DD218412A1 - Hydraulik- zahnradmotor oder -zahnradpumpe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft hydraulische Zahnradmotoren oder Zahnradpumpen mit selbsttaetiger Kompensation des Axialspieles zwischen den Stirnflaechen der Zahnraeder und den die Wellenzapfen der Zahnraeder aufnehmenden Lagerkoerpern mittels Druckfluessigkeit. Ziel und Aufgabe der Erfindung bestehen in der Gewaehrleistung eines hohen Wirkungsgrades bei wirtschaftlicher Serienfertigung, sowie in der Vermeidung des Kippens der Lagerkoerper und damit innerer Leckstellen als auch der Ausschliessung von Fressern einander beruehrender Bauteile. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe geloest durch arbeitsdruckbeaufschlagte Kompensationsfelder fuer den Axialspielausgleich, welche gleiche Formen jedoch unterschiedliche Groessen besitzen, wobei die Differenzierung dieser Groessen durch Aenderung des Abstandes der Innenkontur des jeweiligen Kompensationsfeldes im Bereich der Wellenzapfen der Zahnraeder von der Achse derselben erreicht wird. Anwendungsgebiet der Erfindung sind als Motor oder Pumpe einsetzbare hydraulische Zahnradmaschinen mit axialem Stirnspielausgleich. Fig. 3

Description

Titel der Erfindung

Hydraulik-Zahnradmotor oder -Zahnradpumpe Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft hydraulische Zahnradmotoren oder Zahn-' radpumpen mit selbsttätiger Kompensation des Axialspieles zwischen den Stirnflächen der Zahnräder und den die Wellenzapfen der Zahnräder aufnehmenden Lagerkörpern mittels Druckflüssigkeit, die aus dem Arbeitsraum der Zahnräder in den Raum zwischen den Deckeln und den den Zahnrädern gegenüberliegenden Stirnflächen der Lagerkörper zugeführt wird sowie auf Flächen bestimmter Größe und Form wirkt und Kompensationsfelder bildet, die in den Lagerkörpern oder Deckeln durch Hüten entsprechend begrenzt sind, welche Dicht- und . Stützelemente aufnehmen·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind hydrostatische Zahnradmaschinen (Pumpe/Motor) mit selbsttätiger Kompensation des Axialspieles mittels unter Hochdruck stehender Arbeitsflüssigkeit· Diese Arbeitsflüssigkeit wird aus dein Arbeitsraum der Zahnräder in den Raum geführt, der zwischen den Deckeln und den den Zahnrädern gegenüberliegenden Stirnflächen der Lagerkörper abgegrenzt ist. Die abgegrenzten Druckfelder sind als sog. Kompensationsfelder mit bestimmter Form und Größe ausgebildet, welche in den /+ Deckeln angeordnet sind· Begrenzt werden diese Druckfelder durch Dichtelemente mit elastischen Eigenschaften sowie durch Stützelemente, welche die Voranpressung der Dichtelemente in der Anfahrphase erzeugen und somit Sicherheit vor dem zerstörenden Einfluß der Hochdruckwirkung während des Betriebes der Zahnradmaschine bietet. Die Druckfelder auf beiden Seiten /+ = Lagerkörpern oder

der Zahnradmaschine sind in Form und Größe gleich und spiegel- bildlich zueinander angeordnet, wodurch ein Ausgleich, der durch'die-Wirkung des Hochdruckes hervorgerufenen Kräfte stattfindet· '.'-',.. ' - ^: ·

Berartige Lösungswege zur Erzielung des Axialspielausgleiches haben sich bis zu mittleren Betriebsdruckbereichen gut bewährt und finden, dort auch umfassende Anwendung. .

Bei besonders hohen Drücken, die 20 HPa überschreiten wurde festgestellt, daß im Rahmen der erforderlichen funktions- - bedingten Spiele und unter Berücksichtigung der unter Serien- _.·: bedingungen realisierbaren Toleranzen für die bestimmenden Bauteile, sich die Kompensationsfe-ider nicht exakt mit den Feldern -decken, auf die der Druck in der Arbeitskammer der : Zahnradmaschine wirkt* - . '

Diese fehlende Übereinstimmung führt zu einem Verkanten der Lagerkörper und somit zu einer Schräglage der Stirnfläche dieser Lagerkörper gegenüber dem jeweiligen Deckel· Durch derartige Schräglage entstehen keilförmige Spalte, welche' zu Undichtheiten und damit zur Erhöhung der anfallenden. Leckage führen* leben einer Verschlechterung des-Wirkungsgrades tritt durch stellenweises Fressen zusammenwirkender Oberflächen eine Beeinträchtigung der Funktion sowie die Reduzierung der Lebensdauer/derartiger Zahnradmaschinen auf*

Ziel der Erfindung ~ 7 , ;

