DE2641278A1

DE2641278A1 - Innenzahnradpumpe

Info

Publication number: DE2641278A1
Application number: DE19762641278
Authority: DE
Inventors: Joerg Butschek
Original assignee: Voith Getriebe KG
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1976-09-14
Filing date: 1976-09-14
Publication date: 1978-03-16
Also published as: GB1543888A; FR2364346A2; CH623383A5; FR2364346B2

Description

G 3^70 ° Voith letr-.ebp KG

Kennwort: "Elastisches Füllstück" Heidenhei„iii_c . _Λ _ _{n a}

Innenzahnradpumpe

Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bekanntlich muß eine zur Erzeugung sehr hoher Drücke (etwa 3OC bar) geeignete Innenzahnradpumpe derart gestaltet werden, daß die durch den Flüssigkeitsdruck in der Druckkammer auf das Hohlrad, das Ritzel und das Füllstück wirkenden Kräfte und die daraus resultierenden
Verformungen, Verlagerungen und etwaiger Verschleiß an den genannten Teilen derart kompensiert werden kann, daß die genannten Teile in dichtendem Kontakt miteinander verbleiben.

Bei einer bekannten Innenzahnradpumpe (DT-OS I5 53 026), deren
Hohlrad in einer ortsfest mit dem Gehäuse verbundenen Lagerschale gelagert ist, wird das genannte Problem u.a. dadurch gelöst, daß
die beiden Zapfen des Ritzels auf je einem Kompensationskolben gelagert sind. Diese Kompensationskolben drücken das Ritzel entgegen der auf das Ritzel wirkenden Druckkraft in die Verzahnung des Hohlrades und an das Füllstück, wodurch das frei beweglich angeordnete Füllstück seinerseits ebenfalls an das Hohlrad angedrückt wird.
Eine andere, ebenfalls aus der DT-OS I5 53 028 bekannte Lösung des gleichen Problems besteht darin, einen zur Abstützung des Füllstükkes dienenden Füllstückstift mit seinen beiden Enden in je einem
Kompensationskolben zu lagern, so daß das Füllstück gegen das Hohlrad und gegen das Ritzel angedrückt wird.

Zur Lösung des genannten Problems ist es ferner bekannt (DT-AS
16 53 826), an einer Lagerschale des Hohlrades Kompensationskolben anzuordnen und das Hohlrad gegen das ortsfest gelagerte Ritzel und gegen das Füllstück anzudrücken.

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Allen diesen Lösungen haftet der Machteil an, daß die Herstellung der erforderlichen Teile verhältnismäßig teuer ist. Eine zusätzliche Verteuerung ergibt sich stets noch in jenen Fällen, bei denen Hohlrad und Ritzel mit ihren Verzahnungen ineinandergedrückt werden; hierbei greifen die Verzahnungen ohne Plankenspiel ineinander ein, wodurch die Verzahnungen mit außerordentlich hoher Präzision gefertigt werden müssen.

Deshalb ist auch schon vorgeschlagen worden (Patentanmeldung P 25 33 646.3), das Füllstück mehrteilig auszuführen, und zwar entweder mit beweglichen Dichtelementen auszustatten, die an das ortsfest gelagerte Ritzel und/oder an das ebenfalls ortsfest gelagerte Hohlrad andrückbar sind, oder das Füllstück aus zwei gegen die Zahnräder andrückbaren Hälften zusammenzusetzen. Bei diesem Lösungsversuch besteht die Gefahr, daß die an die Zahnräder angedrückten Teile des Füllstückes vorzeitig verschleißen, weil sie nicht nur während eines EinlaufVorganges, sondern während der gesamten Lebensdauer der Pumpe - wegen der notwendigen Überschuß-Kompensation an die Zahnräder angedrückt werden. Eine Begrenzung des Verschleißausgleiches ist bei diesem Vorschlag nicht realisiert. In jedem Falle besteht ein weiterer Nachteil dieses Vorschlages darin, daß die Herstellungskosten solcher mehrteiliger FUlIstück-Ausführungen verhältnismäßig hoch sind. Ferner wird es bei kleinen Baugrößen mit räumlich beengten Platzverhältnissen schwierig sein, ein mehrteiliges Füllstück überhaupt zu realisieren.

Um einen begrenzten Verschleißausgleich zwischen dem Hohlrad und dem Füllstück zu erreichen, ist es schon bekannt (DT-OS l6 53 &27), das Hohlrad zunächst - während eines EinlaufVorganges - in der oben schon genannten Weise durch eine mit Kompensationskolben ausgestattete bewegliche Lagerschale an das Ritzel und an das Füllstück anzupressen und dann aber dafür zu sorgen, daß nach einem gewissen Einlaufverschleiß die Lagerschale auf Seitenscheiben zur Anlage kommt, die ihrerseits .auf den Zapfen des Ritzels gelagert sind. Hierdurch verringert sich dann also die Flächenpressung zwischen dem Hohlrad und dem Füllstück, und der Verschleiß ist nach dem Anlegen der Lagerschale auf den Seitenscheiben im wesentlichen be-

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endet. Diese Lösung ist jedoch nur bei einer beweglichen Hohlradlagerung mit Kompensationskolben realisierbar.

