CH626950A5

CH626950A5 -

Info

Publication number: CH626950A5
Application number: CH375778A
Authority: CH
Inventors: Fritz Haupt
Original assignee: Maag Zahnraeder & Maschinen Ag
Priority date: 1978-04-07
Filing date: 1978-04-07
Publication date: 1981-12-15
Also published as: IT7921541A0; GB2018901B; DE2825616C2; JPS5862190U; SU912056A3; DE2825616A1; FR2422052B1; IT1112428B; JPS54137104A; US4268232A; GB2018901A; FR2422052A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpranpe, bei der in einem Förderraum eines Gehäuses zwei miteinander kämmende, flüssigkeitsfördernde Zahnräder auf je einer Welle angeordnet sind, der mindestens auf der einen Seite des zugehörigen Zahnrades ein Wellenlager und zwischen diesem und dem Zahnrad eine den Förderraum begrenzende Gleitringdichtung zugeordnet ist.

Im Gegensatz zu Zahnradpumpen, deren Wellenlager im Förderraum angeordnet sind (DE-AS 26 49 130) eignen sich Zahnradpumpen der hier beschriebenen Gattung auch für

Flüssigkeiten, die wegen ihrer Viskosität und/oder ihres korrosiven Verhaltens von den Wellenlagern ferngehalten werden müssen. Bei einer bekannten gattungsgemässen Zahnradpumpe (US-PS 2 369 249) sind die beiden Wellen beiderseits des Förderraumes durch je eine Stopfbüchse hindurchgeführt und im Abstand beiderseits des Gehäuses in vom Gehäuse vollständig getrennten Wellenlagern gelagert. Bei dieser Anordnung können zwar selbst kleine Mengen des Fördermediums, die durch die Stopfbüchsen austreten könnten, kaum bis zu den Wellenlagern gelangen; es muss aber ein grosser Abstand der Wellenlager in Kauf genommen werden und deshalb eignet sich die Zahnradpumpe nur für einen mässigen Förderdruck, da die bei hohem Förderdruck auf die flüssigkeitsfördernden Zahnräder einwirkenden radialen Kräfte die Wellen in einer Weise verbiegen würden, die für Wirksamkeit und Lebensdauer der Stopfbüchsen schädlich wäre. Bei einer starken Durchbiegung der Wellen wäre sogar die Gefahr eines Anfressens der Lager gegeben.

Entsprechendes gilt auch für eine andere bekannte Zahnradpumpe der eingangs beschriebenen Gattung (US-PS 3 526 470), bei der jede der beiden Wellen im Abstand neben dem auf ihr befestigten flüssigkeitsfördernden Zahnrad ein Hilfszahnrad trägt und beiderseits dieses Hilfszahnrades in einem Gehäuseteil gelagert ist, der durch in radialer Richtung wirkende Gleitringdichtungen vom Förderraum abgetrennt ist. Bei dieser Anordnung sind die beiden Wellen zwar im Bereich der sie synchronisierenden Büfszaftnräder hinreichend starr gestaltet und gelagert; der grosse Lagerabstand der flüssigkeitsfördernden Zahnräder Iässt aber auch hier nur mässige Förderdrücke zu, denn bei höherem Förderdruck würden die auf die flüssigkeitsfördernden Zahnräder einwirkenden Kräfte die Wellen in einer Waise verbiegen, dre für die Lebensdauer der in radialer Richtung wirkenden Gleitringdichümgen schädlich wäre. Hinzu kommt, dass die auf jeder Welle angeordnete Gleitringdichtung, der ein Abstreifer vorgeschaltet ist, die Wellenlager nur unvollkommen schützen kann, so dass beim Fördern hochkorrosiver Flüssigkeiten bald Lagerschäden zu befürchten wären.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradpumpe der eingangs beschriebenen Gattung zu schaffen, die auch dann eine hoheLebensdauer erreichen kann,

wenn sie hochviskose und korrosive Flüssigkeiten mit hohen Drücken in der Grössenordmung von etwa 300 bar fördert.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Gleitringdichtung zwei koaxial zumindest annähernd in einer gemeinsamen Radialebene angeordnete Gleitringe aufweist, zwischen denen ein mit einem Sperrfluid beaufschlagbarer Zwischenraum gebildet ist.

