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Aggregat aus zwei Zahnringpumpen
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Aggregat aus zwei oder drei Zahnringpumpen
mit einer gemeinsamen Welle. Zahnringpumpen sind an sich bekannt. Sie bestehen aus
einer Welle, auf der ein inneres Zahnrad befestigt ist, welches mit einem äußeren
Zahnrad kämmt, dessen Teilkreisdurchmesser größer ist als der des inneren Zahnrades.
Das bedingt, daß das äußere Zahnrad relativ zur Welle des inneren Zahnrades exzentrisch
gelagert sein muß. Auf der dem Eingriff entgegengesetzten Seite kann zwischen den
Zahnradspitzen des innen verzahnten äußeren Zahnrades und des außen verzahnten inneren
Zahnrades ein Trennkörper angeordnet sein ("Mondsichelpumpen" - DE-OS 29 43 768).
Die'Zähne können aber auch derart gestaltet und beme-ssen sein, daß auf der dem
Eingriff gegenüberliegenden Seite die Zahnspitzen unmittelbar gegeneinander liegen
und dichten. Durch die Drehung erfolgt eine Verdrängung, wobei auf der Seite, auf
der die Zähne außer Eingriff kommen, die zu pumpende Flüssigkeit in die Zahnlücken
strömt und auf der anderen Seite abgeführt wird, bevor jeweils ein Zahn des außen
verzahnten Innenrades die Flüssigkeit aus der Lücke zwischen zwei Zähnen des innen
verzahnten Außenrades verdrängt oder
umgekehrt.
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Es ist bekannt, zwei selbständige Zahnrad oder Zahnringpumpen hintereinander
zu flanschen, wobei die Pumpen heute in der Regel derart ausgeführt sind, daß zwei
separate Einzelpumpen mittels eines Adapters zusammengefTanscht werden können oder
zwei separate Zahnrad- oder Zahpringpumpensätze mit je einer eigenen Welle und Lagerung
der Welle in einem oder mehreren Teilgehäusen untergebHacht sind. Das hat zur Folge,
daß diese Doppelpumpen eine große Baulänge haben un2/die hohe Anzahl der Bauelemente
wie Lager, Wellen und Gehäuse teuer sind. Es sind aber auch schon Doppelzahnringpumpen
bekannt, bei denen auf einer gemeinsamen Welle zwei Zahnring-Zahnradpaare zwischen
den Lagern angeordnet sind. Das hat zur Folge, daß die Radialkräfte, die an beiden
Pumpen auftreten, sich addieren.
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Da zudem Raum genug für das Zuführen und Abführen der Flüssigkeit
vorhanden sein muß, wird der Abstand der beiden Lager sehr groß. Zusammen mit den
großen, auf diese Lager wirkenden Kräften macht das eine sehr starke Welle erforderlich,
bzw. ergibt eine große Durchbiegung der Welle.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Aggregat aus mehreren
Zahnringpumpen zu schaffen, das geringen Bauaufwand erfordert und wenig Einzelteile
aufweist und daher in der Herstellung einfach ist.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß im Gehäuse
die Welle zwischen zwei Zahnringpumpen gelagert ist und die Exentri zi täten von
zwei auf gegenüberliegenden Seiten eines Lagers angeordneten Pumpen räumlich derart
angeordnet sind, daß die am Lager quer zur Welle wirkenden Radialstützkräfte so
gering wie möglich sind.
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Eine besonders zweckmäßige Weiterausgestaltung ergibt sich bei einem
Aggregat mit nur einem freien Wel lenanschluß, bei dem beide Zahnringpumpen unterschiedliche
Größen aufweisen, wenn die kleinere der Zahnringpumpen auf der Seite angeordnet
ist, auf der das freie Wellenende angeordnet ist, das heißt, wenn die Pumpe kleineren
Durchmessers auf der Seite des freien Wellenendes des Aggregates angeordnet ist
und somit die Welle durch die kleinere der beiden Pumpen hindurchgeführt ist.
