CH665883A5 - Hydropumpe. - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung bezieht sich auf eine Hydropumpe gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine derartige Hydropumpe ist durch die DE-PS 815 000 bekannt geworden.

Die Standzeiten von Hydropumpen dieses Aufbaues - und damit ihre Verwendungsbreite - hängen massgebend von dem Verschleiss an gegeneinander bewegten Pumpenteilen ab. Eine ausreichende Standzeit war bisher nur bei verhältnismässig hochviskosen Fördermedien erzielbar, weil nur dann ein ausreichender hydrodynamischer Schmierfilm vorhanden ist. Bei niedrigviskosen Fördermedien dagegen wird erfahrungsgemäss die Schmierfilmdicke so gering, dass die gegeneinander bewegten Pumpenteile in den Mischreibungs-bereich kommen und somit einem starken Verschleiss unterworfen sind. Ein besonderer Problembereich ist dabei die Zone zwischen der Stirnseite der Verdrängerelemente und ihrer axialen Führungsteile, gegen die sie bewegt werden; um die Leckagen der Hydropumpe gering zu halten, sind so enge Toleranzen vorgesehen, dass die Flächen im Bereich der Mischreibung aufeinandergleiten.

Obwohl bei der vorstehend bekannten Hydropumpe als Baumaterial nitrierte Stähle zur Erhöhung der Korrosions-, Abrieb- und Verschleissfestigkeit verwendet werden, hat diese Hydropumpe mit Nachteil noch keine ausreichende Verschleissfestigkeit, wie sie insbesondere beim Betrieb mit niedrigviskosen Fördermedien nötig wäre, um eine ausreichende Standzeit zu erlangen. Im bekannten Fall erfolgt zum einen die Erhöhung der Verschleissfestigkeit durch die für die Pumpenteile verwendeten speziellen Werkstoffe nur im Hinblick auf einen abrasiven Verschleiss ; zum anderen wird nur eine Methode der Erhöhung der Verschleissfestigkeit (Nitrieren der Oberflächen) angewendet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Hydropumpe der eingangs bezeichneten Art - ohne Änderung der Pumpenkonstruktion - den Verschleiss an gegeneinander bewegten Teilen zu verringern.

Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäss dem Kennzeichen des Anspruchs 1.

Durch die erfindungsgemässe Kombination von Plasmanitrieren und Keramikbeschichtung für die vom Fördermedium benetzten Pumpenteile, insbesondere bei gegenüberstehenden, sich gegeneinander bewegenden Pumpenteilen, lässt sich überraschend die Verschleissfestigkeit massgebend erhöhen. Obwohl keramische Werkstoffe einen hohen Reibungskoeffizienten haben und daher als verschleissanfällig zu gelten haben, hat sich in überraschender Weise gezeigt,

dass sich die keramische Beschichtung an dem axialen Führungsteil als besonders abriebfest erwiesen hat. Um die Leckagen der Hydropumpe gering zu halten, sind so enge Toleranzen vorgesehen, dass plasmanitrierte und keramikbeschichtete Bauteile im Bereich der Mischreibung aufeinandergleiten. Dennoch ist die Verschleissanfälligkeit erstaunlich und unvorhersehbar gering. Es hat sich gezeigt, dass die Verschleissfestigkeit so hoch ist, dass auch niedrigviskose Fördermedien bei ausreichend langen Standzeiten der Hydropumpe (10 000 Stunden) verwendbar sind.

Die Verwendbarkeit der erfindungsgemässen Hydropumpe für niedrigviskose Fördermedien ist im besonderen Masse für die Ölhydraulik bedeutsam. Es ist nunmehr auf einfache Weise möglich, nicht brennbare Hydraulikflüssigkeiten (Öl-in-Wasser-Emulsionen), die sehr dünnflüssig sind, mit einer einfachen Hydropumpe zu fördern. Erhebliche Vorteile ergeben sich auch bei Hydrauliksystemen, z.B. bei Werkzeugmaschinen, bei denen eine schwerentflammbare Hydroflüssigkeit sowohl zum Schmieren als auch zum Kühlen verwendet werden kann.

