CN107654260B - 齿轮流体机 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种齿轮流体机(1),具有机器壳体(4)、第一齿轮(2)和与第一齿轮啮合的第二齿轮(3),第一、第二齿轮分别以可关于转动轴线(5)转动的方式支承在机器壳体中并分别至少局部地在端侧贴靠于至少一个以轴向间隙设置在机器壳体中的轴向盘(7、8),这些轴向盘在其背离齿轮的侧上具有压力区(9),该压力区由环绕的密封件(11)包围,密封件一方面密封地贴靠于轴向盘的第一支撑面(12),另一方面密封地贴靠于机器壳体的第二支撑面(13)。密封件尤其是至少局部地,在剖面上看是U形的且具有贴靠在第一支撑面上的第一密封支腿(17)、贴靠在第二支撑面上的第二密封支腿(18)和连接该第一、第二密封支腿的连接支腿(19)。

Description

齿轮流体机
技术领域
本发明涉及一种齿轮流体机,其具有机器壳体、第一齿轮和与该第一齿轮啮合的第二齿轮,其中第一齿轮和第二齿轮分别以可关于转动轴线转动的方式支承在机器壳体中并且分别至少局部地在端侧贴靠于至少一个以轴向间隙设置在机器壳体中的轴向盘,这些轴向盘在其背离齿轮的一侧上具有压力区,所述压力区由环绕的密封件包围,该密封件一方面密封地贴靠于轴向盘的第一支撑面,另一方面密封地贴靠于机器壳体的第二支撑面。
背景技术
齿轮流体机例如可以构造为齿轮泵或构造为齿轮马达。同样地,也可以实施为内齿轮流体机或外齿轮流体机,从而使齿轮流体机可以用作为内齿轮泵、内齿轮马达、外齿轮泵或外齿轮马达。在每种情况下,齿轮流体机都具有第一齿轮和第二齿轮。两个齿轮相互啮合,其中第一齿轮具有第一齿部,第二齿轮具有第二齿部,并且这两个齿部至少局部地接合到彼此中。下面,将纯示例性地仅探讨内齿轮流体机。当然,所述实施方案始终可以容易地转用到外齿轮流体机上。
在内齿轮流体机的情况下,第一齿轮构造为小齿轮,并且第一齿部构造为外齿部,而第二齿轮作为空心轮存在,所述空心轮具有构造为内齿部的第二齿部。小齿轮设置在空心轮中,使两个齿部相互啮合。在此,小齿轮偏心地关于空心轮支承。这意味着,第一齿轮可围绕第一转动轴线转动地支承,并且第二齿轮可围绕第二转动轴线转动地支承,在此这两个转动轴线优选间隔开地相对于彼此平行地设置。如果齿轮流体机构成为外齿轮流体机,那么两个齿部作为相互啮合的外齿部存在。也在该情况下,这两个转动轴线间隔开地相对于彼此平行设置。
在将齿轮流体机实施为泵的情况下,对齿轮加载转动运动,由此将输送作用施加到齿轮流体机中的流体上。而如果将齿轮流体机构成为马达,那么流体将被输送给齿轮流体机,由此使齿轮处于转动运动中。就此而言在齿轮之一上提供可以被测量的扭矩。下面仅对泵进行详细探讨。但所述实施方案仍可转用于马达。
作为主要的组成部件,齿轮流体机具有第一齿轮、第二齿轮以及机器壳体。两个齿轮可转动地支承在机器壳体中,即可围绕第一转动轴线和第二转动轴线转动。为了实现对两个齿轮的偏心的支承,两条转动轴线间隔开地、尤其是平行地间隔开地相对于彼此设置。在内齿轮流体机的情况下,小齿轮设置在空心轮中并具有相应的外径,该外径小于空心轮的内径。小齿轮和空心轮在横截面上观察都是关于相应的转动轴线基本上是圆形的。将小齿轮的外径以及空心轮的内径选择为,使小齿轮的外齿部在周向方向上关于第二转动轴线仅与空心轮的内齿部的区域接合。
第一齿轮例如设置在齿轮流体机的驱动轴上,特别是与所述驱动轴抗扭地连接。由此通过该驱动轴可以驱动第一齿轮并使其处于围绕第一转动轴线的转动运动中。由于与第一齿部接合的第二齿部,第一齿轮的转动运动也作用到第二齿轮上。在内齿轮泵的情况下,第一齿轮直接由驱动轴驱动,而第二齿轮仅经由第一齿轮由驱动轴间接地驱动。第一齿部和第二齿部都分别具有多个齿以及位于齿之间的齿间空间。输送作用在内齿轮泵或外齿轮泵的情况下通过第一齿部和第二齿部的相互接合实现。
如果在第一齿轮的完整转动期间观察第一齿轮的任意一个齿,该齿不时地接合到第二齿部的齿间空间中。在该齿接合到齿间空间中之前,在齿间空间中存在流体。通过所述接合,流体优选被输送到齿轮流体机的压力侧上或压力室中,也就是从抽吸侧或抽吸室输送到压力侧或压力室。压力室例如构成在齿轮流体机的机器壳体中。如果齿轮流体机构成为齿轮流体马达,那么流体从压力室朝向抽吸侧或抽吸室的方向流动,由此驱动第一齿轮和第二齿轮。就此而言,齿轮流体马达是齿轮流体泵的运动学上的反转。
在机器壳体中设有至少一个轴向盘,所述轴向盘至少局部地贴靠在第一齿轮的端侧上和/或第二齿轮的端侧上。轴向盘起密封作用,尤其是使压力侧相对于抽吸侧密封,使得齿轮流体机中的流体不能在端侧流过第一齿轮或第二齿轮。当然,优选的是,在第一齿轮和第二齿轮的两侧上分别设置轴向盘。然而下面始终仅探讨所述轴向盘中的一个轴向盘,而所述实施方式是可转用的。例如,轴向盘相对于彼此对称地构造或者甚至作为相同的部件存在。
