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Flüssigkeitskapselwerk, insbesondere Hochdruckzahnradpumpe
Die Erfindung betrifft ein Flüssigkeitskapselwerk mit im Werkgehäuse gelagerten rotierenden Arbeits- gliedern, insbesondere eine Hochdruckzahnradpumpe. Um bei diesen Kapselwerken eine besondere
Schmiereinrichtung unnötig zu machen, werden die Gleitstellen unmittelbar durch vom Druckraum des
Kapselwerkes her durchleckende Flüssigkeit geschmiert, die hinter den Gleitstellen in Rlickführkanälen gefasst wird. Damit an allen Gleitstellen ein ausreichender Schmierdruck des Öls gewährleistet ist, ist dabei in die Rückführkanäle eine Staudrossel oder ein Druckhalteventil eingeschaltet.
Durch diese Leck- ölschmierung wird bei arbeitendem Kapselwerk, gleichgültig ob es als Motor oder als Pumpe verwendet ist, eine gute Schmierung der Gleitstellen, insbesondere der Lager für die Wellen der rotierenden Ar- beitsglieder, erreicht und das hinter den Schmierstellen sich sammelnde Lecköl wird entweder der Nie- derdruckseite des Kapselwerkes oder dem Vorratsbehälter zugeleitet und in den Flüssigkeitslauf wieder aufgenommen.
Trotzdem ist diese Einrichtung noch nicht vollkommen, weil beispielsweise bei leerlaufender, also nur Flüssigkeit umwälzender Pumpe, auf der Auslassseite kein wesentlicher Druck entsteht und infolge- dessen auch kein Öl zu den Gleitstellen durchleckt. Diese Leerlaufzeiten der in Frage stehenden Maschi- nen können aber verhältnismässig lange andauern, so dass es vorkommen kann, dass beispielsweise am Lager der Antriebs- oder Abtriebswelle, insbesondere bei einseitiger Wellenbelastung, z. B. bedingt durch Keilriemenzug, eine starke Abnützung auftritt.
Um nun auch bei drucklosem Betrieb noch eine ausreichende Schmierung an den Lagerstellen zu erzielen, wird gemäss der Erfindung mindestens einer der für die Leckschmierung ohnehin schon vorhandenen Rückführkanäle vor der Staudrossel bzw. dem Druckhalteventil mit dem Druckraum des Kapselwerks über einen Hilfskanal verbunden, der bei niederem Flüssigkeitsdruck im Druckraum einen beschränkten Flüssigkeitsabfluss zu den Gleitstellen gestattet, bei höheren Flüssigkeitsdrücken, also beispielsweise bei gegen Druck arbeitender Flüssigkeitspumpe, den Flüs- sigkeitsabfluss verhindert.
Mit der Einrichtung nach der Erfindung wird auch bei drucklosem Betrieb nicht nur genügend die Schmierung übernehmende Flüssigkeit denlagerstellen-in umgekehrter Richtung wie bei Druckbetriebzugeleitet, sondern es wird ausserdem durch die ausreichende Flüssigkeitszufuhr die insbesondere an der Antriebs-oder Abtriebswelle entstehende Reibungswärme abgeleitet. Die Flüssigkeit dringt von der unbelasteten Seite des Lagers her in den Lagerspalt und versorgt damit den am meisten belasteten Lagerteil mit Schmiermittel.
Ein Ausführungsbeispiel nach der Erfindung ist in der Zeichnung an Hand einer Hochdruckzahnrad- pumpe für Flüssigkeitsförderung dargestellt. Sie zeigt in Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Pumpe nach einer durch die Lagerachsen bestimmten Ebene, während in Fig. 2 eine Seitenansicht der Pumpe mit zwei Teilschnitte, links nach Il-111 und rechts nach II-II der Fig. 1 zusammengefasst ist. Die beiden Schnitte liegen versetzt zueinander.
Das Gehäuse der Zahnradpumpe setzt sich im wesentlichen aus zwei Lagerplatten 1 und 2 und einer Zwischenplatte 3 zusammen. In Bohrungen 4-7 der Lagerplatten sind Wellen 8 und 9 gelagert, dij Zahn- räder 10 und 11 tragen. Diese Zahnräder laufen in passenden Aussparungen der Zwischenplatte 3 und greifen in der Mitte ineinander. Die Welle 8 ist durch die Lagerplatte 1 hindurchgefü1í. rt und auf der Aussenseite der Pumpe mit einem Kegel 12 versehen, der zum Aufsetzen eines Antriebsrades dient. An der Austrittsstelle der Welle dieser Lagerplatte 1 ist eine Dichtung 13 angeordnet, so dass auf der Innenseite dieser Dichtung eine Kammer 14 abgeteilt wird.
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Die Enden der Bohrungen 5-7 sind durch Platten 15 dicht verschlossen, so dass zwischen den Platten und den in den Bohrungen gelagerten Wellen zusätzliche Kammern 16-18 entstehen. Die Kammer 17 ist mit der Kammer 18 durch eine Bohrung 19 der Welle 9 und mit der Kammer 14 durch einen Kanal 20 der Lagerplatte 1 verbunden. In der Welle 8 ist eine Bohrung 21, welche die Kammern 14 und 16 verbindet. i Die Platten des Gehäuses sind mit Hilfe von Schrauben 22 fest und dicht zusammengehalten.
