WO1998021479A1

WO1998021479A1 - Innenzahnradpumpe mit antrieb über das hohlrad

Info

Publication number: WO1998021479A1
Application number: PCT/EP1997/005631
Authority: WO
Inventors: Körner TILLMANN; Mühlberger DINO
Original assignee: Voith Turbo Gmbh & Co. Kg
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1997-10-13
Publication date: 1998-05-22
Also published as: DE29710407U1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe zum Fördern eines Stromes eines zu fördernden Mediums. Die Erfindung umfaßt mindestens eine Pumpenkammer; ein Gehäuse (1); mindestens ein Ritzel (8); mindestens ein Hohlrad (6), das mit dem mindestens einen Ritzel (8) in Eingriff steht; mindestens einer Öffnung zum Zuführen und mindestens einer Öffnung zum Abführen des Mediums zu bzw. aus der Pumpenkammer. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (6) an seinem Aussenumfang Mittel (20) zum Antreiben des Hohlrades und damit mindestens einen hiermit in Eingriff stehenden Ritzel umfaßt.

Description

Innenzahnradpumpe mit Antrieb über das Hohlrad

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe zum Fördern eines Stromes eines zu fördernden Mediums gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Innenzahnradpumpen zum Fördern eines Mediums, beispielsweise einer Hydraulikflüssigkeit, sind aus einer Vielzahl von Veröffentlichungen bekannt. In diesem Zusammenhang wird beispielsweise auf Dubbel, Taschenbuch für den Maschinenbau, Springer-Verlag 1995, Seiten H4-H8 oder die

Patentanmeldungen DE-A-42 08 767.8, DE-A-41 42 799 und DE-A-41 35 725 verwiesen.

Bei sämtlichen aus dem Stand der Technik bekannten Innenzahnradpumpen erfolgt der Antrieb der Pumpe über das Ritzel. Hierzu sitzt das Ritzel auf einer

Ritzelwelle, die über das Pumpengehäuse hinausragt. Auf den über das Pumpengehäuse hinausragenden Abschnitt der Ritzelwelle ist das Antriebszahnrad für das Ritzel und damit die Innenzahnradpumpe angeordnet. Eine solche gemäß dem Stand der Technik ausgeführte Innenzahnradpumpe ist in Fig. 5 dargestellt. Die aus dem Stand der Technik bekannte Anordnung mit einem neben dem Pumpengehäuse angeordneten Antriebszahnrad hat eine Vielzahl von zusätzlichen Bauteilen und Lagerungen zur Folge. Desweiteren weist die Pumpe selbst aufgrund der axial versetzten Anordnung des Antriebszahnrades neben der Pumpe eine sehr große axiale Baubreite auf, was insbesondere bei nur beschränkt zur Verfügung stehendem

Bauraum, beispielsweise in Getrieben, nachteilig ist. Da der Durchmesser des Ritzels immer kleiner als der des Hohlrades ist, ist zur Erzielung einer großen Fördermenge der Innenzahnradpumpe eine hohe Antriebsdrehzahl und damit meist auch eine Übersetzung erforderlich. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Innenzahnradpumpe zu schaffen, mit der die zuvor geschilderten Nachteile des Standes der Technik überwunden werden können.

Insbesondere soll die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Pumpen weniger und einfacher aufgebaute Bauteile aufweisen sowie sich durch eine kompakte Bauweise auszeichnen. Desweiteren wird eine sehr einfache Anpassung an unterschiedliche Fördermengen angestrebt sowie eine möglichst geringe Antriebsdrehzahl der Pumpe, was wiederum eine geringere

Geräuschentwicklung zur Folge hat.

Die oben dargestellten Probleme werden durch eine Innenzahnradpumpe gelöst, bei der der Antrieb über das Hohlrad gemäß Anspruch 1 erfolgt, und zwar dadurch, daß das Hohlrad an seinem Außenumfang Mittel zum Antreiben desselben umfaßt.

