WO2018153605A1 - Gear pump for a waste heat recovery system - Google Patents

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WO2018153605A1
WO2018153605A1 PCT/EP2018/051696 EP2018051696W WO2018153605A1 WO 2018153605 A1 WO2018153605 A1 WO 2018153605A1 EP 2018051696 W EP2018051696 W EP 2018051696W WO 2018153605 A1 WO2018153605 A1 WO 2018153605A1
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WO
WIPO (PCT)
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bearing
gear
gear pump
shaft
pump
Prior art date
Application number
PCT/EP2018/051696
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German (de)
French (fr)
Inventor
Jakob Branczeisz
Frank Pohl
Tobias Korte
Original Assignee
Robert Bosch Gmbh
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch Gmbh filed Critical Robert Bosch Gmbh
Publication of WO2018153605A1 publication Critical patent/WO2018153605A1/en

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F04C2/00Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/12Rotary-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
    • F04C2/14Rotary-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
    • F04C2/18Rotary-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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01CROTARY-PISTON OR OSCILLATING-PISTON MACHINES OR ENGINES
    • F01C21/00Component parts, details or accessories not provided for in groups F01C1/00 - F01C20/00
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0034Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps for other than the working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
    • F04C15/0038Shaft sealings specially adapted for rotary-piston machines or pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C19/00Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement
    • F16C19/22Bearings with rolling contact, for exclusively rotary movement with bearing rollers essentially of the same size in one or more circular rows, e.g. needle bearings
    • F16C19/44Needle bearings
    • F16C19/46Needle bearings with one row or needles
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16C35/04Rigid support of bearing units; Housings, e.g. caps, covers in the case of ball or roller bearings
    • F16C35/06Mounting or dismounting of ball or roller bearings; Fixing them onto shaft or in housing
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    • F04C2240/00Components
    • F04C2240/30Casings or housings
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • 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
    • F04C2240/50Bearings
    • F04C2240/52Bearings for assemblies with supports on both sides
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16CSHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2360/00Engines or pumps
    • F16C2360/42Pumps with cylinders or pistons

Definitions

  • the present invention relates to a gear pump, in particular embodied as a feed fluid pump of a waste heat recovery system
  • the known gear pump comprises a housing which limits a working space. In the working space, a first gear and a second gear are meshed with each other.
  • the gear pump according to the invention separates the storage of the gear space-saving and media-tight from the working space, so that the
  • the gear pump comprises a housing, wherein in the housing a working space is formed. In the working space, a first gear and a second gear are meshed with each other.
  • the housing comprises a bearing pin.
  • the first gear is rotatably supported by means of a bearing on the bearing pin.
  • a shaft seal separates the bearing media-tight from the working space.
  • the media-tight separation of the bearing of the working fluid through the shaft seal allows separate lubrication and / or cooling of the bearing, for example with a lifetime lubrication.
  • the risk of cavitation damage in the bearing due to cavitation bubbles of the working medium is due to the media density
  • the bearing cooperates with a bearing bore formed in the first gear.
  • the bearing bore can also be designed as a continuous bore.
  • Bearing bore formed a sealing surface.
  • the shaft seal interacts with the sealing surface.
  • the sealing surface is an outer circumferential surface of the first gear. A contact force between the
  • Shaft seal and the sealing surface ensures the media-tight separation in fluidic direction to the bearing.
  • the first gear is arranged on a shaft.
  • the bearing cooperates with a bearing bore formed in the shaft. This allows gear and shaft of different
  • the individual functional surfaces, such as the bearing bore, can therefore consist of an optimal material.
  • a sealing surface is formed coaxially to the bearing bore on the shaft.
  • the shaft seal interacts with the sealing surface.
  • the sealing surface is an outer circumferential surface of the shaft. A contact force between the shaft seal and the sealing surface ensures the media-tight separation in the fluidic direction to the bearing.
  • the bearing is arranged radially surrounding. This is on the one hand a space-saving arrangement. On the other hand, thereby sealing forces and bearing forces act radially in a plane, so that no disadvantageous overturning moments can arise.
  • the bearing is designed as a rolling bearing, in particular as a needle bearing. This is a version with a small space, so that the bearing inside the shaft or inside the first gear
  • the bearing pin is arranged on a cover of the housing.
  • the housing is made of several parts, so that the gear pump is very easy to install.
  • the cover is aligned by means of centering pins to the rest of the housing, so that there is a tight tolerances of the bearing to the working space.
  • the first gear is rotatably mounted on the opposite side of the bearing by means of another bearing on a further bearing pin.
  • Another shaft seal separates the other bearing media-tight from the work space.
  • the further bearing is designed according to one of the embodiments described above.
  • the gear pump is designed as external gear pump. This is a cheap and robust design of the gear pump.
  • the second gear is mounted analogously to the first gear or with a bearing in a design as described above.
  • Gear pumps are very suitable for use in
  • gear pump according to the invention is very advantageous in one
  • Waste heat recovery system comprises a working medium leading circuit, wherein the circuit in the flow direction of the working medium comprises a feed fluid pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser.
  • the feed fluid pump is designed as a gear pump with the features described above.
  • the gear pump has a good seal of the bearing against the low-viscosity working media of the waste heat recovery system. Cavitation damage in the bearings is thereby prevented. Furthermore, no dirt particles of the
  • the bearings can be lubricated and cooled with a separate lubricant.
  • FIG. 1 is an exploded view of a prior art gear pump showing only the essential portions
  • Fig. 3 is a section of a portion of a gear pump according to the invention, wherein only the essential areas are shown.
  • Fig.l designed as an external gear pump gear pump 1 of the prior art is shown in an exploded view.
  • the gear pump 1 comprises a housing 2, a cover 3 and a bottom flange 4.
  • the cover 3 and the bottom flange 4 are clamped together with the interposition of the housing 2 by four screws 5.
  • the housing 2, the cover 3 and the bottom flange 4 define a working space 6.
  • a first gear 11 and a second gear 12 are arranged in mesh with each other.
  • the first gear 11 is mounted on a first shaft 21 and the second gear 12 on a first shaft 21 parallel to the second shaft 22.
  • the first shaft 21 serves as a drive shaft and is connected to a drive, not shown, for example, a crankshaft of an internal combustion engine.
  • the first shaft 21 protrudes through the bottom flange. 4
  • the two shafts 21, 22 each protrude through their associated gear 11, 12 and are firmly connected thereto. On both sides of the gears 11, 12, the shafts 21, 22 are mounted.
  • the storage is carried out by two bearing glasses 30, 40, wherein the bearing glasses 30, 40 are arranged in the working space 6: a bearing glasses 30 is disposed adjacent to the bottom flange 4 and another bearing glasses 40 adjacent to the lid 3. In both bearing glasses 30, 40 are respectively two bushings 9 pressed.
  • the bearing bushes 9 of the bearing glasses 30 support the two shafts 21, 22 on the drive side and the bearing bushes 9 of the other bearing glasses 40 on the opposite side of the gears 11, 12th
  • the four bushings 9 each have a radial bearing function.
  • Axial bearing function is achieved by the two bearing glasses 30, 40:
  • the bearing glasses 30 on the front side a stop surface 31 and the other
  • Lagerbrille 40 frontally another stop surface 42. Both stop surfaces 31, 42 cooperate with two gears 11, 12 together.
