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Flüssigkeitsmaschine mit umlaufenden Verdrängungskörpern
Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitsmaschine mit umlaufenden, ineinander kämmenden Verdrän- gungskörpern, deren Wellenenden in einzelnen oder paarweise zusammengefassten Lagerkörpern gelagert sind, mit einer unter Hochdruck stehenden Gehäusenut, die sich in dem die Verdrängungskörper umge- benden Bereich von einer im wesentlichen nahe der Hochdruckkammer liegenden, unter Druck stehenden
Stelle bis in die Nähe der Niederdruckkammer erstreckt, wodurch Verdrängungskörper und Lagerkörper von der Druckflüssigkeit zwischen Gehäusenut und Niederdruckkammer dichtend an die Gehäusewand ge- presst werden.
Die bisher bekannten Flüssigkeitsmaschinen dieser Art sind mit zahlreichen einzelnen, von Dichtungen umgrenzten Druckfeldern versehen und weisen daher verschiedene Mängel auf so sind z. B. bei Be- arbeitung und Zusammenbau von Pumpen und Motoren infolge dieserAxial-undRadial-Druckfelder zahlreiche Arbeitsgänge erforderlich, und weiters werden die Geräte durch die notwendigen Abdichtungen wesentlich verteuert. Die verschiedenen abzudichtenden Druckfelder, die dem hydraulischen Kräfte-und Momentenausgleich dienen sollen, setzen auch die Betriebssicherheit herab ; besonders bei sehr hohen Drücken können die elastischen Dichtschnüre gelegentlich in durch Ungenauigkeit der Bearbeitung entstehende Spalte eingequetscht werden.
Bei den bisher bekannten Ausführungsformen besteht schliesslich der Nachteil, dass das Umkehren der Dreh- und Durchfluss-Richtung die hydraulischen und mechanischen Verhältnisse meist erheblich verschlechtert bzw. dass diese Umschaltung überhaupt erst durch besondere konstruktive Änderungen ermöglicht wird dies ist vor allem für den Betrieb als Motor wichtig.
Nach der Erfindung werden nun bei Flüssigkeitsmaschinen der eingangs beschriebenen Bauart diese Nachteile dadurch behoben, dass zum Ausgleich des auf die Lagerkörper wirkenden, vom axialen Flüssigkeitsdruck bewirkten Kippmoments auf der Niederdruckseite jedes Lagerkörpers am Mantel mindestens zwei getrennte Bereiche vorhanden sind, deren einer mit der Hochdruckkammer, der andere mit der Niederdruckkammer verbunden ist.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die an den Lagerkörpern zum Ausgleich des Kippmoments vorgesehenen getrennten Bereiche als Ausnehmungen an ihnen selbst und/oder an der Gehäusewand ausgebildet, welche beiderseits mindestens eines an die gegenüberliegende Wand dichtend ange- drückten-insbesondere elastischen-Stopfens liegen und von denen mindestens eine unmittelbar an die Niederdruckkammer grenzt und mindestens eine zweite, von den Verdrängungskörpern weiter entfernte Ausnehmung mit der Hochdruckkammer verbunden ist.
Zweckmässig ist mindestens einer der an den Lagerkörpem angebrachten getrennten Bereiche zum Ausgleich des Kippmoments durch die Oberfläche eines Dichtstopfens gebildet, der in eine mit der Hochdruckkammer verbundene Bohrung des Lagerkörpers oder des Gehäuses eingesetzt ist, wobei der zwischen beiden Druckfeldern liegende Mittelteil der Mantelfläche des Lagerkörpers auch bei sehr hohen Drücken sicher abdichtet.
Durch die erfindungsgemässe Ausgestaltung der Flüssigkeitsmaschinen fallen bei der Herstellung verschiedene Dichtungsteile und Arbeitsgänge weg, so dass einzelne Bauteile und auch die Maschine selbst vereinheitlicht werden können ; weiters liegen gegenüber den bisherigen Ausführungsformen die Druckfelder wesentlich günstiger bzw. können teilweise überhaupt weggelassen werden, ohne dadurch den hydrau-
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lischenKräfte- und Momenten-Ausgleich zu beeinträchtigen. Lagerkörper und Verdrängungskörper werden ohne zusätzliche Teile zur Niederdruckseite gedrückt, wo sie dichtend am Gehäuse anliegen ; das auf die
Lagerkörper wirkende Kippmoment wird bei richtiger Bemessung der Hochdruck- und Niederdruck-Berei- che ausgeglichen.
Flüssigkeitsmaschinen der eingangs beschriebenen Bauart mitAxial-Druckfeldernauf den äusseren En- den des Lagerkörpers, die über den Passungsspalt zwischen Gehäuse und den zur Niederdruckseite gedrück- ten LagerkörpernDruckflüssigkeit erhalten und durch Dichtungsstreifen von den unter Niederdruck stehen- den Druckfeldern getrennt sind, werden erfindungsgemäss derart ausgebildet, dass die an den Lagerkörpern angebrachten, unter Hochdruck stehenden Ausnehmungen über eine Kante des Lagerkörpers hinweg unmit- telbar mit den Axialdruckfeldern verbunden sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Flüssigkeitsmaschine sind Gehäuse- und Lagerkörper be- züglich beider Zahnräder symmetrisch ausgebildet, wobei ferner die Gehäusenuten um mehr als eine ab- dichtende Teilung der Verdrängungskörper von den beiderseitigen Druckkammern der Maschine entfernt enden und durch das radiale Spiel zwischen Lagerkörper und Gehäuse mit der jeweiligen Hochdruckkam- mer der umkehrbar betriebenen Maschine verbunden sind.
