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EP0708245B1 - Zahnradpumpe - Google Patents

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Publication number
EP0708245B1
EP0708245B1 EP95115849A EP95115849A EP0708245B1 EP 0708245 B1 EP0708245 B1 EP 0708245B1 EP 95115849 A EP95115849 A EP 95115849A EP 95115849 A EP95115849 A EP 95115849A EP 0708245 B1 EP0708245 B1 EP 0708245B1
Authority
EP
European Patent Office
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gear
gear pump
piston head
piston
area
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP95115849A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0708245A1 (de
Inventor
Clément Kiefer
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.)
Pierburg Pump Technology France SARL
Original Assignee
Pierburg SARL
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 Pierburg SARL filed Critical Pierburg SARL
Publication of EP0708245A1 publication Critical patent/EP0708245A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0708245B1 publication Critical patent/EP0708245B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C14/00—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations
    • F04C14/24—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves
    • F04C14/26—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels
    • F04C14/265—Control of, monitoring of, or safety arrangements for, machines, pumps or pumping installations characterised by using valves controlling pressure or flow rate, e.g. discharge valves or unloading valves using bypass channels being obtained by displacing a lateral sealing face

Definitions

  • the invention relates to a gear pump, preferably an external gear pump consisting of at least two combing, counter-rotating, mounted in a housing Gears, one of which is a gear with a drive connected is.
  • Gear pumps are suitable for sufficient delivery accuracy for many hydraulic drives.
  • they will often as lubricating oil pumps in internal combustion engines used.
  • the oil pressure generated by the gear pump cools piston crowns, lubricates and cools the piston raceway, Main and connecting rod bearings and rocker arm and supplies the Camshaft bearings.
  • the promotion of the liquid comes in that these are released into the Tooth gaps of meshing gears occurs, in the direction of rotation on the outside of the casing Pressure zone moves and through the mutual intervention the teeth are pushed out of the gaps into the pressure chamber becomes.
  • the document FR 2 392 255 describes a rotor pump, a deformable one opposite the front of the rotors Rubber membrane is arranged, which at the same time that of Drive side forms opposite side wall and where with increasing pressure the distance between the membrane and the rotors enlarged.
  • the membrane is thicker in the middle than on the edges, which affects the deformation profile affects; for rapid wear of the membrane material To avoid, there must be a permanent distance even in the basic state between the membrane and the front of the rotors can be set.
  • the gears (4, 5) opposite axial Pump housing wall (7) is coaxial with that Gear (5) through hole (8), the Area similar to the area of the tip circle of the teeth of the Gear (5) is.
  • the Pump housing wall (7) is in front of the through hole (8) connected to the pump housing wall (7) Hollow cylinder (9) arranged coaxially. The inside diameter of the hollow cylinder (9) agrees with the diameter of the Through hole (8).
  • a hollow cylinder Piston (10) slidably supported, in the basic state whose piston crown (11) on the front of the Gear (5) is present. Since the area of the Piston plate (11) similar to the area of the tip circle of the Teeth of the gear (5) is the end face completely covered. Between the inside of the Piston crown (11) and the inside of the Hollow cylinder (9) is a cylindrical one Helical compression spring (12) used by their Spring force of the face of the gear (5) completely covering piston head (11) in axial Direction pressed against the front of the gear (5) becomes.

