DE1653873C3 - Hydraulische Außeneingnffszahnrad pumpe oder motor - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine hydraulische Außeneingriffszahnradpumpe oder -motor mit einer Lagerkörperanordnung, deren Lag':rkörpcr durch Druckfelder längsverschiebbar an die Zahnradseitenflächen und tjuerverschiebbar an die druckscitige Gehäuseinncnumfangswand anlcgbar sind sowie auf der druckseitigen Mantelfläche Druckentlastungsnuten aufweisen, die mit dem Saugraum der Pumpe verbunden sind, ferner mit je einer vom Saugraum ausgehenden Innenumfangsnut in der die Zahnräder umschließenden zylindrischen Fläche der Gehäuseausdrchungcn, .welche Innenumfangsnuten sich etwa über den halben Umfang der Zahnräder erstrecken und schmaler sind als die Zahnradbreiten, und daß schließlich Lagerkörperteile durch vom Außenumfang bis zur Lagerbohrung geführte Längsschiiizc und tief in ihn von außen eindringende ■ i:r.j_.sr.u'eii nachgiebig an die Zahnradwellen und dadurch die Zahnräder an die druckscitige Gehäuseinnenumfangswand anlegbar sind.

Zweck der Erfindung ist es, Drücke auszugleichen, die in radialer und axialer Richtung auf die Zahnräder wirken, und dadurch eine Möglichkeit zu schaffen, die an die Abdichtung der Stirnseiten von der Zahnrädern und des Innenraumes des Pumpen- bzw Motorkörpers gestellten Anforderungen herabzuset

Bisher bekannte Außeneingriffs-Zahnradpumpcr bzw. -motore mit einer Kompensation des Stirn- und Radialspieles benutzen Lager, die von Lagergliederr in Form einer Brille gebildet werden. Jedes Lager glied ist mit Aussparungen sowie mit Radialkolbcr zum Ausgleich des Radialspieles verschen und isl axial unverschiebbar oder ist auf der gegenüberüe gcnden Stirnseite der Zahnräder mit Dichtflächer ausgestattet, die zwecks Begrenzung des Stirnspicle; der Räder mit dem Druckraum verbunden sind Solche Lagerglieder sind nämlich für jeden Wellen zapfen der Zahnräder aus einem Stück hergestcll und sitzen mit der vollen Fläche auf den Stirnflächer der Zahnräder. Die Deformationen der Lagerglicdei in den Querschnittsschwächungen haben bei der ra dialen Bewegung eine Verdrehung der nachgiebiger Teile zur Folge, wodurch ein Abdrucken der dichten den Flächen von den Zahnradstirnflächen und somi auch eine Herabsetzung des Volumcnwirkungsgrade: entsteht. Bei diesen Ausführungen der Lagerglicde sind die Lager nicht ausreichend nachgiebig, um siel einem radialen Ausweichen der Wellenzapfen anpas sen zu können. Dadurch entstehen Randbcanspru cluingen der Lager sowie auch Kräfte, die dar. Ab drücken der dichtenden Flächen von den Stirnscitci der Zahnräder bewirken.

Bekanntgeworden ist auch eine Ausführung eine Außeneingriffszahnradpumpe, bei der auf der druck

seitigen Mantelfläche Entlastungsnuten angeordnet sind. Aber auch diese Ausführung ist hinsichtlich der Lagerbeanspruchungen sowie der Kräfte, die das Abdrücken der dichtenden Flächen von den Stirnseiten der Zahnräder bewirken, nicht befriedigend.

Diese bekannte Zahnradpumpe ist wesentlich besser konstruiert als eine andere bekannte Zahnradpumpe, welche einen Druckblock mit Dichtungsscheiben aufweist, welche den Austritt auf den seilliehen Stirnseiten am Umfang der Zähne abdichtet. Hier fehlt ein Druckausgleich zwischen der Austrilt- und Eintrittseite, so daß bei einer Verwendung als Hochdruckpumpe die Lagerbuchsen und die Wellen recht bald erheblichen Verschic iJerscheinungen unterliegen.