Die beiden konzentrischen Gleitringe samt dem zwischen ihnen angeordneten Zwischenraum können in axialer Riehtung derr zugehörigen Welle nicht mehr Platz als ein einzelner Gleitring beanspruchen. Infolgedessen können die Wellenlager,

obwohl sie durch die Gleitringe und den mit einem Sperrfluid beaufschlagbaren Zwischenraum vollständig vom Förderraum getrennt sind, in geringem Abstand von den flüssigkeitsfördernden Zahnrädern angeordnet werden und so lässt sich bei gegebenem Wellenquerschnitt die Wellendurchbiegung selbst bei hohem Förderdruck sehr gering halten. Die koaxiale Anordnung der Gleitringe kann ausserdem dazu beitragen, die axiale Baulänge der Zahnradpumpe insgesamt gering zu halten. Durch Einleiten eines Sperrfluids in den Zwischenraum zwischen den Gleitringen lassen sich selbst Spuren des Fördermediums daran hindern, in den Teil der Pumpe einzudringen, dessen Material aus nicht korrosionsbeständigem Material gefertigt sein kann.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die beiden koaxialen Gleitringe zwischen Stirnflächen einer an der zugehörigen Welle zu gemeinsamer Drehung befestigten,

2

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

im Wellenlager axial und radial gelagerten, Laufbüchse und eines im Gehäuse gegen Drehen festgehaltenen Gegenrings angeordnet und durch Federn in axialer Richtung entgegen dem Druck des Fördermediums bzw. Sperrfluids belastet.

Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind einerseits die Wellenlager, zu denen die Laufbüchsen gehören, in raumsparender Weise mit den Gleitringdichtungen kombiniert und ist andererseits ein besonders weitgehender Schutz der Gleitlager gegen einseitige Überlastung infolge Durchbiegung der Wellen erreicht worden.

Die beschriebene Ausführungsform der Erfindung kann dadurch weitergebildet sein, dass die Laufbüchse einen glok-kenförmigen Flansch aufweist, der die Federn abstützt, den radial äusseren Gleitring umschliesst und gegen diesen in radialer Richtimg durch einen äusseren Dichtring abgedichtet ist, während der radial innere Gleitring gegen die zugehörige Welle durch einen inneren Dichtring abgedichtet ist. Diese Aufteilung der Dichtfunktionen - Abdichtung der mit der Welle umlaufenden Gleitringe gegenüber dem stillstehenden Gegenring einerseits und Abdichtung der Gleitringe gegenüber der Welle bzw. dem glockenförmigen Flansch der mit der Welle umlaufenden Laufbüchse andererseits — ermöglicht es, für die Gleitringe einen Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften und hoher Korrosionsbeständigkeit auszuwählen, der nicht besonders elastisch zu sein braucht, während für die Dichtringe ein Werkstoff vorwiegend im Hinblick auf seine Elastizität und Korrosionsbeständigkeit ohne besondere Rücksicht auf seine Gleiteigenschaften ausgewählt werden kann. So kommt beispielsweise für die Gleitringe Graphit und für die Dichtringe ein Elastomer in Frage.

Weitere vorteilhafte Merkmale der beschriebenen Ausführungsform der Erfindung können darin bestehen, dass zwischen jedem Gleitring und den zugehörigen Federn ein Druckring angeordnet ist, der mit dem Flansch zu gemeinsamer Drehung, jedoch axial verschiebbar verbunden ist, und dass der zugehörige Dichtring in einer zum Druckring hin offenen ringförmigen Aussparung des Gleitrings angeordnet und durch den Druckring belastet ist. Damit wird erreicht, dass der in achsparalleler Richtung wirkende Druck der Federn mehr oder weniger gleichmässig auf den zugehörigen, gegen örtliche Beanspruchungen möglicherweise empfindlichen Gleitring verteilt wird und andererseits eine Verformung des zugehörigen Dichtrings hervorruft, durch die eine sichere radiale Abdichtung zwischen dem Gleitring und der Welle bzw. dem glockenförmigen Flansch erzielt wird.

Jede der Laufbüchsen ist zweckmässigerweise mit der zugehörigen Welle zu einer starren Einheit in axialer Richtung verspannt. Dadurch kann das Widerstandsmoment der Wellen gegen Biegung erheblich erhöht werden, was die Deformation der Wellen verhindert und somit wiederum zur Schonung der Gleitringe beiträgt.

