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Verstell- Zahnradpumpe
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AnschlussbohrungFördermediums in den Zahnlücken und für die Geräuschminderung ebenso wichtig ist es, dass sich auch bei den auseinanderkämmenden Zähnen in den Zahnlücken kein übermässiger Unterdruck ausbildet, weil dieser erhebliche Schwingungen in der Saugleitung und Kavitationserscheinungen zur Folge hat.
Es sind zwar bei den heute bekannten Zahnradpumpeti allgemeiner Bauart mit konstanter Förder- menge verschiedene, derselben Aufgabe dienende bauliche Massnahmen bekannt, jedoch können die- selben im vorliegenden Falle nicht übernommen werden, weil hier der Überdeckungsgrad der Verzahnung je nach eingestellter Fördermenge vom Wert 1, 0 bis über 2,0 hinaus wechselt. Ausserdem unterscheiden sich die Betriebsverhältnisse der Verzahnung bei der Verstell-Zahnradpumpe auch insofern grundlegend von jenen normaler Zahnradpumpen, als dort auch das Flankenspiel der Verzahnung je nach eingestellter
Fördermenge von annähernd Null bis zu einem ungewöhnlich grossen Wert wechselt.
Eingehende Untersuchungen ergaben schliesslich die in den Fig. 2 und 3 durch dicke Linien darge- stellte Formgebung der waagrecht schraffierten Ausnehmungen 9a, 9b, 9c und 9d an den inneren Gehäuse- planflächen im Bereich der beiden Zahneingriffe. In Fig. 2 sind die Zähne der Zahnräder 4 und 5 (s. Fig. 1) und in der Fig. 3 die Zähne der Zahnräder 5 und 6 (s. Fig. 1) als dünne Linie in Eingriffsstellung gezeigt.
Während in Fig. 2 die Zähne eine gegenseitige Stellung einnehmen, welche dem grösstmöglichen Achsen- abstand entspricht, zeigt die Fig.. 3 die miteinander kämmenden Zähne bei kleinstmöglichem Achsen- abstand, aber mit Flankenspiel. In beiden Figuren sind die druckbelasteten Zahnflanken durch Pfeile besonders bezeichnet und die Eingriffsbilder beider Figuren entsprechen denen einer dreirädrigen Verstell-
Zahnradpumpe bei einer Einstellung auf grösste Fördermenge und es könnte sich z. B. um denRädersatz zu dem in Fig. 1 dargestellten Teilgehäuse handeln. Dementsprechend sind auch in den Fig. 2 und 3 die miteinander kämmenden Zahnräder wie dort mit 4,5 und 6 bezeichnet und die Drehrichtung der
Zahnräder ist durch Pfeile angezeigt.
Es sei zunächst darauf hingewiesen, dass erfindungsgemäss die Pumpe nur für den Betrieb in einer bestimmten Förderrichtung und damit auch für eine bestimmte Drehrichtung des treibenden Zahnrades 4 eingerichtet werden soll. Dementsprechend erfolgt die Flankenberührung der Zähne nur entlang den in die Fig. 2 und 3 eingezeichneten Eingriffsgeraden El bzw. Ex'welche die Mittellinie = Zentrale X im Winkel 900 - al bzw. 90 - (X schneiden. Zur Vermeidung von Quetschungen des Mediums in den Zahnlücken sollen letztere beim Zusammenkämmen stets so lange mit dem Saugraum (s. Fig. 1 und 2) bzw. mit dem Druckraum der Pumpe (s. Fig. 1 und 3) in hydraulischer Verbindung bleiben, bis der von den tragenden Flanken eingeschlossene, in den Fig. 2 und 3 schräg gestrichelte Zahnraum sein kleinstes Volumen aufweist.
Das ist praktisch dann der Fall, wenn die von den tragenden Flanken auf der Eingriffsgeraden El bzw. E, abgegrenzte und der Eingriffsteilung entsprechende Strecke 0 durch die Hauptmittellinie X des Pumpengehäuses (s. Fig. 1, 2 und 3) halbiert wird. Dies ist bei der in den Fig. 2 und 3 dargestellten Stellung der Verzahnung gerade der Fall.
Zur Vermeidung eines unerwünschten Unterdrucks in den von den Flanken eingeschlossenen Zahnräumen sollen diese sofort nach erreichtem kleinstem Volumen mit dem gegensätzlichen Förderraum der Pumpe, bei dem Beispiel Fig. 2 also mit dem Druckraum und beim Beispiel Fig. 3 mit dem Saugraum der Pumpe in hydraulische Verbindung gebracht werden, damit sich die bei der weiteren Drehung wieder vergrössernden eingeschlossenen Volumen von dort aus zwanglos mit Fördermedium nachfüllen können.