Die angeführten Mängel sind bei der erfindungsgemäßen Pumpe bzw. dem Motor der Erfindung beseitigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine hydraulische Außeneingriffszahnradpumpe der eingangs beschriebenen Art auf einfache Weise eine wirksame, den Wirkungsgrad günstig beeinflussende Dichtung zu schaffen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Lagerkörper im Stegbereich zwischen den Lagerbohrungen jeweils in einen druckseitigen Lagerkörperteil — der auf seiner den Zahnradseitenflächen abgewandten Fläche ein Druckfeld trägt -und in einem saugseitigen Lagerkörperteil, der die Radialdruckfclder und einen Querkolben zum Anlegen der Zahnräder und des druckseitigen Lagcrkörperteiles an die druckseitige Gehäuscinnenumfangswand trägt — durch einen weiteren Längsschlitz get sind,
iterc zweckmäßige Ausgestaltungen sind in den

s-ui-seitie d h benachbart dem Saugkanal-, .in Sdnef' si. Gegenüberliegend sind be, dem Druckkanal 4 zwei dichtende Lagerko,perte k > V angeordnet. Auf den beiden Wellen 7 's η™ sehen den beiden Lagerkorpertc.len S8 ι mdu, druckseitigen Lagcrkörpcrteilcn 9,9 Zahn adu l« 10' angeordnet. Der Außcndurchmessei der Zahnr. der 10 10' entspricht den Außendurchmessern der

Von den beiden Wellen 7.7' M die WeIeT di.^

und de« Innenraum 3 der Pumpe ab-

^SSng^^tderg gestellten Ausführungsbeispie. näher erläutert. Es tig., eine P^mpe im Längsschnitt, welcher in F ε. 2 mit A-A bezeichnet ist,

Ii g. 2 eine Ansicht auf die Pumpe von vorn mit der Bezeichnung der Schnitte,

F i g. 3 einen zwischen den Flanken der Zahnräder und durch die Lager- bzw. Dichtungssegmente geführten Schnitt in der Ebene B-B der F i g. 1, » «'jJ^^'^^^Ltors gekoppelt. Das

_{durch cincn D}ck-

^^;^ ,„den zylindrisch.·., Flächen

/; innenriumes ^ sind Innenuinfangsnulen 13. 13 des Innenraumes- π Zahnbreite der

^6^"- D es sind ui _nL._{numfa lcn CI},

^ahnradtr 1«K M ^ _{d s kanaI 2} und verlaufen strecken s.eh bis an den ^- _{his v}., _/ul

JJ! J"™^ ^j/SScr 10. 10'. Infolge

HüHu des Un an^es ut ^ _Iniienumf_an_Bsnuten 13.

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3 ^^^^Mrauiocs 3 an diesen 10 10 mU d.n ^™ " _{Qj Zahn},_ückcn 14 ste-■ Stell« ^^\^Z_i[in^_ulcn 13, KV miteinander » V^ndjjng. D, Zahn.eken 14,nd ,ed_;^

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Zahnräder parallelen Ebene, in welcher auch die Achsen der Eintritts- und Austrittsöffnung nach E-E *ίΓΑ?ί2S—« I j. ein Saugkana, , zum zu erre
er

Druckfelder

^f g ^ί^η c.er druckseiti^n

gSachsiger DruckknnaU /.um Abführen der Flüs- 9,9' in Vcrb.ndung Dam, ehe W. sigkeit aus dem Innenraum 3 der Pumpe vorgesehen. 60 welche die ^^

_{( ui:s} ,„

25, 25«, 25', 25 α' zwischen den saugscitigcn Lagcrkörperleilen 8,8' und den druckseitigen Lagerkörperteilcn 9,9' sowie auch durch die lnnenumfangsnuten 13, 13' mit dem Saugraum 3 ft des Innenraumes 3 in Verbindung.

Auf den druckscitigen Lagerkörpcrlcilen 9,9' sind im Bereich des Saugraumes 3/; des Innenraumes 3 Aussparungen 9«, 9a' vorgesehen, die zur Beseitigung eines Unterdruckcs in den geschlossenen Räumen der Zahnlücken zwischen den miteinander eingreifenden Zähnen der Zahnräder 10, 10' dienen. Es ist zweckmäßig, wenn vom Saugraum ausgehend je eine Aussparung 9a, 9a' in die Seitenflächen der druckscitigen Lagerkörperteile 9,9' eingelassen ist, die in den liingriffsbcrcich der Zahnräder 30 — in welchem Bereich sich das Volumen der Zahnkammern vermindert — hineinragt.

