Als Motor oder Pumpe wirkende hydraulische Drehkolbenmaschine Die Erfindung betrifft eine als Motor oder Pumpe wirkende hydraulische Drehkolbenmaschine, deren Zahnkörper mittels einer Welle oder Zapfen beider seits in Lagerkörpern drehbar gelagert sind.
Wenn Drehkolbenmaschinen, wie Zahnradmaschi nen, unter hohen Drücken arbeiten, müssen die zur Lagerung der Wellen oder Zapfen der Dreh- bzw. Zahnkolben bestimmten Lager geschmiert und ge kühlt werden.
Die erfindungsgemässe Drehkolbenmaschine zeich net sich nun dadurch aus, dass in der Lagerboh- rungsfläche wenigstens des einen Lagerkörpers wenig stens eine schraubenlinienförmige Nut angeordnet ist und dass beide Enden der Nut mit Stellen im Maschi nengehäuse verbunden sind, die unter gleichem Druck stehen, so dass bei Drehung des in der Lagerbohrung befindlichen Zapfens oder Wellenteils von der durch die Maschine strömenden Flüssigkeit ein Teil abge zweigt wird und als Schmier- und Kühlmittel durch die schraubenlinienförmige Nut fliesst.
In der Zeichnung ist als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes eine Zahnradpumpe darge stellt. Es zeigt: Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Zahnrad pumpe, Fig.2 einen Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 einen Teilschnitt nach der Linie III-III in Fig. 2 und Fig. 4 eine Einzelheit im Schnitt und in grösserem Massstabe.
Die Pumpe weist ein aus zwei Teilen 1 und 2 gebildetes Pumpengehäuse auf, das eine Pumpen kammer 3 mit einem Einlass 4 und einem Auslass 5 umschliesst. In der Pumpenkammer 3 befinden sich zwei miteinander kämmende Zahnkörper 6 und 7, die beidenends mittels einer Welle 8 bzw. mittels Zapfen 9 in den Lagerkörpern 10 drehbar gelagert sind, welche Lagerkörper den Zahnkörpern zuge kehrte Flansche 11 besitzen. Unter dem Drucke der durch die Pumpe geförderten Flüssigkeit werden die Flansche 11 an die Seitenflächen der Zahnkörper angedrückt. Die Welle 8 ist einenends aus dem Pum pengehäuse 1, 2 herausgeführt und mit einem An triebsmotor gekuppelt.
Wird die Welle 8 im Sinne der Pfeilrichtung A in Fig. 2 in Drehung versetzt, wird durch den Ein lass 4 eintretende Flüssigkeit durch die Zahnkörper 6 und 7 entgegen einem Druck in Richtung auf den Auslass 5 und durch den letzteren hindurch geför dert. Die dabei auftretende Druckverteilung rings um die Zahnkörper 6 und 7 herum ergibt eine Kraft wirkung auf die Lager jedes Zahnkörpers, die durch die Pfeilrichtung B von Fig. 2 angedeutet ist.
Die Aufnahme dieser Kraft ist durch eine geeig nete Schmierung möglich, zu welchem Zwecke schraubenlinienförmige Nuten 12 in den Lagerboh- rungsflächen der Lagerkörper 10 vorgesehen sind, die von den äussern in Richtung auf die innern Bohrungsenden verlaufen, derart, dass anlässlich der Drehung der Welle 8 bzw. der Zapfen 9 Flüssigkeit von aussen nach innen in Richtung auf die Seiten flächen der Zahnkörper zufliesst. Die schrauben- linienförmigen Nuten 12 erstrecken sich über einen Winkel C, dessen Ergänzungswinkel (360 - C) sich in der Richtung der Kraft B in Fig. 2 öffnet.
Wie Fig. 4 zeigt, ist jede Nut 12 durch gratartige Erhö hungen 13 in drei nebeneinander verlaufende Teil nuten 12a, 12b und 12c unterteilt, deren Breite (auf der offenen Seite) drei- bis viermal grösser ist als die Nutentiefe. Die Wandungen der Teil nuten sind abgeschrägt oder abgerundet, um den Durchfluss der Flüssigkeit von den äussern nach den innern Enden der Nuten zur Schmierung der Lager zu erleichtern.
Beim Betrieb der Pumpe tritt unter der Wirkung des Flüssigkeitsdruckes an der Eintrittsseite Flüssig keit durch im Pumpengehäuse vorgesehene Bohrun gen 14 und 15 in Kammern 16 über, die durch den Pumpengehäuseteil 1 bzw. 2 und die äussern Stirnflächen der Lagerkörper 10 begrenzt sind. In den an den Stirnseiten der Zahnkörper anliegenden Stirnflächen der Flansche 11 der Lagerkörper sind ringförmige Kammern 17 eingearbeitet, die über radiale, in den genannten Flanschstimflächen einge arbeitete Nuten 18 mit der Eintrittsseite 4 der Pumpe verbunden sind.
Zufolge der Anordnung der Kammern 16. und 17 an beiden Stirnflächen der Lagerkörper 10, 11, welche Kammern unter sich durch die in die Lager flächen eingearbeiteten, schraubenlinienförmigen Nu ten 12 verbunden sind und selbst über Bohrungen 14, 15 bzw. Nuten 18 Verbindung mit der Ein trittsseite der Pumpe haben, wird erreicht, dass wäh rend des Betriebes der Pumpe unter der Wirkung der Viskositätskräfte sich ein Flüssigkeitsstrom, der unter dem Flüssigkeitsdruck an der Eintrittsseite der Pumpe steht, durch die Bohrungen 14 und 15, die Kammern 16, die schraubenlinienförmigen Nuten 12, die Kammern 17 und die Nuten 18 einstellt.