Landscapes

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

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe, vorzugsweise eine Außenzahnradpumpe, bestehend aus mindestens zwei kämmenden, gegenläufigen, in einem Gehäuse gelagerten Zahnrädern, von denen ein Zahnrad mit einem Antrieb verbunden ist.
Aufgrund ihres vergleichsweise einfachen Aufbaus bei ausreichender Fördergenauigkeit eignen sich Zahnradpumpen für viele hydraulische Antriebe. Insbesondere werden sie vielfach als Schmierölpumpen bei Brennkraftmaschinen verwendet. Der von der Zahnradpumpe erzeugte Öldruck kühlt Kolbenböden, schmiert und kühlt die Kolbenlaufbahn, Haupt- und Pleuellager sowie Kipphebel und versorgt die Nockenwellenlager. Die Förderung der Flüssigkeit kommt dadurch zustande, daß diese in die freiwerdenden Zahnlücken der miteinander kämmenden Zahnräder eintritt, in Drehrichtung am Gehäusemantel außen herum in die Druckzone wandert und durch das wechselseitige Eingreifen der Zähne aus den Lücken in den Druckraum herausgedrückt wird. Da jede Zahnlücke vor der vollständigen Entleerung durch den Zahn des Gegenzahnrades abgeschlossen wird, entsteht hier eine sogenannte Quetschflüssigkeit, die zur Vermeidung von Energieverlusten und eines harten Ganges der Zahnradpumpe durch Bohrungen oder Nuten in den Druckraum abgeleitet werden muß. Die nach dem Verdrängerprinzip arbeitenden Zahnradpumpen haben die Eigenschaft, daß mit steigender Drehzahl die Fördermenge und der Flüssigkeitsdruck proportional zunehmen und demzufolge ohne Regelung der zulässige Dauerbetriebsdruck - bei wirtschaftlichem Einsatz und hinreichender Lebensdauer - überschritten wird. Um die Fördermenge mit steigender Drehzahl der Zahnradpumpe und damit den Dauerbetriebsdruck konstant halten zu können, ist es bekannt, in der an den Druckraum der Zahnradpumpe anschließenden Druckleitung ein Überdruckventil vorzusehen, das bei Überschreiten eines vorgegebenen Dauerbetriebsdrucks öffnet, der Druck abgesenkt wird und die überschüssige Fördermenge an Flüssigkeit von der Druckleitung über eine Rücklaufleitung in den Flüssigkeitsbehälter zurückströmt. Dieser Regelablauf ist in nachteiliger Weise mit einer nicht unerheblichen Verlustleistung der Zahnradpumpe verbunden, die beispielsweise bei einer Fördermenge von 10 l/min etwa 1300 W beträgt; mit steigender Fördermenge nimmt die Verlustleistung nur relativ geringfügig ab. Hinzu kommt, daß die zurückströmende Flüssigkeitsmenge zur Schaumbildung in dem Flüssigkeitsbehälter führt und demzufolge Schaum angesaugt wird.
Die Druckschrift FR 2 392 255 beschreibt eine Rotorenpumpe, bei der gegenüber der Stirnseite der Rotoren eine verformbare Gummimembran angeordnet ist, welche gleichzeitig die der Antriebsseite gegenüberliegende Seitenwand bildet und wobei mit steigendem Druck sich der Abstand zwischen der Membran und den Rotoren vergrößert. Die Membran ist in ihrer Mitte dicker als an den Rändern, was sich auf das Verformungsprofil auswirkt; um einen schnellen Verschleiß des Membranmaterials zu vermeiden, muss auch im Grundzustand ein Dauerabstand zwischen der Membran und der Stirnseite der Rotoren eingestellt werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die eingangs beschriebene Zahnradpumpe so zu gestalten, dass eine deutliche Abnahme der Verlustleistung erzielt wird und die Schaumbildung unterbleibt. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch eine Zahnradpumpe, die die im Anspruch 1 aufgeführten Merkmale besitzt. In den Ansprüchen 2 bis 5 sind weitere Ausgestaltungen der Zahnradpumpe gemäß Anspruch 1 angegeben.
Die erfindungsgemäß ausgebildete Zahnradpumpe ist in der Zeichnung beispielhaft dargestellt und wird nachstehend erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine räumliche Darstellung der Bauelemente der Zahnradpumpe und
Fig. 2
eine räumliche Darstellung der Zahnradpumpe mit einem Ausbruch.
Bei der Zahnradpumpe (1) kommt die Förderung der Flüssigkeit in der Weise zustande, daß die Flüssigkeit auf der Saugseite (2) in den Pumpenraum in die freiwerdenden Zahnlücken der kämmenden, in dem Pumpengehäuse (3) angeordneten gegenläufigen Zahnräder (4, 5) eintritt, in Drehrichtung außen herum am Gehäusemantel zur Druckseite (6) des Pumpenraums wandert und durch das wechselseitige Eingreifen der Zähne aus den Zahnlücken herausgedrückt wird. Da jede Zahnlücke vor der vollständigen Entleerung durch den Zahn des jeweiligen Gegenzahnrades (4, 5) abgeschlossen wird, entsteht hier eine sogenannte Quetschflüssigkeit, die zur Vermeidung von Energieverlusten und eines harten Ganges der Zahnräder (4, 5) durch nicht dargestellte Bohrungen in den Druckraum abgeleitet wird. Die Zahnräder (4, 5), von denen das eine Zahnrad (4) mit einem nicht dargestellten Antriebselement verbunden ist, laufen mit engstem Spiel zwischeneinander und dem Pumpengehäuse (3) in radialer und axialer Richtung. In der der Antriebsseite der Zahnradpumpe (1) gegenüberliegenden axialen Pumpengehäusewand (7) befindet sich ein koaxial zu dem Zahnrad (5) angebrachtes Durchgangsloch (8), dessen Fläche ähnlich der Fläche des Kopfkreises der Zähne des Zahnrads (5) ist. Auf der Außenseite der Pumpengehäusewand (7) ist vor dem Durchgangsloch (8) ein mit der Pumpengehäusewand (7) verbundener Hohlzylinder (9) koaxial angeordnet. Der Innendurchmesser des Hohlzylinders (9) stimmt mit dem Durchmesser des Durchgangslochs (8) überein. In der Bohrung des Hohlzylinders (9) ist ein hohlzylinderförmiger Kolben (10) verschiebbar gelagert, wobei im Grundzustand dessen Kolbenboden (11) an der Stirnseite des Zahnrades (5) anliegt. Da die Fläche des Kolbenbodens (11) ähnlich der Fläche des Kopfkreises der Zähne des Zahnrads (5) ist, ist dessen Stirnseite vollständig abgedeckt. Zwischen der Innenseite des Kolbenbodens (11) und der Innenseite des Hohlzylinders (9) ist eine zylindrische Schrauben-Druckfeder (12) eingesetzt, durch deren Federkraft der die Stirnseite des Zahnrads (5) vollständig abdeckender Kolbenboden (11) in axialer Richtung gegen die Stirnseite des Zahnrads (5) gedrückt wird.
Bei Überschreiten einer bestimmten Fördermenge bzw. eines vorgegebenen Betriebsdrucks wird der Kolben (10) gegen die Federkraft der Schrauben-Druckfeder (12) in den Hohlzylinder (9) hineingeschoben, so daß sich zwischen dem Kolbenboden (11) und der Stirnseite des Zahnrades (5) ein Spalt öffnet, ein Druckabbau erfolgt und die überschüssige Fördermenge über diesen Bypass unmittelbar zur Saugseite (2) des Pumpenraums der Zahnradpumpe (1) strömen kann. Das hat zur Folge, daß die Verlustleistung vergleichsweise deutlich sinkt und eine erheblich kleinere Flüssigkeitsmenge im Kreislauf geführt werden muß. Es wird nur die Flüssigkeitsmenge angesaugt, die tatsächlich verbraucht wird. Beträgt z.B. bei einer herkömmlichen Zahnradpumpe bei einer Umdrehungszahl von 3000 U/min die Verlustleistung bei einer Fördermenge von 20 l/min 1240 W, so wird durch den Einsatz der erfindungsgemäß ausgebildeten Zahnradpumpe die Verlustleistung auf 960 W erniedrigt. Darüber hinaus wird die Schaumbildung der Flüssigkeit vermieden.