Das letztgenannte Merkmal ist mit besonderem Vorteil bei einer Zahnradpumpe anwendbar, deren Wellen in bekannter Weise beidseitig der flüssigkeitsfördernden Zahnräder gelagert und über einen aus dem Gehäuse herausragenden Wellenzapfen der einen Welle angetrieben sind. In diesem Fall sind die Wellen zweckmässigerweise an allen Lagerstellen mit je einer Laufbüchse axial verspannt.

Wenn die Zahnradpumpe in ebenfalls bekannter Weise auf den Wellen befestigte, miteinander kämmende Hilfszahnräder aufweist, ist es erforderlich, dass jede an ein Hilfszahnrad angrenzende Laufbüchse durch eine an dem Hilfszahnrad angreifende Spannvorrichtung, z.B. eine Spannkappe, in axialer Richtung verspannt ist. In diesem Fall kann jedes Hilfszahnrad zusammen mit der zugehörigen Laufbüchse und Welle eine bei gegebenen Abmessungen besonders biegesteife Einheit bilden, die jedoch leicht zerlegbar ist, wenn dies beispiels626950

weise zum Auswechseln der Gleitringe erforderlich werden sollte.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden anhand schematischer Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Gesamtansicht einer erfindungs-gemässen Zahnradpumpe, die längs der Drehachse ihrer einen Welle aufgeschnitten ist;

Fig. 2 den Schnitt II-II in Fig. 1; und

Fig. 3 eine vergrösserte Einzelheit aus Fig. 2.

Die dargestellte Zahnradpumpe hat ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 12, das an seinen beiden Stirnseiten durch je einen Gehäusedeckel 14 bzw. 16 abgeschlossen ist und einen Förderraum 18 samt Einlass 20 und Auslass 22 umschliesst.

Im Gehäuse 12 sind parallel zueinander zwei Wellen 24 und 24' angeordnet, die im wesentlichen gleichgestaltet sind mit der Ausnahme, dass die Welle 24' einen durch den Gehäuse-deckel 16 nach aussen ragenden Wellenzapfen 26 aufweist, während die Welle 24 vollständig zwischen den Gehäusedek-keln 14 und 16 angeordnet ist. Beide Wellen 24 und 24'haben je einen mittleren Wellenabschnitt 28, auf dem je ein flüssig-keitsförderndes Zahnrad 30 angeordnet, beispielsweise aufgeschrumpft ist. Die beiden Zahnräder 30 sind im Förderraum 18 angeordnet und kämmen miteinander, so dass sie, wenn die Welle 24' über den Wellenzapfen 26 angetrieben und dadurch auch die Welle 24 in Drehung versetzt wird, Flüssigkeit vom Einlass 20 durch den Förderraum 18 zum Auslass 22 fördern.

An den mittleren Wellenabschnitt 28 jeder Welle 24 und 24' schliesst sich beiderseits je ein Wellenabschnitt 32 von etwas geringerem Durchmesser an. Die Wellen 24 und 24' ragen mit ihren Wellenabschnitten 32 beiderseits des Förderraumes 18 in je einen brillenförmigen Gehäuseeinsatz 34 hinein, innerhalb dessen die Wellen je eine Wellenschulter 36 aufweist, an den sich ein Wellenabschnitt 38 von weiter verringertem Durchmesser anschliesst.

Jeder Wellenabschnitt 38 ist von einer Laufbüchse 40 umschlossen, die an ihrem dem zugehörigen flüssigkeitsfördernden Zahnrad 30 zugewandten Ende einen glockenförmigen Flansch 42 und an ihrem anderen Ende ein inneres Viel-nutprofil 44 aufweist. Jeder der Vielnutprofile 44 greift in ein entsprechendes äusseres Vielnutprofil 46 der zugehörigen Welle 24 bzw. 24' ein, so dass jeder der Lauf büchsen 40 mit der zugehörigen Welle zu gemeinsamer Drehung verbunden ist. Jede der Laufbüchsen 40 wird durch eine mit der zugehörigen Welle 24 bzw. 24' verschraubte Spannmutter 48 bzw. Spannkappe 48' gegen die zugehörige Wellenschulter 36 gepresst, so dass jede der beiden Wellen 24 und 24' mit ihren beiden Laufbüchsen 40 zu einer starren Einheit verspannt ist.