So wäre es beispielsweise denkbar, den Außenumfang des Hohlrades zumindest in einem Bereich mit einer reibungserhöhten Oberfläche, beispielsweise einem Kautschuküberzug, zu versehen, um durch Übertragung von Reibungskräften das Hohlrad von außen her anzutreiben. Eine andere Möglichkeit besteht darin, das Hohlrad mit einem Außenzahnkranz als Antriebsmittel zu versehen, der mit einem weiteren Zahnrad oder einer Kette zum Antrieb in Eingriff stehen kann.

Besonders kostengünstig ist eine Variante, bei der der Antrieb nicht über die gesamte axiale Breite des Außenumfanges des Hohlrades erfolgt, sondern nur in einem vorbestimmten Axialabschnitt desselben. Dies bedeutet, daß der Außenzahnkranz des Hohlrades in seiner Breite viel geringer ausgebildet werden kann, als der Innenzahnkranz des Hohlrades, der mit dem

Außenkranz des Ritzels in Eingriff steht. Eine besonders einfache Bauweise ergibt sich, wenn die Weile, auf der das Ritzel der Innenzahnradpumpe sitzt, als feststehender Zapfen ausgebildet ist, auf dem das Ritzel drehbar gelagert wird.

Um mit einer möglichst langsamen Olansauggeschwindigkeit von weniger als

1 ,5 m/sec arbeiten zu können, was der Komfortsteigerung insbesondere der Geräuschminimierung dient, ist vorgesehen, die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe mit einer Befülluπg durch zwei Öffnungen, die sich gegenüberliegen zu versorgen. Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Innenzahnradpumpe mit Hohlradanrtieb über eine Welle mit

Stirnrad ist eine derartige in Bezug auf den Komfort sehr vorteilhafte Ausführungsform von zwei Seiten nicht möglich.

Die Erfindung soll nunmehr beispielhaft anhand der in den nachfolgenden Figuren dargestellten Ausführungsformen beschrieben werden.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe;

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Grundkörper der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe;

Fig. 3 einen weiteren Querschnitt durch die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe, die die Ölzufuhr zeigt;

Fig. 4 einen Querschnitt durch eine Innenzahnradpumpe gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 5 eine Längsansicht einer Innenzahnradpumpe gemäß dem Stand der

Technik. Fig. 1 zeigt eine erfiπdungsgemäße Innenzahnradpumpe im Querschnitt.

Die Pumpe umfaßt vorliegend ein Gehäuse 1 , das zweiteilig ausgebildet ist.

Ein erster Gehäuseteil bzw. Grundkörper 3 weist eine Bohrung 4 bzw.

Einfräsung zur Aufnahme des Hohlrades 6 und des Ritzels 8 auf. Das Ritzel 8 wird von einer Ritzelwelle 10, die vorliegend mit dem Gehäuse über eine Presspassung 9 drehfest verbunden ist, getragen. Die Verschraubung 12 dient der Befestigung des zweiten Gehäuseteils bzw. Deckels 5 mit dem ersten Gehäuseteil bzw. Grundkörper 3. Nicht dargestellt sind in dieser

Ansicht weitere mögliche Befestigungen des Deckels 5 mit dem Grundkörper. Die Welle 10 dient der Lagerung des Ritzel 8. Das Ritzel 8 selbst weist einen Außenzahnkranz 14 auf, der zumindest über einen gewissen Umfangsbereich mit der Inneπverzahnung 16 in Eingriff steht. Die Verzahnungen 14, 16 des Ritzels 8 und des Hohlrades 6 haben eine axiale Breite B. Das Ritzel 8 und das Hohlrad 6 sind nicht koaxial, sondern exzentrisch zueinander gelagert, ferner weist das Ritzel 8 mindestens einen Zahn weniger auf als das Hohlrad 6, so daß jeweils die Außenseite eines Zahnkopfs am Ritzel 8 mit der Innenseite eines Zahnkopfes am Hohlrad 6 in Berührung kommt. Bevorzugt liegt das Zähnezahnverhältnis der Innenverzahnung des Hohlrades Z1 zur

Außenverzahnung des Ritzels im Bereich von 1 ,1 :1 bis 1 ,5:1 . Eine besonders niedrige Geräuschentwicklung wird bei einem ungeraden Verhältnis zwischen den Zähnezahlen Hohlrad/Ritzel erreicht. Der Sauganschluß der Innenzahnradpumpe ist in Fig. 1 nicht dargestellt, er liegt aber in der Zone, bei der unter Drehung die Zähne am Ritzel am Hohlrad außer Eingriff geraten.

