EP1522730B1 - Zahnradpumpe mit integriertem Steuerventil - Google Patents

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EP1522730B1
EP1522730B1 EP20030450286 EP03450286A EP1522730B1 EP 1522730 B1 EP1522730 B1 EP 1522730B1 EP 20030450286 EP20030450286 EP 20030450286 EP 03450286 A EP03450286 A EP 03450286A EP 1522730 B1 EP1522730 B1 EP 1522730B1
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pump
pressure
rotary piston
conveying
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TCG Unitech Systemtechnik GmbH
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TCG Unitech Systemtechnik GmbH
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    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C14/26—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
    • 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
    • F04C2/12—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type
    • F04C2/14—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons
    • F04C2/18—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of other than internal-axis type with toothed rotary pistons with similar tooth forms
    • 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
    • F04C2/084—Toothed wheels
    • 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
    • F04C2270/00—Control; Monitoring or safety arrangements
    • F04C2270/20—Flow

Definitions

  • the invention relates to a rotary piston pump according to claim 1.
  • Gear pumps with two meshing gears have a drive shaft driven gear which drives the second gear.
  • Gear pumps of this type are commonly used for oil pumps of internal combustion engines.
  • Conventional oil pumps are coupled by a rigid, non-variable drive such as chain, gears, timing belts, etc. in a fixed speed ratio with the crankshaft of the engine.
  • the oil pump speed is also increased, and thus the oil pump output in relation to the engine speed.
  • Oil pumps are generally designed for the worst case of the oil supply of the internal combustion engine over the entire speed field, which is the idle speed with the largest gap cross section in the bearing points, including all other consumers on the engine, such as pistons, spray nozzle for piston cooling or turbocharger, etc.
  • Oil pump promotes higher engine speeds over many times the required amount of oil for high engine speeds at higher speeds.
  • the quantity control of the actual consumption of the respective engine operating state is usually carried out by pressure control and Ab juryn the excess amount of oil delivered to the oil sump or by returning to the intake of the pump.
  • the Ab juryn the excess amount of oil delivered via control valves, which may be located outside or inside the pump housing.
  • the disadvantage is that additional parts and additional space are required.
  • Oil pumps with control valves are approximately from the publications EP 0 259 619 A1 . EP 0 875 678 A2 . EP 0 900 938 A1 . US 6,082,321 A . US 6,186,750 B1 . US 6,247,904 B1 . JP 2001012364 A or JP 60030412 A known.
  • a device for controlling the delivery rate of a gear pump with a control valve wherein the control valve is formed by the axis of an impeller.
  • the impeller is rotatably connected to the axle.
  • the object of the invention is to enable in a rotary piston pump of the type mentioned in the simplest possible and space-saving manner, a Abwinn the pumped medium.
  • the axis can thus be moved freely in the axial direction. Since the control valve is formed by the axis itself, components and space can be saved.
  • the axis is substantially formed as a closed on one side, a pressure chamber containing hollow cylinder, wherein the jacket of the hollow cylinder has at least one Ab Kunststoffö réelle, which is traversed by a housing-fixed Ab Kunststoffkante in axial deflection of the axis, and wherein the pressure chamber can be acted upon by a pressure medium.
  • the axis is deflectable by the pressure medium against a restoring force from a rest position to a deflection position, wherein the restoring force is preferably formed by a compression spring.
  • the rotary pump 1 designed as a gear pump has a pump housing 2 with a delivery chamber 20, in which a first and a second delivery wheel 3, 4 are rotatably arranged.
  • the conveyor wheels 3, 4 are formed as intermeshing gears.
  • the driving first feed wheel 3 is fixedly connected to a drive shaft 5 and is driven by this.
  • the driven, second gear 4 is rotatably and axially displaceably mounted on the axis 6.
  • the axis 6 forms a control valve 7 for the control of the excess amount of oil delivered.
  • the axis 6 is formed as a closed hollow cylinder 13 on one side, which is mounted axially displaceably in the pump housing 2.
