[0001] Die Erfindung betrifft eine Innenzahnradpumpe mit einem innenverzahnten Hohlrad,
zwei an den beiden Seiten des Hohlrades angeordneten Axialscheiben, einem zum Hohlrad
exzentrisch angeordneten und mit dem Hohlrad in Eingriff stehenden, angetriebenen,
außenverzahnten Ritzel und einem in Umfangsrichtung geteilten, sichelförmigen, schwimmend
gelagerten Füllstück, das mit seinem stumpfen Ende gegen einen axialen Stützbolzen
anliegt und dessen erstes, den Zähnen des Ritzels zugewandtes Segment eine größere
radiale Dicke als dessen zweites, den Zähnen des Hohlrades zugewandtes Segment aufweist,
wobei das erste Segment in der Teilungsfläche mindestens eine axial verlaufende Nut
zur Aufnahme eines Dichtelements aufweist, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
[0002] Eine Innenzahnradpumpe der vorstehend beschriebenen Art ist bekannt (DE-OS 26 06
082, DE-OS 25 33 646).
[0003] Bei dieser bekannten Innenzahnradpumpe ist das Füllstück in Umfangsrichtung in zwei
Segmente unterteilt. Durch diese Teilung wird erreicht, daß aufgrund des zwischen
den Segmenten herrschenden Drucks die Segmente getrennt voneinander an die Zahnköpfe
der zugeordneten Zahnräder angedrückt werden und auf diese Weise die radialen Lagerveränderungen
von Ritzel und Hohlrad in Abhängigkeit von Druck, Drehzahl und Viskosität kompensiert
werden können.
[0004] Die Anlagekraft an die Zahnköpfe ist so bemessen, daß bei normalen Betriebsbedingungen
keinerlei Abtrag an den Füllstückteilen erfolgt. In der Praxis hat sich jedoch gezeigt,
daß bei extremen Betriebsbedingungen, wie z.B. bei starker Verschmutzung oder im Öl
vorhandenen Luftblasen, die Kraftverhältnisse vorrangig am dem Ritzel zugewandten
Segment verändert werden, so daß dieses Segment einen starken Abtrag erfährt, der
dann zum Bruch des Segments und somit zum Totalausfall der Pumpe führt.
[0005] Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Abtrag an dem dem Ritzel zugewandten
ersten Segment zu begrenzen, um dadurch den Bruch und somit einen Totalausfall der
Pumpe zu verhindern.
[0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 gekennzeichnete Erfindung
gelöst, d.h. dadurch, daß das erste Segment mindestens einen Anschlag zur Begrenzung
eines Abtrags der den Zähnen des Ritzels zugewandten Fläche aufweist.
[0007] Mit einem derartigen Anschlag wird erreicht, daß nach einem erfolgten Erstabtrag
an der den Zähnen des Ritzels zugewandten Fläche ein weiterer Abtrag verhindert wird.
[0008] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
[0009] Zweckmäßigerweise ist erfindungsgemäß der Anschlag als mechanischer Anschlag ausgebildet
und im Bereich des spitzen Endes des ersten Segments in Verbindung mit den Axialscheiben
angeordnet, wobei gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ein
zweiter mechanischer Anschlag im Bereich des stumpfen Endes des ersten Segments in
Verbindung mit den Axialscheiben ausgebildet sein kann.
[0010] Tritt nun ein Erstabtrag am ersten Segment ein, so verhindert bzw. verhindern der
bzw. die Anschläge nach einer bestimmten Abtragsmenge einen weiteren Abtrag. Die entstehenden
Schubkräfte werden dann von der Axialscheibenlagerung auf der Ritzelwelle aufgenommen.
[0011] Zweckmäßigerweise ist gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung
der Anschlag als ein in eine Axialbohrung in der Axialscheibe eingepaßter Stift ausgebildet,
der in eine entsprechende axiale Bohrung im ersten Segment, die jedoch einen größeren
Durchmesser als der Stift aufweist, eingreift. Es ist ebenfalls denkbar, daß in kinematischer
Umkehr der Anschlag in das erste Segment eingepaßt ist und in eine Bohrung größeren
Durchmessers in der Axialscheibe eingreift. Mit dieser Ausgestaltung der Erfindung
wird durch die Durchmesserdifferenz der beiden Bohrungen die erlaubte Abtragsmenge
bestimmt. Im Normalbetrieb ist der Anschlag außer Funktion.