为了借助于轴向盘始终实现可靠的密封,将轴向盘以轴向间隙关于一个或多个转动轴线设置在机器壳体中。为了在齿轮流体机运行期间沿轴向方向将轴向盘朝向第一齿轮和/或第二齿轮的方向挤压,尤其是挤到第一齿轮和/或第二齿轮上,轴向盘在其沿轴向方向背离齿轮的一侧上具有压力区。该压力区优选以凹部的形式设置在轴向盘中,轴向盘优选是边缘封闭的,即具有环绕的边缘。凹部在朝向齿轮的方向仅部分地穿过轴向盘,即不完全地贯穿。因此,就此而言,凹部具有连续的底部。
压力区或凹部至少在齿轮流体机运行期间以处于压力下的流体压力被加载。在此,流体优选是相同的,所述流体存在于齿轮流体机的压力室和/或抽吸室中。例如,压力区与齿轮流体机的压力侧流体连接,尤其是经由至少一个至少局部地或完全地构成在机器壳体中的流动通道流体连接。在所述流动通道中可以可选地设有节流器和/或遮蔽板,以便在压力区中设定期望的压力。
压力区由环绕的密封件包围,所述密封件设置在轴向盘上。例如,密封件位置固定地设置在轴向盘的凹部中和/或设置在机器壳体的凹部中。所述密封件完全包围压力区并且就此而言构造为环绕的密封件。沿轴向方向观察,所述密封件一方面贴靠于轴向盘的支撑面,另一方面贴靠于机器壳体的第二支撑面,在此这些支撑面优选平行地相对于彼此设置。由于压力区借助于密封件密封,轴向盘由位于压力区中的、处于压力下的流体朝向第一齿轮和/或第二齿轮的方向挤压,使得轴向盘优选在端侧贴靠于第一齿轮或第二齿轮。
从文献DE 10 2012 213 771 A1中例如已知一种具有轴向盘的内齿轮泵,所述轴向盘为了对泵室侧向限界而贴靠在内齿轮泵的空心轮和小齿轮的端侧上,并且所述轴向盘在背离空心轮和小齿轮的外侧上具有压力区,所述压力区借助密封环密封,所述密封环包围压力区。在此,内齿轮泵具有带有密封环和弹性环的密封装置,所述密封环具有压力区轮廓的形状和L状的环横截面,所述弹性环在内部置于密封环的L状的环横截面中。
发明内容
因此本发明的目的是,提出一种齿轮流体机,所述齿轮流体机相对于已知的齿轮流体机具有优点,尤其是能够在简化的安装的同时实现对压力区的改进的密封。
这由根据本发明的齿轮流体机得以实现。在此提出,密封件,尤其是至少局部地,在剖面上观察是U形的并且具有贴靠在第一支撑面上的第一密封支腿、贴靠在第二支撑面上第二密封支腿和连接所述第一密封支腿和第二密封支腿的连接支腿。
在本说明书的范围内,对密封件部分地在剖面中观察。在此,优选将剖面理解为密封件截面,所述密封件截面对应于穿过密封件的纵剖面的一部分,在此所述纵剖面的剖面平面将第一齿轮和/或第二齿轮的转动轴线容纳在其中或者至少平行于其设置。密封件横截面仅表明纵剖面的下述部分:所述部分存在于垂直于剖面平面的假想平面的一侧上。因为密封件环绕地构造,所以所述密封件的两个这种区域在所述纵剖面中相对置。如果谈及密封件的剖面,那么优选总是仅指一个这种区域。如果将密封件视作为环绕的密封环,所述密封环具有连续的、尤其是弯曲的和/或环形的纵向中轴线,那么密封件横截面为关于该纵向中轴线穿过所述密封件的横截面。
在剖面中观察,密封件是U形的并且就此而言具有三个支腿,即第一密封支腿、第二密封支腿和连接支腿。在剖面中观察,两个密封支腿彼此间隔开地设置并且由连接支腿相互连接。优选的是,两个密封支腿和连接支腿构造成一件式的和/或在材料方面是相互一致的。在此,后者理解为,密封支腿和连接支腿由相同的材料构成。优选地,密封件仅具有两个密封支腿和连接支腿,使密封件整体上本身仅由一种材料构成,所述材料也可以称为密封材料。密封件至少局部地具有所描述的形状,即非强制性地沿着其整个延伸具有所描述的形状。然而优选地,所述形状沿着密封件的整个延伸存在。
在穿过齿轮流体机的纵剖面中观察,第一密封支腿贴靠在第一支撑面上,并且第二密封支腿贴靠在第二支撑面上。更确切地说,第一密封支腿以第一密封面贴靠在第一支撑面上,并且第二密封支腿以第二密封面贴靠在第二支撑面上。在此,两个密封面优选分别外置地设置在密封件上,在穿过齿轮流体机的纵剖面中即设置在密封件的相对置的侧上或者设置在两个密封支腿的彼此相背离的侧上。
密封件的这种设计使得可以实现简单地调节密封件的弹簧刚度(Federrate),所述弹簧钢度影响密封件对轴向盘和对机器壳体的挤压力。根据齿轮流体机的制造公差,例如机器壳体、齿轮和/或轴向盘的制造公差,由于密封件的弹性作用,在安装齿轮流体机之后,根据密封件的不同的轴向预应力可以产生不同的挤压力。
在已知的密封件中,在极端情况下可以导致没有或者极大的挤压力,由此可以产生不同的缺点,例如齿轮流体机的不足够的密封作用以及与此相关的效率损耗、较差的体积效率和/或由轴向盘施加到第一齿轮和/或第二齿轮上的高摩擦力矩。所述高摩擦力矩造成齿轮流体机的液压-机械效率的恶化并且有时甚至引起轴向盘的工作面的磨损提高,第一齿轮和/或第二齿轮以其各自的端面贴靠在所述工作面上。