Claims (5)

  1. Zahnradpumpe, bestehend aus mindestens zwei kämmenden, gegenläufigen, in einem Gehäuse (3) gelagerten Zahnrädern (4, 5), von denen ein Zahnrad mit einem Antrieb verbunden ist, gekennzeichnet durch einen, mit der, der Antriebseite gegenüberliegenden Seitenwand (7) der Zahnradpumpe (1) verbundenen, axial auf der Außenseite des Gehäuses (3), vor einem Durchgangsloch (8) der Seitenwand angeordneten Hohlzylinder (9), in dessen Bohrung ein hohlzylinderförmiger Kolben (10) axial verschieblich gelagert ist, dessen Kolbenboden (11) im Grundzustand an der Stirnseite der Zahnräder (4, 5) anliegt, wobei der Kolbenboden (11) die Stirnseite wenigstens eines der Zahnräder (5) vollständig abdeckt.
  2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelpunkte von Kolbenboden (11) und Kopfkreis der Zähne des Zahnrades (5) auf einer Achse liegen, und daß die Fläche des Kolbenbodens (11) ähnlich der Fläche des Kopfkreises der Zähne des Zahnrads (5) ist.
  3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche des Kolbenbodens (11) ähnlich der Fläche der Umhüllenden der Kopfkreise der Zähne der Zahnräder (4, 5) ist und die Stirnseiten der Zahnräder (4, 5) vollständig abgedeckt sind.
  4. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Innenseite des Kolbenbodens (11) und der Innenseite des Zylinderdeckels ein Federelement (12) mit durch Federspannung vorgegebenem Drucksollwert eingesetzt ist.
  5. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (10) hydraulisch verschieblich ist.
EP95115849A 1994-10-13 1995-10-09 Zahnradpumpe Expired - Lifetime EP0708245B1 (de)

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DE4436518A DE4436518A1 (de) 1994-10-13 1994-10-13 Zahnradpumpe

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EP0708245A1 EP0708245A1 (de) 1996-04-24
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