[0012] Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung sieht in vorteilhafter Weise vor, daß der
Anschlag als hydraulischer Anschlag in Form von mindestens einer in den dem ersten
Segment zugewandten Seitenflächen der Axialscheiben angeordneten Blindnut ausgebildet
ist, die mit ihrem offenen Ende mit der Druckaufbauseite der Pumpe in Verbindung steht,
wobei das blinde Ende so angeordnet ist, daß es sich bei erfolgtem begrenzten Abtrag
zur Druckseite der Pumpe öffnet. In kinematischer Umkehr ist es ebenfalls möglich,
daß die mindestens eine Blindnut einseitig oder beidseitig am ersten Segment angeordnet
ist, wobei die Verbindung mit der Druckseite immer vorhanden sein kann und sich durch
den Abtrag dann eine Verbindung zum Druckaufbaubereich öffnet.
[0013] Diese Ausbildung des Anschlags beruht auf den hydraulischen Verhältnissen der Pumpe.
Die in die Axialscheiben bzw. dem ersten Segment eingebrachten Blindnuten sind im
Normalbetrieb durch die axiale Fläche des ersten Segments bzw. die Axialscheiben abgedeckt
und außer Funktion.
[0014] Erst nach erfolgtem Abtrag auf der den Ritzelköpfen zugewandten Fläche des ersten
Segments werden durch die zwangsläufige Verlagerung der Rückseite des ersten Segments
die den hydraulischen Anschlag bildenden Blindnuten frei und mit der Druckseite der
Pumpe bzw. dem Druckraum verbunden.
[0015] Durch den Einsatz zusätzlicher Blindnuten wird die Druckaufbausteuerung am ersten
Segment so beeinflußt, daß bei den herrschenden extremen Betriebsbedingungen eine
Entlastung zwischen den Zahnköpfen des Ritzels und dem ersten Segment stattfindet
und somit kein weiterer Abtrag erfolgt.
[0016] Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen dem
ersten Segment und dem zweiten Segment eine Verbindung zur Begrenzung der Spaltbreite
im Bereich der Teilungsfläche nach erfolgtem begrenzten Abtrag ausgebildet ist.
[0017] Wenn am ersten Segment ein Abtrag erfolgt, wird der Spalt zwischen dem ersten und
zweiten Segment immer größer. Mit der losen, mechanischen Verbindung zwischen den
beiden Segmenten wird erreicht, daß nach erfolgtem Erstabtrag am ersten Segment eine
weitere Spaltvergrößerung durch die Verbindung verhindert wird.
[0018] Schließlich ist gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, daß
eine Begrenzung für eine Drehbewegung des Stützbolzens zur Begrenzung des Abtrags
der den Zähnen des Ritzels zugewandten Fläche des ersten Segments vorgesehen ist.
Dabei kann die Begrenzung als ein Anschlagselement an der Anlagefläche des stumpfen
Endes des Füllstücks am Stützbolzen auf der Rückseite einer der Axialscheiben oder
im Lagerdeckel ausgebildet sein. Die gleiche Wirkung erzielt man, wenn die Begrenzung
mittels eines Paßsitzes des Stützbolzens in den Axialscheiben oder den Lagerdeckeln
ausgebildet ist.
[0019] Wie die praktischen Erfahrungen zeigen, erfolgt ein Abtrag am ersten Segment nicht
parallel zu der den Zahnköpfen des Ritzels zugewandten Fläche, sondern es entsteht
ein Drehmoment auf das erste Segment bzw. das Füllstück, das bewirkt, daß der größte
Abtrag am spitzen Ende des ersten Segments erfolgt. Bei fortschreitendem Abtrag von
dem spitzen Ende des ersten Segments her paßt sich der Stützbolzen den neuen Gegebenheiten
an und verdreht sich, wodurch immer die ganze Anlagefläche des stumpfen Endes des
Füllstücks am Stützbolzen anliegt. Durch die Begrenzung der Drehung des Stützbolzens
verändert sich bei einem Abtrag des ersten Segments von der Spitze ausgehend die Anlage
des ersten Segments an der Anlagefläche des Stützbolzens von einer flächenmäßigen
Anlage zu einer linearen Anlage. Die Kraft F, mit der das erste Segment an den Stützbolzen
gepreßt wird, erzeugt ein Moment Md um den Anlagepunkt, welches dem Abtrag des ersten
Segments durch die Zahnköpfe des Ritzels entgegenwirkt.