Der vorliegenden Erfindung liegt/die Aufgabe zugrunde, bei einer Innenzahnradpumpe gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 Ha3r.ahrr.er. vorzusehen, durch die ein selbsttätiger radialer Verschleißausgleich ir., wesentlichen nur während des Einlaufvorganges erzielt wird, wobei zur Vereinfachung der Fertigung sowohl auf jegliche Kompensationskoiben verzichtet und ein einteiliges Füllstück beibehalten werden soll.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruche3 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird in besonders einfacher Weise erreicht, daß sich die Dichtflächen des Füllstückes unter dem Einfluß des Arbeitsdruckes einerseits an das Hohlrad und andererseits an das Ritzel anlegen. Es wird hierzu ein ganz neuer Weg beschritten, indem man nämlich dafür sorgt, daß sich das Füllstück zumindest im Bereich einer der Dichtflächen unter dem Arbeitsdruck elastisch verformt. Es kommt hierbei darauf an, daß die Druckfeldgröße im Innenraum des Füllstückes gegenüber der äußeren Dichtfeldgröße um so viel größer ist, daß unter dem Einfluß der inneren Überschußkraft eine elastische Verformung des dichtenden Füllstückbereiches in Richtung der Zahnköpfe eintritt.

Wie später im einzelnen noch erläutert wird, kann das elastische Verformen des Füllstückes dadurch bewirkt werden, daß der hohlraumseitige oder der ritzelseitige dichtende Füllstückbereich (oder beide dichtende Füllstückbereiche) ausgebeult wird bzw. werden. Vorzugsweise wird das Füllstück derart gestaltet, daß sich nur die dem Hohlrad zugewandte Wand des Füllstückes ausbeult. Eine andere Möglichkeit der elastischen Verformung des Füllstückes besteht darin, bei einem im wesentlichen U-förmigen Füllstück-Querschnitt die beiden in diesem Falle vorhandenen Schenkel, die außen die Dichtflächen tragen, auseinander zu spreizen.

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Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß das Herstellen einer solchen Innenzahnradpumpe wesentlich geringere Kosten verursacht, als bei den bekannten Lösungen, und zwar insbesondere deshalb, weil ein einteiliges Füllstück beibehalten werden kann und weil dennoch weder Kompensationskolben noch sonstige zusätzliche Dichtelemente benötigt werden. Ein weiterer wesentlicher Vorteil besteht darin, daß die Flächenpressung zwischen dem Füllstück und den beiden Zahnrädern nach einem gewissen Einlaufverschleiß nachläßt, weil der Grad der elastischen Verformung unter einem gewissen Druck stets der gleiche ist. Schließlich ist noch von Bedeutung, daß durch die ortsfeste Lagerung von Hohlrad und Ritzel diese stets mit Flankenspiel kämmen; hierdurch braucht die Verzahnung nur mit der im Getriebebau üblichen Genauigkeit gefertigt zu werden.

Das Füllstück kann beidseitig mit je einem Bolzen schwenkbar im Gehäuse gelagert sein, also ansonsten ortsfest im Gehäuse ruhen. Vorzugsweise wird man jedoch das Füllstück frei beweglich anordnen und entgegen der Umlaufrichtung der Zahnräder mit einer Stützfläche gegen einen gehäusefesten Füllstückstift abstützen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, den Füllstückstift derart auszubilden, daß der Abstand der Stützfläche des Füllstückes von der Achse des Füllstückstiftes einstellbar ist (Anspruch 2). Hierzu ist es durchaus nicht erforderlich, den Füllstückstift beweglich auszuführen. Vielmehr braucht man nur durch einen einfachen Bearbeitungsvorgang die Maße des Füllstückstiftes an die jeweiligen Gegebenheiten anzupassen, oder man ersetzt einen zunächst eingesetzten Füllstückstift durch einen anderen.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung soll der im Füllstück befindliche Innenraum über die gesamte Länge des Füllstückes einen wenigstens angenähert gleichbleibenden Querschnitt aufweisen. Für die stirnseitigen Enden des FUllstückes bedeutet dies, daß der Innenraum in axialer Richtung zu den Seitenscheiben oder Gehäuseflächen hin offen sein soll, damit die Verformung des Füllstückes über die gesamte Länge gleichbleibend ist (Anspruch 3).