Diese Überlegungen führten schliesslich erfindungsgemäss zu der in den Fig. 2 und 3 durch starke Linien ausgezeichneten Formgebung der Gehäusewände im Eingriffsbereich, welche sich dadurch kennzeichnet, dass beiderseits des Eingriffsbereiches der miteinander kämmenden Verzahnungen Ausnehmungen 9a, 9b, 9c und 9d mit den waagrecht schraffiert angedeuteten Umrissformen vorgesehen sind, welche von den sich an die Stirnflächen der Zähne abdichtend anschmiegenden Gehäuseplanflächen nur einen etwas der Eingriffsstrecke folgenden und in seiner Länge die Eingriffsstellung der Zähne nur wenig übertreffenden Dichtsteg übrig lassen und beiderseits der mit der Mittellinie X identischen und die drei Zahnradmitten verbindenden gemeinsamen Zentrale so geformt sind, dass sie sich bei der Stellung der Zähne,
bei welcher zwei Zahnlücken zusammen ein Minimum an eingeschlossenem Volumen besitzen (wie bei den Beispielen von Fig. 2 und 3 gezeichnet), den dieses Volumen umschliessenden Zahnflankenumrissen auf geringen Abstand bzw. so weit nähern, dass schon bei kleiner Abweichung der Zahnstellungen von dieser sogenannten neutralen Stellung aus die gewünschten hydraulischen Verbindungen der Zahnlückenpaare zu dem Saug- bzw. Druckraum der Pumpe zustande kommen.
Es sind zwar ähnliche Vorschläge schon bekannt (vgl. USA-Patentschrift Nr. 2, 354, 992 und deutsche Patentschrift Nr. 366152). In beiden Fällen wurde jedoch vorausgesetzt, dass die Zähne praktisch spielfrei ineinandergreifen und dass keine Achsenabstandsänderung vorkommt. Die Formgebung der erfindungsgemässen Aussparungen zur Zu- bzw. Ableitung des Fördermediums an den Stirnflächen der Zähne im Ein-
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griffsbereich berücksichtigt aber die bei der Verstell-Zahnradpumpe vorkommende Abstandsänderungda- durch, dass sie auf die Volumenänderung von jeweils zwei miteinander kommunizierenden Zahnlücken abgestimmt ist.
Die angegebene Ausbildung der Ausnehmungen zur Zu- und Ableitung des Mediums im Eingriffsbereich der Zähne brachte zwar bereits eine wesentliche Minderung des Betriebsgeräusches der Verstell- Zahnradpumpe, doch könnte die Geräuschentwicklung noch weiter gemindert werden, wenn durch besondere bauliche Massnahmen beim Gehäuse dafür gesorgt wird, dass auch der schroffe Druckwechsel in den von der Saug- zur Druckseite und umgekehrt wechselnden Zahnlücken etwas sanfter abläuft. In diesem Sinne macht die Erfindung den weiteren Vorschlag, die bereits vorgeschlagenen Ausnehmungen 9a, 9d (s. Fig. 2 und 3) im Bereich der auf der Saugseite der Pumpe zusammen-bzw. auseinanderkämmenden Zähne der Umrissform der diesseitigen Zahnflanken der sich in neutraler Stellung befindenden Zähne (s.
Fig. 2 und 3) nur auf einen Abstand "a" zu nähern, um in den vom Saugraum zum Druckraum wechselnden Zahnlückenpaaren eine gewisse Vorkompression und in den vom Druckraum zum Saugraum wechselnden Zahnlückenpaaren nach Überschreitung der neutralen Stellung eine gewisse Expansion des in ihnen eingeschlossenen Fördermediums zu ermöglichen. Die Kompression bzw. Expansion bewirkt dann den gewünschten sanfteren und daher weniger Geräusche erzeugenden Druckwechsel in den in sich geschlossenen Zahnlückenpaaren.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verstell-Zahnradpumpe mit mindestens drei miteinander kämmenden Zahnrädern, wobei der
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die an den Stirnflächen des Zahnrades anliegende Planfläche des Gehäuses mit einer vom Druckraum (3) ausgehenden und etwa im Bereich der Stirnflächen der Zähne verlaufenden Ausnehmung bzw. Nut (8, 8*) versehen sind bzw. ist.