EP2357362A2 - Zahnringpumpe - Google Patents

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Publication number
EP2357362A2
EP2357362A2 EP11000603A EP11000603A EP2357362A2 EP 2357362 A2 EP2357362 A2 EP 2357362A2 EP 11000603 A EP11000603 A EP 11000603A EP 11000603 A EP11000603 A EP 11000603A EP 2357362 A2 EP2357362 A2 EP 2357362A2
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pressure
housing
bearing
piston
pump housing
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP11000603A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2357362A3 (de
Inventor
Andreas Blechschmidt
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nidec GPM GmbH
Original Assignee
Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt filed Critical Geraete und Pumpenbau GmbH Dr Eugen Schmidt
Publication of EP2357362A2 publication Critical patent/EP2357362A2/de
Publication of EP2357362A3 publication Critical patent/EP2357362A3/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
    • F04C2/10Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/102Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes
    • 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
    • F01C19/00Sealing arrangements in rotary-piston machines or engines
    • F01C19/08Axially-movable sealings for working fluids
    • F01C19/085Elements specially adapted for sealing of the lateral faces of intermeshing-engagement type machines or engines, e.g. gear machines or engines
    • 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
    • F01C21/10Outer members for co-operation with rotary pistons; Casings
    • F01C21/104Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber
    • F01C21/108Stators; Members defining the outer boundaries of the working chamber with an axial surface, e.g. side plates
    • 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
    • F04C15/06Arrangements for admission or discharge of the working fluid, e.g. constructional features of the inlet or outlet
    • 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
    • F01C21/003Systems for the equilibration of forces acting on the elements of the machine

Definitions

  • the invention relates to a gerotor pump for liquid media with a arranged in a pump housing, driven by a drive shaft wheelset.
  • Toothed ring pumps are self-priming liquid pumps with a very compact design, which produce a continuous pump flow rate, which is relatively insensitive to the pressure fluctuations occurring in the connecting lines.
  • the impeller set used in gerotor pumps consists of an externally toothed inner rotor, which is rotatably connected to the drive shaft, and an internally toothed outer rotor which is rotatably mounted in a cylindrical chamber of the pump housing so that the teeth of the inner rotor, which is mounted eccentrically to the outer rotor and having fewer teeth than the outer rotor, partially mesh with the teeth of the outer rotor.
  • kidney-shaped pump chambers pressure and suction kidneys
  • connection channels arranged pressure and suction connection lines and ensure that the liquid to be pumped from the suction line via the wheelset in pressure connection line is pressed.
  • Toothed ring pumps are used in the design of gerotor pumps, for example, as an electric motor driven fuel pumps, which is housed in a housing in addition to the gerotor pump at the same time a DC motor.
  • Such a gear pump used as a fuel pump is known whose axial play with the aid of a gerotor axially evasive adjacent arranged, ring surface side pressurizable, axial Abdichtringhunt, with recesses for fluid inlet and outlet, can be varied.
  • gerotor pumps in the design of gerotor pumps are also housed in separate pump housings.
  • the pump housing require due to the built-in these construction and functional elements, such as the required seals, the bearings for drive shaft and outer rotor, the pump chambers and their connection channels, etc., a high manufacturing and assembly costs, which due to the efficiency severely affecting gap geometry with smaller As the size increases, it increases disproportionately.
  • the housing of the gerotor pumps such as those of gerotor pumps, are also assembled from several components.
  • the arranged between the adjacent components Elastdomerdichtonne are also used to compensate for tolerances.
  • residual stresses occur at such an elastic tolerance compensation, which then lead to moments of friction on the front sides of the wheelset, or if between the adjacent components remain tolerances caused by gaps, leakage losses may occur at the front of the wheelset, the efficiency, in particular in very small-built gerotor pumps (such as for small gerotor pumps), strongly affect.
  • the invention is therefore based on the object to develop a highly dynamic gerotor pump, which eliminates the aforementioned disadvantages of the prior art, i. Even with very small size is inexpensive to produce, it always robust, reliable and trouble-free under all operating conditions and even in a small size (eg with external dimensions of about 40 mm x 40 mm x 40 mm and a flow rate of about 8 l / min ) always reliably ensures a high overall efficiency.
  • ring gear pump in the design of a gerotor pump has a plurality of housing parts formed pump housing 1 in which a driven by a drive shaft 2 wheelset 3 is arranged, which consists of a rotatably connected to the drive shaft 2 externally toothed inner rotor 4 and an internally toothed outer rotor 5 which rotates is mounted in a cylindrical rotor bearing 6 of the pump housing 1.
  • a suction kidney 8 and in the pressure region of the pump housing 1 are arranged in the suction region of the pump housing 1.
  • the suction kidney 8 is connected to the arranged in the pump housing 1 SauganQuerykanal 10 and the pressure kidney 9 with the arranged on the pump housing 1 pressure port channel 11 so that the liquid to be pumped from the suction port 10 via the wheelset 3 is pressed into the pressure port channel 11.