而所描述的密封件的设计方案则可以实现下述齿轮流体机,在所述齿轮流体机中不会出现所提及的问题,因为密封件的轴向预应力以及由此的轴向盘作用到第一齿轮和/或第二齿轮上的挤压力在密封件的弹簧行程上具有有利的伸展。这通过密封件的有利的弹性特征曲线实现,即由密封件引起的弹力在弹簧行程上的伸展。
本发明的另一实施方式提出,密封件由弹性材料,尤其是由聚氨酯材料一致地构成和/或无支撑环地构造。在前面已经指出,两个密封支腿和连接支腿优选由相同的材料构成并且就此而言是材料一致地构成的。在此,例如将聚氨酯用作为材料。附加地或替选地,密封件无支撑环地构成,即尤其是没有由金属或其它弹性材料构成的弹簧环。更确切地说,密封件仅由密封材料构成。
替选地,当然可以为密封件配备支撑环或者密封件具有这样的支撑环。支撑环例如设置在第一密封支腿和第一支撑面之间并且贴靠在这两者上。替选地,支撑环可以设置在连接支腿和机器壳体之间并且同样贴靠在这两者上。支撑环优选由与密封件不同的材料,尤其是由金属构成。例如,密封件固定在支撑环上,尤其是材料配合地固定在其上。例如,将密封件注塑在支撑环上。
在本发明的另一实施方式的范围内提出,密封件在剖面中观察是关于与密封支腿间隔开地、尤其是居中地穿过连接支腿伸展的对称平面对称的。对称平面或位于对称平面和剖面平面中的对称直线优选垂直于连接支腿。在此,其与两个密封支腿间隔开地设置,例如其居中地位于密封支腿之间。密封件现在在对称平面或对称直线的两侧上种类相同地构成,尤其是,所述密封件关于对称平面是对称的。
在对称平面关于密封支腿居中设置的情况下这意味着,密封支腿距对称平面分别具有相同的间距并且还相对于彼此相同地构成,尤其是具有相同的尺寸。密封件的这种对称的设计可以实现齿轮流体机的极其简单的安装,此外还能够机械地、尤其是全自动地实现所述齿轮流体机的安装。这尤其可以通过密封件的一件式设计实现,在此可以仅借助于一件式的密封件实现压力区的所需要的密封作用。因此不需要如在现有技术中已知的那样彼此分开安装的密封件。
本发明的一个改进方案提出,在剖面中观察在密封件的松弛状态下,密封支腿具有沿背离连接支腿的方向彼此向前倾斜的自由端部。密封件的松弛状态被理解为密封件的未安装的状态,即例如密封件处于即将安装密封件之前的预安装状态。密封件例如在制造之后直至其安装之前处于该状态。在安装期间,可以使密封件变形,通过所述变形获得密封件的期望的预应力并相应地获得轴向盘对第一齿轮和/或第二齿轮的期望的挤压力。只要没有对压力区加载加压流体并且就此而言压力区是无压力的,就至少存在所述挤压力。
每个密封支腿在其背离连接支腿的一侧上具有自由端部。所述自由端部或密封支腿现在沿背离连接支腿的方向彼此向前倾斜,使得在剖面中观察密封支腿的假想延长以特定的角度彼此相交。附加地或替选地,密封支腿也可以在其松弛状态下关于第一齿轮或第二齿轮的转动轴线成角度,即,与所述转动轴线形成大于0°并且小于90°的角度。由于密封件的该实施方式,所述密封件在安装齿轮流体机期间沿轴向方向关于转动轴线被压缩,所述密封支腿的自由端部因此相互移动。由此来调节密封件的预应力。
本发明的一个特别优选的实施方式提出,连接支腿在剖面中观察至少在其背离密封支腿的一侧上具有在关于转动轴线的在轴向方向上的延伸,该延伸小于贴靠在机器壳体上的轴向盘在第一支撑面和第二支撑面之间的间距。换言之,当轴向盘贴靠在机器壳体上时,连接支腿的宽度小于支撑面之间的间距,即最大程度移动到所述机器壳体上。借助密封件的这种实施方式可以防止密封件的弹性特征曲线被连接支腿严重影响。如果连接支腿的宽度大于轴向盘贴靠在机器壳体上时在两个支撑面之间的间距,那么在齿轮流体机运行期间在轴向盘朝向机器壳体移动时会引起弹性特征曲性的非常陡的升高。这可以通过所描述的实施方式来防止。
本发明的另一实施方式提出,自由端部的彼此背离的侧在密封件松弛的状态下相互间具有比第一支撑面和第二支撑面之间的间距更大的间距,尤其是在贴靠在机器壳体上的轴向盘中。在密封件的松弛状态下,两个密封支腿在剖面中观察应突出于连接支腿。因此,在关于转动轴线的纵剖面中观察,尤其是当轴向盘贴靠在机器壳体上时,自由端部的外置的进而彼此相背离侧的的间距大于两个支撑面之间的间距,该自由端部的彼此相背离侧的间距相当于密封件在该状态下沿轴向方向的最大尺寸。相应地,所提及的间距大于连接支腿的宽度。
自由端部的彼此相背离的侧之间的间距优选是指其最大间距,在此所述间距在垂直于对称平面的平面中确定。所述间距例如对应于在贴靠在机器壳体上的轴向盘中支撑面关于轴向间隙和/或预应力突出部的间距。轴向间隙大于零。例如,轴向间隙是支撑面之间间距的至少5%、至少10%、至少15%、至少20%或至少25%。预应力突出部优选选择为,使得轴向盘被加载特定的预应力。
