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Flüssigkeitsmaschine, insbesondere Motor
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Durch diese Ausbildung der Flüssigkeitsmaschine ist gewährleistet, dass das innen liegende Druckfeld stets abgedichtet ist, also keine Flüssigkeit z. B. seitlich austreten kann, was das Entstehen eines schmierenden Druckpolsters verhindern würde ; weiters werden die Zahnräder mittels der äusseren Druckfelder über die elastischen Abschnitte und die Zahnradwellen stets an die Druckseite des Gehäuses angelegt und dichten daher an ihrem Umfang gut gegen das Gehäuse ab, so dass auch hier keine Leckverluste auftreten und die Maschine einen sehr guten Wirkungsgrad hat ;
anderseits wird aber-insbesondere bei Verwendung der Maschine als Motor - vermieden, dass beim Anlauf die Zahnradwellen durch Andrücken der elastischen Abschnitte der Lagerkörper mittels der äusseren Druckfelder vor Entstehen eines schmierenden Ölfilmes festgeklemmt werden, und die Maschine nur langsam oder auch gar nicht anläuft ; die Maschine kommt vielmehr unter dem Einfluss eines mässigen Flüssigkeitsdruckes mit Sicherheit in Gang.
In der Zeichnung ist in Fig. l-teilweise im Schnitt - als erfindungsgemässes Ausführungsbeispiel der Flüssigkeitsmaschine ein Zahnradmotor dargestellt ; Fig. 2 und 3 zeigen zwei verschiedene Ausführungsbeispiele eines Lagerkörpers im Querschnitt.
Der in Fig. 1 dargestellte Zahnradmotor hat ein Gehäuse 1, das eine Ausnehmung 2 mit etwa 8-förmigem Querschnitt enthält und mit Hilfe eines Deckels 3 verschlossen ist. In der Ausnehmung 2 liegen zwei miteinander kämmende Zahnräder 4 und 5, deren Wellen 6 und 7 in Lagerkörpern 8 und 9 gelagert sind. An einer Seite des Gehäuses 1 ist ein Zulauf 10 angebracht, an der gegenüberliegenden Seite ein nicht dargestellter Ablauf. Zwischen dem Gehäuse an der Innenseite des Zulaufes und den Zahnrädern ist eine Druckkammer 11 gebildet.
Jeder der Lagerkörper 8, 9 hat etwa in der Mitte seiner Aussenseite ein von einem Dichtring 12 abgegrenztes Druckfeld 13. Es ist über einen Kanal 14 (Fig. 2) mit der Druckkammer 11 verbunden. Sein Druck legt den Lagerkörper gegen die Seitenflächen der Zahnräder 4, 5 an, sobald in der Druckkammer 11 Druck auftritt.
Jeder der Lagerkörper hat zwei Bohrungen 15,16, in denen die Wellen 6 und 7 geführt sind, und an jeder Bohrung einen mit Hilfe eines Schlitzes 17,18 abgeteilten elastischen Abschnitt 19,20. An der Verbindungsstelle dieses Abschnittes mit dem starren Teil des Lagerkörpers ist je eine Nut 21,22 angebracht, welche das elastische Federn der Abschnitte 19,20 erleichtert.
Auf der Aussenseite jedes der elastischen Abschnitte 19,20 ist ein Druckfeld 23 bzw. 24 angeordnet, das von je einem Dichtring 25 bzw. 26 umschlossen ist. Die Druckfelder 23,24 sind mit dem Kanal 14 durch einen Seitenkanal 27, einen Druckraum 28 und Zweigkanäle 29 bzw. 30 verbunden. Der Druckraum 28 ist nach aussen durch einen Kolben 31 abgeschlossen.
Von jedem der Druckfelder 23 bzw. 24 führt ein verhältnismässig enger Kanal 32 bzw. 33 in die zugehörige Bohrung 15,16. Er endet in einem in die Wände der Bohrung eingearbeiteten Druckfeld 34 bzw.
35.
Die Druckfelder 34,35 sind so bemessen, dass der in ihnen wirkende Druck unter normalen Verhältnissen nur eine Kraft ausüben kann, die stets kleiner ist, als die Lagerkraft, mit der die Wellen an den elastischen Abschnitten 19,20 abgestützt werden.
Wenn dem dargestellten Motor durch den Zulauf 10 Drucköl zugeführt wird, so versucht der in der Druckkammer 11 auftretende Druck die Zahnräder 4,5 radial gegen die Lagerkörper und diese gegen die Wand der Ausnehmung 2 zu drücken. Diese anfängliche Belastung könnte dazu führen, dass sich an den Berührungsstellen kein schmierender Ölfilm bilden kann. Sofort dringt aber Druckmittel durch den Kanal 14 bis zu den Druckfeldern 23 und 24. Diese sind so gross, dass sie die Lagerkörper gegen die auf die Zahn- räder wirkende Kraft von dem Gehäuse 1 abdrücken und die Zahnräder beiderseits der Druckkammer 11 an das Gehäuse 1 dichtend heranschieben. Gleichzeitig dringt auch Druckmittel durch die Kanäle 32,33 und füllt die Druckfelder 34,35, wodurch der grösste Teil der an dieser Stelle wirksamen Lagerkraft von dem Flüssigkeitsdruck in diesen Druckfeldern aufgenommen wird.
