Titel

Außenzahnradpumpe für ein Abwärmerückgewinnungssvstem

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Außenzahnradpumpe, insbesondere ausgeführt als Speisefluidpumpe eines Abwärmerückgewinnungssystems einer Brennkraftmaschine.

Stand der Technik

Fluidförderpumpen sind vielfach aus dem Stand der Technik bekannt, beispielsweise als Außenzahnradpumpen aus der Offenlegungsschrift DE 10 2009 045 030 A1 .

Weiterhin ist auch die prinzipielle Anordnung von Speisefluidpumpen innerhalb eines Abwärmerückgewinnungssystems einer Brennkraftmaschine bekannt, beispielsweise aus der Offenlegungsschrift DE 10 2013 205 648 A1. Jedoch lassen die bekannten Dokumente offen, wie die Speisefluidpumpe auch mit aggressiven Arbeitsmedien von Abwärmerückgewinnungssystemen, welche eine sehr niedrige Viskosität aufweisen, mit möglichst langer Lebensdauer betrieben werden kann.

Offenbarung der Erfindung

Die erfindungsgemäße Außenzahnradpumpe hat demgegenüber den Vorteil, dass sie für niederviskose, schlecht schmierende Arbeitsmedien auch bei niedrigen Betriebsdrücken eingesetzt werden kann. Weiterhin ist die

Außenzahnradpumpe resistent gegenüber Kavitationsschäden und kann so auch für Betriebstemperaturen nahe an der Verdampfungstemperatur des zu fördernden Arbeitsmediums eingesetzt werden. Daher eignet sich die

Außenzahnradpumpe insbesondere für Abwärmerückgewinnungssysteme von Brennkraftmaschinen.

Dazu weist die Außenzahnradpumpe ein Gehäuse auf. Das Gehäuse umfasst eine Oberplatte, eine Unterplatte und eine Rahmenplatte. Die Rahmenplatte ist zwischen der Oberplatte und der Unterplatte angeordnet. In der Rahmenplatte ist eine Ausnehmung als Arbeitsraum ausgebildet. In dem Arbeitsraum sind ein auf einer ersten Welle angeordnetes erstes Zahnrad und ein auf einer zweiten Welle angeordnetes zweites Zahnrad miteinander kämmend angeordnet. Die erste Welle und die zweite Welle ragen jeweils sowohl durch die Oberplatte als auch durch die Unterplatte. Ein erstes Dichtelement ist zwischen der ersten Welle und der Oberplatte, ein zweites Dichtelement ist zwischen der ersten Welle und der Unterplatte, ein drittes Dichtelement ist zwischen der zweiten Welle und der Oberplatte und ein viertes Dichtelement ist zwischen der zweiten Welle und der Unterplatte angeordnet.

Dadurch fördert die Außenzahnradpumpe ein Arbeitsmedium, welches vom Arbeitsraum über Leckagepfade lediglich bis zu den in Ober- bzw. Unterplatte angeordneten vier Dichtelementen gelangt. Die weiter entfernt angeordneten Lagerungen der Wellen kommen somit gar nicht mehr mit dem Arbeitsmedium in Kontakt, sondern können vielmehr sogar mit einem vorteilhaften Schmiermittel geschmiert werden, so dass sich die tribologischen Verhältnisse in den

Lagerungen sehr stark verbessern. Dementsprechend stark kann so der

Verschleiß an den Lagerungen reduziert werden, Kavitationserosion kann sogar komplett vermieden werden. Die Lebensdauer der gesamten

Außenzahnradpumpe steigt dadurch deutlich an.

Vorteilhafterweise sind die vier Dichtelemente jeweils als Wellendichtring ausgeführt. Dies ist eine einfache, bauraumsparende und kostengünstige Möglichkeit der Abdichtung zwischen den Wellen und der Ober- bzw. der Unterplatte. Dennoch ist der Wellendichtring auch ein sehr zuverlässiges Dichtelement.