  • the stop surface 31 supports both gears 11, 12 oriented in the axial direction to the bottom flange 4; the further stop surface 42 supports both gears 11, 12 oriented in the axial direction to the lid 3.
  • seals 28 are arranged on the housing 2: A seal 28 between the housing 2 and the Cover 3, and a further seal 29 between the housing 2 and the bottom flange 4. Both seals 28, 29 extend approximately annular over the circumference of the housing 28, 29 and are usually arranged in corresponding grooves.
  • External gear pump running gear pump 1 The two gears 11, 12 are within the housing 2, ie in the working space 6, respectively.
  • the two gears 11, 12 promote the working medium along the inner wall 61 of the housing. 2
  • the second shaft 21 in the view of FIG. 2 rotates clockwise 21a and the second shaft 22 counterclockwise 22a.
  • the first teeth 13 of the first gear 11 are at their respective first tooth flanks 13a in meshing engagement with the second teeth 14 of the second gear 12 at the respective first tooth flanks 14a.
  • the first teeth heads 13b of the first teeth 13 and the second teeth heads 14b of the second teeth cooperate with the inner wall 61 of the housing 2.
  • the inlet channel 71 and the outlet channel 72 are formed in the housing 2.
  • the inlet channel 71 and the outlet channel 72 may also be otherwise configured, for example formed in the lid 3 or in the bottom flange 4.
  • the operation of the gear pump 1 is as follows:
  • One of the two gears 11, 12 is driven by the corresponding shaft 21, 22, so that meshing with each other by the tooth engagement of the corresponding teeth 13, 14, the two gears 11, 12.
  • the drive can also be otherwise, for example, electromechanical, done.
  • the first gear 11 rotates clockwise 21a and the second gear 12 counterclockwise 22a. Thereby, working fluid between the gears 11, 12 and the inner wall 61 of the housing 2 from the inlet channel 71 in the
  • Working medium from the inlet channel 71 into the outlet channel 72 also promote the function to seal the tooth chambers between the teeth 13, 14 to the inner wall 61 of the housing 2 in order to ensure the highest possible efficiency of the gear pump 1.
  • At least one shaft 21, 22 is now mounted such that the bearing is arranged in a shaft bore or gear bore and is fluidly separated from the working space 6 by means of a shaft seal.
  • 3 shows a section of a gear pump 1 in section, wherein only the essential areas are shown.
  • the gear pump 1 has the first gear 11 and the second gear 12, which are arranged in the working space 6 and mesh with each other.
  • the gear pump 1 is designed in this example as an external gear pump, but may alternatively be designed as an internal gear pump.
  • the bearing bore 50 is executed consistently, but it can alternatively be designed as a blind hole.
  • the first shaft 21 and the first gear 11 are made in one piece. Alternatively, they could also be made in two parts; the
  • Bearing bore 50 would therefore be formed in the first shaft 21.
  • a bearing pin 70 is arranged, which has a smaller diameter than the bearing bore 50, and in the
  • Bearing hole 50 protrudes.
  • the bearing 60 is arranged in the radial direction between the bearing pin 70 and the bearing bore 50.
  • the bearing 60 is a radial roller bearing.
  • the bearing 60 can also be designed as a slide bearing and continue to absorb axial forces. in the
  • the bearing pin 70 interact directly and thereby form the bearing 60.
  • the two gears 11, 12 cooperate with a stop plate 65, which in the axial direction between the lid 3 - or bottom flange 4 - and the two gears 11, 12 is positioned.
  • the starting plate 65 thus provides an axial bearing of the two gears 11, 12 there.
  • Sealing surface 51 an outer cylindrical surface, but may alternatively be internal, or even with the bearing bore 50th
  • Shaft seal 55 is arranged, the media 60 of the bearing 60 of the
  • the bearing 60 can thus be lubricated with a lubricant that does not interfere with the poorly lubricating
  • a spacer ring 57 is positioned in the axial direction, so that the shaft seal 55 is arranged axially defined.
  • Very low-viscosity working media such as those in
  • Waste heat recovery systems used have virtually no lubricating properties. Therefore, when using such, more critical
  • the gear pump 1 now separates the bearing 60 - or several bearings - from the working medium. As a result, for example, too an initial lubrication or lifetime lubrication - for example by a grease filling - or external lubrication of the bearing 60 possible.
  • Gears 11, 12, the bearing 60 is separated from the working fluid and can thereby be lubricated separately with a more suitable lubricant.
  • the center distance of the two shafts 21, 22 or gears 11, 12 arranged to one another is irrelevant for the bearings 60.
  • a minimum distance between the two shafts 21, 22 is absolutely necessary for externally arranged bearings. This also results in an advantage in terms of the required space for the gear pump 1 space.
  • the operating conditions of the bearing 60 can be made ideal, for example by external lubrication and / or cooling. This improves the hydro-dynamics within the bearing 60, and the
  • the friction in the bearing 60 is significantly reduced and improves the temperature balance within the bearing 60, resulting in a longer life of the bearing 60 result.
  • the gear pump 1 according to the invention is used in a waste heat recovery system of an internal combustion engine.
  • the internal combustion engine is supplied with oxygen via an air supply; the exhaust gas discharged after the combustion process is discharged from the engine through an exhaust pipe.
  • the waste heat recovery system comprises a circuit carrying a working medium comprising, in the flow direction of the working medium, a feed fluid pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser.
  • the working medium can be made as needed via a spur line from a Sump and a valve unit are fed into the circuit.
  • the collecting container can alternatively be integrated into the circulation.
  • the evaporator is connected to the exhaust pipe of the internal combustion engine, thus uses the heat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine for the
  • Liquid working fluid is conveyed through the feed fluid pump, possibly from the reservoir into the evaporator and there through the
  • Working medium is then in the expansion machine under release of mechanical energy, for example, to a generator, not shown, or to a non-illustrated transmission relaxed. Subsequently, the working medium in the condenser is liquefied again and returned to the collecting container or fed to the feed fluid pump.
  • bearings 60 Cavitation erosion of bearings 60 reduced or completely excluded.
  • the bearings 60 can thereby be lubricated with a more suitable, separate lubricant and also cooled.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Details And Applications Of Rotary Liquid Pumps (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)

Abstract

The invention relates to a gear pump (1), particularly for a waste heat recovery system. Said gear pump (1) comprises a casing (2), a working chamber (6) being formed in the casing (2). A first gear (11) and a second gear (12) mesh with each other in the working chamber (6). The casing (2) comprises a bearing pin (70). The first gear (11) is rotatably mounted on the bearing pin (70) by means of a bearing (60). A shaft sealing ring (55) separates the bearing (60) from the working chamber (6) in a media-tight manner.

Description

Beschreibung Titel  Description title
Zahnradpumpe für ein Abwärmerückgewinnungssystem  Gear pump for a waste heat recovery system
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, insbesondere ausgeführt als Speisefluidpumpe eines Abwärmerückgewinnungssystems einer The present invention relates to a gear pump, in particular embodied as a feed fluid pump of a waste heat recovery system
Brennkraftmaschine. Internal combustion engine.
Stand der Technik State of the art
Zahnradpumpen sind vielfach aus dem Stand der Technik bekannt, Gear pumps are widely known in the art,
beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2008 042 066 AI. Die bekannte Zahnradpumpe umfasst ein Gehäuse, welches einen Arbeitsraum begrenzt. In dem Arbeitsraum sind ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad miteinander kämmend angeordnet. For example, from the published patent application DE 10 2008 042 066 AI. The known gear pump comprises a housing which limits a working space. In the working space, a first gear and a second gear are meshed with each other.