  • a pressure chamber 8 which is acted upon by a pressure medium.
  • the pressure medium is formed by the pumped medium of the rotary piston pump 1.
  • the inlet for the pressure medium 8 is designated by reference numeral 9.
  • the axis 6 is mounted axially displaceably in a bore 10 of the pump housing 2.
  • the axis 6 has at least one outgoing from the pressure chamber 8 Ab Kunststoffö réelle 11 in the shell 12 of the hollow cylinder 13, which is arranged so that it can be moved over by an enclosure-mounted Ab Kunststoffkante 14 in an axial movement of the axis 6.
  • Fig. 1 shows the axis 6 in the undeflected state of rest, which is defined by the restoring force of the return spring 15.
  • the deflection force due to the pump pressure of the pressure medium is thus smaller than the restoring force of the return spring 15.
  • the Abêtö réelleen 11 are closed by the pump housing 2.
  • Fig. 2 shows the axis 6 in the deflected Ab Kunststoffposition.
  • the axis 6 is brought by the Abêt réelle p D of the pressure medium 8 against the restoring force of the return spring 15 in the Ab Kunststoffposition, the Ab Kunststoffö réelleen 11 over the Abêtkante 14 of the pump housing 2, whereby the Abêtö réelleen 11 are released.
  • the pressure medium 8 can be conveyed through the Abêtö réelleen 11 in a not shown leakage line or back into the not further apparent suction line of the rotary piston pump 1.
  • the inlet 9 to the pressure chamber 8 is connected via a connecting channel not shown with the pressure side of the rotary piston pump 1 in connection.
  • control piston 7 is formed by the axis 6, the rotary piston pump 1 can be made extremely compact and the number of parts are kept very small.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Rotationskolbenpumpe nach Anspruch 1.
  • Konventionelle Zahnradpumpen mit zwei miteinander kämmenden Zahnrädern weisen ein über eine Antriebswelle angetriebenes Zahnrad auf, welches das zweite Zahnrad treibt. Zahnradpumpen dieser Art werden üblicherweise für Ölpumpen von Brennkraftmaschinen eingesetzt. Konventionelle Ölpumpen sind durch einen starren, nicht variablen Antrieb wie Kette, Zahnräder, Zahnriemen, etc. in einem festen Drehzahlverhältnis mit der Kurbelwelle des Motors gekoppelt. Bei steigender Drehzahl des Motors wird auch die Ölpumpendrehzahl erhöht, und damit die Förderleistung der Ölpumpe in Relation zur Motordrehzahl. Ölpumpen werden im Allgemeinen für den schlechtesten Fall der Ölversorgung der Brennkraftmaschine über das gesamte Drehzahlfeld ausgelegt, das ist die Leerlaufdrehzahl bei größtem Spaltquerschnitt in den Lagestellen, inklusive alle weiteren Verbraucher am Motor, wie Kolben, Spritzdüse zur Kolbenkühlung oder Turbolader, etc. Aus dieser Auslegung ergibt sich, dass die Ölpumpe bei höheren Drehzahlen der Brennkraftmaschine über ein Vielfaches der benötigten Ölmenge für hohe Motordrehzahlen fördert. Die Mengenregelung an den tatsächlichen Verbrauch des jeweiligen Motorbetriebszustandes erfolgt dabei üblicherweise durch Druckregelung und Absteuern der Übermenge an geförderten Öl in den Ölsumpf oder durch Rückführen in den Ansaugkanal der Pumpe. Das Absteuern der Übermenge an gefördertem Öl erfolgt über Steuerventile, welche außerhalb oder innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet sein können. Nachteilig ist, dass zusätzliche Teile und zusätzlicher Bauraum erforderlich sind. Ölpumpen mit Steuerventilen sind etwa aus den Veröffentlichungen EP 0 259 619 A1 , EP 0 875 678 A2 , EP 0 900 938 A1 , US 6,082,321 A , US 6,186,750 B1 , US 6,247,904 B1 , JP 2001012364 A oder JP 60030412 A bekannt.