In vorteilhaften Weiterbildungen umfasst das Gehäuse weiterhin einen Deckel und einen Bodenflansch. Der Deckel ist dabei an der dem Arbeitsraum abgewandten Seite der Oberplatte angeordnet, und der Bodenflansch an der dem Arbeitsraum abgewandten Seite der Unterplatte. Dadurch ergibt sich eine Plattenbauweise der Außenzahnradpumpe mit Deckel, Oberplatte,

Rahmenplatte, Unterplatte und Bodenflansch, die untereinander verspannt sind. Somit müssen für unterschiedliche Applikationen der Außenzahnradpumpe nur einzelne dieser fünf Platten geändert werden. Dies hat den Vorteil, dass trotz einer größeren Anzahl unterschiedlicher Applikationen ein hoher Anteil an Gleichteilen besteht. Dies wiederum führt zu einer Reduzierung der

Fertigungskosten.

In vorteilhaften Ausführungen sind in dem Deckel und in dem Bodenflansch jeweils zwei Gleitlager zur radialen Lagerung der beiden Wellen angeordnet. Dadurch ist die Bauraumgröße sehr minimiert. Die beiden Lagerungen pro Welle sind damit naheliegend beieinander angeordnet, so dass auch die Toleranzkette und damit Koaxialfehler minimiert sind. Alternativ können zur Lagerung auch Wälzlager verwendet werden.

In vorteilhaften Ausführungen ist zur radialen Abdichtung des Arbeitsraums jeweils ein Dichtring zwischen der Rahmenplatte einerseits und der Oberplatte und der Unterplatte andererseits angeordnet. Durch die vier Dichtelemente und die beiden Dichtringe ist der Arbeitsraum somit zur Umgebung abgedichtet. Zusätzlich wird je nach Bauart der Außenzahnradpumpe eine weitere Dichtung für einen Wellendurchtrieb verwendet, falls eine der beiden Wellen als

Antriebswelle ausgebildet ist und aus dem Gehäuse geführt wird.

In vorteilhaften Weiterbildungen ist je eine Axialfeld platte zwischen den

Zahnrädern einerseits und der Oberplatte und der Unterplatte andererseits angeordnet. Die Axialfeld platten dienen den Zahnrädern somit als Axiallager, wobei idealerweise ein hydrodynamischer Schmierspalt zwischen den Stirnseiten der Zahnräder und den Axialfeldplatten ausgebildet ist.

Vorteilhafterweise ist dabei je eine Axialfelddichtung zwischen je einer

Axialfeldplatte einerseits und der Oberplatte und der Unterplatte andererseits angeordnet. Die Axialfelddichtungen unterteilen die Räume zwischen den Axialfeldplatten einerseits und der Oberplatte und der Unterplatte andererseits jeweils in einen Niederdruckraum und einen Hochdruckraum. Durch das Prinzip der Außenzahnradpumpe unterliegen die Stirnseiten der Zahnräder lokal unterschiedlichen Fluiddrücken in dem Spalt zwischen den Zahnrädern und der zugehörigen Axialfeldplatte. Dementsprechend würde der Spalt im Bereich höherer Drücke größer sein als im Bereich niedriger Drücke. Diesem Effekt wird entgegengesteuert, indem die Rückseite der Axialfeld platten mit einer ähnlichen

Druckbelastung beaufschlagt wird, wie die den Zahnrädern zugewandte Vorderseite der Axialfeldplatten. Dies wird durch die Axialfelddichtung erreicht, welche die Rückseite einer Axialfeldplatte in einen Hochdruckbereich und einen Niederdruckbereich unterteilt. Dadurch ist die Axialfeld platte quasi

druckausgeglichen und vorzugsweise stellt sich so ein über den Umfang der

Zahnräder konstanter Spalt von den Zahnrädern zu den Axialfeld platten ein.

In vorteilhaften Ausführungen sind die Oberplatte, die Rahmenplatte und die Unterplatte durch mindestens zwei Passstifte koaxial zueinander ausgerichtet. Vorzugsweise sind auch noch der Deckel und der Bodenflansch durch die mindestens zwei Passstifte koaxial zu den anderen drei Platten ausgerichtet. Dadurch werden die relevanten Maße der zueinander bewegten Teile möglichst ideal koaxial ausgerichtet, nämlich der Arbeitsraum bzw. die entsprechende Innenwand der Rahmenplatte zu den Zahnrädern und die Dichtelemente zu der jeweiligen Welle. Dadurch reduzieren sich Verschleiß und Leckage. Die

Außenzahnradpumpe wird somit effizienter und langlebiger.