Ein solcher Flüssigkeitsstrom ist in Fig.3 durch die Pfeilrichtungen<I>D, E, F, G, H,</I> 1 dargestellt. Ver suche haben gezeigt, dass dieser Flüssigkeitsstrom in der Praxis vollkommen zur Kühlung und Schmierung der Welle oder Zapfen der Zahnkörper ausreicht, selbst wenn die Pumpe zur Förderung von Flüssig keiten mit niedrigen Viskositätsgraden verwendet wird.
Die Anordnung schraubenlinienförmiger Nuten 12 in den Laufflächen der Lager ermöglicht die Bil dung eines sich ständig erhaltenden Flüssigkeitsfilms auf den unter Druck stehenden Teil der Lauffläche des Lagers, so dass eine günstigste Abstützung der Welle oder Zapfen vorhanden ist. Um dieses Ziel zu erreichen, erstreckt sich die schraubenlinienförmige Nut über die ganze Länge des Lagers, ist aber nur über etwa zwei Drittel des Umfanges der Lager fläche in die letztere eingearbeitet, derart, dass der grösste Teil der Länge der Nut sich in einem Teil der Lauffläche befindet, die während des Betriebes der Maschine nicht unter Druck steht.
Dies hat zur Folge, dass die Nut nicht in den unter Druck ge setzten Teil der Lauffläche des Lagers zu liegen kommt, in dem der Flüssigkeitsfilm seine Wirkung auszuüben hat, so dass an dem unter Druck stehen den Teil der Lauffläche keine Flächenverminderung oder -unterbrechung vorhanden ist.
Versuche haben ergeben, dass ein zur Kühlung und Schmierung des Lagers ausreichender Flüssig keitsstrom sich dann einstellt, wenn eine Nut vor gesehen ist, die eine verhältnismässig geringe Tiefe bei einer verhältnismässig grossen Breite (auf der offenen Seite) aufweist, wobei es sich als zweck mässig erwiesen hat, eine Nutbreite zu wählen, die das Drei- oder Mehrfache der Nuttiefe ausmacht. Um einen grösseren Flüssigkeitsstrom durch das La ger hindurch zu erhalten, können auch zwei oder mehr solcher schraubenlinienförmiger Nuten vorge sehen sein, wobei aber vorzugsweise bei einer Mehr zahl von Nuten diese derart nahe nebeneinander vor zusehen sind, dass sie praktisch eine Nut darstellen und die Wirkung einer solchen aufweisen.
Dieser Fall ist dann vorhanden, wenn zwischen zwei be nachbarten Nuten eine diese voneinander trennende gratartige Erhöhung vorhanden ist, wobei sowohl die innern als auch die äussern Kanten, mindestens aber die letzteren, gebrochen oder abgerundet sind, was den Austritt der Flüssigkeit aus der Nut an der Stelle, an der sich das Lagerspiel zwischen der Welle oder Zapfen und der Lagerbohrung befindet, und die Verteilung über den Umfang der Welle oder der Zapfen begünstigt.
Bei Zahnkolbenmaschinen, deren Zahnkolben und Welle oder Zapfen aus einem Stück hergestellt sind, werden zur Verbindung der Lagerbohrungen mit der Einlassseite vorzugsweise quer durch die Aussenseite der Lager angeordnete Nuten vorgesehen.
Beim Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass der zur Kühlung und Schmierung der Lager dienende Flüssigkeitsstrom von aussen nach innen auf die Seitenflächen der Zahnkörper gerichtet ist. Die Strömungsrichtung könnte aber auch umgekehrt sein.
Für den Fall der Verwendung von aus einem Stück hergestellten Lagerkörpern ist die Strömungs richtung der Flüssigkeit von der Einlassseite her zu den Nuten vorzugsweise so gewählt, wie sie in Verbindung mit dem Ausführungsbeispiel beschrie ben worden ist. Bei dieser Strömungsrichtung lassen sich irgendwelche Schwierigkeiten vermeiden, die entstehen können, wenn die Flüssigkeit einer Stelle, an der eine hohe Turbulenz herrscht, wie dies bei spielsweise in den Zahnlücken des Zahnkolbens auf der Einlassseite der Pumpe der Fall ist, entnommen wird.
Wird die Maschine als Motor betrieben, findet eine Umkehrung der Drehrichtung der Zahnkolben statt und die Strömungsrichtung der Flüssigkeit wird umgekehrt, das heisst die Eintrittsseite der Pumpe wird zur Austrittsseite des Motors. Die Abzweig stelle für die Kühl- und Schmierflüssigkeit befindet sich somit auch beim Motorbetrieb auf der Nieder druckseite der Maschine.
Bei einer Drehkolbenmaschine braucht nicht un bedingt jedes der vorhandenen Lager mit einer Nut zum Durchlassen eines Kühl- und Schmierflüssig keitsstromes versehen zu sein. Je nach den Verhält nissen genügt es, wenn ein oder mehr als eines der Lager in der beschriebenen Weise ausgebildet ist bzw. sind.