[0020] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im
folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1
- eine geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe;
- Fig. 1a
- eine Schnittansicht längs der Linie A-B in Fig. 1 zur Darstellung des mechanischen
Anschlags;
- Fig. 2
- eine geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe
mit mechanischem Anschlag;
- Fig. 3
- eine geschnittene Seitenansicht einer dritten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe
mit hydraulischem Anschlag;
- Fig. 4
- eine geschnittene Seitenansicht einer vierten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe
mit hydraulischem Anschlag;
- Fig. 5
- eine geschnittene Seitenansicht einer fünften Ausführungsform der Innenzahnradpumpe
mit einer Verbindung zwischen dem ersten und zweiten Segment;
- Fig. 6
- eine geschnittene Seitenansicht einer sechsten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe
mit einer Begrenzung für die Drehbewegung des Stützbolzens;
- Fig. 7
- eine geschnittene Seitenansicht einer siebten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe
mit einer Begrenzung für die Drehbewegung des Stützbolzens;
- Fig. 7a,b
- Schnittansichten längs der Linie C-D in Fig. 7 zur Darstellung zweier alternativer
Ausbildungen der Begrenzungen;
- Fig. 8
- eine Detailansicht gemäß Detail "A" in Fig. 6 zur Darstellung des Paßsitzes in den
Axialscheiben; und
- Fig. 9
- eine Detailansicht gemäß Detail "A" in Fig. 6 zur Darstellung des Paßsitzes in den
Lagerdeckeln.
[0021] Die in den Figuren dargestellte Innenzahnradpumpe 10 umfaßt allgemein ein innenverzahntes
Hohlrad 12, zwei an den beiden Seiten des Hohlrades 12 angeordnete Axialscheiben 13,
ein zum Hohlrad 12 exzentrisch angeordnetes und mit dem Hohlrad 12 in Eingriff stehendes,
angetriebenes, außenverzahntes Ritzel 14 und ein im Umfangsrichtung eteiltes, sichelförmiges,
schwimmend gelagertes Füllstück 16, das mit seinem stumpfen Ende 36 gegen einen axialen
Stützbolzen 17 anliegt. Das Füllstück 16 weist ein erstes, den Zähnen des Ritzels
14 zugewandtes Segment 18 und ein zweites, den Zähnen des Hohlrades 12 zugewandtes
Segment 20 auf. Das erste Segment 18 hat eine größere radiale Dicke als das zweite
Segment 20. In der Teilungsfläche 22 zwischen den beiden Segmenten 18, 20 sind axial
verlaufende Nuten 24 zur Aufnahme von Dichtelementen 26 vorgesehen.
[0022] Wie in den Fig. 1, 1a gezeigt, weist das erste Segment 18 an seinem spitzen Ende
32 einen Anschlag 28 zur Begrenzung des Abtrags 54 der den Zähnen des Ritzels 14 zugewandten
Fläche 30 des ersten Segments 18 auf. Dieser Anschlag 28 besteht, wie in Fig. 1a dargestellt,
aus einem Stift 40, der mit seinem einen Abschnitt in eine Axialbohrung 38 einer Axialscheibe
13 eingepaßt ist. Mit seinem anderen Abschnitt ist der Stift 40 in einer axialen Bohrung
42 im ersten Segment 18 angeordnet, wobei diese Bohrung 42 einen größeren Durchmesser
als die Axialbohrung 38 in der Axialscheibe 13 aufweist. Obwohl nicht in der Zeichnung
dargestellt, ist ebenfalls eine Anordnung in kinematischer Umkehr denkbar, d.h. der
Paßsitz befindet sich in diesem Fall im ersten Segment 18, und die Bohrung mit größerem
Durchmesser ist in der Axialscheibe 13 angeordnet. Nach erfolgtem Erstabtrag werden
die entstehenden Schubkräfte zwischen dem ersten Segment 18 und dem Ritzel 14 von
der Axialscheibenlagerung 69 auf der Ritzelwelle aufgenommen.
[0023] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 2 dargestellt. Bei dieser
Ausführungsform ist ein zweiter mechanischer Anschlag 34 im Bereich des stumpfen Endes
36 des ersten Segments 18 vorgesehen. Dieser zweite Anschlag 34 ist entsprechend dem
ersten Anschlag 28 ausgebildet.
[0024] Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Innenzahnradpumpe 10 ist der
Anschlag als hydraulischer Anschlag 44 ausgebildet. Dieser hydraulische Anschlag 44
besteht aus mindestens einer Blindnut 46, die in die dem ersten Segment zugewandten
Seitenflächen der Axialscheiben ausgebildet ist. Das offene Ende 52 der Blindnut 46
steht mit der Druckaufbauseite 50 der Innenzahnradpumpe 10 in Verbindung. Das blinde
Ende 48 ist im Normalbetrieb von der Seitenfläche des ersten Segments 18 abgedeckt.