In vorteilhaften Weiterbildungen aller vorangehenden Ausführungen ist eine Einstellscheibe zwischen der Rahmenplatte und der Unterplatte angeordnet. Mit der Einstellscheibe wird die Höhe des Arbeitsraums, nämlich die Höhe zwischen der Unterplatte und der Oberplatte eingestellt. In Abhängigkeit der Höhe der Zahnräder - und etwaiger Axialfeldplatten - kann damit ein möglichst idealer Spalt zwischen den Zahnrädern und der Oberplatte bzw. Unterplatte bzw. ein Spalt zwischen den Zahnrädern und den Axialfeldplatten eingestellt werden. Dieser Spalt ist vorzugsweise so optimiert, dass er eine Kompromisslösung aus niedrigem Verschleiß und niedriger Leckage darstellt.

Im Folgenden wird ein Verfahren zur Montage einer Außenzahnradpumpe mit einer Einstellscheibe beansprucht: Zunächst werden die Oberplatte, die Rahmenplatte und die beiden Zahnräder positioniert. Anschließend werden die Rahmenplatte und die beiden Zahnräder mit den jeweiligen äquivalenten Betriebskräften in axialer Richtung beaufschlagt. Kräftemäßig wird dadurch also eine Betriebssituation eingestellt, vorzugsweise für den Nenndruck der Außenzahnradpumpe. Danach wird unter den

Krafteinwirkungen ein axialer Abstand s zwischen der Rahmenplatte und den beiden Zahnrädern gemessen. Vorzugsweise ist dabei die Höhe der Zahnräder größer als die Dicke der Rahmenplatte. In Abhängigkeit des axialen Abstandes s und einer gewünschten Spalthöhe x zwischen den Zahnrädern einerseits und der Oberplatte bzw. der Unterplatte andererseits wird die Einstellscheibe bzgl. ihrer Dicke ausgewählt. So kann der im Betrieb der Außenzahnradpumpe gewünschte axiale Spalt zwischen den Zahnrädern und den Platten (Oberplatte, Unterplatte, Axialfeldplatten) auf einen gewünschten idealen Spalt eingestellt werden.

Außenzahnradpumpen eignen sich sehr gut für die Anwendung in

Abwärmerückgewinnungssystemen von Brennkraftmaschinen. Derartige

Abwärmerückgewinnungssysteme verwenden oft niederviskose, schlecht schmierende Arbeitsmedien. Daher ist die erfindungsgemäße

Außenzahnradpumpe sehr vorteilhaft in einem Abwärmerückgewinnungssystem verwendbar. Das 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 Außenzahnradpumpe mit den vorhergehend beschriebenen Merkmalen ausgeführt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Im Nachfolgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter

Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt: eine Außenzahnradpumpe des Stands der Technik in

Explosionsdarstellung, wobei nur die wesentlichen Bereich dargestellt sind, Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch eine Außenzahnradpumpe aus dem Stand der Technik,

Fig. 3 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße

Außenzahnradpumpe, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.

Fig. 4 einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße

Außenzahnradpumpe während der Montage zur Auswahl einer

Einstellscheibe, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Außenzahnradpumpe, wobei nur die wesentlichen Bereiche dargestellt sind.

Ausführungsformen der Erfindung

In Fig.1 ist eine Außenzahnradpumpe 1 aus dem Stand der Technik in einer Explosionsdarstellung gezeigt. Die Außenzahnradpumpe 1 umfasst ein

Pumpengehäuse 2, einen Deckel 3 und einen Bodenflansch 4. Der Deckel 3 und der Bodenflansch 4 sind unter Zwischenlage des Pumpengehäuses 2 durch vier Schrauben 5 miteinander verspannt. Das Pumpengehäuse 2, der Deckel 3 und der Bodenflansch 4 begrenzen einen Arbeitsraum 6.

In dem Arbeitsraum 6 sind ein erstes Zahnrad 1 1 und ein zweites Zahnrad 12 kämmend miteinander angeordnet. Beide Zahnräder 1 1 , 12 weisen dabei eine gewisse Anzahl von Zähnen mit jeweils einer Zahnbreite bzw. Zahnradbreite b auf. Das erste Zahnrad 1 1 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.