Weiterhin ist auch die prinzipielle Anordnung von Speisefluidpumpen innerhalb eines Abwärmerückgewinnungssystems einer Brennkraftmaschine bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2013 205 648 AI. Jedoch lassen die bekannten Dokumente offen, wie die Lagerung der Speisefluidpumpe mit schlecht schmierenden Medien von Abwärmerückgewinnungssystemen über eine lange Lebensdauer betrieben werden kann. Furthermore, the basic arrangement of Speisefluidpumpen within a waste heat recovery system of an internal combustion engine is known, for example from the published patent application DE 10 2013 205 648 AI. However, the known documents disclose how the storage of the feed fluid pump with poorly lubricating media can be operated by waste heat recovery systems over a long life.
Offenbarung der Erfindung Disclosure of the invention
Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe trennt die Lagerung des Zahnrads bauraumsparend und mediendicht von dem Arbeitsraum, so dass das The gear pump according to the invention separates the storage of the gear space-saving and media-tight from the working space, so that the
Arbeitsmedium nicht in Kontakt mit dem Lager kommt. Dadurch kann das Lager mit einem separaten Schmiermittel geschmiert bzw. gekühlt werden. Das Risiko von Kavitationsschäden in dem Lager entfällt dadurch, insbesondere wenn die Zahnradpumpe als Speisefluidpumpe in einem Abwärmerückgewinnungssystem betrieben wird. Working medium does not come into contact with the bearing. This allows the bearing to be lubricated or cooled with a separate lubricant. The risk of cavitation damage in the warehouse is thereby eliminated, especially if the Gear pump is operated as a feed fluid pump in a waste heat recovery system.
Dazu umfasst die Zahnradpumpe ein Gehäuse, wobei in dem Gehäuse ein Arbeitsraum ausgebildet ist. In dem Arbeitsraum sind ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad miteinander kämmend angeordnet. Das Gehäuse umfasst einen Lagerbolzen. Das erste Zahnrad ist mittels eines Lagers auf dem Lagerbolzen drehbar gelagert. Ein Wellendichtring trennt das Lager mediendicht von dem Arbeitsraum. For this purpose, the gear pump comprises a housing, wherein in the housing a working space is formed. In the working space, a first gear and a second gear are meshed with each other. The housing comprises a bearing pin. The first gear is rotatably supported by means of a bearing on the bearing pin. A shaft seal separates the bearing media-tight from the working space.
Dadurch ist die Lagerung des ersten Zahnrads innerhalb diesem angeordnet, wodurch der Bauraum der Zahnradpumpe minimiert ist. Die mediendichte Trennung des Lagers von dem Arbeitsmedium durch den Wellendichtring erlaubt eine separate Schmierung und/oder Kühlung des Lagers, beispielsweise mit einer Lebensdauerschmierung. Das Risiko von Kavitationsschäden in dem Lager durch Kavitationsblasen des Arbeitsmediums ist durch die mediendichte Thereby, the storage of the first gear is disposed within this, whereby the space of the gear pump is minimized. The media-tight separation of the bearing of the working fluid through the shaft seal allows separate lubrication and / or cooling of the bearing, for example with a lifetime lubrication. The risk of cavitation damage in the bearing due to cavitation bubbles of the working medium is due to the media density
Trennung eliminiert. Separation eliminated.
Vorteilhafterweise wirkt das Lager mit einer in dem ersten Zahnrad ausgebildeten Lagerbohrung zusammen. Die Lagerbohrung kann dabei auch als durchgängige Bohrung ausgeführt sein. Advantageously, the bearing cooperates with a bearing bore formed in the first gear. The bearing bore can also be designed as a continuous bore.
In vorteilhaften Ausführungen ist an dem ersten Zahnrad koaxial zur In advantageous embodiments is coaxial with the first gear
Lagerbohrung eine Dichtfläche ausgebildet. Der Wellendichtring wirkt mit der Dichtfläche zusammen. Vorzugsweise ist die Dichtfläche dabei eine äußere Mantelfläche des ersten Zahnrads. Eine Anpresskraft zwischen dem Bearing bore formed a sealing surface. The shaft seal interacts with the sealing surface. Preferably, the sealing surface is an outer circumferential surface of the first gear. A contact force between the
Wellendichtring und der Dichtfläche gewährleistet die mediendichte Trennung in fluidischer Richtung zum Lager. Shaft seal and the sealing surface ensures the media-tight separation in fluidic direction to the bearing.
In alternativen vorteilhaften Ausführungen ist das erste Zahnrad auf einer Welle angeordnet. Das Lager wirkt mit einer in der Welle ausgebildeten Lagerbohrung zusammen. Dadurch können Zahnrad und Welle aus unterschiedlichen In alternative advantageous embodiments, the first gear is arranged on a shaft. The bearing cooperates with a bearing bore formed in the shaft. This allows gear and shaft of different
Materialien gefertigt sein. Die einzelnen Funktionsflächen, wie beispielsweise die Lagerbohrung, können demzufolge aus einem optimalen Material bestehen. Be made of materials. The individual functional surfaces, such as the bearing bore, can therefore consist of an optimal material.
In vorteilhaften Ausführungen ist an der Welle koaxial zur Lagerbohrung eine Dichtfläche ausgebildet. Der Wellendichtring wirkt mit der Dichtfläche zusammen. Vorzugsweise ist die Dichtfläche dabei eine äußere Mantelfläche der Welle. Eine Anpresskraft zwischen dem Wellendichtring und der Dichtfläche gewährleistet die mediendichte Trennung in fluidischer Richtung zum Lager. In advantageous embodiments, a sealing surface is formed coaxially to the bearing bore on the shaft. The shaft seal interacts with the sealing surface. Preferably, the sealing surface is an outer circumferential surface of the shaft. A contact force between the shaft seal and the sealing surface ensures the media-tight separation in the fluidic direction to the bearing.
In vorteilhaften Weiterbildungen ist der Wellendichtring das Lager radial umgebend angeordnet. Dies ist zum einen eine bauraumsparende Anordnung. Zum anderen wirken dadurch Dichtkräfte und Lagerkräfte radial in einer Ebene, so dass dadurch keine nachteiligen Kippmomente entstehen können. In advantageous developments of the shaft seal the bearing is arranged radially surrounding. This is on the one hand a space-saving arrangement. On the other hand, thereby sealing forces and bearing forces act radially in a plane, so that no disadvantageous overturning moments can arise.
In vorteilhaften Ausführungen ist das Lager als Wälzlager, insbesondere als Nadellager ausgeführt. Dies ist eine Ausführung mit geringem Bauraum, so dass das Lager im Inneren der Welle bzw. im Inneren des ersten Zahnrads In advantageous embodiments, the bearing is designed as a rolling bearing, in particular as a needle bearing. This is a version with a small space, so that the bearing inside the shaft or inside the first gear
angeordnet werden kann. can be arranged.