此外,在本发明的一个优选的实施方式的范围内提出,在剖面中观察,每个密封支腿在其朝向各另一密封支腿的侧上由第一假想直线限界,并且在其背离各另一密封支腿的侧上由第二假想直线限界,在此第一直线和第二直线在密封件的松弛状态下相互成角度。第一直线限定各密封支腿的贴靠在支撑面上的密封面,第二直线限定各密封支腿的背离密封面的内面。两条直线分别具有不同于零的延伸,使得密封面和内面至少局部地是平坦的或平面的。优选的是,由两条直线形成的角度对于两个密封支腿是相同的。但是也可以实现相互不同的角度。所形成的角度例如可以为至少2.5°、至少5°、至少7.5°、至少10°、至少15°或至少20°。
本发明的一个优选的实施方式还提出,在剖面中观察连接支腿是矩形的并且在其背离密封支腿的一侧上具有至少一个斜边(Fase)或圆形的棱边。密封件优选设置在凹槽中,所述凹槽位于机器壳体或轴向盘中。优选地,凹槽具有与斜边或圆形棱边相匹配的斜边或圆形棱边,在此所述匹配优选是关于形状和/或尺寸方面的匹配。特别优选地,连接支腿的斜边或棱边在安装密封件之后以连贯的方式贴靠在凹槽的斜边或棱边上。
本发明的另一实施方式提出,在剖面中观察,连接支腿具有沿径向方向的延伸,该延伸分别大于在轴向方向上第一密封支腿的延伸和/或第二密封支腿的延伸。优选地,两个密封支腿自连接支腿起分别沿径向方向向内延伸。因此,可以将在此描述的剖面理解为关于转动轴线的纵剖面。换言之,连接支腿的材料厚度大于密封支腿的材料厚度,在此,对于两个密封支腿优选使用相同的材料厚度。所述材料厚度对于连接支腿为沿径向方向,而对于密封支腿则是沿轴向方向。
此外,在本发明的另一实施方式提出,在剖面中观察密封支腿的自由端部具有至少一个倒圆部,所述倒圆部位于第一假想直线和第二假想直线之间,尤其是从第一假想直线延伸至第二假想直线。在剖面中观察,自由端部例如是平坦的,即由直线限界。所述直线现在可以经由至少一个倒圆部与第一直线或第二直线连接,使得所述倒圆部从该直线延伸至第一直线或第二直线。
优选地,在直线的两侧分别具有这种倒圆部,使得因此第一所述倒圆部从该直线延伸至第一假想直线,并且第二所述倒圆部从该直线延伸至第二假想直线。当然,替选地还可以使两条假想直线仅经由一个倒圆部相互连接,使得所述倒圆部从第一假想直线延伸至第二假想直线。
所描述的实施方式用于密封支腿中的至少一个密封支腿,然而优选用于两个密封支腿。倒圆部的半径原则上可以任意选择。例如,倒圆部可以是圆弧部段,因此所述倒圆部具有连续的恒定的曲率。优选地,倒圆部至少在一侧上伸展,然而特别优选的是在两侧上伸展,切向地进入第一直线或第二直线。
本发明的另一实施方式提出,密封件具有至少一个第一密封区域和至少一个第二密封区域,其中第一密封区域和第二密封区域具有不同的密封件横截面。如上文已经阐述的,所述密封件环绕地构成。如果仅恰好设置一个第一密封区域和一个第二密封区域,那么这些密封区域在两侧上转入彼此中。换言之,第一密封区域既在一侧也在另一侧分别转入第二密封区域中,其中,第一密封区域的第一端部转入第二密封区域的第一端部中,而第一密封区域的第二端部转入第二密封区域的第二端部中。
当然,还可以设置多个第一密封区域和多个第二密封区域。这样,例如密封件可以交替地由第一密封区域中的一个和第二密封区域中的一个构成,使第一密封区域和第二密封区域彼此交替。在此,例如就密封件的伸展而言,一个或多个第一密封区域分别和/或整体上具有比一个或多个第二密封区域更小的延伸。特别优选地,第一密封区域中的每个第一密封区域都具有比第二密封区域中的每个第二密封区域更小的延伸。两个密封区域,即第一密封区域和第二密封区域可以具有不同的特性。优选这两个密封区域仅关于其横截面不同,即在横截面中观察不同地构造。然而附加地或替选地,这两个密封区域也可以关于材料不同,尤其是由不同的材料构成。
优选密封件既在第一密封区域中也在第二密封区域中具有开始所描述的构造,即在剖面中观察分别为U形的并且具有第一密封支腿、第二密封支腿和连接所述第一密封支腿和第二密封支腿的连接支腿。但是替选地,密封件也可以在所述密封区域之一中偏离该形状。例如,密封件在所述密封区域之一中在剖面中观察构造为块状的,使得连接支腿仅以假想的形状存在并且与密封支腿一起形成实心的块。在该情况下,密封支腿的否则为自由的端部将直接相互连接。在这种情况下,密封件例如可以是梯形的,即在剖面中观察是由两条相对置的平行的线和两个彼此间隔开的、将所述线相互连接并且相互成角度的线限界。
本发明的一个特别有利的实施方式提出,密封支腿的自由端部的彼此相背离的侧之间的间距在密封件的松弛状态下在第一密封区域中具有第一值,并且在第二密封区域中具有与第一值不同的第二值。密封件的横截面在两个密封区域之间因此关于间距不同,所述间距存在于密封件的松弛状态中。在第一密封区域中,所述间距应具有第一值,并且在第二密封区域中,所述间距应具有第二值。在此,第二值与第一值不同,特别优选的是,所述第二值较小。
本发明的另一有利的实施方式提出,连接支腿的高度在第一密封区域中具有第一值,并且在第二密封区域中具有与第一值不同的第二值。连接支腿的高度对应于连接支腿的材料厚度。密封件的连接支腿的高度或材料厚度现在对于两个密封区域应是不同的。为此,连接支腿的高度在第一密封区域中对应于第一值,并且在第二密封区域中对应于第二值。第二值与第一值不同。特别优选的是,第二值小于第一值。