Die beiden Wellen 21 , 22 ragen jeweils durch das ihnen zugeordnete Zahnrad 1 1 , 12 und sind mit diesem fest verbunden, beispielsweise durch je einen Pressverband. Alternativ können je eine Welle und ein Zahnrad auch einstückig ausgeführt sein. Beiderseits der Zahnräder 1 1 , 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 1 1 , 12. Die Lagerbuchsen 9 bilden somit Gleitlager für die beiden Wellen 21 , 22 aus.

Alternativ können die zwei Lagerbuchsen 9 auch einteilig mit der Lagerbrille 30 ausgeführt werden. Gleiches gilt auch für die weitere Lagerbrille 40.

Die vier Lagerbuchsen 9 haben jeweils eine Radiallagerfunktion und bilden jeweils ein Gleitlager mit der ihnen zugeordneten Welle 21 , 22. Die

Axiallagerfunktion wird durch die beiden Lagerbrillen 30, 40 erreicht: Dazu weist die Lagerbrille 30 stirnseitig eine Anschlagfläche 31 auf und die weitere

Lagerbrille 40 stirnseitig eine weitere Anschlagfläche 42. Beide Anschlagflächen 31 , 42 wirken mit beiden Zahnrädern 1 1 , 12 zusammen. Die Anschlagfläche 31 lagert beide Zahnräder 1 1 , 12 in der axialen Richtung zum Bodenflansch 4 orientiert; die weitere Anschlagfläche 42 lagert beide Zahnräder 1 1 , 12 in der axialen Richtung zum Deckel 3 orientiert.

Zur Abdichtung des Arbeitsraums 6 zur Umgebung sind zwei Dichtungen am Pumpengehäuse 2 angeordnet: Eine Dichtung 28 zwischen dem

Pumpengehäuse 2 und dem Bodenflansch 4, und eine weitere Dichtung 29 zwischen dem Pumpengehäuse 2 und dem Deckel 3. Beide Dichtungen 28, 29 verlaufen etwa ringförmig über den Umfang des Pumpengehäuses 28, 29 und sind üblicherweise in entsprechenden Nuten angeordnet.

Weiterhin ist zwischen der Lagerbrille 30 und dem Bodenflansch 4 eine erste Axialfelddichtung 18 angeordnet, und zwischen der weiteren Lagerbrille 40 und dem Deckel 3 ist eine zweite Axialfelddichtung 19 angeordnet. Die beiden Axialfelddichtungen 18, 19 stellen zum einen eine axiale Lagerung der beiden Lagerbrillen 30, 40 innerhalb des Pumpengehäuses 2 dar. Zum anderen werden die Stirnseiten bzw. Rückseiten der beiden Lagerbrillen 30, 40 dadurch drehwinkelabhängig entweder mit dem Druckniveau des Druckbereichs oder mit dem Druckniveau des Saugbereichs beaufschlagt.

Fig.2 zeigt das Wirkprinzip der aus dem Stand der Technik bekannten

Außenzahnradpumpe 1 in einer schematischen Schnittdarstellung. In dem

Pumpengehäuse 2 sind ein Einlass 2a und ein Auslass 2b ausgebildet, welche an gegenüberliegenden Seiten in den Arbeitsraum 6 münden. Ein Fördervolumen V des Arbeitsmediums wird so an der Gehäusewand des Pumpengehäuses 2 zwischen den Zähnen der beiden Zahnräder 1 1 , 12 vom Einlass 2a zum Auslass 2b gefördert. Das Fördervolumen V entspricht dabei dem geförderten Volumen im Nennbetrieb der Außenzahnradpumpe 1 , das heißt dem geförderten Volumen in wesentlichen Betriebspunkten.

Im Bereich des Einlasses 2a bildet sich dadurch der Saugbereich der

Außenzahnradpumpe 1 mit einem niedrigen ersten Druckniveau - beispielsweise

Atmosphärendruck - aus, und im Bereich des Auslasses 2b bildet sich der Druckbereich der Außenzahnradpumpe 1 mit einem höheren zweiten

Druckniveau - beispielsweise 40 bar - aus. Das zweite Druckniveau des

Druckbereichs hängt dabei von der nachfolgenden Strömungstopologie ab, beispielsweise von einer Drosselstelle.