Erst nach erfolgtem Abtrag 54 der den Zähnen des Ritzels 14 zugewandten Fläche 30
des ersten Segments 18 wird durch die zwangsläufige Verlagerung der Teilungsfläche
22 die den hydraulischen Anschlag 44 bildende Blindnut 46 an ihrem blinden Ende 48
frei und mit der Druckseite 50 der Innenzahnradpumpe verbunden. Hierdurch wird der
Druckaufbau am ersten Segment 18 so beeinflußt, daß bei extremen Bedingungen eine
Entlastung zwischen den Zähnen des Ritzels 14 und dem ersten Segment 18 stattfindet,
so daß kein weiterer Abtrag erfolgt. Je nach den Anforderungen können ebenfalls mehrere
Blindnuten 46 oder Steuernuten in den Axialscheiben 13 vorgesehen sein. Es ist ebenfalls
möglich, in kinematischer Umkehr die Blindnuten in den Seitenflächen einseitig oder
beidseitig am ersten Segment 18 anzuordnen (siehe Fig. 4), wobei jetzt die Blindnut
mit der Druckseite 50 in Verbindung steht und sich nach erfolgtem Abtrag 54 eine Verbindung
zur Druckaufbauseite öffnet.
[0025] Zweckmäßigerweise wird das geschlossene Ende der Blindnut als Radius ausgeführt,
weil sich dann die Größe der Verbindung (des Durchbruchs) automatisch auf die herrschenden
hydraulischen Verhältnisse einstellt. Der Abtrag an der Innenseite des Füllstückes
schreitet also so lange fort, bis ein ausreichender Querschnitt vorhanden ist, um
das hydraulische Gleichgewicht zu erreichen.
[0026] Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser
Ausführungsform ist zwischen dem ersten Segment 18 und dem zweiten Segment 20 eine
Verbindung 58 zur Begrenzung der Breite des Spalts 70 im Bereich der Teilungsfläche
22 vorgesehen. Wenn an dem ersten Segment 18 ein Abtrag erfolgt, wird der Spalt zwischen
dem ersten Segment 18 und dem zweiten Segment 20 immer größer.
[0027] Durch das Vorsehen einer losen, mechanischen Verbindung zwischen den beiden Segmenten
18, 20 wird eine weitere Vergrößerung des Spalts und somit ein weiterer Abtrag am
ersten Segment 18 verhindert.
[0028] Eine weitere Ausführungsform der Innenzahnradpumpe ist in den Fig. 6 bis 9 dargestellt.
Es hat sich gezeigt, daß ein Abtrag am ersten Segment 18 nicht parallel zu der den
Zahnköpfen des Ritzels 14 zugewandten Fläche erfolgt, sondern daß infolge eines auf
das erste Segment 18 einwirkenden Drehmoments ein verstärkter Abtrag am spitzen Ende
32 des ersten Segments 18 erfolgt. Bei fortschreitendem Abtrag vom spitzen Ende 32
des ersten Segments 18 her paßt sich der Stützbolzen 17 den neuen Gegebenheiten an
und verdreht sich, so daß immer die ganze Anlagefläche 64 des stumpfen Endes 36 des
Füllstücks 16 am Stützbolzen 17 anliegt. Um nun den Abtrag am ersten Segment 18 zu
begrenzen, ist bei dieser Ausführungsform der Innenzahnradpumpe 10 eine Begrenzung
60 für die Drehbewegung des Stützbolzens 17 vorgesehen. Hierdurch verändert sich bei
einem Abtrag des ersten Segments 18 vom spitzen Ende 32 ausgehend die Anlage des ersten
Segments 18 an der Anlagefläche 64 des Stützbolzens 17 von einer flächenmäßigen Anlage
in eine Linienanlage im Anlagepunkt 68. Die Kraft F, mit der das erste Segment 18
an den Stützbolzen 17 gepreßt wird, erzeugt ein Moment Md um den Punkt 68, welches
dem Abtrag des ersten Segments 18 durch die Zähne des Ritzels 14 entgegenwirkt.
[0029] In der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist die Begrenzung 60 als Anschlagselement
62 ausgebildet. Das Anschlagselement 62 kann entweder in der Rückseite der Axialscheiben
13 (siehe Fig. 7a) oder in den Lagerdeckeln 66 (siehe Fig. 7b) ausgebildet sein. Eine
weitere Möglichkeit der Ausbildung der Begrenzung 60 besteht in einem Paßsitz, mit
welchem der Stützbolzen 17 entweder in die Axialscheiben 13 oder die Lagerdeckel 66
eingepaßt ist (siehe Fig. 8 und 9).