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Bei einem solchen Aggregat ergibt sich ein besonders günstiges Verfahren
zum Herstellen des Aggregates, wenn zunächst die Bohrung für die kleinere Pumpe
im Gehäuse bearbeitet wird und dann in einem zweiten Arbeitsgang von der anderen
Seite des Werkstückes, das heißt des Gehäuses aus, die zueinander koaxialen Bohrungen
für die beiden Wellenlager bearbeitet werden, sowie schließlich die Bohrung für
die größere Pumpe bearbeitet wird, wobei die Bohrungen für die kleine Pumpe und
für die große Pumpe exzentrisch sind zu den Bohrungen der Wellenlager, wobei die
zuerst bearbeitete Bohrung bei den weiteren Bearbeitungsvorgängen für die Aufnahme,
das heißt für die Justierung, des Werkstückes benutzt wird.
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Besonders vorteilhaft i-st es, wenn bei einem Aggregat aus zwei Zahnringpumpen
gemäß der Erfindung bei beiden Pumpen die Exzentrizität räumlich in der gleichen
Richtung angeordnet ist, weil dann bei beiden Pumpen die Druckkräfte auf der gleichen
Seite der Welle angreifen, so daß infolge der Tatsache, daß die Pumpen außerhalb
der beiden Wellenlager, aiso fliegend gelagert angeordnet sind und nicht zwischen
den Wellenlagern, sich eine Verringerung der vJirksamen Lagerkräfte ergibt, weil
die in einer Pumpe erzeugte Querkraft zusammen mit der Gegenkraft in dem benachbarten
Lager ein Kräftepaar ergibt, zu dessen Ab -
stützung in dem zweite-n
Wellenlager eine Gegenkraft erzeugt werden muß, die der Kraft entgegenwirkt, die
die diesem zweiten Lager benachbarte Zahnringpumpe als Stützkraft auf dieses Lager
ausübt. In den Unteransprüchen sind zweckmäßige Ausgestaltungsformen angegeben.
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In der Zeichnung sind drei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes
dargestellt: Figur 1 zeigt einen Axialschnitt durch ein Zweipumpenaggregat mit gemeinsamen
Ansaugkanal.
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Figur 2 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Achse durch das Aggregat
und Figur 3 zeigt einen zweiten Schnitt senkrecht zur Achse durch das Aggregat in
einer zweiten Schnittebene.
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Figur 4 zeigt einen Schnitt senkrecht zur Drehachse durch ein Aggregat
mit zwei aus getrennten Kanälen ansaugenden Pumpen.
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Figur 5 zeigt einen Axialschnitt durch ein Dreipumpenaggregat.
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In dem Gehäuse 21 ist die Welle 1 des Zweipumpenaggregates in zwei
Wälzlagern 7 und 8 gelagert. Die eine Pumpe ist aus dem außen verzahnten Innenrad
2 und dem innen verzahnten Außenrad 3 gebildet. Dabei ist das Außenrad 3 drehbar
in der Bohrung 14 des Gehäuses 21 gelagert. Diese Pumpe 2/3 ist durch einen Deckel
12 abgeschlossen.
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Die zweite Zahnringpumpe ist durch das außen verzahnte Innenrad 4
und das innen verzahnte Außenrad 5 gebildet, welch letzteres in einer Bohrung 17
des Gehäuses 21 gelagert ist. Diese Zahnringpumpe 4, 5 ist durch einen Deckel 6
abgeschlossen. Beide Pumpen 2/3 und 4/5 saugen durch den Kanal 11 an, der sich in
einen Kanal 22, der zu der Zahnringpumpe 2, 3 führt, und einen Kanal 23, der zu
der Zahnringpumpe 4, 5 führt, verzweigt.
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Die Welle 1 weist auf ihrem freien Wellenende eine Keilverzahnung
24 auf, die in eine Keilverzahnung 25 einer Hohlwelle 26 gesteckt ist, die mittels
zweier Lager 27 in einem Zwischengehäuse 28 gelagert ist, an das das Gehäuse 21
mittels der Schrauben 29 angeschraubt ist.
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Jede der Pumpen 2/3 und 4/5 ist durch ein Druckbegrenzungsventil 19
bzw. 20 abgesichert, welches den jeweiligen Saugkanal mit dem Druckkanal verbindet.