Fig.3 zeigt einen schematischen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Außenzahnradpumpe 1 in Plattenbauweise. Die Außenzahnradpumpe 1 weist ein Gehäuse 2 auf, welches eine Oberplatte 51, eine Unterplatte 52 und eine Rahmenplatte 50 umfasst. Die Rahmenplatte 50 ist zwischen der Oberplatte 51 und der Unterplatte 52 angeordnet und zwischen diesen verspannt,

beispielsweise verschraubt. In der Rahmenplatte 50 ist eine Ausnehmung als Arbeitsraum 6 ausgebildet. In dem Arbeitsraum 6 sind ein auf einer ersten Welle 21 angeordnetes erstes Zahnrad 11 und ein auf einer zweiten Welle 22 angeordnetes zweites Zahnrad 12 miteinander kämmend angeordnet, so wie es dem üblichen Wirkprinzip von Außenzahnradpumpen entspricht.

Die erste Welle 21 und die zweite Welle 22 ragen jeweils sowohl durch die Oberplatte 51 als auch durch die Unterplatte 52. Die axiale Abdichtung des Arbeitsraums 6 erfolgt dabei an den jeweiligen Durchführungen der beiden Wellen 21, 22 durch die Oberplatte 51 bzw. Unterplatte 52. Dazu weist die Außenzahnradpumpe 1 vier Dichtelemente 61, 62, 63, 64 auf:

Ein erstes Dichtelement 61 zwischen der ersten Welle 21 und der Oberplatte 51.

Ein zweites Dichtelement 62 zwischen der ersten Welle 21 und der

Unterplatte 52.

Ein drittes Dichtelement 63 zwischen der zweiten Welle 22 und der

Oberplatte 51.

- Ein viertes Dichtelement 64 zwischen der zweiten Welle 22 und der

Unterplatte 52.

In der Ausführung der Fig.3 sind die vier Dichtelemente 61, 62, 63, 64 jeweils als Wellendichtring ausgeführt und wirken jeweils in radialer Richtung mit der Welle 21, 22 und der Platte 51, 52 zusammen. Ein weiteres Dichtelement 65 dichtet das Gehäuse 2 an der als Antriebswelle ausgeführten ersten Welle 21 nach außen ab. Die erste Welle 21 ragt dabei durch den Bodenflansch 4, um mechanisch mit einem Antrieb verbunden werden zu können. Zur Abdichtung ist dafür das weitere Dichtelement 65, beispielsweise ebenfalls als Wellendichtring ausgeführt, radial zwischen der ersten Welle 21 und dem Bodenflansch 4 angeordnet.

In der Ausführung der Fig.3 umfasst das Gehäuse 2 weiterhin den Deckel 3 und den Bodenflansch 4. Dabei wirkt der Deckel 3 mit der Oberplatte 51 und der Bodenflansch 4 mit der Unterplatte 52 zusammen. Der Deckel 3 und der

Bodenflansch 4 sind dabei jeweils auf der der Rahmenplatte 50 abgewandten Seite von Oberplatte 51 bzw. Unterplatte 52 angeordnet. In dem Deckel 3 bzw. in dem Bodenflansch 4 sind die vier Lager 71, 72, 73, 74 für die beiden Wellen 21, 22 angeordnet:

Ein erstes Lager 71 ist in dem Deckel 3 zur Lagerung der ersten Welle 21 angeordnet.

Ein zweites Lager 72 ist in dem Bodenflansch 4 zur Lagerung der ersten Welle 21 angeordnet.

- Ein drittes Lager 73 ist in dem Deckel 3 zur Lagerung der zweiten Welle 22 angeordnet. Ein viertes Lager 74 ist in dem Bodenflansch 4 zur Lagerung der zweiten Welle 22 angeordnet.

Die Lager 71, 72, 73, 74 können als Wälz- oder als Gleitlager ausgeführt werden.

Die Oberplatte 51 , die Rahmenplatte 50, die Unterplatte 52, der Deckel 3 und der Bodenflansch 4 sind durch zwei Passstifte 59 ausgerichtet und durch Schrauben zusammen verspannt, wobei jeweils ein Dichtring 81 , 82, 83, 84 zwischen den Platten 3, 51 , 50, 52, 4 angeordnet ist, um das Gehäuse 2 nach außen, insbesondere in radialer Richtung, abzudichten. Die Bohrungen für die Passstifte 59 müssen in allen Platten 3, 51 , 50, 52, 4 symmetrisch vorgesehen werden. Dadurch werden letztendlich vor allem die Lager 71 , 72, 73, 74 exakt zu dem in der Rahmenplatte 50 ausgebildeten Arbeitsraum 6 ausgerichtet, was

insbesondere für die radiale Abdichtung zwischen der Rahmenplatte 50 und den Zahnrädern 1 1 , 12 sehr wichtig ist. Je exakter die Ausrichtung ist, umso besser ist die Kombination von Verschleiß und Leckage optimiert.