Jeder der Laufbüchsen 40 ist in einem Wellenlager 50 axial und radial gelagert, das zwischen dem zugehörigen brillenförmigen Gehäuseeinsatz 34 und Gehäusedeckel 14 bzw. 16 eingespannt ist und eine Auskleidung 52 aus einem Werkstoff mit guten Gleit- und Schmiereigenschaften, z.B. Bleibronze, aufweist. Während der Wellenabschnitt 38 vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Stahl mit schlechten mechanischen Eigenschaften besteht, weist die Laufbüchse 40 somit ausgesprochen gute Laufeigenschaften auf.

Der glockenförmige Flansch 42 jeder Laufbüchse 40 umschliesst einen radial inneren Gleitring 54 und einen konzentrisch dazu angeordneten, radial äusseren Gleitring 54'. Jeder der Gleitringe 54 und 54' liegt mit seiner dem zugehörigen flüssigkeitsfördernden Zahnrad zugewandten ebenen Stirnfläche an einer ebenfalls ebenen, radialen Stirnfläche eines Gegenrings 56 an, der in eine ringförmige Aussparung des zugehörigen brillenförmigen Gehäuseeinsatzes 34 eingesetzt und darin durch einen oder mehrere achsparallele Stifte

3

s

10

15

20

25

30

35

40

45

50

55

60

65

626950

58 drehfest gehalten und durch eine innere und zwei äussere Rundschnurdichtungen 60 abgedichtet ist.

An der vom zugehörigen Gegenring 56 abgewandeten ebenen Stirnfläche jedes Gleitrings 54 und 54' liegt ein Druckring 62 bzw. 62' unter dem Druck von achsparallelen Federn 64 an, die in gleichmässigen Winkelabständen in ebenfalls achsparallelen Löchern 66 des zugehörigen glockenförmigen Flansches 42 gehalten sind. Jeder Druckring 62 und 62' ist durch achsparallele Stifte 58 zu gemeinsamer Drehung jedoch axial verschiebbar mit der zugehörigen Laufbüchse 40 verbunden.

Zwischen jedem inneren Gleitring 54 und dem Wellenabschnitt 32 der zugehörigen Welle 24 bzw. 24' ist ein innerer Dichtring 70 angeordnet; in entsprechender Weise ist zwischen jedem äusseren Gleitring 54' und der inneren Mantelfläche des zugehörigen glockenförmigen Flansches 42 ein äusserer Dichtring 70' angeordnet. Während die Gleitringe 54 und 54' aus einem verhältnismässig unelastischen Werkstoff mit guten Gleiteigenschaften wie Graphit hergestellt sind, bestehen die Dichtringe 70 und 70' aus einem Elastomer und werden deshalb vom Druck der Federn 64, der über den zugehörigen Druckring 62 bzw. 62' auf sie übertragen wird, in axialer Richtung derart zusammengedrückt, dass sie sich in radialer Richtung verbreitern und dadurch eine dichte Verbindung zwischen dem zugehörigen Gleitring 54 bzw. 54' und Wellenabschnitt 32 bzw. glockenförmigen Flansch 42 herstellen.

Der glockenförmige Flansch 42 jeder Laufbüchse 40 ist durch einen Abstreifring 72 gegen den zugehörigen brillenförmigen Gehäuseeinsatz 34 abgedichtet, der seinerseits durch Rundschnurdichtung 74 gegen das Gehäuse 12 abgedichtet ist.

Innerhalb jeder Laufbüchse 40 ist eine weitere Rundschnurdichtung 76 angeordnet, die gegen die zugehörige Welle 24 bzw. 24' abdichtet.

Zwischen je zwei zusammengehörigen Gleitringen 54 und s 54' ist ein ringförmiger Zwischenraum 78 gebildet, in den durch einen Kanal 80 ein Sperrfluid von einer nicht dargestellten Hilfspumpe eingeleitet werden kann. Zwischen jedem radial äusseren Gleitring 54' und dem benachbarten Abstreifring 72 ist ein weiterer ringförmiger Raum 82 ausgebildet, von 10 dem ein Kontrollkanal 84 nach aussen führt. Jede Undichtheit der Gleitringe 54 und 54' lässt sich dadurch feststellen, dass etwas von dem Sperrfluid und/oder Fördermedium durch den Kontrollkanal 84 austritt.