  • a bearing bore 14 is arranged, in which the drive shaft 2 of the wheelset 3 is rotatably mounted.
  • the control piston 17 is arranged eccentrically on the balance piston 13, in the region of the pressure kidney / n 9.
  • a leveling pin 23 is arranged on the balance piston 13 which is arranged axially displaceably in a arranged next to the control piston guide pin guide bore 24, wherein in addition to the pin guide bore 24, an outlet bore 25 is arranged, which via a return passage 26 with the pin guide bore 24 and the / the Saugniere / n 8, and the suction port 10 is connected.
  • Characteristic is how in the Figures 2 . 3 and 4 shown that the drive shaft 2 on the one hand in the bearing bore 14 on the balance piston 13 and On the other hand, is mounted in a bearing seat 35 in the bearing housing 34 of the pump housing 1, wherein both between the bearing bore 14 on the balance piston 13 and the pressure kidney 9 on the balance piston 13, as in the FIG. 5 shown, and also between the bearing seat 35 in the bearing housing 34 of the pump housing 1 and the pressure kidney 9 in the bearing housing 34 of the pump housing 1, as in the FIG.
  • This arrangement ensures, under operating conditions with minimal manufacturing effort, a robust, reliable, trouble-free, safe and low-friction displacement of the compensating piston 13 while at the same time optimally sealing the compensating piston 13 in the compensating piston guide 12.
  • This control piston sealing ring 33 causes a reliable, störunan administrate, dynamic displacement of the balance piston thirteenth
  • the pump housing as in the FIGS. 1 to 4 shown, constructed in a modular manner and sandwiched together, and from a bearing housing 34 with a bearing seat 35, a seal seat 36, a suction kidney 8, connected to this return flow channel 26, connected to the suction kidney 8 Saugan gleichkanal 10 and between the chamber with the Sealing seat 36 and the suction kidney 8 and the Saugan gleichkanal 10 arranged remindströmkanal 26, a pressure kidney 9 and connected to this pressure connection channel 11 and connected to the pressure kidney 9 and or the pressure port channel 11 pressure channel 18, a seal seat 36 for receiving a shaft seal 38, a Ring groove 37 for receiving a sealing ring 39 (O-ring) and a plurality of threaded holes 40 consists.
  • a work casing 41 having through holes 42 is disposed adjacent thereto; in which the wheelset 3 is mounted, this work housing 41 is adjacent a control housing 43 with mutually arranged annular grooves 37; a plurality of through holes 42, the balance piston guide 12 and the control piston guide 15 is disposed adjacent to this control housing 43 then a housing cover 44, again with through holes 42, and in the final assembly state in the annular grooves 37 each have a sealing ring 39 (O-rings) is arranged , wherein the through holes 42 in the final assembly state are aligned with each other, and the sandwich-shaped pump housing 1 is clamped over the entire surface by means of dowel sleeves 45 and through-connection screws 46 along the side walls facing each other.
  • O-rings sealing ring 39

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zahnringpumpe für flüssige Medien mit einem in einem Pumpengehäuse angeordneten, von einer Antriebswelle angetriebenen Laufradsatz. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hochdynamische Zahnringpumpe zu entwickeln, die auch bei sehr kleiner Baugröße kostengünstig herstellbar ist. Die erfindungsgemäße Zahnringpumpe zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass im Pumpengehäuse (1) dem Laufradsatz (3) in axialer Richtung benachbart, ein in einer Ausgleichskolbenführung (12) des Pumpengehäuses (1) verdrehsicher geführter, stirnwandseitig am Außenrotor (5) des Laufradsatzes (3) anliegender Ausgleichskolben (13), mit einer in diesem Ausgleichskolben (13) befindlichen Lagerbohrung (14) in der die Antriebswelle (2) des Laufradsatzes (3) drehbar gelagert ist, angeordnet ist, wobei dem Laufradsatz (3) gegenüberliegend am Ausgleichskolben (13) ein in einer Steuerkolbenführung (15) geführter, über einen Steuerdruckraum (16) druckbeaufschlagbarer Steuerkolben (17) anliegt, und der Steuerdruckraum (16) über Druckkanäle (18) und Druckkammer (19) direkt mit der Druckniere (9) über den Druckanschlusskanal (11) verbundenen ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Zahnringpumpe für flüssige Medien mit einem in einem Pumpengehäuse angeordneten, von einer Antriebswelle angetriebenen Laufradsatz.
  • Zahnringpumpen sind selbstansaugende Flüssigkeitspumpen mit einer sehr kompakten Bauform, welche einen kontinuierlichen Pumpenförderstrom erzeugen, der gegenüber den in den Anschlussleitungen auftretenden Druckschwankungen relativ unempfindlich ist.