In vorteilhaften Weiterbildungen ist der Lagerbolzen an einem Deckel des Gehäuses angeordnet. Damit ist das Gehäuse mehrteilig ausgeführt, so dass die Zahnradpumpe sehr einfach zu montieren ist. Vorzugsweise ist der Deckel dabei mittels Zentrierstiften zum übrigen Gehäuse ausgerichtet, so dass sich eine eng tolerierte Ausrichtung des Lagers zum Arbeitsraum ergibt. In advantageous developments of the bearing pin is arranged on a cover of the housing. Thus, the housing is made of several parts, so that the gear pump is very easy to install. Preferably, the cover is aligned by means of centering pins to the rest of the housing, so that there is a tight tolerances of the bearing to the working space.
In vorteilhaften Ausführungen ist das erste Zahnrad an der dem Lager gegenüberliegenden Seite mittels eines weiteren Lagers auf einem weiteren Lagerbolzen drehbar gelagert. Ein weiterer Wellendichtring trennt das weitere Lager mediendicht von dem Arbeitsraum. Durch die beidseitige Lagerung wird eine Verkippung der Welle bzw. des Zahnrads vermieden. Die Spaltmaße können somit besser eingehalten werden, und der Verschleiß wird reduziert. Vorzugsweise ist das weitere Lager gemäß einer der oben beschriebenen Ausführungen gestaltet. In advantageous embodiments, the first gear is rotatably mounted on the opposite side of the bearing by means of another bearing on a further bearing pin. Another shaft seal separates the other bearing media-tight from the work space. By the two-sided storage tilting of the shaft or the gear is avoided. The gap dimensions can thus be better adhered to, and wear is reduced. Preferably, the further bearing is designed according to one of the embodiments described above.
Vorteilhafterweise ist die Zahnradpumpe als Außenzahnradpumpe ausgeführt. Dies ist eine günstige und robuste Ausführung der Zahnradpumpe. Advantageously, the gear pump is designed as external gear pump. This is a cheap and robust design of the gear pump.
In vorteilhaften Weiterbildungen ist dabei das zweite Zahnrad analog zum ersten Zahnrad gelagert bzw. mit einer Lagerung in einer Ausführung wie sie oben beschrieben wurde. Zahnradpumpen eignen sich sehr gut für die Anwendung in In advantageous developments, the second gear is mounted analogously to the first gear or with a bearing in a design as described above. Gear pumps are very suitable for use in
Abwärmerückgewinnungssystemen von Brennkraftmaschinen. Daher ist die erfindungsgemäße Zahnradpumpe sehr vorteilhaft in einem Waste heat recovery systems of internal combustion engines. Therefore, the gear pump according to the invention is very advantageous in one
Abwärmerückgewinnungssystem verwendbar. Das Waste heat recovery system usable. The
Abwärmerückgewinnungssystem weist einen ein Arbeitsmedium führenden Kreislauf auf, wobei der Kreislauf in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisefluidpumpe, einen Verdampfer, eine Expansionsmaschine und einen Kondensator umfasst. Die Speisefluidpumpe ist dabei als Zahnradpumpe mit den vorhergehend beschriebenen Merkmalen ausgeführt.  Waste heat recovery system comprises a working medium leading circuit, wherein the circuit in the flow direction of the working medium comprises a feed fluid pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser. The feed fluid pump is designed as a gear pump with the features described above.
Neben der hohen Chemikalienbeständigkeit weist die Zahnradpumpe eine gute Abdichtung der Lager gegenüber dem niederviskosen Arbeitsmedien des Abwärmerückgewinnungssystems auf. Kavitationsschäden in den Lagern werden dadurch verhindert. Weiterhin werden keine Schmutzpartikel des In addition to the high chemical resistance, the gear pump has a good seal of the bearing against the low-viscosity working media of the waste heat recovery system. Cavitation damage in the bearings is thereby prevented. Furthermore, no dirt particles of the
Arbeitsmediums in die Lager eingetragen, was zu einer Erhöhung der Working medium entered into the warehouse, resulting in an increase in
Lebensdauer der Lager führt. Zusätzlich können die Lager mit einem separaten Schmiermittel geschmiert und gekühlt werden. Lifespan of the bearing leads. In addition, the bearings can be lubricated and cooled with a separate lubricant.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen Brief description of the drawings
Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Hereinafter, embodiments of the invention below
Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt: With reference to the accompanying drawings described in more detail. It shows:
Fig. 1 eine Zahnradpumpe des Stands der Technik in Explosionsdarstellung, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind, 1 is an exploded view of a prior art gear pump showing only the essential portions;
Fig. 2 einen Schnitt durch eine Zahnradpumpe des Stands der Technik, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind, 2 shows a section through a gear pump of the prior art, wherein only the essential areas are shown,
Fig. 3 einen Schnitt eines Bereichs einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Fig. 3 is a section of a portion of a gear pump according to the invention, wherein only the essential areas are shown.
Ausführungsformen der Erfindung _. Embodiments of the invention _.
In Fig.l ist eine als Außenzahnradpumpe ausgeführte Zahnradpumpe 1 aus dem Stand der Technik in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Zahnradpumpe 1 umfasst ein Gehäuse 2, einen Deckel 3 und einen Bodenflansch 4. Der Deckel 3 und der Bodenflansch 4 sind unter Zwischenlage des Gehäuses 2 durch vier Schrauben 5 miteinander verspannt. Das Gehäuse 2, der Deckel 3 und der Bodenflansch 4 begrenzen einen Arbeitsraum 6. In Fig.l designed as an external gear pump gear pump 1 of the prior art is shown in an exploded view. The gear pump 1 comprises a housing 2, a cover 3 and a bottom flange 4. The cover 3 and the bottom flange 4 are clamped together with the interposition of the housing 2 by four screws 5. The housing 2, the cover 3 and the bottom flange 4 define a working space 6.