[0030] Bei der beschriebenen Innenzahnradpumpe wird durch das Vorsehen eines Anschlags in
einer der oben beschriebenen Ausführungsformen oder in deren Kombination nach einem
bestimmten Abtrag der den Köpfen des Ritzels 14 zugewandten Fläche 30 des ersten Segments
18 dieser Abtrag 54 begrenzt, so daß kein weiterer Abtrag des ersten Segments 18 erfolgt
und damit eine Zerstörung der Innenzahnradpumpe verhindert wird.
1. Innenzahnradpumpe mit einem innenverzahnten Hohlrad, zwei an den beiden Seiten des
Hohlrades angeordneten Axialscheiben, einen zum Hohlrad exzentrisch angeordneten und
mit dem Hohlrad in Eingriff stehenden, angetriebenen außenverzahnten Ritzel und einem
in Umfangsrichtung geteilten, sichelförmigen, schwimmend gelagerten Füllstück, das
mit seinem stumpfen Ende gegen einen axialen Stützbolzen anliegt, und dessen erstes,
den Zähnen des Ritzels zugewandtes Segment eine größere radiale Dicke als dessen zweites,
den Zähnen des Hohlrades zugewandtes Segment aufweist, wobei das erste Segment in
der Teilungsfläche mindestens eine axial verlaufende Nut zur Aufnahme eines Dichtelements
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Segment (18) mindestens einen Anschlag
(28, 34, 44, 58, 60) zur Begrenzung eines Abtrags (54) der den Zähnen des Ritzels
(14) zugewandten Fläche aufweist.
2. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag als mechanischer
Anschlag (28) ausgebildet ist und im Bereich des spitzen Endes (32) des ersten Segments
(18) in Verbindung mit den Axialscheiben (13) angeordnet ist.
3. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein
zweiter mechanischer Anschlag (34) im Bereich des stumpfen Endes (36) des ersten Segments
(18) in Verbindung mit den Axialscheiben (13) ausgebildet ist.
4. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Anschlag (28, 36) als ein in eine Axialbohrung (38) in der Axialscheibe (13) eingepaßter
Stift (40) ausgebildet ist, der in eine entsprechende axiale Bohrung (42) im ersten
Segment (18), die jedoch einen größeren Durchmesser als der Stift (40) aufweist, eingreift.
5. Innenzahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der
Anschlag (28, 36) als ein in eine Axialbohrung im ersten Segment (18) eingepaßter
Stift (40) ausgebildet ist, der in eine entsprechende axiale Bohrung in der Axialscheibe
(13), die jedoch einen größeren Durchmesser als der Stift (40) aufweist, eingreift.
6. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag als hydraulischer
Anschlag (44) in Form von mindestens einer dem ersten Segment (18) zugewandten, in
den Seitenflächen der Axialscheiben (13) angeordneten Blindnut (46) ausgebildet ist,
die mit ihrem offenen Ende (52) mit der Druckaufbauseite (56) der Pumpe (10) in Verbindung
steht, wobei das blinde Ende (48) so angeordnet ist, daß es sich bei erfolgtem begrenzten
Abtrag (54) zur Druckseite (50) der Pumpe (10) öffnet.
7. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag als hydraulischer
Anschlag (44) in Form von mindestens einer an den Seitenflächen des ersten Segments
(18) angeordneten Blindnut (47) ausgebildet ist, die mit ihrem offenen Ende (52) mit
der Druckseite der Pumpe in Verbindung steht, wobei das blinde Ende (48) so angeordnet
ist, daß es sich bei erfolgtem begrenzten Abtrag zur Druckseite der Pumpe öffnet.
8. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem ersten
Segment (18) und dem zweiten Segment (20) eine Verbindung (58) zur Begrenzung der
Spaltbreite im Bereich der Teilungsfläche (22) nach erfolgtem begrenzten Abtrag (54)
ausgebildet ist.
9. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Begrenzung (60)
für eine Drehbewegung des Stützbolzens (17) zur Begrenzung des Abtrags der den Zähnen
des Ritzels (14) zugewandten Fläche (30) des ersten Segments (18) vorgesehen ist.
10. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung (60)
als ein Anschlagselement (62) an der Anlagefläche (64) des stumpfen Endes (36) des
Füllstücks (16) am Stützbolzen (17) auf der Rückseite einer der Axialscheiben (13)
oder im Lagerdeckel (66) ausgebildet ist.
11. Innenzahnradpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzung (60)
mittels eines Paßsitzes des Stützbolzens (17) in den Axialscheiben (13) oder den Lagerdeckeln
(66) ausgebildet ist.