In der Zeichnung sind mehrere beispielsweise Ausführungsformen erfindungsgemässer Flüssigkeits- maschinen dargestellt. Es zeigen : Die Fig. 1 und 2 eine Flüssigkeitsmaschine im Querschnitt I-I der Fig. 2 mit teilweisem Schnitt durch eineLagerbrille und einen Sperrstopfen bzw. im Längsschnitt II-II der Fig. l ; die Fig. 3 und 4 den zugehörigen Lagerkörper in Seitenansicht von der Saugseite her sowie in Draufsicht ; die Fig. 5 und 6 eine andere Flüssigkeitsmaschine in waagrechtem Querschnitt V-V der Fig. 6, wieder im Mittelschnitt durch den Sperrstopfen bzw. im Längsschnitt VI-VI der Fig. 5 ;
Fig. 7 zu einer Variante dieser zweiten Ausführungsform mit Entlastungsventilen einen Teilschnitt VI-VI der Fig. 5 ; die Fig. 8 und 9 einen brillenförmigen Lagerkörper zu dieser dritten Ausführungsform in Seitenansicht bzw. im Mittelschnitt IX-IX der Fig. 8.
Das Gehäuse 1 der als Pumpe oder Motor verwendbaren Flüssigkeitsmaschine ist mit einem Nieder- druckkanal 2 und einem gleichachsig gegenüberliegenden Hochdruckkanal 3 versehen (Fig. 1). Beide
Kanäle 2,3 münden in einen Hohlraum des Gehäuses l, der durch zwei in der Mitte ineinander übergehende Ausdrehungen 4 und 5 gebildet wird. In diese Ausdrehungen 4 und 5 sind zwei beiderseits mit Wellenzapfen versehene Zahnräder 6 und 7 eingesetzt. Die Wellenzapfen sind in Bohrungen 8 und 9 brillenförmiger Lagerkörper 10 und 11 gelagert, die genau in die Ausdrehungen 4 und 5 des Gehäuses 1 passen. Ein Wellenzapfen des unteren Zahnrades 7 ragt aus dem Lagerkörper 11 und einem das Gehäuse 1 abschliessenden Gehäusedeckel mit einem Konus heraus und kann mit einer nicht dargestellten Antriebsvor- richtung gekuppelt werden.
In den die Zahnräder umschliessenden zylindrischen Flächen der Ausdrehungen
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kanals 2 erstrecken.
Wird das Zahnrad 7 in der in Fig. 1 durch einen Pfeil angegebenen Drehrichtung angetrieben (Betrieb als Pumpe), so drehen sich die Zahnräder 6 und 7 in gegenläufigem Sinn. Das durch den Saugkanal 2 eintretende Druckmittel, z. B. Öl, wird dadurch von den Zahnkammern 14 nach den Gehäusenuten 12 und 13 und damit nach dem Druckkanal 3 gefördert. Durch den dort herrschenden Druck werden die Zahnräder zur Niederdruckseite geschoben, so dass an den zwischen den Gehäusenuten 12 bzw. 13 und dem Saugkanal 2 gelegenen Teilen 15 der Gehäusewand jeweils mindestens ein Zahnkopf dichtend vorübergleitet und Hochdruck- und Niederdruckteil voneinander trennt.
Mit den Zahnrädern werden auch die Lagerkörper 10,11 nach der Saugseite gedrückt, wodurch auf der Druckseite zwischen ihnen und dem Gehäuse Spalte 16 entstehen (Fig. 2). Auf Grund des Axialspieles und der axialen Beweglichkeit kann bei Betrieb der Flüssigkeitsmaschine Drucköl über die Spalte 16 und dieAxialspalte17 zwischen denLagerkörpern und dem Gehäuse zu Ausfräsungen 18 auf der Saugseite flie- ssen. Der gesamte unter Druck stehende Bereich der Lagerkörper 10,11 wird durch in Bohrungen 20 der Lagerkörper eingesetzte elastische Sperrstopfen 19 und metallischen Formschluss zwischen den Lagerkörpern und dem Gehäuse gegenüber der Saugseite abgedichtet (Fig. 3).
Um den entlasteten Bereich eindeutig zu bestimmen, sind in die Mantelflächen der Lagerkörper noch Entlastungsnuten 21 eingefräst, die über Einfräsungen 22 direkt mit der Niederdruckkammer verbunden sind.
Auf den von den Zahnrädern abgewandten Lagerkörperstirnseiten 23 sind zur Abgrenzung von Axial-
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gen 25 umschlossenen, auch die beiden Lagerbohrungen 8,9 umschliessenden Bereiche 27 sind durch Entlastungsbohrungen 28 mit dem Niederdruckteil der Flüssigkeitsmaschine verbunden.
Die Axialdruckfelder 24 sind so ausgelegt, dass die Lagerkörper 10,11 an die Seitenflächen der
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