In dem Arbeitsraum 6 sind ein erstes Zahnrad 11 und ein zweites Zahnrad 12 kämmend miteinander angeordnet. Das erste Zahnrad 11 ist auf einer ersten Welle 21 befestigt und das zweite Zahnrad 12 auf einer zur ersten Welle 21 parallelen zweiten Welle 22. Die erste Welle 21 dient dabei als Antriebswelle und ist mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden, beispielsweise einer Kurbelwelle eines Verbrennungsmotors. Dazu ragt die erste Welle 21 durch den Bodenflansch 4. In the working space 6, a first gear 11 and a second gear 12 are arranged in mesh with each other. The first gear 11 is mounted on a first shaft 21 and the second gear 12 on a first shaft 21 parallel to the second shaft 22. The first shaft 21 serves as a drive shaft and is connected to a drive, not shown, for example, a crankshaft of an internal combustion engine. For this purpose, the first shaft 21 protrudes through the bottom flange. 4
Die beiden Wellen 21, 22 ragen jeweils durch das ihnen zugeordnete Zahnrad 11, 12 und sind mit diesem fest verbunden. Beiderseits der Zahnräder 11, 12 sind die Wellen 21, 22 gelagert. Die Lagerung erfolgt durch zwei Lagerbrillen 30, 40, wobei die Lagerbrillen 30, 40 in dem Arbeitsraum 6 angeordnet sind: eine Lagerbrille 30 ist benachbart zum Bodenflansch 4 angeordnet und eine weitere Lagerbrille 40 benachbart zum Deckel 3. In beiden Lagerbrillen 30, 40 sind jeweils zwei Lagerbuchsen 9 eingepresst. Die Lagerbuchsen 9 der Lagerbrille 30 lagern die beiden Wellen 21, 22 antriebsseitig und die Lagerbuchsen 9 der weiteren Lagerbrille 40 auf der dazu gegenüberliegenden Seite der Zahnräder 11, 12. The two shafts 21, 22 each protrude through their associated gear 11, 12 and are firmly connected thereto. On both sides of the gears 11, 12, the shafts 21, 22 are mounted. The storage is carried out by two bearing glasses 30, 40, wherein the bearing glasses 30, 40 are arranged in the working space 6: a bearing glasses 30 is disposed adjacent to the bottom flange 4 and another bearing glasses 40 adjacent to the lid 3. In both bearing glasses 30, 40 are respectively two bushings 9 pressed. The bearing bushes 9 of the bearing glasses 30 support the two shafts 21, 22 on the drive side and the bearing bushes 9 of the other bearing glasses 40 on the opposite side of the gears 11, 12th
Die vier Lagerbuchsen 9 haben jeweils eine Radiallagerfunktion. Die The four bushings 9 each have a radial bearing function. The
Axiallagerfunktion wird durch die beiden Lagerbrillen 30, 40 erreicht: Dazu weist die Lagerbrille 30 stirnseitig eine Anschlagfläche 31 auf und die weitere Axial bearing function is achieved by the two bearing glasses 30, 40: For this purpose, the bearing glasses 30 on the front side a stop surface 31 and the other
Lagerbrille 40 stirnseitig eine weitere Anschlagfläche 42. Beide Anschlagflächen 31, 42 wirken mit beiden Zahnrädern 11, 12 zusammen. Die Anschlagfläche 31 lagert beide Zahnräder 11, 12 in der axialen Richtung zum Bodenflansch 4 orientiert; die weitere Anschlagfläche 42 lagert beide Zahnräder 11, 12 in der axialen Richtung zum Deckel 3 orientiert. Lagerbrille 40 frontally another stop surface 42. Both stop surfaces 31, 42 cooperate with two gears 11, 12 together. The stop surface 31 supports both gears 11, 12 oriented in the axial direction to the bottom flange 4; the further stop surface 42 supports both gears 11, 12 oriented in the axial direction to the lid 3.
Zur Abdichtung des Arbeitsraums 6 zur Umgebung sind zwei Dichtungen am Gehäuse 2 angeordnet: Eine Dichtung 28 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Deckel 3, und eine weitere Dichtung 29 zwischen dem Gehäuse 2 und dem Bodenflansch 4. Beide Dichtungen 28, 29 verlaufen etwa ringförmig über den Umfang des Gehäuses 28, 29 und sind üblicherweise in entsprechenden Nuten angeordnet. To seal the working space 6 to the environment, two seals are arranged on the housing 2: A seal 28 between the housing 2 and the Cover 3, and a further seal 29 between the housing 2 and the bottom flange 4. Both seals 28, 29 extend approximately annular over the circumference of the housing 28, 29 and are usually arranged in corresponding grooves.
Fig.2 zeigt einen Schnitt im Bereich der Zahnräder 11, 12 durch eine als 2 shows a section in the region of the gears 11, 12 by a
Außenzahnradpumpe ausgeführte Zahnradpumpe 1. Die beiden Zahnräder 11, 12 sind innerhalb des Gehäuses 2, also im Arbeitsraum 6, angeordnet. Die beiden Zahnräder 11, 12 fördern das Arbeitsmedium entlang der Innenwand 61 des Gehäuses 2. External gear pump running gear pump 1. The two gears 11, 12 are within the housing 2, ie in the working space 6, respectively. The two gears 11, 12 promote the working medium along the inner wall 61 of the housing. 2
Fig.2 zeigt weiterhin einen Einlasskanal 71 und einen Auslasskanal 72 der Zahnradpumpe 1, welche in den Arbeitsraum 6 der Zahnradpumpe 1 münden. Für diesen Fall dreht die erste Welle 21 in der Ansicht der Fig.2 im Uhrzeigersinn 21a und die zweite Welle 22 entgegen des Uhrzeigersinns 22a. Demzufolge stehen die ersten Zähne 13 des ersten Zahnrads 11 an ihren jeweils ersten Zahnflanken 13a im Zahneingriff mit den zweiten Zähnen 14 des zweiten Zahnrads 12 an deren jeweils ersten Zahnflanken 14a. Weiterhin wirken die ersten Zahnköpfe 13b der ersten Zähne 13 und die zweiten Zahnköpfe 14b der zweiten Zähne mit der Innenwand 61 des Gehäuses 2 zusammen. 2 further shows an inlet channel 71 and an outlet channel 72 of the gear pump 1, which open into the working space 6 of the gear pump 1. In this case, the first shaft 21 in the view of FIG. 2 rotates clockwise 21a and the second shaft 22 counterclockwise 22a. Accordingly, the first teeth 13 of the first gear 11 are at their respective first tooth flanks 13a in meshing engagement with the second teeth 14 of the second gear 12 at the respective first tooth flanks 14a. Furthermore, the first teeth heads 13b of the first teeth 13 and the second teeth heads 14b of the second teeth cooperate with the inner wall 61 of the housing 2.
Im Ausführungsbeispiel der Fig.2 sind der Einlasskanal 71 und der Auslasskanal 72 in dem Gehäuse 2 ausgebildet. In alternativen Ausführungsbeispielen können der Einlasskanal 71 und der Auslasskanal 72 jedoch auch anderweitig gestaltet sein, beispielsweise im Deckel 3 oder im Bodenflansch 4 ausgebildet. In the exemplary embodiment of FIG. 2, the inlet channel 71 and the outlet channel 72 are formed in the housing 2. In alternative embodiments, however, the inlet channel 71 and the outlet channel 72 may also be otherwise configured, for example formed in the lid 3 or in the bottom flange 4.
Die Funktionsweise der Zahnradpumpe 1 ist wie folgt: The operation of the gear pump 1 is as follows:
Eines der beiden Zahnräder 11, 12 wird durch die entsprechende Welle 21, 22 angetrieben, so dass durch den Zahneingriff der entsprechenden Zähne 13, 14 die beiden Zahnräder 11, 12 miteinander kämmen. Ersatzweise kann der Antrieb auch anderweitig, beispielsweise elektromechanisch, erfolgen. Das erste Zahnrad 11 rotiert im Uhrzeigersinn 21a und das zweite Zahnrad 12 entgegen dem Uhrzeigersinn 22a. Dadurch wird Arbeitsmedium zwischen den Zahnrädern 11, 12 und der Innenwand 61 des Gehäuses 2 vom Einlasskanal 71 in denOne of the two gears 11, 12 is driven by the corresponding shaft 21, 22, so that meshing with each other by the tooth engagement of the corresponding teeth 13, 14, the two gears 11, 12. Alternatively, the drive can also be otherwise, for example, electromechanical, done. The first gear 11 rotates clockwise 21a and the second gear 12 counterclockwise 22a. Thereby, working fluid between the gears 11, 12 and the inner wall 61 of the housing 2 from the inlet channel 71 in the
Arbeitsraum 6 und anschließend zum Auslasskanal 72 gefördert. Die Working space 6 and then conveyed to the outlet channel 72. The
entgegengesetzte Strömungsrichtung dichtet der Zahneingriff der _ opposite direction of flow seals the tooth engagement of the _
entsprechenden Zähne 13, 14 zwischen den beiden Zahnrädern 11, 12 ab. In Abhängigkeit des am Auslasskanal 72 anliegenden Drucks wird das corresponding teeth 13, 14 between the two gears 11, 12 from. Depending on the pressure applied to the outlet channel 72, the
Arbeitsmedium dabei im Arbeitsraum 6 verdichtet. Die Zahnräder 11, 12 bzw. Zähne 13, 14 haben neben der Funktion das Working medium thereby compressed in the working space 6. The gears 11, 12 and teeth 13, 14 have in addition to the function of the
Arbeitsmedium vom Einlasskanal 71 in den Auslasskanal 72 zu fördern auch die Funktion die Zahnkammern zwischen den Zähnen 13, 14 zur Innenwand 61 des Gehäuses 2 abzudichten, um eine möglichst hohe Effizienz der Zahnradpumpe 1 zu gewährleisten.  Working medium from the inlet channel 71 into the outlet channel 72 also promote the function to seal the tooth chambers between the teeth 13, 14 to the inner wall 61 of the housing 2 in order to ensure the highest possible efficiency of the gear pump 1.