  • Der in Zahnringpumpen eingesetzte Laufradsatz besteht dabei aus einem außenverzahnten Innenrotor, welcher drehfest mit der Antriebswelle verbunden ist, und einem innenverzahnten Außenrotor, welcher drehbar in einer zylindrischen Kammer des Pumpengehäuses so gelagert ist, dass die Zähne des Innenrotors, welcher exzentrisch zum Außenrotor gelagert ist und weniger Zähne als der Außenrotor aufweist, bereichsweise mit den Zähnen des Außenrotors kämmen. Im Druck- und Saugbereich des Laufradsatz sind im Pumpengehäuse nierenförmige Pumpenkammern (Druck- und Saugniere/n) angeordnet, welche über Anschlusskanäle direkt mit am Pumpengehäuse angeordneten Druck- und Sauganschlussleitungen in Verbindung stehen und gewährleisten, dass die zu pumpende Flüssigkeit von der Sauganschlussleitung über den Laufradsatz in Druckanschlussleitung gepresst wird.
  • Zahnringpumpen werden in der Bauform von Gerotorpumpen beispielsweise als elektromotorisch angetriebene Kraftstoffpumpen eingesetzt, wobei im allgemeinen in einem Gehäuse neben der Gerotorpumpe gleichzeitig auch ein Gleichstrommotor untergebracht ist.
  • Aus der DE 42 20 554 A1 ist eine derartige als Kraftstoffpumpe eingesetzte Zahnradpumpe bekannt, deren Axialspiel mit Hilfe einer dem Gerotor axial ausweichbar benachbart angeordneten, ringflächenseitig druckbeaufschlagbaren, axialen Abdichtringscheibe, mit Aussparungen zum Fluidein- bzw. austritt, variiert werden kann.
  • In Verbindung mit anderen Einsatzfällen sind Zahnringpumpen in der Bauform von Gerotorpumpen auch in separaten Pumpengehäusen untergebracht.
  • Seitens der Anmelderin wurde in der DE 198 26 367 C2 eine derartige in der Praxis bewährte Bauform mit einem geteilten inneren Lagerkörper offenbart, welcher der Optimierung der Gleitpaarung zwischen dem Gerotor und den dem Gerotor benachbarten Baugruppen dient.
  • Aus der DE 10 2008 054 758 A1 ist eine weitere Bauform einer Zahnradpumpe mit einem separaten Pumpengehäuse bekannt, bei der zur Realisierung einer Axialspaltminimierung zwei miteinander verbundene, den Gerotor umgebende Gehäuseteile zusätzlich zur Verbindungskraft mittels geeigneter Federelemente gegeneinander verspannt werden.
  • Die Pumpengehäuse erfordern aufgrund der in diesen integrierten Bau- und Funktionselementen, wie beispielsweise den erforderlichen Dichtungen, den Lagerstellen für Antriebswelle und Außenrotor, den Pumpenkammern und deren Anschlußkanäle u.a.m. einen hohen Fertigungs- und Montageaufwand, der sich auf Grund der Wirkungsgrad stark beeinträchtigenden Spaltgeometrien mit kleiner werdender Baugröße überproportional erhöht.
  • Um die Fertigungsgenauigkeit und damit den Fertigungsaufwand zu reduzieren, werden die Gehäuse der Zahnringpumpen, wie beispielsweise der von Gerotorpumpen, auch aus mehreren Bauteilen zusammengefügt. Dabei werden die zwischen den benachbarten Bauteilen angeordneten Elastdomerdichtungen auch zum Toleranzausgleich eingesetzt. Beim Verspannen der benachbarten Bauteile treten bei einem derartig elastischen Toleranzausgleich zwangsläufig "Restspannungen" auf, welche an den Stirnseiten des Laufradsatzes dann zu Reibmomenten führen, oder wenn zwischen den benachbarten Bauteilen toleranzbedingte Spalte verbleiben, können stirnseitig am Laufradsatz Leckageverluste auftreten, die den Wirkungsgrad, insbesondere bei sehr klein bauenden Zahnringpumpen (wie beispielsweise auch bei kleinen Gerotorpumpen), stark beeinträchtigen.
  • Um nun diese fertigungsbedingten, entweder aus Leckageverlusten resultierenden, oder aus der "Verspannung" der Elastdomerdichtungen gegen den Laufradsatz resultierenden Wirkungsgradverluste zu reduzieren, muss zur Axialspaltkompensation die Fertigungsgenauigkeit und damit der Herstellungsaufwand erhöht werden.
  • Im Stand der Technik werden zur Axialspaltkompensation dem Pumpenlaufradsatz beidseitig benachbart axial verschiebbare Dichtplatten angeordnet. Auf deren dem Pumpenlaufradsatz abgewanden Seite dieser axial verschiebbare Dichtplatten sind von Elastdomerdichtungen umschlossene Hohlräume angeordnet, welche im Betriebszustand der Pumpe druckbeaufschlagt werden.