在一特别优选的实施方式中,第一密封区域和第二密封区域既关于在密封件的松弛状态下密封支腿自由端部的彼此相对置侧的间距,也在连接支腿的高度方面是不同的。例如,对于间距而言,第一值小于第二值,而对于高度而言,第一值大于第二值。特别优选的是,在此将对于间距和高度的值选择为,使得能够实现密封件或其密封支腿的相同的弹簧刚度,该弹簧刚度作用在机器壳体和轴向盘之间。
本发明的一个改进方案提出,第一密封区域和第二密封区域经由过渡区域流畅地过渡到彼此中。过渡区域就此而言存在于第一密封区域和第二密封区域之间。例如,对于在第一密封区域和第二密封区域之间或者相反的每个过渡部而言设有这种过渡区域,使得因此在每个第一密封区域和一个或多个直接邻接于其的第二密封区域之间分别存在这种过渡区域。
在过渡区域中,第一密封区域的和第二密封区域的横截面逐渐地彼此相等。因此,在过渡区域的延伸部上,连接支腿的自由端部的彼此相背离的侧的间距和/或高度自第一密封区域起直至第二密封区域发生改变。替选地,当然还可以提出,第一密封区域和第二密封区域直接彼此邻接,即直接转入彼此中或者进入彼此中。
最后,在本发明的另一实施方式中提出,第一密封区域和第二密封区域经由弯曲部相互连接,其中所述弯曲部具有比第一密封区域和第二密封区域更大的曲率。沿着所述密封件,其具有也可以等于零的曲率值,使密封件直线地伸展。曲率值偏离零越大,曲率就显现地越强。
现在,第一密封区域和第二密封区域经由弯曲部相互连接。弯曲部例如可以与过渡区域重合,或者所述过渡区域可以是弯曲部。弯曲部的特征在于与第一密封区域和第二密封区域相比具有更大的曲率,使得弯曲部的曲率值在绝对值上看大于第一密封区域和第二密封区域的分别在其整个延伸上看的曲率值。例如,第一密封区域和第二密封区域在其分别邻接于弯曲部的端部上彼此成下述角度:所述角度优选为最高135°、最高90°或最高45°,但在每种情况下都大于0°。例如,所述角度为至少45°并且最多135°,至少60°并且最多120°,至少75°并且最多105°,或者约为或正好为90°。
例如,密封件在第一密封区域中近似直线地伸展,即具有相对小的曲率,尤其是与第二密封区域相比,所述第二密封区域优选比第一密封区域更强地弯曲。换言之,第一密封区域的最大曲率小于第二密封区域的最大曲率,所述第二密封区域的最大曲率又小于弯曲部的最大曲率。
附图说明
下面借助于附图中示出的实施例详细阐述本发明,而不发生对本发明的限制。附图示出:
图1示出穿过齿轮流体机的区域的示意性纵剖面视图;
图2示出该纵剖面视图的放大的局部;
图3示出穿过第一实施方式中的密封件的剖面;
图4示出穿过密封件的第二实施方式的剖面;
图5以俯视图示出密封件的示意图;
图6示出在密封件的第一密封区域中穿过密封件的剖面;
图7示出在密封件的第二密封区域中穿过密封件的剖面;以及
图8示出在第一密封区域的一个替选的设计方案中穿过密封件的剖面。
具体实施方式
图1示出穿过齿轮流体机1的示意性纵剖面视图,所述齿轮流体机在此例如构造为内齿轮流体泵。齿轮流体机1具有构造为小齿轮的第一齿轮2、构造为空心轮的第二齿轮3以及机器壳体4。第一齿轮2具有未详细示出的外齿部,所述外齿部与第二齿轮3的同样未详细示出的内齿部局部地啮合。第一齿轮2关于转动轴线5可转动地支承,而第二齿轮3则设置为围绕在此未示出的另一转动轴线可转动地支承,所述另一转动轴线与转动轴线5平行且间隔开地设置。在此,齿轮2和3相对于彼此偏心地支承。第一齿轮2的外齿部至少局部地与第二齿轮3的内齿部间隔开。在该区域内可以设置填充件6,该填充件优选是月牙形的。填充件6可以一件式地或者也可以多件式地构成。
如在此示出的,机器壳体4可以多件式地构成。在轴向方向上,在齿轮2和3一方和机器壳体4另一方之间,在齿轮2和3的端侧上设有轴向盘7和8。在此,所述轴向盘7和8分别位于齿轮2和3的沿轴向方向相对置的两侧上。所述轴向盘以小的间隙沿轴向方向设置在机器壳体4中。优选的是,所述轴向盘抗扭地相对于机器壳体4支承。下面仅详细探讨轴向盘7。然而,所述实施方案可类似地适用于轴向盘8。
所述轴向盘7在其朝向机器壳体4并且就此而言背离齿轮2和3的一侧上具有压力区9,该压力区9例如可以凹部的形式构成在轴向盘7中。压力区9可以经由构成在机器壳体4中的流体通道10加载处于压力下的流体。例如,压力区9经由流体通道10与齿轮流体机1的在此未进一步示出的压力侧流体连接。就此而言,在齿轮流体机1运行期间,压力区9经由流体通道10被加载压力并相应地被沿轴向方向挤向齿轮2和3的方向。