  • Aus der DE 1 011 285 A1 ist eine Einrichtung zur Regelung der Fördermenge einer Zahnradpumpe mit einem Steuerventil bekannt, wobei das Steuerventil durch die Achse eines Laufrades gebildet ist. Das Laufrad ist drehfest mit der Achse verbunden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Rotationskolbenpumpe der eingangs genannten Art auf möglichst einfache und platzsparende Weise ein Absteuern des Fördermediums zu ermöglichen.
  • Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das zweite Förderrad drehbar auf der Achse gelagert ist. Die Achse kann somit unbehindert in axialer Richtung verschoben werden. Da das Steuerventil durch die Achse selbst gebildet ist, können Bauteile und Bauraum eingespart werden.
  • In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Achse im Wesentlichen als einseitig verschlossener, einen Druckraum beinhaltender Hohlzylinder ausgebildet ist, wobei der Mantel des Hohlzylinders zumindest eine Absteueröffnung aufweist, welche bei axialer Auslenkung der Achse durch eine gehäusefeste Absteuerkante überfahrbar ist, und wobei der Druckraum mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist.
  • Eine selbsttätige Regelung des Steuerventils ist möglich, wenn das Druckmedium durch das Fördermedium gebildet ist und der Druckraum mit der Pumpendruckseite strömungsverbunden ist.
  • Dabei ist vorgesehen, dass die Achse durch das Druckmedium entgegen einer Rückstellkraft aus einer Ruheposition in eine Auslenkposition auslenkbar ist, wobei die Rückstellkraft vorzugsweise durch eine Druckfeder gebildet ist.
  • In der Ruhestellung der Achse ist die Absteueröffnung durch das Pumpengehäuse bzw. durch die Lagerbohrung der Achse im Pumpengehäuse verschlossen. Ab einem durch die Rückstellkraft vorbestimmten Absteuerdruck wird die Achse in axialer Richtung in eine Absteuerposition verschoben, wobei die Absteueröffnung freigegeben wird. Das Druckmedium kann nun durch die Absteueröffnung in einen Leckagetank oder auf die Saugseite der Rotationskolbenpumpe zurückfließen.
  • Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen
    • Fig. 1
    die erfindungsgemäße Rotationskolbenpumpe mit im Ruhezustand befindlichem Steuerventil und
    Fig. 2
    die Rotationskolbenpumpe mit in Absteuerposition befindlichem Steuerventil.
  • Die als Zahnradpumpe ausgebildete Rotationspumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 mit einem Förderraum 20 auf, in welchem ein erstes und ein zweites Förderrad 3, 4 drehbar angeordnet sind. Die Förderräder 3, 4 sind als miteinander kämmende Zahnräder ausgebildet. Das treibende erste Förderrad 3 ist mit einer Antriebswelle 5 fest verbunden und wird von dieser angetrieben. Das getriebene, zweite Zahnrad 4 ist drehbar und axial verschiebbar auf der Achse 6 gelagert.
  • Die Achse 6 bildet ein Steuerventil 7 zur Absteuerung der Übermenge an gefördertem Öl. Die Achse 6 ist dabei als einseitig geschlossener Hohlzylinder 13 ausgebildet, welcher im Pumpengehäuse 2 axial verschiebbar gelagert ist. Innerhalb der Achse 6 befindet sich ein Druckraum 8, welcher durch ein Druckmedium beaufschlagbar ist. Vorteilhafterweise wird das Druckmedium durch das Fördermedium der Rotationskolbenpumpe 1 gebildet. Der Eintritt für das Druckmedium 8 ist mit Bezugszeichen 9 bezeichnet. Die Achse 6 ist in einer Bohrung 10 des Pumpengehäuses 2 axial verschiebbar gelagert. Die Achse 6 weist zumindest eine vom Druckraum 8 ausgehende Absteueröffnung 11 im Mantel 12 des Hohlzylinders 13 auf, welche so angeordnet ist, dass sie bei einer axialen Bewegung der Achse 6 durch eine gehäusefeste Absteuerkante 14 überfahrbar ist.