  • Doch selbst bei klein bauenden Zahnringpumpen ist diese Lösung mit beidseitig des Pumpenlaufradsatzes benachbart angeordneten, axial verschiebbaren Dichtplatten nicht geeignet, um mit vertretbaren Fertigungskosten einen hohen Wirkungsgrad zu erzielen, da der Einsatz dieser Dichtplatten mit Druckbeaufschlagung eines von Elastdomerdichtungen umschlossenen, zwischen den benachbarten Bauteilen angeordneten Hohlraumes bewirkt, dass der Hohlrauminnendruck dabei auch randseitig auf die Elastdomerdichtung einwirkt, wobei mit kleiner werdender Pumpenbaugröße dieser axiale Toleranzausgleich mit druckbeaufschlagten Elastdömerdichtungen zur Folge hat, dass das Verhältnis der "Elastdomerdichtungskraft" zur hydraulisch generierten Kraft immer ungünstiger wird, wodurch mit keiner werdender Baugröße der Zahnringpumpen (z.B. bei Gerotorpumpen mit einem Fördervolumenstrom von ca. 8 1/min und Außenabmessungen von ca. 40 mm x 40 mm x 40 mm) die nicht kalkulierbaren "Störkräfte" überwiegen und diese dann den Gesamtwirkungsgrad Pumpe dominierend beeinflussen.
  • Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine hochdynamische Zahnringpumpe zu entwickeln, die die vorgenannten Nachteile des Standes der Technik beseitigt, d.h. auch bei sehr kleiner Baugröße kostengünstig herstellbar ist, dabei unter allen Einsatzbedingungen stets robust, zuverlässig und störunanfällig arbeitet und selbst in kleiner Baugröße (z.B. mit Außenabmessungen von ca. 40 mm x 40 mm x 40 mm und einem Fördervolumenstrom von ca. 8 l/min) stets zuverlässig einen hohen Gesamtwirkungsgrad gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Zahnringpumpe mit den Merkmalen des Hauptanspruches der Erfindung gelöst.
  • Vorteilhafte Ausführungen, Einzelheiten wie auch weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen sowie der nachfolgenden Beschreibung des erfindungsgemäßen Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den Zeichnungen zur erfindungsgemäßen Lösung.
  • Nachfolgend soll nun die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit sechs zeichnerischen Darstellungen näher erläutert werden.
  • Es zeigt dabei die
  • Figur 1 :
    eine Explosivdarstellung der erfindungsgemäßen Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe in einer perspektivischen Ansicht von "oben/vorn";
    Figur 2 :
    eine Explosivdarstellung der erfindungsgemäßen Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe in einer perspektivischen Ansicht von "oben/hinten";
    Figur 3 :
    eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe im Endmontagezustand;
    Figur 4 :
    die Seitenansicht der im Endmontagezustand in der Figur 3 dargestellten erfindungsgemäßen Zahnringpumpen in der Bauform einer Gerotorpumpe im Schnitt;
    Figur 5 :
    Vorderansicht des Einzelteils Ausgleichskolben 13 mit Formdichtring 29 vor dem Einbau in die erfindungsgemäßen Zahnringpumpen in der Bauform einer Gerotorpumpe;
    Figur 6:
    Draufsichtsicht auf den in der Figur 5 dargestellten Ausgleichskolben 13;
    Figur7 :
    Schnitt bei A-A (gemäß Figur 5) durch den in der Figur 5 dargestellten Ausgleichskolben 13;
  • Die in den Figuren 1 bis 7 dargestellte, erfindungsgemäße Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe besitzt ein aus mehreren Gehäuseteilen gebildetes Pumpengehäuse 1 in dem ein von einer Antriebswelle 2 angetriebener Laufradsatz 3 angeordnet ist, der aus einem drehfest mit der Antriebswelle 2 verbunden außenverzahnten Innenrotor 4 und einem innenverzahnten Außenrotor 5 besteht welcher drehbar in einer zylindrischen Rotorlagerung 6 des Pumpengehäuses 1 gelagert ist.
  • In der stirnwandseitig benachbarten Deckfläche 7 des Laufradsatzes 3 sind im Saugbereich des Pumpengehäuses 1 eine Saugniere 8 und im Druckbereich des Pumpengehäuses 1 eine Druckniere 9 angeordnet.
  • Die Saugniere 8 ist mit dem im Pumpengehäuse 1 angeordneten Sauganschlusskanal 10 und die Druckniere 9 mit dem am Pumpengehäuse 1 angeordneten Druckanschlusskanal 11 verbunden, so dass die zu pumpende Flüssigkeit vom Sauganschlusskanal 10 über den Laufradsatz 3 in den Druckanschlusskanal 11 gepresst wird.
  • Erfindungsgemäß ist im Pumpengehäuse 1, in axialer Richtung der Deckfläche 7 gegenüberliegend am Laufradsatz 3, ein in einer Ausgleichskolbenführung 12 des Pumpengehäuses 1 verdrehsicher geführter, stirnwandseitig am Außenrotor 5 des Laufradsatz 3 anliegender Ausgleichskolben 13 angeordnet, dessen Außendurchmesser, wie in der Figur 4 dargestellt, etwa dem des Laufradsatzes 3 entspricht.
  • Kennzeichnend ist, dass mittig in diesem Ausgleichskolben 13 eine Lagerbohrung 14 angeordnet ist, in der die Antriebswelle 2 des Laufradsatzes 3 drehbar gelagert ist.