Aus der DE-PS 759 960 ist eine Zahnrad-Hydropumpe, bei der die mit dem (ätzenden) Fördermedium benetzten Teile aus einem keramischen Werkstoff bestehen, der gegen chemische Angriffe besonders widerstandsfähig ist, bekannt geworden. Wegen des hohen Reibungskoeffizienten der keramischen Werkstoffe eignet sich die Zahnradpumpe in der üblichen Ausführung nur für Flüssigkeiten, die einen gewissen Schmierfilm bilden können ; bei der Förderung niedrigviskoser Flüssigkeiten übernimmt ein ausserhalb des Gehäuses liegendes Zahnradgetriebe die Kraftübertragung, wobei die Keramikzahnräder so ausgebildet sein sollen, dass zwischen den zum Eingriff gelangenden Zahnflanken stets ein Spiel vorhanden ist, d.h., sich die Zahnflanken nicht gegenseitig berühren.

Diese Patentschrift lenkt daher von der Verwendung von keramischen Werkstoffen zur Verbesserung der Verschleissanfälligkeit im Hinblick auf die Verwendung von niedrigviskosen Medien geradezu ab.

Eine weitere Verbesserung der Eigenschaften der Hydropumpe lässt sich erzielen, wenn gemäss einer Weiterbildung der Erfindung die Dichtringlauffläche der Antriebswelle mit Keramik ummantelt ist. Ohne besondere Härtung des Bereiches unter dem Wellendichtring hat man festgestellt, dass Kunststoff Riefen in die Welle einschneidet, im Langzeitbetrieb sogar eine gehärtete Welle beschädigt, wenn es sich bei dem Wellendichtring um einen z.B. mit PTFE beschichteten Ring handelt, wie an sich bekannt. Deshalb wird im Bereich der Lippendichtung bzw. auf der Lauf Oberfläche unter dem Wellendichtring vorzugsweise eine Ummantelung mit Keramik vorgesehen. Hierdurch sind Beschädigungen auch im Langzeitbetrieb ausgeschaltet.

Bei vorteilhafter weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist in den radialen Führungsteilen mindestens eine Lagerbuchse aus einem Schichtwerkstoff, vorzugsweise auf Stahlkunststoffbasis, eingesetzt. Im Falle der Aussenzahnradpumpe ist die Lagerbuchse also in der Brille wie eine Art Futter eingesetzt, wodurch die Einbettungsfähigkeit z.B. für verschleppte Feststoffpartikel erhöht wird, die abrasive Teile darstellen.

Die Dicke der Nitrierschicht liegt vorzugsweise im Bereich zwischen Vloo mm und 3/ioo mm. Die besonders verschleissresi-stente Keramikschicht ist vorzugsweise 'Ao mm bis 3/io mm dick.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglich2

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keiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibungeines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigen :

Fig. 1 die Schnittdarstellung durch eine Aussenzahnrad-pumpe,

Fig. 2 eine andere Schnittansicht derselben Pumpe entlang der Schnittlinie II-II in Fig. 1 und

Fig. 3 eine vergrösserte Teilansicht aus dem linken Teil der Fig. 2.

Die in den Zeichnungen dargestellte Hydropumpe weist ein Gehäuse 1 mit Dichtungsdeckel 2 und Abschlussdeckel 3 auf. Unter den Deckeln 2 und 3 befinden sich Lagerbrillen 4 als radiale und axiale Führungsteile. In diesen sind als umlaufende Verdrängerelemente zwei Ritzel, nämlich das Antriebsritzel 5 und das getriebene Ritzel 6, über die Lagerzapfen 7 gelagert angeordnet. Der eine Lagerzapfen 7 des Antriebsritzels 5 ist zum Austritt aus dem Dichtungsdeckel 2 verlängert und mündet in die Antriebswelle 8, deren Nutenstein 9 als Mitnehmer in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Der verlängerte Lagerzapfen 7 des Antriebsritzels 5, welcher durch den Dichtdeckel 2 hindurchreicht, weist im Bereich des Deckels 2 die in Fig. 3 besonders dargestellte Dichtringlauffläche 10 auf, die sich im Bereich des Wellendichtringes 11 befindet. Dieser Wellen- oder Nutendichtring stellt einen mit PTFE oder ähnlichem Polymer beschichteten Ring dar.

