaffenen Aussparungen - von der Spitze eines jeden Steuerschlitzes ausgehend zum Steuerfeld hin zunimmt. Dadurch baut sich in den Steuerfeldern nur relativ langsam ein Druck auf, so daß kein übermäßiger Verschleiß oder gar eine Zerstörung der Maschine eintritt.
Zwischen den Axialdruckfeldern 23, 24 und den betreffenden Wänden des Gehäuses 6, beziehungsweise zwischen den Axialdruckfeldern 25, 26 und den Axialscheiben 21, 22 kann ein sogenannter Axialkolben vorgesehen werden. Dieser hat im wesentlichen dieselbe Gestalt, wie das betreffende, in Figur 6 wiedergegebene Steuerfeld 23 selbst.

Claims (7)

  1. Innenzahnradmaschine für Reversierbetrieb im geschlossenen Kreislauf;
    mit einem außenverzahnten Ritzel (1);
    mit einem innenverzahnten Hohlrad (2), das mit dem Ritzel (1) kämmt;
    mit einem Gehäuse (6);
    mit einer Füllung, die den sichelförmigen Raum zwischen Ritzel (1) und Hohlrad (2) ausfüllt;
    auf der Ritzelwelle sitzt beidseits des Ritzels (1) je eine Axialscheibe (21, 22);
    zwischen einer jeden Axialscheibe (21, 22) und dem Gehäuse (6) sind Axialdruckfelder (23, 24); (25, 26) vorgesehen;
    dadurch gekennzeichnet, dass die Füllung zwei baugleiche Füllstücke (3, 4) umfasst; dass ein Anschlagstift (5) vorgesehen ist, der im Gehäuse (6) gelagert ist und gegen den sich die Füllstücke (3, 4) mit ihren Stirnflächen (5.1, 5.2) abstützen; und dass zwischen einer jeden Axialscheibe (21, 22) und dem Ritzel (1) Steuerfelder (27, 28) vorgesehen sind.
  2. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an die Steuerfelder (27, 28) Steuerschlitze (30) angeschlossen sind.
  3. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschlitze, von den Steuerfeldern (27, 28) ausgehend, sich zu ihrem freien Ende hin verjüngen.
  4. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (6) zwei Druckanschlüsse (6.1, 6.2) sowie einen Leckageauslaß (6.3) aufweist.
  5. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
    die Füllstücke (3, 4) sind symmetrisch zu einer Ebene (7) (Symmetriebene) angeordnet, die durch die Mittelpunkte (M1, M2) von Ritzel (1) und Hohlrad (2) verläuft; und
    die beiden Druckanschlüsse (6.1, 6.2) liegen - in Achsrichtung gesehen - beidseits der Symmetriebene (7).
  6. Innenzahnradmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Leckageauslaß (6.3) wenigstens annähernd in der Symmetriebene (7) liegt.
  7. Innenzahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschine Bestandteil eines geschlossenen Systems ist.
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