  • Dabei ist wesentlich, dass dem Laufradsatz 3 gegenüberliegend am Ausgleichskolben 13 ein in einer Steuerkolbenführung 15 geführter, über einen Steuerdruckraum 16 druckbeaufschlagbarer Steuerkolben 17 anliegt, wobei dieser Steuerdruckraum 16 über Druckkanäle 18 und eine Druckkammer 19 mit der Druckniere 9 über den Druckanschlusskanal 11 verbundenen ist.
  • Der Steuerkolben 17 ist dabei exzentrisch am Ausgleichskolben 13, im Bereich der Druckniere/n 9 angeordnet.
  • Mittels dieser erfindungsgemäßen Anordnung ist es möglich, mit fertigungstechnisch vertretbaren Toleranzen eine hochdynamische Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe zu produzieren, welche selbst bei sehr kleiner Baugröße (z.B. mit Außenabmessungen von ca. 40 mm x 40 mm x 40 mm und einem Fördervolumenstrom von ca. 8 1/min) kostengünstig herstellbar ist und unter allen Einsatzbedingungen stets robust, zuverlässig und störunanfällig arbeitet und auch in dieser kleinen Baugröße stets zuverlässig einen hohen Gesamtwirkungsgrad gewährleistet, da das fertigungstechnisch bedingte axiale Montagespiel beidseitig des Laufradsatzes 3 dadurch reduziert wird, indem der durch den vom Pumpendruck beaufschlagte Steuerkolben 17 den Ausgleichskolben 13 an den Laufradsatz 3 bis auf das durch die Bearbeitungsrauhigkeit bedingte Spaltmaß anpresst. Vorteilhaft ist dabei, dass in der Rotorlagerung 6 des Pumpengehäuses 1 mehrere Lagertaschen 20 angeordnet sind, welche eine gezielte Druckbeaufschlagung des Außenrotors 5 zur Richtungsbestimmung der resultierende Rotorkraft ermöglichen..
  • Kennzeichnend ist, dass im Druckübergangsbereich der Pumpe, wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt, asymmetrisch am Umfang der zylindrischen Rotorlagerung 6 eine mit den Drucknieren 9 und dem Druckanschlusskanal 11 über Druckkanäle 18 verbundene Druckkammer 19 derart angeordnet ist, dass deren Innenmantel in Verbindung mit der der Druckkammer 19 benachbart angeordneten Mantelfläche der Rotorlagerung 6 eine in Drehrichtung des Außenrotors gerichtete Radialspaltkompensatorzunge 21 bildet, und die Druckkammer 19 über einen Ausgleichskanal 22 / mehrere Ausgleichskanäle 22 mit mindestens einer der Lagertaschen 20 verbunden ist, wodurch neben einer Radialspaltkompensation, auf der Saugseite, auf der bedingt durch dynamische Rotorkräfte der Außenring des Außenrotors 5 anliegt, auch ein hydrodynamisches Druckpolster erzeugt wird,
  • Durch die Gesamtheit der im Bereich der Mantelfläche der Rotorlagerung 6 angeordneten erfindungsgemäßen Bauteile wird mittels des von der erfindungsgemäßen Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe erzeugten Pumpendruckes eine auf den Laufradsatz 3 einwirkende "resultierende" Kraft erzeugt, die das Zahnspiel zwischen den Zähnen des innenverzahnten Außenrotors 5 und den Zähnen des außenverzahnten Innenrotors 4 im Druckübergabebereich des Laufradsatzes 3 der erfindüngsgemäßen Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe reduziert, und dadurch kostengünstig, robust, und zuverlässig selbst bei kleinen Pumpenbaugröße einen hohem Gesamtwirkungsgrad gewährleistet. Erfindungsgemäß ist weiterhin, dass am Ausgleichskolben 13 ein Lagefixierstift 23 angeordnet ist, welcher in einer neben der Steuerkolbenführung 15 angeordneten Stiftführungsbohrung 24 axial verschiebbar angeordnet ist, wobei neben der Stiftführungsbohrung 24 eine Austrittsbohrung 25 angeordnet ist, welche über einen Rückströmkanal 26 mit der Stiftführungsbohrung 24 und der /den Saugniere/n 8, bzw. dem Sauganschlusskanal 10 verbundenen ist.
  • Durch diese erfindungsgemäße Anordnung wird eine exakte Lagesicherung bei gleichzeitig exakt definierter, leichtgängiger translatorischer Verschiebbarkeit des Ausgleichskolbens 13 gewährleistet.
  • Kennzeichnend ist auch, dass in der Lagerbohrung 14 des Ausgleichskolben 13, wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt, eine Durchgangsbohrung 27 angeordnet ist, welche den Austritt der Leckageflüssigkeit aus der Lagerbohrung 14 ermöglicht, und dadurch eine zuverlässige Schmierung der in dieser Lagerbohrung 14 gleitgelagerten Antriebswelle 2 gewährleistet.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin, dass am Ausgleichskolben 13, wie in der Figur 4 dargestellt, neben der zentrisch angeordneten Lagerbohrung 14, an der dem Laufradsatz 3 benachbarten Stirnseite, im Saugbereich eine Saugniere 8 und im Druckbereich eine Druckniere 9 angeordnet sind. Dadurch wird eine "innere" Strömungsoptimierung in der Pumpe, u.a. auch für eine optimalen Befüllung der Förderzellen, gewährleistet.