Die Rahmenplatte 50 bildet die radiale Abdichtung des Arbeitsraums 6 und enthält vorzugsweise auch die jeweiligen Anschlussverschraubungen an den Niederdruck und an den Hochdruck; in der Rahmenplatte 50 sind somit auch der Einlass 2a und der Auslass 2b ausgebildet. Die Innengeometrie der

Rahmenplatte 50 sollte daher sehr genau gefertigt werden, um eine möglichst gute radiale Abdichtung zu den Zahnköpfen der beiden Zahnräder 11, 12 zu gewährleisten.

Eine axiale Abdichtung der Förderkammern zwischen den Zähnen der Zahnräder 11, 12 und der Innenwand der Rahmenplatte 50 bzw. eine Minimierung der Leckage erfolgt durch möglichst geringe Spalthöhen x zwischen den Stirnseiten der Zahnräder 11, 12 und der Oberplatte 51 bzw. der Unterplatte 52.

Vorzugsweise sind die beiden Spalthöhen auf beiden Stirnseiten der Zahnräder 11, 12 dabei gleich groß. Die Einstellung der axialen Abdichtung wird durch eine Einstellscheibe 53 ermöglicht, welche axial zwischen der Rahmenplatte 50 und der Unterplatte 52 angeordnet ist. Fig.4 zeigt dazu eine Vermessung eines axialen Abstands s zwischen der

Rahmenplatte 50 und den Zahnrädern 11, 12, wobei der ermittelte axiale Abstand s die Basis für die Dicke der zu verwendenden Einstellscheibe 53 darstellt. Die Vermessung wird dabei im halb zusammengebauten Zustand der Außenzahnradpumpe 1 durchgeführt. Es werden Vorspannkräfte auf die

Rahmenplatte 50, die erste Welle 21 und die zweite Welle 22 in axialer Richtung der Wellen 21, 22 aufgebracht, wobei die Kräfte den Axialkräften im Betrieb entsprechen. Die Gesamtdicke aus Dicke von Einstellscheibe 53 und

Rahmenplatte 50 muss dabei so groß sein wie die Dicke der Zahnräder 11, 12 zuzüglich der beiden axialen Spalte zwischen Oberplatte 51 und Zahnräder 11, 12 bzw. zwischen Unterplatte 52 und Zahnräder 11, 12. Die Vermessung des axialen Abstandes s ermöglicht somit die Auswahl einer Einstellscheibe mit der Dicke s + 2x [μ m], wobei x eine Spalthöhe zwischen den Zahnrädern 11, 12 und der Oberplatte 51 bzw. der Unterplatte 52 darstellt.

Fig.5 zeigt einen schematischen Querschnitt durch ein weiteres

Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Außenzahnradpumpe 1 in

Plattenbauweise. In dieser Ausführung ist die Außenzahnradpumpe 1 als eine kompensierte Außenzahnradpumpe 1 ausgeführt. Die kompensierte Variante der Außenzahnradpumpe 1 weist zwei Axialfeldplatten 54, 55 und zwei

Axialfelddichtungen 18, 19 auf. Die Axialfelddichtungen 18, 19 weisen dabei annähernd jeweils die Form einer 3 auf, wie schon in Fig.1 zu sehen ist.

Dadurch werden die jeweiligen Räume zwischen den Axialfeldplatten 54, 55 einerseits und der Oberplatte 51 bzw. Unterplatte 52 andererseits teilweise mit Hochdruck - also dem Druck des Auslasses 2b - und teilweise mit Niederdruck - also dem Druck des Einlasses 2a - beaufschlagt. Diese Druckunterteilung entspricht im Wesentlichen der Druckverteilung, wie sie auf den anderen Seiten der Axialfeldplatten 54, 55 - also zu den beiden Zahnrädern 1 1 , 12 gerichtet - vorhanden ist. Das heißt durch die Axialfelddichtungen 18 ,19 werden die Axialfeldplatten 54, 55 so mit unterschiedlichem Fluiddruck belastet, dass sich idealerweise parallele Flächen zwischen den Stirnseiten der Zahnräder 1 1 , 12 und den Axialfeldplatte 54, 55 einstellen; die Axialfeldplatten 54, 55 sind somit quasi druckausgeglichen. Entsprechend wird der Verschleiß dieser Bauteile dadurch minimiert.