Die von den Kanälen 17, 17' abzweigenden Kanäle 19, 19' führen zu den Druckräumen unterhalb der Querkolbcn 15, 15'. Diese verbinden dadurch diese Druckräumc mit dem Druckraum 3a des Purnpeninnenraumes3. Dieser Druckraum 3 a ist somit durch die in dem mittleren Teil der Lagerkörper ausgeführten Kanäle 17. 17' und 19, 19' mit den Druckräumen 15a, 15a' unterhalb der Qucrkolbcn 15, 15' ausgeführten feinen Kanäle 15c, 15c' zu den Kanälen 20, 20', die in dem mittleren geschwächten Teil der saugscitigcn Lagerkörperteile 8,8' angeordnet sind, und durch die an sie senkrecht angeschlossenen reinen K:m:ilr 21. 21' in die radialen Druckfelder 22, 22« auf dem saugscitigcn Lagerkörperteil K und in die radialen Druckfeldcr 22', 22 a' auf dem Lagcrkörpcrlcil 8'. In allen genannten vier radialen Druckfeldern 22. 22a. 22', 22a' sind Radialkolbcn 23, 23«. 23'. 23 a' zum Andrücken der in den zylindiischen Cichiiuscausdrehungcn des Innenraumes 3 reichenden saugscitigen Lagerkörperteile 8,8' an die Wellenzapfen 7,7' der beiden Zahnräder 10. 10' vorgesehen.

Dadurch wird ein beständiges Andrücken der Zahnköpfc der Zahnräder 10, 10' an das Gehäuse 1 an jenen Stellen der beiden zylindrischen Gchäusciiusdrelumgen. die den Innenraum 3 bilden, erzielt, an denen die Innenumfangsnutcn 13, 13' nicht vorhanden sind. Diese Ausführungsform ist also zweckmäßigerweise so geslillel, daß vom Druckraum 3α ausgehend je eine Aussp-irung 18, 18' in die Seitenflächen der druckseiligen l.agerkörperlcilc 9.9' cin-μι. lassen ist, von jeder dieser Ausnehmungen ein Kanal 17, 17' zu einem auf der den Zahnrädern abgew andien Seite dieses Lagerkörpers liegenden Druck felil 16. 16' führt, vom selben Kanal ein Ah/.wcig 19, 19' /um Druckraum 15«, 15a' eines Qucrkolbens 15. 15' verläuft, welcher Ab/weig sich durch den Ouerkolben 15, 15' hindurch als Kanal 19. 19' forlsel/l und von diesem in zwei Richtungen abzweigend als Oucrkanal 20, 20' /n je einem radialen Druckfcld 22. 22«. 22', 22«' mit Radialkolben 23, 23«, 23', 23«' führt.

Vorteilhaft ist es, wenn die Innenumfangsnuten 13. I.V. die Spallräume 25. 25«. 25'. 25«' (äußere I angssihlii/c zwischen ilen I .agcrkörperteilen) und die Ausnehmungen 31 in den Seitenflächen der l.agerkörpcrlcile S. 8' siswie «lie Spaltriiume 26. 26' dii- an beiden I jigerkörperteilen an der den ZaImi;ulrni alijjcw:iinlu-n Seitenfläche angicn/en zum /vvri Vr iti-s Stlnnifnns und Kiilili-ns miteinander in Yt iIhihIiiii;· ·Ι«ϊηίι. vuiIk-i «lit- /ii)'ehoiij>e Riickfüluleitung zum Saugraum 3ft vom im Stegbcrcich liegenden Längsschlitz 27, 27a gebildet wird.