Die Zahnradwellen liegen also an den mechanischen Berührungsstellen nur noch mit geringer Last an dem Lagerkörper an, von den Druckfeldern 34, 35 breitet sich ein Schmierfilm aus, und das in der Druckkammer 11 befindliche Drucköl kann die Zahnräder drehen. Auf diese Weise kann der Motor auch gegen Last anlaufen.
Der Kolben 31 hält den Lagerkörper auch gegen etwa an diesem entlang aus der Druckkammer 11 eindringende Druckflüssigkeit an dem Gehäuse auf der Druckseite des Motors und trägt neben andern, nicht beschriebenen Massnahmen dazu bei, dass alle auf den Lagerkörper einwirkenden Kräfte und Momente mindestens nahezu im Gleichgewicht sind.
Sollte aus irgendeinem ausserordentlichen Grunde, z. B. bei schwankenden Drücken im Zulauf, der Druck in den Druckfeldern 34,35 die Lagerkraft überschreiten, so dass sich die Wellen von den elastischen Abschnitten 1 ?, 20 des Lagerkörpers abzuheben versuchen, so fällt der Druck in diesen Druckfeldern
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rasch ab, da durch die Kanäle 32,33 nur wenig Druckmittel nachströmt. Die Wellen kehren daher sofort in die Berührungslage zurück, was notwendig ist, um den Leistungsgrad herabmindernde Flüssigkeitsver- luste zu vermeiden.
Diese Drosselwirkung der Kanäle 32,33 ist aber nicht für alle Fälle notwendig ; es ist daher möglich, den Lagerkörper in der vereinfachten Art nach Fig. 3 auszubilden. Bei dieser Ausbildungsform sind in bei- den elastischen Abschnitten des Lagerkörpers 8 oder 9 radiale Bohrungen 36,37 angeordnet, deren inneres
Ende jeweils das an die Lagerbohrung 15,16 grenzende Druckfeld darstellt. Die äusseren Enden der radia- len Bohrungen sind zu Abschnitten 38,39 mit grösserem Durchmesser ausgeweitet, deren Querschnitt den
Druckfeldern 23,24 nach Fig. 2 entspricht. An Stelle der Dichtringe 25,26 sind die Abschnitte nach ) aussen durch Kappen 40 bzw. 41 aus elastischem Werkstoff abgedichtet, die mit ihren einwärts gerichte- ten Rändern auf den am inneren Rand der Abschnitte 38,39 gebildeten Schultern 42 bzw. 43 aufstehen.
Die Bohrungen 36, 37 sind durch Seitenkanäle 44 bzw. 45 mit dem Druckraum 28 verbunden.
Die Druckfelder wirken auf dieselbe Weise, wie es zu Fig. 2 beschrieben wurde. Wenn es sich als notwendig erweisen sollte, können in die Bohrungen 36,37 noch Einsatzstücke eingelegt werden, welche i die Bohrungen bis auf einen kleinen Drosselquerschnitt verschliessen, also dasselbe bewirken wie die Ka- näle 32,33.
Wenn die Maschine als Pumpe verwendet wird, wobei der Drehsinn umgekehrt ist und die Druckkam- mer 11 als Sammelraum für die geförderte Druckflüssigkeit dient, treten dieselben Druckverhältnisse und
Wirkungen auf, wie es für die Verwendung der Maschine als Motor beschrieben wurde.
Statt der brillenförmigen Lagerkörper können auch auf jeder Seite der Zahnräder zwei Lagerbüchsen verwendet werden, die mit passenden Flächen aneinander grenzen oder federnd oder fest miteinander verbunden sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Flüssigkeitsmaschine - insbesondere Motor - mit in einem Gehäuse umlaufenden, miteinander kämmenden Zahnrädern, deren Wellen auf jeder Seite in einem gemeinsamen Lagerkörper gelagert sind, der aussen und an den Lagerflächen der Zahnradwellen miteinander sowie mit der Hochdruckseite der Ma- schine verbundene Druckfelder hat und bei welchem an jeder Lagerstelle durch einen Schlitz ein elasti- scher Abschnitt gebildet ist, der an seiner Aussenseite ein eigenes Druckfeld hat, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksame Fläche des aussenliegenden Druckfeldes (23,24) grösser als diejenige des zugehörigen inneren Druckfeldes (34,35) ist und dass die sich aus der wirksamen Fläche und der Grösse des Hochdruk- kes ergebende Kraft des äusseren Druckfeldes grösser, die des inneren Druckfeldes kleiner ist als die an dieser Stelle die Welle (6)
abstützende Lagerkraft.