为了确保在压力区9中可靠地构建压力,为压力区9配备了密封件11。密封件11优选完全包围压力区9并且就此而言是环形的,即使不一定是圆环形的。更确切地说,密封件11可以是非圆形的,即偏离圆形的形状。例如,压力区9或相应的凹部可以构成为类似肾脏的形状,使得密封件11也设置在该肾形的构型中。密封件11一方面密封地贴靠于轴向盘7的第一支撑面12上并且另一方面密封地贴靠于机器壳体4的第二支撑面13上。密封件11由弹性材料构成,从而在齿轮流体机11安装之后可以借助密封件11将预应力施加到轴向盘7上,该轴向盘7又将轴向盘7的特定的挤压力沿轴向方向作用到齿轮2和3上。
图2示出齿轮流体机1的前述纵剖面视图的细节局部图。特别是,机器壳体4和轴向盘7部分地可见,以及密封件11完全地可见。可以清楚看出,密封件11设置在机器壳体4的凹槽14中。在此,密封件11以第一密封面15密封地贴靠在第一支撑面12上,并且以第二密封面16密封地贴靠在第二支撑面13上。第一密封面15位于第一密封支腿17上,而第二密封面16构成在第二密封支腿18上。两个密封支腿17和18沿轴向方向关于转动轴线5彼此间隔开地设置并通过连接支腿19相互连接,使得密封件11整体上在剖面中呈U形。
如通过阴影表示的,密封件11一件式地并且材料一致地由密封材料构成。作为密封材料例如可以使用聚氨酯。尤其是,密封件11可以无支撑环地构成,即不具有例如金属的支撑环。就此而言,密封件11仅由密封材料构成。当然,替选地也可以设置这样的支撑环。连接支腿19在剖面中观察基本上是矩形的并且在其背离密封支腿17和18的侧上具有圆形的棱边20。圆形棱边20之一贴靠凹槽14的相对应的圆形棱边21。
可以看出,凹槽14沿径向方向关于转动轴线5具有比密封件11更大的尺寸。由于密封件11作为环绕的密封件的设计方案,使所述密封件11具有固有的弹力,所述弹力沿径向方向指向放大部,使得密封件11或其连接支腿19始终被挤向沿径向方向相对凹槽14向外限界的阶梯22。在沿径向方向与阶梯22相对置的侧上,凹槽14以腹板23限界,所述腹板23将凹槽14与流体通道10分开。然而,腹板23是可选的并且可以相应地省去。
可以清楚看出的是,密封件11在剖面中观察是关于对称平面24对称地构成的,在此对称平面24优选垂直于转动轴线5并且居中地设置在密封支腿17和18之间。换言之,对称平面24垂直于连接支腿19的纵向中轴线25。
图3示出密封件11在第一实施方式中的剖面,其中,密封件11处于未安装状态,即尤其是处于安装前状态。相应地,密封件11是松弛的,使得由于其弹性作用而使密封支腿17和18在其背离连接支腿19的侧上彼此沿轴向方向延伸,从而使它们沿该方向的间距随着与连接支腿19的间距的逐渐增加而增大。此外又再次示出对称平面24和纵向中轴线25。对于密封支腿17和18,同样分别示出了纵向中轴线26和27。此外示出了在密封支腿17和18一方以及连接支腿19另一方之间的假想的逻辑分离。因此可见的是,连接支腿19是密封件11的某种类型的基体,密封支腿17和18从该基体伸出并且在纵剖面中关于转动轴线5观察沿径向方向例如向内延伸。
每个密封支腿17和18在其背离连接支腿19的一侧上具有自由端部28和29。在密封件横截面中观察,密封件11具有最大宽度B,即在其背离连接支腿19的一侧上。该最大宽度B就此而言对应于密封支腿17和18的最大间距或者密封面15和16的最大间距。而连接支腿19具有宽度b,可以将该宽度b例如定义为平均宽度或在其纵向中轴线25的区域中的宽度。宽度b小于宽度B。此外,优选连接支腿19的宽度b小于或等于密封件11设置于其中的凹槽14的宽度。当然也可实现与之前所描述的方案相反的设计方案。在这种情况下,宽度b大于凹槽14的宽度或大于其在关于转动轴线5的轴向方向上的延伸。
密封支腿17和18在它们背离连接支腿19的一侧上,分别以由直线30或31限定的平面为界。在剖面中观察,直线30一方面经由倒圆部32结合到第一密封面15或限定该第一密封面15的直线上;另一方面经由倒圆部33结合到第一密封支腿17的内面34或限定该内面34的直线上。这也类似地适用于第二密封支腿18,在此有倒圆部35和36以及内面37。在剖面中观察,每个密封支腿17或18在其朝向另一密封支腿18或17的一侧上由相应的内面34或37限界,并且在背离另一密封支腿18或17的一侧上由相应的密封面15或16限界。
对于第二密封支腿18示出,内面37由第一直线38限定,并且密封面16由第二直线39限定。两条直线38和39和密封面16和内面37的延长部相互间成角度,即彼此以角度α相交。角度α原则上可以任意选择。例如,所述角度例如可为至少2.5°、至少5°、至少7.5°、或至少10°。优选密封件11构造为,使两条直线38和39或密封面16和内面37在密封件11松弛的状态下相互成角度,但在齿轮流体机1中安装了密封件11之后,它们相互形成较小的角度或者平行地相对于彼此设置。