Im Sauganschluß schließt sich in axialer Richtung gesehen und vorliegend nicht dargestellt eine Saugtasche an, die sich über einen Teil der Mantelfläche des Hohlrades erstreckt. Der nicht dargestellte Druckanschluß befindet sich ebenfalls ausgehend von einer sich über einen Umfangsbereich am Hohlrad erstreckenden Drucktasche auf der dem Sauganschluß gegenüberliegenden

Seite der Pumpe. Die Zuströmung von Druckmedium zum Innenraum der Pumpe, also zu den Zahnlücken in Ritzel 8 und im Hohlrad 6, der die Förderung des Druckmediums bewirken, erfolgt in vorliegendem Ausführungsbeispiel wie in Fig.3 näher dargestellt über axiale Zuführöffnungeπ in die Bohrung. Die Zuführöffnungen sind in dem Bereich, in dem die Innenverzahnung des Hohlrades mit der Außenverzahnung des Ritzels vor Schließen und nach Öffnen des Zahneingriffes eine Lücke bildet, vorgesehe selbstverständlich wäre auch eine Zufuhr über radiale Durchbrüche im Hohlrad wie aus dem Stand der Technik (siehe bspw. Voith-Druck G 1178988.1000) bekannt, denkbar.

Deutlich zu erkennen ist bei der vorliegenden Ausführungsform, daß das Hohlrad als Mittel zum Antrieb über einen Außenzahnkranz 20 mit einer Breite b verfügt. Dabei ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel die Breite der Außenverzahnung b sehr viel kleiner als die Innenverzahnung B des Hohlrades. Der Antrieb des Hohlrades kann nun dadurch geschehen, daß mit der Außenverzahnung ein weiteres, nicht dargestelltes Zahnrad in Eingriff steht. Die Führung des Hohlrades übernehmen in der vorliegenden Ausführungsform die Wände der Gehäusebohrung. Die Gehäusebohrung besitzt eine Aussparung 30, die die Außenverzahnung des Hohlrades im Gehäuseboden aufnimmt. Die Bohrung ist so beschaffen, daß ein Spalt 32 zwischen der Außenverzahnung 20 und der Bohrung besteht. Das zweite Gehäuseteile 5 des Gehäuses, das Hohlrad und Ritzel abdeckt, ist vorliegend als Deckel abnehmbar ausgeführt, beispielsweise dadurch, daß die Schraubverbindungen 12, 42 lösbar mit dem ersten Gehäuseteil, das Hohlrad und Ritzel aufnimmt, verbunden ist. So ist das Pumpeninnere bei

Servicearbeiten leicht zugänglich. Erstes Gehäuseteil und zweites Gehäuseteil sind so miteinander verbunden, daß eine Aussparung 44 zwischen erstem Gehäuseteil und zweiten Gehäuseteil entsteht, durch die die Außenverzahnung aus dem Gehäuse nach außen hervortritt, um mit externen Antriebselementen in Eingriff stehen zu können. Die Lagerung des Hohlrades wird mit Hilfe der Wandungen 50, 51 von erstem und zweitem Gehäuseteil sowie der Wandung 52 des ersten Gehäuseteils welche als Gleitlagerung ausgeführt ist, zur Verfügung gestellt, wohingegen das Ritzel auf der Welle 10 gelagert wird. Ein besonders verschleißarmer Lauf bei hoher Antriebsleistung wird erreicht, wenn die axiale Breite am Hohlrad, das mit Hilfe der Wandung 52 gelagert wird vorzugseise, mehr als das 1 ,0-fache der Breite b des