Der Kern der erfindungsgemäßen Außenzahnradpumpe 1 ist wie folgt: Durch die Anordnung der vier Dichtelemente 61, 62, 63, 64 in der Oberplatte 51 bzw. in der Unterplatte 52 ist das Arbeitsmedium in dem Arbeitsraum 6 von einem etwaigen Schmiermittel zur Schmierung der Lager 71, 72, 73, 74 getrennt. Durch die Trennung von Arbeitsmedium und Schmiermittel werden die tribologischen Verhältnisse in den Lagern 71, 72, 73, 74 verbessert, was einerseits den Verschleiß verringert und andererseits eine Verringerung der Lagerdurchmesser ermöglicht. Dies führt bei gleicher Zahnradauslegung zu einem größeren Abstand zwischen den Fußkreisdurchmessern der Zahnräder 11, 12 und den Innendurchmessern der Lager 71, 72, 73, 74. Die radiale

Dichtlänge wird dadurch erhöht und damit die volumetrischen Verluste entlang der Stirnseiten der Zahnräder 11, 12 minimiert. Dies wirkt sich positiv hinsichtlich der effektiven Förderleistung bzw. des volumetrischen Wirkungsgrads aus. Weiterhin kann das Schmiermittel der Lager 71, 72, 73, 74 auch zur Kühlung verwendet werden, so dass ein Heißlaufen der Lager 71, 72, 73, 74 verhindert wird.

Die genutzte Plattenbauweise des Gehäuses 2 ermöglicht ein Gleichteilkonzept, was eine sehr kostengünstige Lösung ist, speziell im Hinblick auf verschiedene Applikationen der Außenzahnradpumpe 1. Die Anpassung aller Bauteile der Plattenbauweise nach ihrer Funktion - Materialanpassung

und Anpassung des Vergütungszustands - ermöglicht ebenfalls ein

Kostenoptimum.

Die dargestellte Außenzahnradpumpe 1 ist sehr gut für schlecht schmierende, niederviskose Arbeitsmedien geeignet, wie sie beispielsweise in

Abwärmerückgewinnungssystemen für Brennkraftmaschinen verwendet werden.

In besonders vorteilhaften Ausführungen ist die erfindungsgemäße

Außenzahnradpumpe 1 demzufolge in einem Abwärmerückgewinnungssystem einer Brennkraftmaschine angeordnet. Der Brennkraftmaschine wird Sauerstoff über eine Luftzufuhr zugeführt; das nach dem Verbrennungsvorgang

ausgestoßene Abgas wird durch eine Abgasleitung aus der Brennkraftmaschine abgeführt.

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. Der Verdampfer ist an die Abgasleitung der Brennkraftmaschine angeschlossen, nutzt also die Wärmeenergie des Abgases der Brennkraftmaschine.

Flüssiges Arbeitsmedium wird durch die Speisefluidpumpe, gegebenenfalls aus dem Sammelbehälter, in den Verdampfer gefördert und dort durch die

Wärmeenergie des Abgases der Brennkraftmaschine verdampft. Das verdampfte

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.

Die Speisefluidpumpe des Abwärmerückgewinnungssystems ist dabei eine Außenzahnradpumpe 1 nach einer der obigen Ausführungen. Diese eignen sich besonders gut für ein Abwärmerückgewinnungssystem, da sie auch für schlecht schmierende Arbeitsmedien mit sehr niedrigen Viskositäten geeignet sind.

Weiterhin sind sie auch für Betriebstemperaturen geeignet, welche nahe an der Verdampfungstemperatur des Arbeitsmediums liegen. Durch die Trennung der Lager 71, 72, 73, 74 vom Arbeitsmedium ist die Gefahr von Kavitationserosionen im Bereich der Lager 71, 72, 73, 74 nämlich ohnehin unterbunden.