在沿对称平面24的方向或沿垂直于纵向中轴线25的方向上,密封件11具有高度H。该高度H由连接支腿19的高度h1和密封支腿17和18的高度h2组成。高度h1同时对应于连接支腿19的材料厚度s1,即尤其是其在对称平面24中在剖面中的延伸。清晰可见的是,高度h2大于高度h1,在此,例如高度h2比高度h1大至少25%、至少50%、至少75%或至少100%。附加地或替选地,连接支腿19的材料厚度s1大于密封支腿17和18的材料厚度s2。换言之,也就是连接支腿19沿关于转动轴线5的径向方向的延伸大于密封支腿17和18沿轴向方向的延伸,例如,材料厚度s1比材料厚度s2大至少5%、至少10%、至少15%、至少20%、或至少25%。优选地,将高度H和宽度b和/或宽度B之间的比值选择为,使密封件11的脱模可以在没有运动的成形元件的情况下进行。
图4示出穿过密封件11的第二实施方式的剖面。关于第一实施方式全面参考上文中的描述,而在下文中则仅指出它们之间的差异。这些差异在于,密封支腿17和18的自由端部28和29不是由直线30限界,而是更确切地说,自由端部28和29连续地具有倒圆部40和41。倒圆部40和41中的每个倒圆部从相应的密封面15或16出发并且延伸直至相应的内面34或37。在此,将倒圆部40和41例如构造为圆形部段并将其尺寸选择为,使其一方面切向地进入密封面15和16中并且另一方面切向地进入内面34或37中。
图5示出密封件11的示意图,其中清楚地示出,所述密封件具有至少一个第一密封区域42和至少一个第二密封区域43,在这里示出的实施例中具有两个第一密封区域42和两个第二密封区域43。密封区域42和43尤其是关于它们的曲率不同。优选的是,第一密封区域42比第二密封区域43较少程度地弯曲。如果在本说明书的范围内仅探讨第一密封区域42之一和/或第二密封区域43之一,那么所述实施方案优选始终类似地适用于每个第一密封区域42和/或每个第二密封区域43中。
第一密封区域42经由过渡区域44过渡到第二密封区域43中。尤其是,在每个第一密封区域42和邻接于各第一密封区域的第二密封区域43之间分别设有这种过渡区域44。在所述过渡区域44中或者说在每个过渡区域44中,密封件11具有弯曲部45。在弯曲部45中实现与第一密封区域42和第二密封区域43相比更大的曲率。优选的是,密封件11在弯曲部45中的曲率比在整个第一密封区域42和/或整个第二密封区域42上的更大。此外优选,第二密封区域43的曲率在所述第二密封区域上比在第一密封区域42中连续地更大。优选地,第一密封区域42至少局部地或者甚至连续地直线伸展。
第一密封区域42与第二区域43尤其是关于密封件的横截面不同。因此,可以将过渡区域44构造为,使得可以实现两个密封区域42和43彼此间的流畅的过渡,即不会出现密封件横截面的突然改变。
图6示出在封件11第一密封区域42中在图5中通过切割标记A表示之处穿过该密封件11的剖面。所示出的是,连接支腿19的高度h1,所述高度h1对应于其材料厚度s1。此外还示出,密封支腿17和18的彼此相背离的侧之间的间距B。所示出的是,密封件11在其松弛状态下。
图7示出在第二密封区域43中的密封件11的剖视图,其中相应的切割位置在图5中通过切割标记B表示。在此再次示出连接支腿19的高度h1以及宽度B。清楚的是,密封件11在第二密封区域43中优选具有比在第一密封区域42中更大的宽度B。而相反,第二密封区域43的高度h1比第一密封区域42的高度要小。
换言之,高度h1在第一密封区域42中具有第一值,并且在第二密封区域43中具有第二值,其中第二值小于第一值。附加地或替选地,密封件11的宽度在第一密封区域42中具有第一值,并且在第二密封区域43中具有第二值,其中第二值大于第一值。
例如,在第一密封区域42中高度h1约为第二密封区域43中的高度h1的至少101%、至少102%、至少103%、至少104%或至少105%。然而所提及的比例也可以更大,并且为至少110%、至少120%、至少130%、至少140%或至少150%。附加地或替选地,在第一密封区域42中宽度B优选约为第二密封区域43中的宽度B的最多90%、最多80%、最多75%、最多70%、最多60%或最多50%。
特别是,将用于间距B和高度h1的值选择为,使得对于密封区域42和43,在沿密封件的宽度B的方向上,即在将密封件11安装在机器壳体4和轴向盘7或8之间时,使密封件产生相同的弹性作用。
图8示出第一密封区域42的替选的设计方案的示意的剖视图。可以清楚看到,连接支腿19可以任何假想的形式存在,两个密封支腿17和18在密封件11的整个高度H上相互连接,从而它们不具有不连接的自由端部。在这种情况下,密封支腿17和18的高度h2优选对应于总高度H。所描述的设计方案替选地也可以设置在第二密封区域43中。然而重要的是,在密封区域42和43中的至少一个中存在开始描述的形式的密封件11,即具有密封支腿17和18,这些密封支腿由连接支腿19相互连接并且在其背离连接支腿19的一侧上分别具有一个自由端部。

Claims (16)