Außenzahnkranzes des Hohlrades beträgt. Bei einer derartigen Ausbildung ist auch die Gefahr von Verkantungen von Hohlrad bzw. Ritzel in der Bohrung minimiert. Die konstruktive Ausgestaltung der erfiπdungsgemäßen Pumpe mit der Aufnahme des Hohlrades sowie des Ritzels in der Bohrung bzw. Einfräsung 4 ermöglicht es auf einfache Art und Weise die Pumpe an unterschiedliche Fördermengen anzupassen. Hierzu muß nur die Einfräsung sowie die Zahnbreite des Innenzahnrad kranzes des Hohlrades sowie des Außenzahnkranzes des Ritzels geändert werden.

In Fig. 2 ist eine Seitenansicht bzw. ein Stirnschnitt der erfindungsgemäßen

Zahnradpumpe gezeigt. Deutlich zu erkennen ist in Fig. 2 die Aussparung der Gehäusewand 2 des ersten Gehäuseteils bzw. Grundkörpers 3, wodurch in einem gewissen Umfangsbereich der Außenkranz des Hohlrades aus dem Gehäuse hervortritt. In dem Bereich der Aussparung 100 steht der Außenkranz des Hohlrades in Eingriff mit einem Antrieb oder

Übersetzungszahnrad 102. Dieses wiederum kann von der Getriebewelle beispielsweise über eine Kette angetrieben werden.

Exzentrisch zum Hohlrad 6 ist das Ritzel 8 gelagert. Aufgrund des größeren Durchmessers des Hohlrades kann eine größere Fördermenge bei niedrigerer

Antriebsdrehzahl erreicht werden. Desweiteren gut zu erkennen die neben den Verschraubungen 12, 42 vorgesehenen weiteren Stellen 104 zur Befestigung des Deckels 5 am Grundkörper durch Verbindungsmittel sowie der Einlaß 126 zur Pumpe sowie der Auslaß 124. In Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht durch einen Teil der erfindungsgemäßen Innenzahnradpumpe gezeigt, und zwar in einem Bereich, in den das zu fördernde Medium der Pumpe über die Zuführung 110 zugeführt wird. Die gemeinsame Zuführleitung 110 verzweigt in zwei Zuführleitungen 112 und 114, die innerhalb des Gehäuses verlaufen und an gegenüberliegenden

Seiten in die Bohrung, die das Hohlrad und das Ritzel aufnimmt, münden. Die axialen Zuführöffnungen 116, 118 der Zufuhrleitungen 112, 114 in die Pumpenkammer die von der Wandung 50, 51 der Innenseite des Hohlrades sowie der Außenseite des Ritzels gebildet wird, sind nierenförmig wie in Fig.2 dargestellt, ausgebildet. Sie sind in dem Bereich, in dem die Innenverzahnung des Hohlrades mit der Außenverzahnung des Ritzels vor Schließen und nach Öffnen des Zahneingriffes eine Lücke bilden, vorgesehen. Auf diese Art und Weise ist eine Befüllung der Innenzahnradpumpe von zwei Seiten her möglich, was eine besonders langsame Olansauggeschwindigkeit die kleiner als 1 ,5 m/sec sein kann, zur Folge hat. Dies sorgt für eine hohe Laufrauhe der

Pumpe sowie einen guten Befüllungsgrad. Wiederum gut zu erkennen ist die Aussparung 30, in der die Außenverzahnung des Hohirades berührungslos umläuft.

Desweiteren dargestellt ist auch die axial angeordnete Öffnung 120 zum

Abführen des geförderten Radiums aus der Pumpenkammer über Abführleitung 122, die ebenfalls im Grundkörper bis zum Auslaß 124 im Deckel der Pumpe verläuft.