Für die Zuführung der zum Schmieren und Kühlen des Öles dienenden Flüssigkeit sind in dem Innenraum 3 einerseits zwischen den Wellenzapfen 7, T und den saugscitigcn Lagcrkörpertcilcn 8,8' und andererseits zwischen den Deckeln 11 und 12 Spalträume 26, 26' belassen. Längsschlitze 27, 27a, 27', 27 a' zwischen den saugscitigcn Lagcrkörpcrtcilen

ίο 8,8' auf einer Seite und zwischen den druckscitigen Lagcrkörpcrlcilen 9,9' auf der anderen Seite führen von den Wellenzapfen 7, T aus zum Saugraum 3 ft.

Bei Inbetriebnahme des Motors werden die Zahnräder 10, 10' in Drehbewegung gesetzt, und die Flus-

sigkeit wird durch die Zahnlücke 14 von dem Saugkanal 2 und dem Saugraum 3 b aus entlang des Umfanges der Zahnräder 10. 10' gefördert. Diese Flüssigkeit hat denselben Druck wie im Saugkanal 2, solange die Zahnlücken im Bereich der Inncnumfangsnuten 13, 13' befindlich sind, durch die sie mit dem Saugkanal und dem Saugraum 3 verbunden sind. Sobald die Zahnköpfc das Gehäuse 1 an jenen Stellen berühren, an denen die Innenumfangsnutcn 13. 13' nicht mehr angeordnet sind, werden die Zahnlücken 14 abgeschlossen. Die Zahnlücken 14 sind abgeschlossen, bis die Zahnköpfe in den Drauckraum 3 a gelangen und die Zahnlücken 14 mit dem Druckraum 3« in Verbindung kommen. Durch die ineinandergreifenden Zähne steigt in diesem Bereich der Verdrängungsdruck in den Zahnlücken. Die Druckflüssigkeit wird aus dem Druckraum 3 a nicht nut in den Druckkanal 4, sondern auch durch die Aussparungen 18, 18' in die Kanäle 17, 17' verdrängt, welche im Innern der druckseiligen Lagerkörperteile 9,9' verlaufen. Von da wird die Flüssigkeit in die Kanäle 19, 19' und in die Druckräumc 15 a. 15«' unterhalb der Ouerkolben 15, 15' gedrückt. Dadurch werden diese Ouerkolben 15, 15' in Richtung zu dem geschwächten Teil der saugscitigcn l.agcrkörpcrteilc

8. 8' gediängl. wodurch das Andrücken der drucksciligen Lagerkörpcrlcilc 9,9' gegen das Gehäuse 1 im Bereich des Druckraumes 3' erfolgt, so daß eine radiale Abdichtung dieses Druckraumes 3a entsteht, welche das [-"ntweichen der Druckflüssigkeit in der zu den Stirnflächen der Zahnräder 10, 10' senkrechten Richtung und entlang den Innenflächen des Gehäuses vermeidet.

Außerdem wird die Druckflüssigkeit du. ..h die Kanäle 17, 17' in die Druckfeldcr 16, 16' auf jener Seile der druckscitigen Lagerkörperteile 9,9', welche von den Stirnflächen der Zahnräder 10, 10' abgewendet sind, verdrängt, was zur Folge hat, daß diese druckseitigen Lagerkörpcrlcilc 9,9' an die Stirnflächen der Zahnräder 10, 10' gedrückt werden und sie axial abdichten, so daß das F.nlwcichcn von Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 3 a entlang der Zahnradstirnflächen vermieden wird. Durch die in den Ouerkolben 15. 15' vorgesehenen feinen Kanäle 15c, 15c' wird die Druckflüssigkeit den feinen Kanälen 20. 20' in

6f> dem mittleren verschwächten Teil der saugscitigen Lagerkörperteile 8, 8' zugeführt und durch diese in die feinen Kanäle 21. 21' und in die radialen Druckfelder 22, 22«. 22', 22«' unterhalb der Radialkolbcn 23. 23«. 23', 23«' weilcrgeleitet. Durch das Verdrängen derselben gegen die Innenfläche des Gehäuses I wird das Andrücken der Innenflächen der saug seit igen Lagerkörperteile 8,8' gegen die Zapfenteik der Zahnräder 10. 10' herl>eigefülirl und iniolgedes