1.一种齿轮流体机(1),具有机器壳体(4)、第一齿轮(2)和与所述第一齿轮(2)啮合的第二齿轮(3),其中,所述第一齿轮(2)和所述第二齿轮(3)以能够分别关于转动轴线(5)转动的方式支承在所述机器壳体(4)中并且分别至少局部地在端侧贴靠于至少一个以轴向间隙设置在所述机器壳体(4)中的轴向盘(7、8),所述轴向盘在它们背离所述第一齿轮(2)和第二齿轮(3)的一侧上具有压力区(9),所述压力区由环绕的密封件(11)包围,所述密封件一方面密封地贴靠于所述轴向盘(7、8)的第一支撑面(12),另一方面密封地贴靠于所述机器壳体(4)的第二支撑面(13),其特征在于,所述密封件(11),至少局部地在剖面图中观察是U形的,并且具有贴靠在所述第一支撑面(12)上的第一密封支腿(17)、贴靠在所述第二支撑面(13)上第二密封支腿(18)和连接所述第一密封支腿(17)和所述第二密封支腿(18)的连接支腿(19),其中,所述密封件(11)在剖面图中观察是关于与所述第一密封支腿(17)和所述第二密封支腿(18)间隔开地穿过所述连接支腿(19)伸展的对称平面(24)对称的,以及其中,所述第一密封支腿(17)和所述第二密封支腿(18)中的每个密封支腿在剖面中观察在它们朝向各另一所述密封支腿(18、17)的一侧上由第一假想直线(38)限界,而在其背离各另一所述密封支腿(18、17)的一侧上由第二假想直线(39)限界,在此,所述第一假想直线(38)和所述第二假想直线(39)在所述密封件(11)的松弛状态下相互成角度。
2.根据权利要求1所述的齿轮流体机,其特征在于,所述密封件(11)材料一致地由弹性材料构成和/或无支撑环地构成。
3.根据权利要求2所述的齿轮流体机,其特征在于,所述密封件(11)材料一致地由聚氨酯构成和无支撑环地构成。
4.根据权利要求1所述的齿轮流体机,其特征在于,所述密封件(11)在剖面图中观察是关于与所述第一密封支腿(17)和所述第二密封支腿(18)间隔开地、居中地穿过所述连接支腿(19)伸展的对称平面(24)对称的。
5.根据权利要求1所述的齿轮流体机,其特征在于,在所述密封件(11)的松弛状态下,在剖面中观察,所述第一密封支腿(17)和所述第二密封支腿(18)具有沿背离所述连接支腿(19)的方向彼此向前倾斜的自由端部(28、29)。
6.根据权利要求1所述的齿轮流体机,其特征在于,所述连接支腿(19)在剖面中观察在其背离所述第一密封支腿(17)和所述第二密封支腿(18)的侧上具有在关于所述转动轴线(5)的轴向方向上的延伸,所述延伸小于贴靠在所述机器壳体(4)上的轴向盘(7、8)中所述第一支撑面(12)和所述第二支撑面(13)之间的间距。
7.根据权利要求5所述的齿轮流体机,其特征在于,所述自由端部(28、29)的彼此相背离的一侧在所述密封件(11)的松弛状态下相互间的间距大于所述第一支撑面(12)和所述第二支撑面(13)之间的间距。
8.根据权利要求1所述的齿轮流体机,其特征在于,所述连接支腿(19)在剖面中观察是矩形的,并且在其背离所述第一密封支腿(17)和所述第二密封支腿(18)的一侧具有至少一个斜边或圆形的棱边(20、21)。
9.根据权利要求8所述的齿轮流体机,其特征在于,在剖面中观察,所述连接支腿(19)具有沿径向方向的延伸,所述延伸分别大于在轴向方向上所述第一密封支腿(17)的延伸和/或所述第二密封支腿(18)的延伸。
10.根据权利要求5所述的齿轮流体机,其特征在于,所述第一密封支腿(17)和所述第二密封支腿(18)的所述自由端部(28、29)在剖面中观察具有至少一个倒圆部(40、41),所述倒圆部位于所述第一假想直线(38)和所述第二假想直线(39)之间。
11.根据权利要求10所述的齿轮流体机,其特征在于,所述倒圆部(40、41)从所述第一假想直线(38)延伸至所述第二假想直线(39)。
12.根据权利要求1至5之一所述的齿轮流体机,其特征在于,所述密封件(11)具有至少一个第一密封区域和至少一个第二密封区域,其中,所述第一密封区域和所述第二密封区域具有不同的密封件横截面。
13.根据权利要求12所述的齿轮流体机,其特征在于,所述密封支腿(17、18)的自由端部(28、29)的彼此相背离的侧的间距(B)在所述密封件(11)的松弛状态下在所述第一密封区域中具有第一值,并且在所述第二密封区域中具有与所述第一值不同的第二值。
14.根据权利要求12所述的齿轮流体机,其特征在于,所述连接支腿(19)的高度在所述第一密封区域中具有第一值,并且在所述第二密封区域中具有与所述第一值不同的第二值。
15.根据权利要求12所述的齿轮流体机,其特征在于,所述第一密封区域和所述第二密封区域经由过渡区域流畅地过渡到彼此。
16.根据权利要求12所述的齿轮流体机,其特征在于,所述第一密封区域和所述第二密封区域经由弯曲部相互连接,其中,所述弯曲部具有比所述第一密封区域和所述第二密封区域更大的曲率。
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