  • Kennzeichnend ist, wie in den Figuren 2, 3 und 4 dargestellt, dass die Antriebswelle 2 einerseits in der Lagerbohrung 14 am Ausgleichskolben 13 und andererseits in einem Lagersitz 35 im Lagergehäuse 34 des Pumpengehäuses 1 gelagert ist, wobei sowohl zwischen der Lagerbohrung 14 am Ausgleichskolben 13 und der Druckniere 9 am Ausgleichskolben 13, wie in der Figur 5 dargestellt, und auch zwischen dem Lagersitz 35 im Lagergehäuse 34 des Pumpengehäuses 1 und der Druckniere 9 im Lagergehäuse 34 des Pumpengehäuses 1, wie in der Figur 2 dargestellt, jeweils eine Druckübergabenut 28 angeordnet ist, wodurch eine optimale Schmierung der beiden Gleitlagerstellen der Antriebswelle 2 bewirkt wird, so dass eine reibungsarme Lagerung der Antriebswelle 2 der erfindungsgemäßen Zahnringpumpe in der Bauform einer Gerotorpumpe gewährleistet ist.
  • Erfindungswesentlich ist weiterhin, dass am Umfang des Ausgleichskolben 13, wie in den Figuren 1 bis 7 dargestellt, ein Formdichtring 29 mit einem, in einer, in der Ausgleichskolbenführung 12 und der Rotorlagerung 6 angeordneten, Fixierzapfenführung 30 geführten, Lagefixierzapfen 31, und einer, wie in den Figuren 4 und 5 dargestellt, im Bereich der Druckniere 9 am Außenrand des Formdichtringes 29 angeordneten Drucknut 32, welche über am Formdichtring 29 wie auch am Ausgleichskolben 13 angeordnete, mit der am Ausgleichskolben 13 angeordneten Druckniere 9 in Verbindung stehende, Druckkanäle 18 verbunden ist.
  • Diese erfindungsgemäße Anordnung gewährleistet, unter Betriebsbedingungen bei minimalem Fertigungsaufwand, eine robuste, zuverlässige, störunanfällige sichere und reibungsarme Verschiebung des Ausgleichskolbens 13 bei zugleich optimaler Abdichtung des Ausgleichskolbens 13 in der Ausgleichskolbenführung 12.
  • Erfindungsgemäß ist, wie in den Figuren 1, 2 und 4 dargestellt, dass am Umfang des Steuerkolbens 17 ein Steuerkolbendichtring 33 angeordnet ist.
  • Dieser Steuerkolbendichtring 33 bewirkt eine zuverlässige, störunanfällige, dynamische Verschiebung des Ausgleichskolbens 13.
  • Erfindungsgemäß ist weiterhin, dass das Pumpengehäuse, wie in den Figuren 1 bis 4 dargestellt, modulartig aufgebaut und sandwichartig zusammengefügt ist, und dabei aus einem Lagergehäuse 34 mit einem Lagersitz 35, einem Dichtungssitz 36, einer Saugniere 8, dem mit dieser verbundenem Rückströmkanal 26, einem mit der Saugniere 8 verbundenem Sauganschlusskanal 10 und einem zwischen der Kammer mit dem Dichtungssitz 36 und der Saugniere 8 bzw. dem Sauganschlusskanal 10 angeordneten Rückströmkanal 26, einer Druckniere 9 und dem mit dieser verbundenen Druckanschlusskanal 11 und einem mit der Druckniere 9 und oder dem Druckanschlusskanal 11 verbundenen Druckkanal 18, einem Dichtungssitz 36 zur Aufnahme eines Wellendichtringes 38, einer Ringnut 37 zur Aufnahme eines Dichtringes 39 (O-Ringes) und mehreren Gewindebohrungen 40 besteht. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist diesem benachbart ein Arbeitsgehäuse 41 mit Durchgangsbohrungen 42 angeordnet; in dem der Laufradsatz 3 gelagert ist, diesem Arbeitsgehäuse 41 benachbart ist weiterhin ein Steuergehäuse 43 mit beidseitig angeordneten Ringnuten 37; mehreren Durchgangsbohrungen 42, der Ausgleichskolbenführung 12 und der Steuerkolbenführung 15 angeordnet, wobei diesem Steuergehäuse 43 benachbart dann abschließend ein Gehäusedeckel 44, wiederum mit Durchgangsbohrungen 42, angeordnet ist, und im Endmontagezustand in den Ringnuten 37 jeweils ein Dichtring 39 (O-Ringe) angeordnet ist, wobei die Durchgangsbohrungen 42 im Endmontagezustand zueinander fluchten, und das sandwichartig aufgebaute Pumpengehäuse 1 mittels Passhülsen 45 und Durchgangsverbindungsschrauben 46 entlang der einander zugewandten Seitenwände vollflächig verspannt wird.