Erfindungsgemäß wird nun zumindest eine Welle 21, 22 derart gelagert, dass die Lagerung in einer Wellenbohrung bzw. Zahnradbohrung angeordnet ist und mittels eines Wellendichtrings fluidisch von dem Arbeitsraum 6 getrennt ist. Dazu zeigt Fig.3 einen Bereich einer Zahnradpumpe 1 im Schnitt, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind. Die Zahnradpumpe 1 weist das erste Zahnrad 11 und das zweite Zahnrad 12 auf, welche in dem Arbeitsraum 6 angeordnet sind und miteinander kämmen. Die Zahnradpumpe 1 ist in diesem Beispiel als Außenzahnradpumpe ausgeführt, kann alternativ jedoch auch als Innenzahnradpumpe ausgeführt sein. According to the invention, at least one shaft 21, 22 is now mounted such that the bearing is arranged in a shaft bore or gear bore and is fluidly separated from the working space 6 by means of a shaft seal. 3 shows a section of a gear pump 1 in section, wherein only the essential areas are shown. The gear pump 1 has the first gear 11 and the second gear 12, which are arranged in the working space 6 and mesh with each other. The gear pump 1 is designed in this example as an external gear pump, but may alternatively be designed as an internal gear pump.
In dem ersten Zahnrad 11 ist eine Lagerbohrung 50 ausgebildet. In der In the first gear 11, a bearing bore 50 is formed. In the
Ausführung der Fig.3 ist die Lagerbohrung 50 durchgängig ausgeführt, sie kann alternativ jedoch auch als Sacklochbohrung ausgeführt sein. Weiterhin sind in der Ausführung der Fig.3 die erste Welle 21 und das erste Zahnrad 11 einstückig ausgeführt. Alternativ könnten sie auch zweiteilig ausgeführt sein; die Execution of Figure 3, the bearing bore 50 is executed consistently, but it can alternatively be designed as a blind hole. Furthermore, in the embodiment of Figure 3, the first shaft 21 and the first gear 11 are made in one piece. Alternatively, they could also be made in two parts; the
Lagerbohrung 50 wäre demzufolge in der ersten Welle 21 ausgebildet. Bearing bore 50 would therefore be formed in the first shaft 21.
An dem Gehäuse 2, in der Ausführung der Fig.3 genau genommen an dem Deckel 3 oder dem Bodenflansch 4, ist ein Lagerbolzen 70 angeordnet, welcher einen kleineren Durchmesser hat als die Lagerbohrung 50, und in die On the housing 2, in the embodiment of Figure 3 taken exactly on the lid 3 or the bottom flange 4, a bearing pin 70 is arranged, which has a smaller diameter than the bearing bore 50, and in the
Lagerbohrung 50 hineinragt. In radialer Richtung zwischen dem Lagerbolzen 70 und der Lagerbohrung 50 ist das Lager 60 angeordnet. In der Ausführung der Fig.3 ist das Lager 60 ein radiales Wälzlager. Alternativ kann das Lager 60 aber auch als Gleitlager ausgeführt sein und weiterhin auch Axialkräfte aufnehmen. ImBearing hole 50 protrudes. In the radial direction between the bearing pin 70 and the bearing bore 50, the bearing 60 is arranged. In the embodiment of Figure 3, the bearing 60 is a radial roller bearing. Alternatively, however, the bearing 60 can also be designed as a slide bearing and continue to absorb axial forces. in the
Falle einer Gleitlagerung wäre es auch möglich, dass die Lagerbohrung 50 und „ If a slide bearing, it would also be possible that the bearing bore 50 and "
der Lagerbolzen 70 direkt zusammenwirken und dadurch das Lager 60 ausbilden. the bearing pin 70 interact directly and thereby form the bearing 60.
In der Ausführung der Fig.3 wirken die beiden Zahnräder 11, 12 mit einer Anlaufplatte 65 zusammen, welche in axialer Richtung zwischen dem Deckel 3 - bzw. Bodenflansch 4 - und den beiden Zahnrädern 11, 12 positioniert ist. Die Anlaufplatte 65 stellt somit eine axiale Lagerung der beiden Zahnräder 11, 12 da. In the embodiment of Figure 3, the two gears 11, 12 cooperate with a stop plate 65, which in the axial direction between the lid 3 - or bottom flange 4 - and the two gears 11, 12 is positioned. The starting plate 65 thus provides an axial bearing of the two gears 11, 12 there.
An dem ersten Zahnrad 11 - bzw. in einer alternativen Ausführung an der ersten Welle 21 - ist eine Dichtfläche 51 ausgebildet. In der Ausführung der Fig.3 ist dieOn the first gear 11 - or in an alternative embodiment on the first shaft 21 - a sealing surface 51 is formed. In the embodiment of Figure 3 is the
Dichtfläche 51 eine außenliegende zylindrische Mantelfläche, kann alternativ jedoch auch innenliegend sein, oder sogar mit der Lagerbohrung 50 Sealing surface 51 an outer cylindrical surface, but may alternatively be internal, or even with the bearing bore 50th
zusammenfallen. In radialer Richtung zwischen der Dichtfläche 51 und dem Gehäuse 2 - bzw. dem Deckel 3 oder dem Bodenflansch 4 - ist ein coincide. In the radial direction between the sealing surface 51 and the housing 2 - or the lid 3 or the bottom flange 4 - is a
Wellendichtring 55 angeordnet, der das Lager 60 mediendicht von dem Shaft seal 55 is arranged, the media 60 of the bearing 60 of the
Arbeitsraum 6 trennt. Das Lager 60 kann demzufolge mit einem Schmiermittel geschmiert werden, welches sich nicht mit dem schlecht schmierenden  Working space 6 separates. The bearing 60 can thus be lubricated with a lubricant that does not interfere with the poorly lubricating
Arbeitsmedium der Zahnradpumpe 1 vermischt. Zwischen dem Wellendichtring 55 und der Anlaufplatte 65 ist in axialer Richtung ein Distanzring 57 positioniert, so dass der Wellendichtring 55 axial definiert angeordnet ist. Working medium of the gear pump 1 mixed. Between the shaft sealing ring 55 and the stop plate 65, a spacer ring 57 is positioned in the axial direction, so that the shaft seal 55 is arranged axially defined.