  • Fig. 1 zeigt die Achse 6 im unausgelenkten Ruhezustand, welcher durch die Rückstellkraft der Rückstellfeder 15 definiert ist. Die Auslenkkraft zufolge des Pumpendruckes des Druckmediums ist somit kleiner als die Rückstellkraft der Rückstellfeder 15. Die Absteueröffnungen 11 sind durch das Pumpengehäuse 2 verschlossen.
  • Fig. 2 zeigt die Achse 6 in der ausgelenkten Absteuerposition. Die Achse 6 wird durch den Absteuerdruck pD des Druckmediums 8 entgegen der Rückstellkraft der Rückstellfeder 15 in die Absteuerposition gebracht, wobei die Absteueröffnungen 11 die Absteuerkante 14 des Pumpengehäuses 2 überfahren, wodurch die Absteueröffnungen 11 freigegeben werden. Das Druckmedium 8 kann durch die Absteueröffnungen 11 in eine nicht weiter dargestellte Leckageleitung oder zurück in die nicht weiter ersichtliche Saugleitung der Rotationskolbenpumpe 1 gefördert werden.
  • Der Eintritt 9 zum Druckraum 8 steht über einen nicht weiter dargestellten Verbindungskanal mit der Druckseite der Rotationskolbenpumpe 1 in Verbindung.
  • Dadurch, dass der Steuerkolben 7 durch die Achse 6 gebildet ist, kann die Rotationskolbenpumpe 1 äußerst kompakt ausgeführt und die Anzahl der Teile sehr klein gehalten werden.

Claims (5)

  1. Rotationskolbenpumpe (1), insbesondere Zahnradpumpe, mit zumindest einem mit einer Antriebswelle (5) verbundenen treibenden ersten Förderrad (3) und zumindest einem auf einer Achse (6) axial verschiebbar gelagerten, vom ersten Förderrad (3) angetriebenen zweiten Förderrad (4), wobei die Förderräder (3, 4) drehbar im Förderraum (20) eines Pumpengehäuses (2) angeordnet sind, mit einem Steuerventil (7) zur druckseitigen Absteuerung eines Teiles des Fördermediums, wobei das Steuerventil (7) durch die Achse (6) gebildet ist, wobei die Achse (6) im Pumpengehäuse (2) axial verschiebbar gelagert ist und einen Steuerkolben bildet, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Förderrad (4) drehbar auf der Achse (6) gelagert ist.
  2. Rotationskolbenpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (6) im Wesentlichen als einseitig verschlossener, einen Druckraum (8) beinhaltender Hohlzylinder (13) ausgebildet ist, wobei der Mantel (12) des Hohlzylinders (13) zumindest eine Absteueröffnung (11) aufweist, welche bei axialer Auslenkung der Achse (6) durch eine gehäusefeste Absteuerkante (14) überfahrbar ist, und wobei der Druckraum (8) mit einem Druckmedium beaufschlagbar ist.
  3. Rotationskolbenpumpe (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Druckmedium durch das Fördermedium gebildet ist und der Druckraum (8) mit der Pumpendruckseite strömungsverbunden ist.
  4. Rotationskolbenpumpe (1) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (6) durch das Druckmedium entgegen einer Rückstellkraft aus einer Ruheposition in eine Auslenkposition auslenkbar ist, wobei die Rückstellkraft vorzugsweise durch eine Druckfeder (15) gebildet ist.
  5. Rotationskolbenpumpe (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Absteueröffnung (11) in der Ruheposition der Achse (6) durch das Pumpengehäuse (2) verschlossen und in der Auslenkposition geöffnet ist.
EP20030450286 2003-10-09 2003-12-23 Zahnradpumpe mit integriertem Steuerventil Expired - Lifetime EP1522730B1 (de)

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