  • Durch den modulartigen Aufbau können die Fertigungsaufwendungen bei hoher Zuverlässigkeit nochmals deutlich reduziert werden.
  • Mit der erfindungsgemäßen Lösung ist es gelungen eine hochdynamische Zahnringpumpe zu entwickeln, die auch bei sehr kleiner Baugröße kostengünstig herstellbar ist und dabei unter allen Einsatzbedingungen stets robust, zuverlässig und störunanfällig arbeitet und selbst in kleiner Baugröße (z.B. mit Außenabmessungen von ca. 40 mm x 40 mm x 40 mm und einem Fördervolumenstrom von ca. 8 1/min) stets zuverlässig einen hohem Gesamtwirkungsgrad gewährleistet.
  • Bezugszeichenzusammenstellung
  • 1
    Pumpengehäuse
    2
    Antriebswelle
    3
    Laufradsatz
    4
    Innenrotor
    5
    Außenrotor
    6
    Rotorlagerung
    7
    Deckfläche
    8
    Saugniere
    9
    Druckniere
    10
    Sauganschlusskanal
    11
    Druckanschlusskanal
    12
    Ausgleichskolbenführung
    13
    Ausgleichskolben
    14
    Lagerbohrung
    15
    Steuerkolbenführung
    16
    Steuerdruckraum
    17
    Steuerkolben
    18
    Steuerdruckkanal
    19
    Druckkammer
    20
    Lagertasche
    21
    Radialspaltkompensatorzunge
    22
    Ausgleichskanal
    23
    Lagefixierstift
    24
    Stiftführungsbohrung
    25
    Austrittsbohrung
    26
    Rückströmkanal
    27
    Durchgangsbohrung
    28
    Druckübergabenut
    29
    Formdichtring
    30
    Lagefixierzapfenführung
    31
    Lagefixierzapfen
    32
    Drucknut
    33
    Steuerkolbendichtring
    34
    Lagergehäuse
    35
    Lagersitz
    36
    Dichtungssitz
    37
    Ringnut
    38
    Wellendichtring
    39
    Dichtring
    40
    Gewindebohrung
    41
    Arbeitsgehäuse
    42
    Durchgangsbohrungen
    43
    Steuergehäuse
    44
    Gehäusedeckel
    45
    Passhülsen
    46
    Durchgangsverbindungsschrauben

Claims (10)

  1. Zahnringpumpe mit einem aus mehreren Gehäuseteilen gebildeten Pumpengehäuse (1) in dem ein von einer Antriebswelle (2) angetriebener Laufradsatz (3) angeordnet ist, der aus einem drehfest mit der Antriebswelle (2) verbunden außenverzahnten Innenrotor (4) und einem innenverzahnten Außenrotor (5) besteht, der drehbar in einer zylindrischen Rotorlagerung (6) des Pumpengehäuses (1) gelagert ist, wobei an mindestens einer der beidseitig dem Laufradsatz (3) stirnwandseitig benachbarten Deckflächen (7) im Saugbereich des Pumpengehäuses (1) Saugniere/n (8) und im Druckbereich Pumpengehäuses (1) Druckniere/n (9) angeordnet sind, und die Saugniere/n (8) mit mindestens einem im Pumpengehäuse (1) angeordneten Sauganschlusskanal (10) und die Druckniere/n (9) mit mindestens einen am Pumpengehäuse (1) angeordneten Druckanschlusskanal (11) verbunden ist/sind, und die zu pumpende Flüssigkeit vom Sauganschlusskanal (10) über den Laufradsatz (3) in den Druckanschlusskanal (11) gepresst wird, dadurch gekennzeichnet,
    dass im Pumpengehäuse (1) dem Laufradsatz (3) in axialer Richtung benachbart, ein in einer Ausgleichskolbenführung (12) des Pumpengehäuses (1) verdrehsicher geführter, stirnwandseitig am Außenrotor (5) des Laufradsatzes (3) anliegender Ausgleichskolben (13) angeordnet ist, wobei in diesem Ausgleichskolben (13) eine Lagerbohrung (14) angeordnet ist, in der die Antriebswelle (2) des Laufradsatzes (3) drehbar gelagert ist, wobei dem Laufradsatz (3) gegenüberliegend am Ausgleichskolben (13) ein in einer Steuerkolbenführung (15) geführter, über einen Steuerdruckraum (16) druckbeaufschlagbarer Steuerkolben (17) anliegt, wobei der Steuerdruckraum (16) über Druckkanäle (18) und/oder Druckkammer/n (19) direkt mit der/den Druckniere/n (9) oder indirekt mit dieser/n über den Druckanschlusskanal (11) verbundenen ist.
  2. Zahnringpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Rotorlagerung (6) des Pumpengehäuses (1) eine/mehrere Lagertasche/n (20) angeordnet ist/sind.