Ziel ist die Schaffung hydraulischer Zahnradmotoren und Zahnradpumpen mit axialem" Spielausgleich, welche bei Arbeitsdrücken auch über 20 MPa einen hohen Wirkungsgrad gewährleisten und unter Berücksichtigung vertretbarer Herstellungstoleranzen eine wirtschaftliche Fertigung unter Serienbedingungen ermöglichen* ·.-·.'·

: Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hydraulische Zahnrad-' motoren und Zahnradpumpen mit konstantem Axialspiel zu

schaffen, welche das Kippen/Verkanten der Lagerkörper und=· damit innere Leckstellen vermeiden, Pressen einander berüh-• render Bauteile ausschließen und die Dichtungen zur Begrenzung der Druckfelder einen bestimmten Voranpreßdruck aufweisen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß bei den erfindungsgemäßen Zahnradmotoren und Zahnradpumpen die 4.en Axialspielausgleich bewirkenden Kompensationsfelder, auf "die der Druck der Arbeitsflüssigkeit wirkt, gleiche Formen jedoch unterschiedliche Größen besitzen, wobei die Diffe— renzierung dB2?serößen dieser Kompensationsfelder durch Änderung des Abstandes der Innenkontur des jeweiligen Kömpensaitionsfeldes im Bereich der Wellenzapfen der Zahnräder von der Achse dieser Zahnräder erreicht wird.

Aufgrund der Großendifferenzierung dieser Kompensationsfelder ' übt das größere Kompensationsfeld von der einen Seite einen· Anpreßdruck der Lagerkörper an die Stirnflächen der Zahnräder aus, während von der anderen Seite das kleinere und weniger belastete Kompensationsfeld in bestimmter Weise nachgiebig ist* Hierdurch wird ein gegenseitiges richtiges Positionieren sowie die exakte Anlage der zusammenwirkenden Stirnflächen erleichtert, was einen hohen Wirkungsgrad und Dauerhaftigkeit der Punktion von Zahnradmotor und Zahnradpumpe gewahrleistet· "" _ .. -" ·-'.·.

Ausführungsbeispiel . - '

Nachfolgend ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert, wobei die Zeichnung folgendes darstellt:

Pig. 1 einen tweilweisen Längsschnitt der als .Pumpe oder Motor einsetzbaren Zahnradmaschine

Pig. 2 einen Querschnitt der Zahnradmaschine gemäß Pig. % in -der Ebene- A-A

Pig* 3 einen Querschnitt der Zahnradmaschine gemäß Pig.,1 in der Ebene B-B des kleineren Kompensationsfeldes

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Fig, 4 einen weiteren Querschnitt der.Zahnradmaschine gemäß Pig*. 1 in der Ebene C-G des größeren Kompensationsfeldes. -'.' -.'

Der hydraulische Zahnradmotor oder die Zahnradpumpe setzt sich zusammen aus einem Gehäuse 1, das längs durchgängig ausgedreht ist, worin sich Zahnräder 2,3» sowie an ihren Stirnflächen anliegende, axial bewegliche Lagerkörper 4,5 befinden· In den Lagerkörpern 4,5 sind die Wellenzapfen der Zahnräder 2,3 gelagert , so daß auf diese Weise eine Arbeitskammer gebildet wird, in welche die Arbeitsflüssigkeit über eine Einlaßöffnung 6 zu-geführt und über eine Auslaßöffnung 7 abgeführt wird. Das Gehäuse 1 wird beiderseits durch Deckel 8,9 geschlossen.

In den Lagerkörpern 4,5 sind auf der Hochdruckseite bogenförmige Aussparungen 10 und eine Vertiefung 11 ausgeführt, während auf der Niederdruckseite eine.Aussparung 12 und symmetrisch angeordnete. Vertiefungen 13 vorhanden sind. · ^:

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In jedem/Deckel 8,9 ist eine Außennüt angeordnet, in die ., ein elastisches. Dichtelement 14 zur Abdichtung der Verbindung mit dem Gehäuse 1 eingesetzt ist. Außerdem ist' eine Innenut angeordnet, in die ein weiteres Dichtelement 15 und ein Stützelement 16' mit dreieckigem Querschnitt eingesetzt sind. Aufdem durch das Dichtelement 15 umrissenen Feld ist eine bogeniförmige Aussparung ^angebracht, die über der Aussparung 12 liegt,-welche auf der Hiederdruckseite in den Lagerkörpern 4,5 vorhanden ist. Die zwischen der äußeren Umhüllungskurve dieser Lagerkörper 4,5 und der. inneren Kontur der das Dichteiement 15 und das Stützelement 16 enthaltenden JTut eingeschlossenen Felder, umhüllt durch die Strichellinie der Fig»» 4 und 3 der Zeichnung, bilden die sog. Kompensationsfelder F 1, F 2. Durch Differenzierung der Entfernung der Lage der Innenkontur des Kompensationsfeldes F 1, F 2 von den Achsen der Zahnräder 2,3, das ist die Innenkontur der Hut mit Dichtelement 15 und Stützelement 16, die an den Wellenzapfen der Zahnräder 2,3 vorbeiläuft, werden unterschiedliche 'Größen dieses Feldes bei Einhaltung seiner unveränderten Form im jeweiligen Deckel 8,9 erreicht.