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Nach einem weiteren Gedanken der Erfindung ist der Innenraurr. des Füllstückes als ein Hohlraum ausgebildet, der über eine Bohrung mit der Druckkammer verbunden ist (Anspruch 4). Sin solcher Hohlraum kann z.B. durch Bohren oder Räumen hergestellt werden. Sr kann aber auch schon beim Herstellen des Füllstück-Rohteiles, beispielsweise durch Schmieden, Gießen oder Sintern, eingearbeitet werden. In den Ansprüchen 5 bis 7 sind verschiedene zweckmäßige Querschnittsformen eines Füllstückes mit Hohlraum beschrieben. Im allgemeinen wird man eine solche Ausführung bevorzugen, bei der die hohlradseitige Wand des FUllstückes verhältnismäßig dünn ist, v/eil sich diese in jedem Falle leichter ausbeulen läßt als die ritzelseitige Wand.

Günstige Herstellungsmöglichkeiten für das Füllstück bieten sich aber auch dann, wenn der Innenraum des Füllstückes durch einen Einschnitt, eine Nut od.dgl. gebildet ist (Ansprüche 8 bis 11). Sin solcher Einschnitt oder eine solche Nut kann durch Sägen und/oder durch Fräsen in das Füllstück eingearbeitet werden. Sine andere Möglichkeit, ein solches Füllstück herzustellen, besteht darin, Flachmaterial durch Biegen und Abwinkein in eine entsprechende Form zu bringen.

AusfUhrungsbeispiele der Erfindung v/erden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben. Darin zeigt:

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Innenzahnradpumpe

mit geöffnetem Gehäuse;
Fig. 2 bis 6 verschiedene,von der Figur 1 abweichende Querschnittsformen des Füllstückes.

Die in Fig. 1 dargestellte Innenzahnradpumpe umfaßt ein Gehäuse 10, eine Treibwelle 14 mit einem außen-verzahnten Ritzel 15* ein innenverzahntes Hohlrad 16 mit einer Außenmantelfläche 17, ein im Gehäuse 10 angeordnetes Lager 18 für das Hohlrad 16, ferner ein Füllstück 20, das mit einer Stabfeder 22 gegen einen gehäusefesten Füllstück-stift 21 angedrückt wird. Eine von dem Ritzel 15, dem Hohlrad 16 und dem Füllstück 20 in Umfangsrichtung begrenzte Druckkammer ist mit 19 bezeichnet.

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Das Füllstück 20 weist eine ritzelseitige Dichtfläche 25 und eine hohlradseitige Dichtfläche 26 auf. Im Inneren des Füllstückes befindet sich ein Hohlraum ^O, der über eine Bohrung 31 oder über mehrere solcher Bohrungen mit der Druckkammer 19 verbunden ist. Der Hohlraum 30 hat durch das ganze Füllstück hindurch den gleichen Querschnitt; er ist gemäß Fig. 1 langgestreckt und entlang der Dichtfläche 26 angeordnet, so daß zwischen der Dichtfläche 26 und dem Hohlraum 30 nur eine verhältnismäßig dünne Wand verbleibt.

Mit χ ist der Abstand zwischen der Stützfläche 23 des Füllstückes 20 und der Achse 24 des Füllstückstiftes 21 bezeichnet. Durch geeignetes Bemessen des Abstandes χ kann das Füllstück 20 ohne Schwierigkeiten in die richtige Position gebracht werden. Hierzu braucht nur von dem bestehenden Füllstückstift 21 ein wenig abgearbeitet zu werden oder - wenn ein dickerer Füllstückstift benötigt wird - ersetzt man den bisherigen Füllstückstift durch einen anderen.

Die Stabfeder 22 ist bekannt aus der DT-OS 23 13 0&5, Fig. 3, Ziffer 20.

Die Figur 2 zeigt ein Füllstück 40 in der Seitenansicht, das sich von dem Füllstück 20 gemäß Figur 1 nur dadurch unterscheidet, daß der Hohlraum 41 nunmehr entlang der ritzelseitigen Dichtfläche 44 angeordnet ist anstatt entlang der hohlradseitigen Dichtfläche 46. Der wiederum über die gesamte Länge des Füllstückes in dieses eingearbeitete Hohlraum 41 ist mit einer Bohrung 42 mit der Druckkammer (19 in Figur 1) verbunden. Eine weitere in Längsrichtung durch das Füllstück geführte Bohrung 45 dient zur Aufnahme der Stabfeder (22 in Figur 1).

Bei dem in Figur 3 gezeigten Beispiel ist in das Füllstück 50 ein Kanal 5I mit beträchtlich größerer Querschnittsfläche (im Vergleich zu den Beispielen gemäß Figur 1 und 2) eingegossen. Es verbleitm zu beiden Seiten des Hohlraumes nur nochyeine verhältnismäßig dünne Wand, die unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruekes im Hohlraum geringfügig ausgebeult werden.