Analog zu dem Aufbau des Lagers 60 der ersten Welle 21 bzw. des ersten Zahnrads 11 können auch die weiteren Lager der Zahnradpumpe 1 aufgebaut sein. Analogous to the structure of the bearing 60 of the first shaft 21 and the first gear 11, the other bearings of the gear pump 1 can be constructed.
Sehr niederviskose Arbeitsmedien, wie sie beispielsweise in Very low-viscosity working media, such as those in
Abwärmerückgewinnungssystemen verwendet werden, besitzen quasi keine Schmiereigenschaften. Daher kann bei Nutzung derartiger, kritischer Waste heat recovery systems used have virtually no lubricating properties. Therefore, when using such, more critical
Arbeitsmedien in herkömmlichen Gleit- oder Wälzlagern kein ausreichend tragfähiger Schmierfilm ausgebildet werden. Die Lagerstellen laufen daher permanent im Mischreibungsbereich. Dies führt zu einer erhöhten Working media in conventional plain or rolling bearings not sufficiently viable lubricating film can be formed. The bearings therefore run permanently in the mixed friction region. This leads to an increased
Wärmeentwicklung in der Lagerstelle, was wiederum zu einem schnelleren Verschleiß und damit einem frühzeitigen Ausfall der Zahnradpumpe 1 führt. Die erfindungsgemäße Zahnradpumpe 1 trennt nun das Lager 60 - oder auch mehrere Lager - von dem Arbeitsmedium. Dadurch wird beispielsweise auch eine initiale Schmierung bzw. Lebensdauerschmierung - beispielsweise durch eine Fettfüllung - oder auch eine externe Schmierung der Lager 60 möglich. Heat development in the bearing, which in turn leads to faster wear and thus premature failure of the gear pump 1. The gear pump 1 according to the invention now separates the bearing 60 - or several bearings - from the working medium. As a result, for example, too an initial lubrication or lifetime lubrication - for example by a grease filling - or external lubrication of the bearing 60 possible.
Durch die Anordnung des Lagers 60 im Inneren der Welle 21, 22 bzw. im Inneren des Zahnrads 11, 12 ergeben sich folgende Vorteile: The arrangement of the bearing 60 in the interior of the shaft 21, 22 or in the interior of the gear wheel 11, 12 results in the following advantages:
Durch die Lagerung innerhalb der Wellen 21, 22 bzw. innerhalb der By the storage within the waves 21, 22 or within the
Zahnräder 11, 12 ist das Lager 60 vom Arbeitsmedium getrennt und kann dadurch separat mit einem besser geeigneten Schmiermittel geschmiert werden.  Gears 11, 12, the bearing 60 is separated from the working fluid and can thereby be lubricated separately with a more suitable lubricant.
Der Achsabstand der beiden zueinander angeordneten Wellen 21, 22 bzw. Zahnräder 11, 12 ist für die Lager 60 irrelevant. Im Gegensatz dazu ist bei außen angeordneten Lagern ein Mindestabstand beider Wellen 21, 22 zwingend notwendig. Dadurch ergibt sich auch ein Vorteil hinsichtlich des für die Zahnradpumpe 1 benötigten Bauraums.  The center distance of the two shafts 21, 22 or gears 11, 12 arranged to one another is irrelevant for the bearings 60. In contrast, a minimum distance between the two shafts 21, 22 is absolutely necessary for externally arranged bearings. This also results in an advantage in terms of the required space for the gear pump 1 space.
Tribokontaktstellen, die mit dem Arbeitsmedium in Kontakt stehen, werden innerhalb der Zahnradpumpe 1 reduziert. Demzufolge können die  Tribocontact points that are in contact with the working fluid are reduced within the gear pump 1. As a result, the
Gleitbewegungen, die im nachteiligen Mischreibungsbereich laufen, reduziert werden.  Sliding movements, which run in the adverse mixed friction range can be reduced.
- Die Betriebsbedingungen des Lagers 60 können ideal gestaltet werden, beispielsweise durch eine externe Schmierung und/oder Kühlung. Dadurch wir die Hydro-Dynamik innerhalb des Lagers 60 verbessert, und die The operating conditions of the bearing 60 can be made ideal, for example by external lubrication and / or cooling. This improves the hydro-dynamics within the bearing 60, and the
Lebensdauer des Lagers 60 erhöht sich.  Life of the bearing 60 increases.
Durch die externe oder initiale Schmierung wird die Reibung im Lager 60 erheblich reduziert sowie der Temperaturhaushalt innerhalb des Lagers 60 verbessert, was eine höhere Lebensdauer des Lagers 60 zur Folge hat.  By the external or initial lubrication, the friction in the bearing 60 is significantly reduced and improves the temperature balance within the bearing 60, resulting in a longer life of the bearing 60 result.
In vorteilhaften Verwendungen ist die erfindungsgemäße Zahnradpumpe 1 in einem Abwärmerückgewinnungssystem einer Brennkraftmaschine eingesetzt. Der Brennkraftmaschine wird Sauerstoff über eine Luftzufuhr zugeführt; das nach dem Verbrennungsvorgang ausgestoßene Abgas wird durch eine Abgasleitung aus der Brennkraftmaschine abgeführt. In advantageous uses, the gear pump 1 according to the invention is used in a waste heat recovery system of an internal combustion engine. The internal combustion engine is supplied with oxygen via an air supply; the exhaust gas discharged after the combustion process is discharged from the engine through an exhaust pipe.
Das Abwärmerückgewinnungssystem weist einen ein Arbeitsmedium führenden Kreislauf auf, der in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisefluidpumpe, einen Verdampfer, eine Expansionsmaschine und einen Kondensator umfasst. Das Arbeitsmedium kann nach Bedarf über eine Stichleitung aus einem Sammelbehälter und eine Ventileinheit in den Kreislauf eingespeist werden. Der Sammelbehälter kann dabei alternativ auch in den Kreislauf eingebunden sein. The waste heat recovery system comprises a circuit carrying a working medium comprising, in the flow direction of the working medium, a feed fluid pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser. The working medium can be made as needed via a spur line from a Sump and a valve unit are fed into the circuit. The collecting container can alternatively be integrated into the circulation.
Der Verdampfer ist an die Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeschlossen, nutzt also die Wärmeenergie des Abgases der Brennkraftmaschine für denThe evaporator is connected to the exhaust pipe of the internal combustion engine, thus uses the heat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine for the
Kreislauf des Abwärmerückgewinnungssystems. Circulation of the waste heat recovery system.
Flüssiges Arbeitsmedium wird durch die Speisefluidpumpe, gegebenenfalls aus dem Sammelbehälter, in den Verdampfer gefördert und dort durch die Liquid working fluid is conveyed through the feed fluid pump, possibly from the reservoir into the evaporator and there through the
Wärmeenergie des Abgases der Brennkraftmaschine verdampft. Das verdampfteHeat energy of the exhaust gas of the internal combustion engine evaporates. The evaporated
Arbeitsmedium wird anschließend in der Expansionsmaschine unter Abgabe mechanischer Energie, beispielsweise an einen nicht dargestellten Generator oder an ein nicht dargestelltes Getriebe, entspannt. Anschließend wird das Arbeitsmedium im Kondensator wieder verflüssigt und in den Sammelbehälter zurückgeführt bzw. der Speisefluidpumpe zugeführt. Working medium is then in the expansion machine under release of mechanical energy, for example, to a generator, not shown, or to a non-illustrated transmission relaxed. Subsequently, the working medium in the condenser is liquefied again and returned to the collecting container or fed to the feed fluid pump.