In Fig. 1 sieht man deutlich, dass im Falle der Aussenzahn-radpumpe die beiden gegeneinander bewegten Teile die als Verdrängerelemente wirkenden Ritzel 5,6 sind, die im Betrieb einem besonderen Verschleiss ausgesetzt sind. Um diesen auch dann in wirtschaftlich erträglichen Grenzen zu halten, wenn die Hydropumpe für niedrigviskose Fördermedien eingesetzt wird, ist die Oberfläche sowohl des Antriebs3 665 883

ritzels 5 mit Lagerzapfen 7 und bis zur Antriebswelle 8 hin als auch des getriebenen Ritzels 6 plasmanitriert. In Fig. 3 ist diese Nitrierschicht 16 schematisch durch eine Kreuz-schraffur dargestellt. Man kann sich leicht vorstellen, dass s die gesamte Oberfläche der Verdrängerelemente 5 und 6 vollständig plasmanitriert ist, wie auch in Fig. 3 schematisch dargestellt ist.

Um die seitlichen Anlaufflächen 12 der Lagerbrillen 4, der radialen und axialen Führungsteile, besonders verschleissre-10 sistent zu machen, sind sie mit einer Keramikschicht 13 belegt, die in Fig. 3 mit der dichten Schrägschraffur (im Gegensatz zur Kreuzschraffur) dargestellt ist.

Auch die Dichtringlauffläche 10 im Bereich des Wellendichtringes 11 ist bei dieser Ausführungsform mit Keramik ls ummantelt, weshalb die Dichtringlauf fläche 10 in Fig. 3 eine ähnliche Schrägschraffur aufweist.

Nicht dargestellt ist in den Figuren die weitere, vorteilhafte Ausführungsform, bei welcher Lagerbuchsen aus einem Schichtwerkstoff in die Öffnungen der Lagerbrillen 4 20 eingesetzt sind, wobei der Schichtstoff auf einer Stahlkunst-stoffbasis besteht. Es hat sich bei der dargestellten Ausführungsform nämlich gezeigt, dass ohne feststellbaren Abrieb 3000 Betriebsstunden ohne diese Lagerbuchsen gefahren werden konnten. Das war besonders überraschend, wenn 25 man in Fig. 1 den allgemein mit 14 bezeichneten Bereich der eigentlichen Kraftübertragung betrachtet, zumal die Schmierfilmdicke bei niedrigviskosen Fördermedien hier wie auch bei anderen Bereichen mit Relativbewegung sehr gering ist. Durch den hohen Härtungsgrad infolge der Plas-30 manitrierung konnte der Verschleiss allgemein auf überraschend geringen Werten gehalten werden.

Die Pfeile 15 in Fig. 1 zeigen bei der durch die gebogenen Pfeile an den Ritzeln 5 und 6 vorgesehenen Drehrichtung die Förderrichtung des niedrigviskosen Mediums.

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3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

665 883 PATENTANSPRÜCHE

1. Hydropumpe mit einem Gehäuse (1) und darin befindlichen, aus einem metallischen Werkstoff bestehenden Verdrängerelementen (5,6), mit nitrierten Pumpenbauteilen, mit Führungsteilen (4), die die Verdrängerelemente (5,6) axial und radial führen, und mit einer eine Dichtringlauffläche (10) für einen Wellendichtring (11) aufweisenden Antriebswelle (8) für das treibende Verdrängerelement (5), sowie einer Lagerung für das getriebene Verdrängerelement (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche (16) der Verdrängerelemente (5,6) und mindestens Teile der Oberflächen der Antriebswelle (8) sowie die Lagerzapfen (7) plasmanitriert sind, wobei die Dichtringlauf fläche (10) plasmanitriert oder mit Keramik beschichtet ist, und dass die Führungsteile (4) auf der den Verdrängerelementen (5,6) zugewandten Fläche (12) mit Keramik (13) beschichtet sind.

2. Hydropumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtringlauffläche (10) mit Keramik ummantelt ist.

3. Hydropumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Führungsteilen (4) mindestens eine Lagerbuchse aus einem Schichtwerkstoff, vorzugsweise auf Stahlkunststoffbasis, eingesetzt ist.