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Die Figur 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel ehes Füllstückes 55i bei dem der Innenraum gebildet ist aus einer in Längsrichtung
durch das Füllstück geführten Bohrung 56 und aus einem ebenfalls
über die gesamte Länge des Füllstückes eingearbeiteten Sägeschnitt 57· Dieser verbindet die Bohrung 56 mit der Druckkammer (I9 in Figur 1).

Das Füllstück 60 gemäß Figur 5 unterscheidet sich von demjenigen gemäß Figur 4 im wesentlichen nur dadurch, daß die zum Innenraum gehörende Bohrung 6l in der Nähe des spitzen Endes des Füllstückes angeordnet ist und daß der Sägeschnitt 62 von der Stützfläche 63 her in das Füllstück eingearbeitet ist. In diesem Falle ist der Innenraum 6l, 62 wiederum durch eine Bohrung 64 mit der Druckkammer
(19 in Figur 1) verbunden.

Die Figur 6 zeigt ein im Prinzip mit der Ausführung gemäß Figur 4
übereinstimmendes Beispiel. Es unterscheidet sich lediglich in der Art der Herstellung. Der Hauptteil des Füllstückes mit den die Dichtflächen tragenden Wändenist aus Flachmaterial 65 gebildet, das durch Biegen und Abwinkein in die passende Form gebracht worden ist. Die Wände umschließen hierbei einen Innenraum 66, der jedoch über einen offengebliebenen Spalt mit der Druckkammer (I9 in Figur 1) in Verbindung steht. Ein an dem Teil 65 (z.B. durch Hartlöten) befestigter Vierkantstab 67 weist eine Längsbohrung 68 auf. Hier kann wieder eine Stabfeder (22 in Figur 1) hindurchgeführt werden, um das
Füllstück 65, 67 an einen Füllstückstift (21 in Figur 1) anzudrücken .

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Claims

G 3^70 Voith Getriebe KG Kennwort: "Elastisches Füllstück" Heidenheim Patentansprüche

1. Innenzahnradpumpe mit einem angetriebenen außenverzahnten Ritzel und einem mit dem Ritzel kämmenden innenverzahnten Hohlrad, das in einem Gehäuse oder in einer ortsfest mit dem Gehäuse verbundenen Lagerschale gelagert ist, ferner mit einem halbsichelförmigen Füllstück, das mit je einer Dichtfläche am Ritzel und am Hohlrad anliegt und zusammen mit diesen die Umfangsbegrenzung einer Druckkammer bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückig ausgebildete Füllstück einen Innenraum aufweist, der sich im wesentlichen über die volle Länge des FUllstückes parallel zu den Drehachsen der Zahnräder durch das Füllstück erstreckt, mit der Druckkammer in Leitungsverbindung steht und im Querschnitt derart bemessen ist, daß sich das Füllstück unter dem Flüssigkeitsdruck elastisch ausdehnt .

2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Füllstück in an sich bekannter Weise entgegen der Umlaufrichtung der Zahnräder mit einer Stützfläche gegen einen gehäusefesten FUllstückstift abstützt und daß der Abstand der Stützfläche des FUllstückes von der Achse des Füllstückstiftes einstellbar ist.

J5. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum über die gesamte Länge des Füllstückes wenigstens angenähert gleichbleibenden Querschnitt aufweist.

4. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis ~$, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum als ein Hohlraum ausgebildet ist, der über eine Bohrung mit der Druckkammer verbunden ist.

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OR5GINÄL !MSPECTEO

5. Innenzahnradpumpe nach Anspruch K, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hohlraum - im Querschnitt gesehen - nahe der hohlradseitigen Dichtfläche entlang dieser erstreckt.

6. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Hohlraum - im Querschnitt gesehen - nahe der ritzelseitigen Dichtfläche entlang dieser erstreckt.

7. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, da3 sowohl auf der Hohlradseite als auch auf der Ritzelseite des Füllstückes zwischen dem Hohlraum und den Dichtflächen nur noch eine dünne Viand verbleibt.

c. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3>> dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Füllstückes durch einen Einschnitt, eine Nut od.dgl. gebildet ist.

9· Innenzahnradpumpe nach Anspruch £, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschnitt bzw. die Nut - in Richtung der Drehachsen gesehen vom Bereich des spitzen Endes des Füllstückes ausgeht und sich in Richtung zum anderen Ende, d_oh. z.B. zur Stützfläche, erstreckt.

10. Innenzahnradpumpe nach Anspruch &, dadurch gekennzeichnet, daß der Einschnitt bzw. die Nut von demdem spitzen Ende des Füllstückes gegenüberliegenden Ende, d.h. z.B. von der Stützfläche, ausgeht und sich in Richtung zum spitzen Ende erstreckt.

11. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 9* dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der die Dichtflächen tragende Bereich des Füllstückes aus gebogenem Flachmaterial gebildet ist.

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