Da Arbeitsmedien, wie sie beispielsweise in Abwärmerückgewinnungssystemen eingesetzt werden, z.B. Ethanol oder Kältemittel, nur eine sehr geringe Viskosität und quasi keine Schmiereigenschaft aufweisen, kann bei Nutzung derartiger, kritischer Arbeitsmedien kein ausreichend tragfähiger Schmierfilm in den LagernSince working media, such as those used in waste heat recovery systems, e.g. Ethanol or refrigerant, have only a very low viscosity and virtually no lubricating property, when using such critical working media no sufficiently viable lubricating film in the camps
9 herkömmlicher Zahnradpumpen ausgebildet werden. Die Kontaktstellen der herkömmlichen Lager laufen daher oft im Mischreibungsbereich oder sogar in Festkörperreibung. Dies kann neben einer erhöhten Reibung und der sich daraus ergebenden Wärmeentwicklung auch zu einem schnelleren Verschleißen und damit zu einem frühzeitigen Versagen (Ausfall) der herkömmlichen Lager führen. 9 conventional gear pumps are formed. The contact points of conventional bearings therefore often run in the mixed friction range or even in solid friction. This can lead not only to increased friction and the resulting heat development but also to faster wear and thus to premature failure (failure) of conventional bearings.
Durch die Trennung der Lager 60 der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe 1 vom Arbeitsmedium wird die Abnutzung, Beschädigung bzw. Abrassion oder By separating the bearings 60 of the gear pump 1 according to the invention from the working medium, the wear, damage or abrasion or
Kavitationserosion der Lager 60 gemindert oder völlig ausgeschlossen. Die Lager 60 können dadurch mit einem besser geeigneten, separaten Schmiermittel geschmiert und auch gekühlt werden. Cavitation erosion of bearings 60 reduced or completely excluded. The bearings 60 can thereby be lubricated with a more suitable, separate lubricant and also cooled.

Claims

Ansprüche  claims
Zahnradpumpe (1), insbesondere für ein Gear pump (1), in particular for a
Abwärmerückgewinnungssystem, wobei die Zahnradpumpe (1) ein Gehäuse (2) umfasst, wobei in dem Gehäuse (2) ein Arbeitsraum (6) ausgebildet ist, wobei in dem Arbeitsraum (6) ein erstes Zahnrad (11) und ein zweites Zahnrad (12) miteinander kämmend angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass  Waste heat recovery system, wherein the gear pump (1) comprises a housing (2), wherein in the housing (2) a working space (6) is formed, wherein in the working space (6) a first gear (11) and a second gear (12) meshing with each other, characterized in that
das Gehäuse (2) einen Lagerbolzen (70) umfasst, wobei das erste Zahnrad (11) mittels eines Lagers (60) auf dem Lagerbolzen (70) drehbar gelagert ist und wobei ein Wellendichtring (55) das Lager (60) mediendicht von dem Arbeitsraum (6) trennt.  the housing (2) comprises a bearing pin (70), wherein the first toothed wheel (11) is rotatably mounted on the bearing pin (70) by means of a bearing (60) and wherein a shaft sealing ring (55) seals the bearing (60) from the working space (6) separates.
Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 1 Gear pump (1) according to claim 1
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Lager (60) mit einer in dem ersten Zahnrad (11) ausgebildeten Lagerbohrung (50) zusammenwirkt.  the bearing (60) cooperates with a bearing bore (50) formed in the first gear (11).
Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 2 Gear pump (1) according to claim 2
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
an dem ersten Zahnrad (11) koaxial zur Lagerbohrung (50) eine  on the first gear (11) coaxial with the bearing bore (50) a
Dichtfläche (51) ausgebildet ist, wobei der Wellendichtring (55) mit der Dichtfläche (51) zusammenwirkt.  Sealing surface (51) is formed, wherein the shaft sealing ring (55) cooperates with the sealing surface (51).
Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 1 Gear pump (1) according to claim 1
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das erste Zahnrad (11) auf einer Welle (21) angeordnet ist und dass das Lager (60) mit einer in der Welle (21) ausgebildeten Lagerbohrung (50) zusammenwirkt.  the first gear (11) is arranged on a shaft (21) and that the bearing (60) cooperates with a bearing bore (50) formed in the shaft (21).
Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 4 Gear pump (1) according to claim 4
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
an der Welle (21) koaxial zur Lagerbohrung (50) eine Dichtfläche (51) ausgebildet ist, wobei der Wellendichtring (55) mit der Dichtfläche (51) zusammenwirkt. a sealing surface (51) is formed coaxially with the bearing bore (50) on the shaft (21), the shaft sealing ring (55) cooperating with the sealing surface (51).
6. Zahnradpumpe (1) nach einem der Ansprüche 3 oder 5 6. gear pump (1) according to one of claims 3 or 5
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Wellendichtring (55) das Lager (60) radial umgebend angeordnet ist.  the shaft sealing ring (55) is arranged radially surrounding the bearing (60).
7. Zahnradpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 6 7. gear pump (1) according to one of claims 1 to 6
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das Lager (60) als Wälzlager, insbesondere als Nadellager ausgeführt ist.  the bearing (60) is designed as a rolling bearing, in particular as a needle bearing.
8. Zahnradpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 8. gear pump (1) according to one of claims 1 to 7
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
der Lagerbolzen (70) an einem Deckel (3) des Gehäuses (2) angeordnet ist.  the bearing pin (70) is arranged on a cover (3) of the housing (2).
9. Zahnradpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8 9. Gear pump (1) according to one of claims 1 to 8
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das erste Zahnrad (11) an der dem Lager (60) gegenüberliegenden Seite mittels eines weiteren Lagers auf einem weiteren Lagerbolzen drehbar gelagert ist, wobei ein weiterer Wellendichtring das weitere Lager mediendicht von dem Arbeitsraum (6) trennt.  the first gear (11) is rotatably mounted on the side opposite the bearing (60) by means of a further bearing on a further bearing pin, wherein a further shaft seal separates the further bearing media-tight from the working space (6).
10. Zahnradpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 10. Gear pump (1) according to one of claims 1 to 9
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Zahnradpumpe (1) als Außenzahnradpumpe ausgeführt ist.  the gear pump (1) is designed as an external gear pump.
11. Zahnradpumpe (1) nach Anspruch 10 11. Gear pump (1) according to claim 10
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
das zweite Zahnrad (12) analog zum ersten Zahnrad (11) gelagert ist.  the second gear (12) is mounted analogously to the first gear (11).
12. Abwärmerückgewinnungssystem mit einem ein Arbeitsmedium führenden Kreislauf, wobei der Kreislauf in Flussrichtung des Arbeitsmediums eine Speisefluidpumpe, einen Verdampfer, eine Expansionsmaschine und einen Kondensator umfasst, 12. waste heat recovery system with a working medium leading circuit, wherein the circuit in the flow direction of the working medium comprises a feed fluid pump, an evaporator, an expansion machine and a condenser,
dadurch gekennzeichnet, dass  characterized in that
die Speisefluidpumpe als Zahnradpumpe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 ausgeführt ist.  the feed fluid pump is designed as a gear pump (1) according to one of claims 1 to 11.
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