Die Wirkungsweise der als Pumpe arbeitenden Zahnradmaschine ist folgende:

Die über die Einlaßöffnung 6. angesaugte Arbeitsflüssigkeit füllt jdie Zahnlücken der Zahnräder 2,3 and wird in bekannter-Weise über die Verzahnung dieser Zahnräder 2,3 in Richtung. Auslaßöffnung 7 und zugleich über die bogenförmigen Aussparungen 10 in den Raum zwischen den Deckeln 8 .,9 und den Stirnflächen der Lagerkörper 4,5 verdrängt. In diesen Räumen wirkt sie-auf die Kombinationsfelder P 1, F 2» Ba'das Kom-. pensationsfeld P 1 auf der Seite des Deckels 8- etwas größer ist als das Kompensationsfeld P 2 auf der Seite des Deckels 9, tritt eine· Differenz der die Lagerkörper 4,5 an die Stirnseiten der Zahnräder 2,3 anpressenden Kräfte auf« Diese Kräftedifferenz bewirkt, daß der Lagerkörper 5 in einem bestimmten Grad empfänglich ist auf die größere Anpreßkraft, die mit dem Lagerkörper 4 ausgeübt bzw* erreicht wird· Diese differenzierte. Andrückung bewirkt die richtige Positionierung und Anlage der zusammenwirkenden Oberflächen der Zahnräder 2,3, sowie der Lagerkörper 4,5 und das Erreichen eines gleichmäßigen Spaltes mit der Größe des vorgesehenen Betriebsspieles. Das Erreichen und Erhalten einer konstanten axialen Spielgröße verhindert das Pressen der genannten zusammenwirkenden Oberflächen sowie die Zunahme innerer Leckstellen, wodurch ein hoher allgemeiner Wirkungsgrad gewährleistet wird.

Die in den<Zahnlücken der Zahnräder 2,3 eingeschlossene Arbeitsflüssigkeit wird durch die Vertiefung 11 zur Auslaßöffnung 7 abgeführt. Die Vertiefungen, 13 dienen zur besseren Püllung der Zahnlücken und der Zuführung der Arbeitsflüssigkeit zum Schmieren der Wellenzapfen der Zahnräder 2,3· Leckflüssigkeit, die sich durch die Radialspiele der Wellenzapfen sammelt, wird über die bogenförmigen Aussparungen 17 und 12" zur Mederdruckseite, d.h. zur Einlaßöffnung 6 abgeführt.-'

Das neben dem Dichtelement 15 liegende Stützelement 16 mit dreieckigem Querschnitt dient dazu, einen Voranpreßdruck hervorzurufen und das Dichtelement 15 vor der zerstörenden

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Wirkung des Hochdruckes in der Zone des Kompensationsfeldes P 1, F 2 zu sichern.

Bei Einsatz der Zahnradmaschine, als Motor wird die Arbeitsflüssigkeit unter Hochdruck der bisherigen Auslaßöffnung 7 zugeführt und über die bisherige Einlaßöffnung, β abgeführt. Die Drehrichtung der Zahnräder.2,3 ist dann jedoch entgegengesetzt der in Pig« 2 mit Pfeil angegebenen Richtung!

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Claims (1)

1. Erfindungsanspruch

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   Hydraulik-Zahnradmotor oder -Zahnradpumpe mit selbsttätiger Kompensation des· AxialSpieles"zwischen den Stirnflächen der Zahnräder und den die Wellenzapfen der Zahnräder aufnehmenden Lagerkörpern mittels Druckflüssigkeit, die aus dem Arbeitsraum der Zahnräder in den Raum zwischen den Deckeln und¹ den den Zahnrädern gegenüberliegenden Stirnflächen der Lagerkörper zugeführt wird, sowie auf Flächen bestimmter Größe V und Form.wirkt und Kompensationsfelder bildet, die in den La-gerkörpern. oder Deckeln durch Nuten entsprechend begrenzt, und in den Nuten elastische Dichtelemente und Stützelemente angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsfelder (3? 1; F 2), auf die der" Druck der Arbeitsflüssigkeit wirkt, die gleichen Formen jedoch unterschiedliche Größen besitzen, wobei die-Differenzierung der Größen dieser Kompensationsfelder (F 1; F 2) durch Änderung des Abstandes (R 1; R 2) der Innenkontur des jeweiligen Kompensationsfeld.es (F 1; F 2) im Bereich der Wellenzapfen der Zahnräder (2;3) von der Achse der Zahnräder (2,3) erreicht wird. . ' . ·

   -Hierzu 3 Blatt Zeichnung-

   -8-

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