sen entsteht auch das Andrücken der Zahnköpfe die- sehende Druckhöhe ansteigt, wodurch dieser Überser Zahnräder 10, 10' gegen die zylindrische Innen- druck den Pumpengang erschweren würde; deswegen fläche des Gehäuses 1 an den Druckraum 3 ο sowie sind die in dem druckseitigen Lagerkörper 9,9' anauch das Abdichten der Zahnlücken 14 gegen Ent- geordneten Aussparungen 18, 18' bis zu den Stellen weichen der Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 5 erweitert, wo sich die besagten geschlossenen Spalten 3 a entlang der Kopfkreise der Zahnräder 10, 10' in zwischen den Zähnen bilden würden, wodurch ihr der Richtung gegen die Gehäuscumfangsr.uten 13, Schließen vermieden wird. Das Überführen der 13' an dem Saugraum 3 b des Pumpeninnenraumes 3. Uberdruckflüssigkeit erfolgt einerseits in den Druck-Diescs radiale Abdichten der Zahnköpfe wird durch raum 3 α, andererseits in den anschließenden Kanal die Elastizität bzw. durch die Durchbiegefähigkeit ίο 17, 17'. Eine analoge, den Pumpengang erschweder saugseitigen Lagerkörperteile 8,8' ermöglicht, rende Situation würde auch dann entstehen, wenn die was dadurch erzielt wird, daß der mittlere Teil der miteinander eingreifenden Zähne den Druckraum 3a Lagersegmente verschwächt ist, so daß die beiden verlassen und in den Saugraum 3 b übergehen, wobei Randteile, in welchem die Wellenzapfen 7,7' gela- die besagten geschlossenen Räume zwischen den gert sind, beim Einwirken des durch die Radialkol- 15 Zähnen ihr Volumen erweitern würden, was einen ben 23, 23 a, 23', 23 ά herbeigeführten Radialdruk- ansteigenden Unterdruck der Flüssigkeit in bezug auf kes ausweichen können. Mit Rücksicht darauf, daß die übrige Flüssigkeit in dem Saugraum 3 b zur Folge eine bestimmte, wenn auch geringe Menge der hätte. Um dies zu vermeiden, sind auf den mittleren Druckflüssigkeit aus dem Druckraum 3 α zwischen Teilen der druckseitigen Lagerkörperteile 9,9' Kandie Innenwände des Gehäuses 1 und die Außenfläche ao ten 9a, 9er" vorgesehen, die zum Ausgleich dieses der druckseitigen Lagerkörperteile 9,9' eindringt, wo unerwünschten Unterdruckes dienen. Die für das sie die durch die Querkolben 15, 15' erzielte Dich- Schmieren und Kühlen der Wellenzapfen 7, T nötige tung der Berührungsflächen herabsetzen würde, wird Flüssigkeit (z. B. öl) wird durch die Innenumfangsdiese Druckflüssigkeit unmittelbar nach ihrem nuten 13, 13' durch das Spiel zwischen den Flanken Durchdringen durch die Nuten 24, 24', welche in den as der Zahnräder 10, 10' und den saugseitigen Lager-Berührungsflächen der druckseitigen Lagerkörper- körperteilen 8, 8' zugeführt, gelangt in die Spaltteile 9,9' angeordnet sind, in die Spalträume 25, räume 25, 25 a, 25', 25 a' zwischen den druck- bzw. 25 a, 25 , 25 a' abgeführt und von da wird sie durch saugseitigen Lagerkörperteilen 8,8' bzw. 9,9' in die die Spalträume 26. 26' und mittels der Längsschlitze Spalträume 26, 26' zwischen den Wellenzapfen 7, T 27, 27 α, 27', 27 α' in den Saugraum 3 b weitergelei- 30 und den saugseitigen Lagerkörperteilen 8,8' aui tet. Die miteinander eingreifenden Zähne der Zahn- einer Seite und den Deckeln 11, 12 auf der anderen räder 10, 10' bilden vor dem Verlassen des Druck- Seite und in die Längsschlitze 27, 27 a, 27', 27 a' raumes 3 a bis zum Augenblick wo sie den Druck- zwischen den saugseitigen Lagerkörperteilen 8,8' raum 3 α verlassen, kleiner werdende und mit der und den druckseitigen Lagerkörperteilen 9,9', durcli Druckflüssigkeit gefüllte Spalten, in welchen daher 35 welche sie dem Saugraum 3 b des Pumpeninnenrauder Druck über die in dem Druckraum 3 α herr- ines I zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Hydraulische Außeneingriffszahnradpumpe oder -motor mit einer Lagerkörperanordnung, deren Lagerkörper durch Druckfcldcr längsvcrschiebbar an die Zahnradseitenflächen und querverschiebbar an die druckseilige Gehäuseinnenumfangswand anlcgbar sind sowie auf der druckseitigen Mantelfläche Druckentlastungsnuten aufweisen, die mit dem Saugraum der Pumpe verbunden sind, ferner mit je einer vom Saugraum ausgehenden Inncnumfangsnut in der die Zahnräder umschließenden zylindrischen Fläche der Gehäuseausdrehungen, welche Innenumfangsnuten sieh etwa über den halben Umfang der Zahnräder erstrecken und schmaler sind als die Zahnradri-ilen, und daß schließlich Lagcrkörpcrteile durch vom Außenumfang bis zur Lagerbohrung geführte Längsschlitze und tief in ihn von außen eindringende Längsnuten nachgiebig an die Zahnradwellen und dadurch die Zahnräder an die druckseitige Gehäuseinnenumfangswand anlegbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (8. 9. 8', 9') im Steghereich (28) zwischen den Lagerbohrungen (29) jeweils in einen druckseitigen Lagerkörperteil (9. 9') — der auf seiner den Zahnradseitenflächen angewandten Fläche ein Druckfeld (16, 16') trägt — unJ in < ',ncn saugseitigen Lagerkörperteil (8, 8') — Jer die Radialdruckfelder (22. 22 a, 22', 22 a') und ei .en Querkolben (15. 15') zum Anlegen der Zahnräder und des druckseitigen Lagerkörpcrtciles an die druckseitige Gchäuseinnenunifangswand trägt — durch einen weiteren Längsschlitz (27, 27a, 27', 27«') gelrennt sind.