Von der Kammer 14 führt eine Querbohrung 23 (Fig. 2) zu einer Ventilbohrung 24, welche in die Lagerplatte 1 von ihrer der Zwischenplatte 3 zugekehrten Seite aus eingearbeitet ist. Der Bohrung liegt eine Bohrung 25 der Zwischenplatte 3 gegenüber ; beide Bohrungen sind als Sacklöcher ausgeführt. In der Bohrung 24 ist ein kegeliger Ventilsitz 26 gebildet. Oberhalb des Sitzes hat die Ventilbohrung 24 einen , kleineren Durchmesser und trifft mit der Querbohrung 23 zusammen. Auf dem Ventilsitz ruht ein als Kugel 27 ausgebildeter Schliesskörper unter dem Druck einer Schliessfeder 28, die zwischen die Kugel 27 und den Grund der Bohrung 25 eingespannt ist.
Die zuletzt genannten Teile bilden zusammen ein sogenanntes Druckhalteventil 29. Sein Auslass in dem einen grösseren Durchmesser aufweisenden Teil der Bohrung 24 ist mit der Ansaugöffnung 30 der Pumpe durch einen Kanal 31 verbunden, der zu einem nicht dargestellten Einlasskanal in der Nähe der Eingriffsstelle der Zahnräder führt.
Wenn die Pumpe arbeitet und von der Ansaugöffnung her Druckmittel zu einem Auslass 32 fördert, so fliesst ein Teil des Druckmittels längs der Lager der Wellen 8 und 9 in die Kammern 14 und 16-18. Sein Druck steigt an, bis das Druckhalteventil 29 anspricht und einen Abfluss von der Kammer 14 zur Ansaug- öffnung 30 der Pumpe freigibt. Das in die Kammern 16 - 18 dringende Druckmittel strömt durch die Bohrungen 19-und 21 und den Kanal 20 ebenfalls auf diesem Wege ab, bis wieder der dem Schliessdruck des Druckhalteventils 29 entsprechende Zwischendruck in diesen Kammern erreicht ist. Er dient unter anderem dazu, das Eindringen von Luft in die Kammer 14 zu verhüten, und kann auch dazu benützt werden, auf die Lagerung der Wellen und Zahnräder einzuwirken.
Von der dem Auslass 32 der Pumpe vorgelagerten Pumpendruckkammer 33 hinter den Zahnrädern 10 und 11 führt eine Winkelbohrung 34, 34'zum Querkanal 20, der die beiden Leckölkammern 14 und 17 miteinander verbindet. Der Teil 34 dieser Bohrung ist in dem der Druckkammer 33 zugekehrten Teil 35 auf einen grösseren Durchmesser erweitert und nimmt mit Spiel eine Kugel 36 auf, die von einer im Bohrungsteil 34 untergebrachten Feder 37 gegen einen in eine Ringnut der Bohrung 35 eingelassenen Sprengring 38 gedrückt wird. Die Bohrungsteil 35 und 34 gehen kegelig ineinander über und bilden hier einen Sitz für die Kugel 36. Die Feder 37 ist am Boden der Bohrung 34 abgestützt.
Wenn die Zahnradpumpe nicht gegen Druck arbeitet, ist die Kugel 36 in der dargestellten Lage. In dieser Stellung ist infolge der Durchmesserunterschiede von Kugel und Führungsbohrung ein Drosselspalt offen, durch den ein Teil des drucklos oder beinahe drucklos geförderten Druckmittels in die Bohrung 34 und von dort über die Querbohrung 20 in die Leckölkammern 14 und 17 abströmen kann. Von den er- wähnten Kammern aus gelangt das abgezweigte Druckmittel auch in die Kammern 16 und 18 und dringt von aussen her in die Lagerspalte an den Zahnradwellen ein, denn es ist durch das Druckhalteventil 27, 26 am unmittelbaren Abströmen zur Saugseite der Pumpe verhindert. Sobald aber grössere Flüssigkeitmengen als der Lageraufnahme entspricht, über die Bohrung 34 in die Leckölkammern eindringen, gelangt der Überschuss über das Druckhalteventil zur Saugseite.
Wird die Pumpe auf Druckbetrieb geschaltet, so entsteht in der Druckkammer 33 eine Drucksteigerung und der erhöhte Flüssigkeitsdruck schiebt die Kugel 36 entgegen der Feder 37 auf den an der Übergangsstelle 39 zwischen den beiden Bohrungen 35 und 34 gebildeten kegeligen Sitz. In diesem Fall sperrt also die Kugel 36 den unerwünschten Druckmittelablauf über den Kanal 34 ab. Er ist auch nicht mehr notwendig, da nun die unmittelbare Leckölschmierung, wie bereits beschrieben, über den Axialspalt einsetzt.
Die Erfahrung hat gezeigt, dass insbesondere die mit Druckhalteventil 26,27 und zusätzlich mit dem Leerlaufschmierventil 36,39 ausgestatteten Pumpen bei allen Betriebsbedingungen eine ausreichen- de Schmierung und Kühlung der Lagerstellen, insbesondere auch an dem beispielsweise bei Keilriemenantrieb am stärksten beanspruchten vorderen Lagerteil der Welle 12 haben.
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