Die erfindungsgemäße Innenzahnradpumpe ist bevorzugt mit einem

Fördervolumen im Bereich zwischen 10-400 l/min bei Dauerbetriebsdrücken im Bereich zwischen 2-100 bar auslegbar. Die Breite der Verzahnungen liegt hierbei im Bereich von 8 bis 100 mm und ist abhängig vom gewählten Teilkreisdurchmesser der Verzahnung. In den Fig. 4 und 5 sind Innenzahnradpumpen nach dem Stand der Technik, beispielsweise wie sie aus dem Voith-Druck G 1178988 1000 hervorgehen, dargestellt, die bis auf die Außenverzahnung in ihrem Aufbau baugleich mit der erfindungsgemäßen Pumpe sind. Die Pumpen weisen ebenfalls ein Hohlrad 6 sowie ein Ritzel 8 auf. Das Ritzel 8 wird von einer Ritzelwelle 10 getragen. Im Gegensatz zur erfindungsgemäßen Pumpe ist die Ritzelwelle 10 jedoch drehbar in der Pumpe gelagert und mit dem Ritzel drehfest verbunden. Die Ritzelwelle 10 wird aus dem Gehäuse 1 nach außen geführt und von einem außerhalb des Pumpengehäuses 1 angeordneten Antriebsrad 150, das ebenfalls auf der Ritzelwelle sitzt, angetrieben. Wie dieser Zeichnung zu entnehmen, sind eine Vielzahl von Lagerung 152, 154 und 156 der Ritzelwelle notwendig. Desweiteren weist die bekannte Pumpe eine beträchtliche axiale Bauweite auf. Dargestellt ist auch die Zuführung 148 zum Pumpenraum. Dies ist besonders gut in Fig. 5 erkennbar. Das zugeführte Medium gelangt über Durchbrechungen 162 im Hohlrad in das Innere der

Pumpe und wird von der Saugzone 164 in die Druckzone 166 gefördert und über den Auslaß 158 abgegeben. Die Trennung von Druck- und Saugzone wird wie auch bei der erfindungsgemäßen Pumpe möglich, mit Hilfe eines Füllstückes 168, das als Sichel ausgebildet ist, erreicht

Wie eine Gegenüberstellung der aus den Fig. 4 und 5 bekannten Pumpen aus dem Stand der Technik und der erfindungsgemäßen Pumpe gemäß den Fig. 1 bis 3 zeigt, kann mit Hilfe des Antriebs der Innenzahnradpumpe über das Hohlrad eine besonders kompakte Bauweise bei Einsparung einer Vielzahl von Bauteilen erreicht werden.

Claims

Patentansprüche

1. Innenzahnradpumpe zum Fördern eines Stromes eines zu fördernden Mediums umfassend 1.1 mindestens eine Pumpenkammer

1.2 ein Gehäuse (1);

1.3 mindestens ein Ritzel (8);

1.4 mindestens ein Hohlrad (6), das mit dem mindestens einen Ritzel (8) in Eingriff steht; 1.5 mindestens einer Öffnung (116, 118) zum Zuführen und mindestens einer Öffnung (120) zum Abführen des Mediums zu bzw. aus der

Pumpenkammer; dadurch gekennzeichnet, daß 1.6 das Hohlrad (6) an seinem Außenumfang Mittel zum Antreiben des Hohlrades und damit des mindestens einen hiermit in Eingriff stehenden Ritzels (8) umfaßt.

2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad einen Außenzahnkranz (20) als Mittel zum Antreiben umfaßt.

3. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad (6) nur in einen vorbestimmten axialen Abschnitt (b)seines äußeren Umfangs einen Außenzahnkranz (20) aufweist.

4. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorbestimmte axiale Abschnitt b maximal ungefähr das 0,4-fache der Breite B des Hohlrades ist.

5. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Hohlrad in dem Gehäuse geführt wird.

6. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Führung im Gehäuse ein Gleitlager umfaßt.

7. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ritzel auf einer im Gehäuse gelagerten Ritzelwelle (10) sitzt.

8. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ritzelwelle (10) nicht angetrieben ist.

9. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Pumpenkammer zwei Offnungen (114, 116) zum Zuführen des zu fördernden Mediums umfaßt.

10. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zufuhröffnungen (114, 116) an einander gegenüberliegenden Gehäuseseiten angeordnet sind.

11. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 9 ode 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zufuhröffnungen axial angeordnet sind.