2. Hydraulische Außeneingriffszahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vom Druckraum (3a) ausgehend je eine Aussparung (18, 18') in die Seitenflächen der druckseitigen Lagerkörperteile (9,9') eingelassen ist, von jeder dieser Ausnehmungen ein Kanal (17, 17') zu einem auf der den Zahnrädern abgewandten Seite dieses Lagerkörpers liegenden Druckfeld (16, 16') führt, vom selben Kanal ein Abzweig (19, 19') zum Druckraum (15 α, 15 α') eines Querkolbens (15, 15') verläuft, welcher Abzweig sich durch den Querkolben (15, 15') hindurch als Kanal (19, 19') fortsetzt und von diesem in zwei Richtungen abzweigend als Qucrkanal (20, 20') zu je einem radialen Druckfcld (22, 22a, 22', 22«') mit Radialkolben (23, 23a, 23', 23«') führt.

3. Hydraulische Außeneingriffszahnradpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß vom Saugraum (3 b) ausgehend je eine Aussparung (9«, 9 a') in die Seitenflächen der druckscitigcn Lagcrkörpcrlcilc (9,9') eingelassen ist, die in den Eingriffsbercich der Zahnräder (30) — in welchem Bereich sich das Volumen der Zahnkammern vermindert — hineinragt.

4. Hydraulische Außeneingriffszahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Inncnumfangsnutcn (13, 13'), die Spalträumc (25, 25a, 25', 25a') (äußere Längsschlitzc zwischen den Lagerkörpcrteilen) und die Ausnehmungen (31) in den Seitenflächen der Lagerkörperteile (8, 8') sowie die Spaiträumc (26, 26') — die an beiden Lagerkörpcrteilen an der den Zahnrädern abgewandten Seitenfläche angrenzen — zum Zwecke des Schmicrcns und Kühlens miteinander in Verbindung stehen, wobei die zugehörige Rückführleitung zum Saugraum (3 b) vom im Stegbereich liegenden Längsschlitz (27, 27 α) gebildet wird.