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Die Pumpe 2/3 fördert in einen Druckkanal 10 und die Pumpe 4/5 fördert
in einen Druckkanal, der zu einem Anschluß 18 führt.
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Die Pumpe 2/3 dient lediglich dazu, heißes Öl aus einem Tank für heißes
Öl durch einen Kühler in einen zweiten Tank für kühles Öl zu drücken. Diese Pumpe
fördert also einen großen Förderstrom gegen geringen Druck. Die Pumpe 4/5 dient
zum Fördern eines Druckmittel stromes, der für Stell- und Steuereinrichtungen und.bzw.
oder andere Zwecke, für die ein Strom unter einem höheren Druck im Niederdruckbereich
benötigt wir,vorgesehen ist.
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Der Flüssigkeitsdruck in der Zahnringpumpe 2/3 erzeugt eine radial
auf das Innenzahnrad 2 wirkende Kraft F1.
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Dieser Kraft F1 wirkt im Wälzlager 8 eine Kraft FL1 entgegen. Somit
ergibt sich ein Kräftepaar F 1 - FLl , welches in dem Lager 7 eine Abstützkraft
erzeugt, die der Kraft F L2 entgegenwirkt und hier als Kraft FL2 am Außenring des
Lagers 7 gezeichnet ist.
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Entsprechend erzeugt der Flüssigkeitsdruck in der Zahnringpumpe 4/5
eine Kraft F2, die ein entsprechendes Momentenpaar in den Lagern 7 und 8 hervorruft.
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Der Außenring des Lagers 8 ist in der Bohrung 15 angeordnet und der
Außenring des Lagers 7 ist in der Bohrung 16 angeordnet. Diese beiden Bohrungen
15 und 16 sind koaxial zueinander und können in einem Arbeitsvorgang bearbeitet
werden.
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Aus den Pumpen 2/3 und 4/5 durch die Wälzlager 7 und 8 austretendes
Lecköl wird durch die Durchbrechung 13 in den Ansaugkanal 23 zurückgeführt.
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Die Ausgestaltungsform gemäß Figur 4 unterscheidet sich von der Ausgestaltungsform
gemäß Figur 1 nur dadurch, daß nicht beide Pumpen einen gemeinsamen Saugkanal haben,
sondern jede Pumpe einen eigenen Saugkanal aufweist.
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Das ermöglicht, für die Pumpe 4/5 die Ansaugung aus einem anderen
Bereich des Gesamtaggregates vorzusehen, von dem abzusaugen für diesen Fall zweckmäßiger
ist.
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Bei der Herstellung wird zuerst die Bohrung 17 bearbeitet, die nach
Vollendung der Bearbeitung als Fertigungsaufnahme zur Bearbeitung der Bohrungen
14 und 15 und der Bohrung 16 dient.
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Die im Ausführungsbeispiel dargestellten Zahnringpumpen weisen eine
an sich bekannte Kreisbogenverzahnung auf.
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Die Laufmitten der Außenringe 3 und 5 sind um das Maß e bzw. e exzentrisch
zur Drehachse der Triebwelle 1.
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2 Das in Figur 5 dargestellte Dreipumpenaggregat ist koaxial an den
Gehäuseboden 30 einer Axialkolbenschrägscheibenpumpe angeflanscht, in deren Hauptgehäuse
31 die Zylindertrommel 32 rotiert, in deren Zylinderbohrungen 33 Kolben 34 verschiebbar
sind. Die Zylindertrommel 32 ist drehsteif mit der Welle 35 verbunden, die in einem
Wälzlager 36 im Gehäuseboden 30 gelagert ist und an ihrem Ende eine Verzahnung 37
aufweist, auf die eine Drehmomentübertragungshülse 38 aufgesteckt ist, die eine
entsprechende Innenverzahnung aufweist, die weiterhin in eine Verzahnung 39 der
Welle 40 des Dreipumpenaggregates eingreift.