Über einen Schmiermittelkanal 86 wird die Auskleidung 52 1S mit Schmiermittel versorgt, das beim produktseitigen Austritt gegen einen Abstreifring 72 geschleudert wird und über einen Schmiermittelkanal 86' wieder zur Ausgangsquelle zurückflies-sen kann.

An den vom Wellenzapfen 26 abgewandten Enden beider 20 Wellen 24 und 24' ist je ein Hilfszahnrad 88 mittels eines Vielnutprofils 90 befestigt. Die Hilfszahnräder 88 kämmen miteinander und synchronisieren die beiden Wellen 24 und 24' derart, dass die Flanken der flüssigkeitsfördernden Zahnräder 30 einander nicht berühren. Die Spannkappen 48' übertra-2S gen ihre axialen Spannkräfte über die Hilfszahnräder 88 auf die zugehörigen Laufbüchsen 40.

Natürlich kann es auch vorgesehen sein das Gehäuse 12 über die verschiedenen nicht speziell bezeichneten Aussparungen zu beheizen, wenn das Fördermedium dies erfordert.

B

2 Blatt Zeichnungen

Claims

626950 PATENTANSPRÜCHE

1. Zahnradpumpe, bei der in einem Föderraum eines Gehäuses zwei miteinander kämmende, flüssigkeitsfördernde Zahnräder auf je einer Welle angeordnet sind, der mindestens auf der einen Seite des zugehörigen Zahnrades ein Wellenlager und zwischen diesem und dem Zahnrad eine den Förderraum begrenzende Gleitringdichtung zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleitringdichtung zwei koaxial zumindest annähernd in einer gemeinsamen Radialebene angeordnete Gleitringe (54, 54') aufweist, zwischen denen ein mit einem Sperrfluid beaufschlagbarer Zwischenraum (78) gebildet ist.

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden koaxialen Gleitringe (54,54') zwischen Stirnflächen einer an der zugehörigen Welle (24, 24') zu gemeinsamer Drehung befestigten, im Wellenlager (50) axial und radial gelagerten Laufbüchse (40) und eines im Gehäuse (12) gegen Drehen festgehaltenen Gegenrings (56) angeordnet und durch Federn (64) in axialer Richtung entgegen dem Druck des Fördermediums bzw. Sperrfluids belastet sind.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufbüchse (40) einen glockenförmigen Flansch (42) aufweist, der die Federn (64) abstützt, den radial äusseren Gleitring (54') umschliesst und gegen diesen in radialer Richtung durch einen äusseren Dichtring (70') abgedichtet ist, während der radial innere Gleitring (54) gegen die zugehörige Welle (24, 24') durch einen inneren Dichtring (70) abgedichtet ist.

4. Zahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen jedem Gleitring (54, 54^ und den zugehörigen Federn (64) ein Druckring (62,62') angeordnet ist, der mit dem glockenförmigen Flansch (42) zu gemeinsamer Drehung, jedoch axial verschiebbar verbunden ist, und dass der zugehörige innere bzw. äussere Dichtring (70, 70') in einer zum Druckring (62, 62') hin offenen ringförmigen Aussparung des Gleitrings (54, 54) angeordnet und durch den Druckring belastet ist.

5. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Laufbüchsen (40) mit.der zugehörigen Welle (24, 24') zu einer starren Einheiten axialer Richtung verspannt ist.

6. Zahnradpumpe nach Anspruch 5, deren Weälernbeidseitig der flüssigkeitsfördernden Zahnräder gelagert und über einen aus dem Gehäuse herausragenden Wellenzapfen der einen Welle angetrieben sind, dadurch gekennzeichnet, dass dite Wellen (24, 24') an allen Lagerstellert mit je einer Laufbüchse (40) axial verspannt sind.

7. Zahnradpumpe nach Anspruch 6, mit a«J3 den Wellten befestigten, miteinander kämmenden Hilfszaünrädern*

dadurch gekennzeichnet, dass jedean ein HiUszahnract (88, 88') angrenzende Laufbüchse, (40) durch eine am dem Hilfszahnrad angreifende Spannvorrichtung (48,48') in axialer Richtung verspannt ist.