  3. Zahnringpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass im Druckübergangsbereich der Pumpe, asymmetrisch am Umfang der zylindrischen Rotorlagerung (6) eine mit der/den Druckniere/n (9) und/oder den Druckanschlusskanal (11) über einen Druckkanal (18) / mehrere Druckkanäle (18) verbundene Druckkammer (19) derart angeordnet ist, dass deren Innenmantel in Verbindung mit der der Druckkammer (19) benachbart angeordneten Mantelfläche der Rotorlagerung (6) eine in Drehrichtung des Außenrotors gerichtete Radialspaltkompensatorzunge (21) bildet, wobei die Druckkammer (19) über einen Ausgleichskanal (22) / mehrere Ausgleichskanäle (22) mit mindestens einer der Lagertaschen (20) verbunden ist.
  4. Zahnringpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgleichskolben (13) ein Lagefixierstift (23) angeordnet ist, welcher in einer neben der Steuerkolbenführung (15) angeordneten Stiftführungsbohrung (24) axial verschiebbar gelagert angeordnet ist, wobei neben der Stiftführungsbohrung (24) eine Austrittsbohrung (25) angeordnet ist, welche über einen Rückströmkanal (26) mit der Stiftführungsbohrung (24) und der/den Saugniere/n (8), bzw. dem Sauganschlusskanal (9) verbundenen ist
  5. Zahnringpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Lagerbohrung (14) des Ausgleichskolbens (13) eine Durchgangsbohrung (27) angeordnet ist.
  6. Zahnringpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgleichskolben (13) neben der zentrisch angeordneten Lagerbohrung (14), an der dem Laufradsatz (3) benachbarten Stirnseite, im Saugbereich eine Saugniere (8) und im Druckbereich eine Druckniere (9) angeordnet sind.
  7. Zahnringpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (2) einerseits in der Lagerbohrung (14) am Ausgleichskolben (13) und andererseits in einem Lagersitz (35) im Pumpengehäuse (1) gelagert ist, wobei sowohl zwischen der Lagerbohrung (14) am Ausgleichskolben (13) und der Druckniere (9) am Ausgleichskolben (13), wie auch zwischen dem Lagersitz (35) im Pumpengehäuse (1) und der Druckniere (9) im Pumpengehäuse (1) jeweils eine Druckübergabenut (28) angeordnet ist.
  8. Zahnringpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Ausgleichskolben (13) ein Formdichtring (29) mit einem in einer, in der Ausgleichskolbenführung (12) angeordneten Fixierzapfenführung (30) geführten Lagefixierzapfen (31), und einer im Bereich der Druckniere (9) am Außenrand des Formdichtringes (29) angeordneten Drucknut (32), welche über am Formdichtring (29), wie auch am Ausgleichskolben (13) angeordnete, mit der am Ausgleichskolben (13) angeordneten Druckniere (9) in Verbindung stehende Druckkanäle (18) verbunden ist.
  9. Zahnringpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang des Steuerkolbens (17) ein Steuerkolbendichtring (33) angeordnet ist.
  10. Zahnringpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse modulartig aufgebaut und sandwichartig zusammengefügt ist, und dabei aus einem Lagergehäuse (34) mit einem Lagersitz (35), einem Dichtungssitz (36), einer Saugniere (8), dem mit dieser verbundenem Rückströmkanal (26), einem mit der Saugniere (8) verbundenem Sauganschlusskanal (10) und einem zwischen der Kammer mit dem Dichtungssitz (36) und der Saugniere (8) bzw. dem Sauganschlusskanal (10) angeordneten Rückströmkanal (26), einer Druckniere (9) und dem mit dieser verbundenen Druckanschlusskanal (11) und einem mit der Druckniere (9) und oder dem Druckanschlusskanal (11) verbundenen Druckkanal (18), einem Dichtungssitz (36) zur Aufnahme eines Wellendichtringes (38), einer Ringnut (37) zur Aufnahme eines Dichtringes (39) (O-Ringe) und mehreren Gewindebohrungen (40) besteht, dem benachbart ein Arbeitsgehäuse (41) mit Durchgangsbohrungen (42) angeordnet ist, in dem der Laufradsatz (3) gelagert ist, diesem Arbeitsgehäuse (41) benachbart ist weiterhin ein Steuergehäuse (43) mit beidseitig angeordneten Ringnuten (37), mehreren Durchgangsbohrungen (42), der Ausgleichskolbenführung (12) und der Steuerkolbenführung (15) angeordnet, wobei diesem Steuergehäuse (43) benachbart dann abschließend ein Gehäusedeckel (44), wiederum mit Durchgangsbohrungen (42), angeordnet ist, wobei im Endmontagezustand in den Ringnuten (37) jeweils ein Dichtring (39) (O-Ringe) angeordnet ist, und die Durchgangsbohrungen (42) im Endmontagezustand zueinander fluchten, wobei das modulartig aufgebaute Pumpengehäuse (1) mittels Passhülsen (45) und Durchgangsverbindungsschrauben (46) entlang der einander zugewandten Seitenwände vollflächig verspannt ist.
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