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Diese Verzahnungsanordnung 37/39 mit der Drehmomentübertragungshülse
38 ist vereinheitlicht ausgeführt so, daß an dieser Stelle wahlweise anstelle des
Dreipumpenaggregates in back-to-back-Anordnung auch eine zweite Schrägscheibenaxialkolbenpumpe
angebaut werden kann. Umgekehrt kann mit Hilfe einer solchen Verzahnungs-Drehmoment-Übertragungs-Hülsen-Anordnung
37 bis 39 auch das Dreipumpenaggregat noch auf das Ende eines Axialkolbendoppelpumpenaggregates
in back-to-back-Anordnung aufgesetzt werden.
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Die Welle 40 ist mittels des Wälzlagers 41 in einem Gehäuse 42 gelagert,
in dem ein Ansaugflansch 43 vorgesehen ist, von dem der Ansaugkanal 44 zu dem Ansaugkanal
45 in dem Gehäuseboden 30 führt, und ein Zweigansaugkanal 46 zu der dritten Zahnringpumpe
führt, die aus einem innen verzahnten Außenring 47 und einem außen verzahnten Innenrad
48 besteht und durch einen Deckel 49, der durch Schrauben 50 mit dem Gehäuse 42
verbunden ist, abgeschlossen
ist. Die Exzentrizität des Zahnradpaares
47/48 liegt senkrecht zur Zeichenebene.
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In dem Gehäuse 42 ist weiterhin eine zweite Zahnringpumpe gelagert,
die aus einem innen verzahnten Außenring 52 und einem außen verzahnten Innenrad
53 besteht, wobei das Innenrad 53 koaxial auf der Welle 40 befestigt ist und daß
Außenrad 52 in einer Bohrung gelagert ist, die um die Exzentrizität a exzentrisch
zur Achse der Welle 40 ist. Seitlich ist die Zahnringpumpe 52/53 abgeschlossen durch
das Gehäuse 54 in dem eine weitere Zahnringpumpe mit dem Innenrad 55 und dem Außenrad
56 gelagert ist, wobei das Innenrad 55 wiederum auf der Welle 40 befestigt ist und
das Außenrad 56 in einer Bohrung des Gehäuses 54 mit der Exzentrizität b gegenüber
der Achse der Welle 40 gelagert ist.
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Die Zahnringpumpe 55/56 ist in axialer Richtung durch einen Deckel
57 abgescHelossen, der mittels der Zugankerschrauben 58 gegen das Gehäuse 54 gezogen
wird, wobei die Zugankerschrauben 58 gleichzeitig das Gehäuse 54 gegen das Gehäuse
42 festlegen.
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Die Welle 40 ist mittels des Wälzlagers 59 in dem Gehäuse 54 gelagert.
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Die Welle 40 weist an ihrem in der Zeichnung rechten Ende wiederum
eine Keilverzahnung 60 auf, die der Keiiverzahnunc 39 entspricht und den Anschluß
eines weiteren Gerätes, das mechanische Energie aufnimmt, ermöglicht.
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Bei einem Dreipumpenaggregat, wie es im Prinzip in Figur 5 dargestellt
ist, ergeben sich für die Anordnung der Exentrizitäten der Pumpen verschiedene Möglichkeiten,
die verschiedene Vorteile haben, abhängig davon, welches Ziel im Vordergrund steht,
beispielsweise abhängig davon, ob für mehrere Pumpen ein gemeinsamer Ansaugkanal
vorgesehen ist oder ob die Minimierung der Lagerkräfte vorrangig ist.
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Bei einer möglichen Ausgestaltungsform, die insbesondere dann vorteilhaft
ist, wenn die größere Pumpe die am weitesten von der Antriebsseite entfernte ist,
sind die Exzentrizitäten dieser äußeren Pumpe und der mittleren Pumpe um 1800 gegeneinander
versetzt angeordnet und ist die Exzentrizität der dritten Pumpe um 90" gegenüber
der Exzentrizitäten der beiden anderen Pumpen versetzt. Eine besonders geringe Belastung
des der Antriebsseite am nächsten liegenden Lagers der Welle ergibt sich, wenn die
Exzentrizitäten aller drei Pumpen in einer Ebene liegen, wobei die Exzentrizitäten
der beiden äußeren Pumpen in der gleichen Richtung und die Exzentrizität der mittleren
Pumpe entgegengesetzt gerichtet angeordnet sind.