DE10104621B4 - Axial field sealing of a gear machine - Google Patents
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Abstract
Axialfeldabdichtung einer Zahnradmaschine (1) zwischen Stirnseiten einer Lagerbrille und eines weiteren Bauteils (3) der Zahnradmaschine (1), welche einen Dichtverband aus einer elastischen Dichtung (13) und einem diese wenigstens teilweise aufnehmenden Stützring (14) aufweist, wobei der Dichtverband wenigstens teilweise in einer Nut (12) in einer Dichtfläche zwischen der Lagerbrille und dem weiteren Bauteil angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Stützring (14) aus mehreren in Längsrichtung des Dichtungszuges annähernd parallel beabstandet zueinander verlaufenden Segmenten (15A, 15B, 15C, 15D) gebildet ist, die über dünne Stege (16) miteinander verbunden sind.Axial field sealing of a gear machine (1) between the end faces of a bearing bracket and a further component (3) of the gear machine (1), which has a sealing assembly made up of an elastic seal (13) and a support ring (14) at least partially accommodating it, the sealing assembly at least partially is arranged in a groove (12) in a sealing surface between the bearing bracket and the further component, characterized in that the support ring (14) is formed from several segments (15A, 15B, 15C, 15D) running approximately parallel to one another in the longitudinal direction of the sealing strip which are connected to one another via thin webs (16).
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung geht von einer Axialfeldabdichtung einer Zahnradmaschine nach der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art aus.The invention is based on a Axialfeldabdichtung a gear machine according to the closer defined in the preamble of
Allgemein sind aus der Praxis einsinnige Zahnradmaschinen bekannt, welche für einen Betrieb mit einer bestimmten Dreh- und Druckrichtung geeignet sind. Darüber hinaus sind reversierbare Zahnradmaschinen bekannt, welche eine Sonderbauform der einsinnigen Zahnradmaschinen darstellen und die für einen Wechsel der Druckseiten bzw. der Drehrichtungen geeignet sind.In general, unidirectional gear machines are known from practice, which are suitable for operation with a certain rotational and pressing direction. In addition, reversible gear machines are known which represent a special design of the unidirectional gear machines and which are suitable for a change of the printed pages or the directions of rotation.
Einsinnige sowie reversierbare Zahnradmaschinen bestehen im wesentlichen aus einem Zahnradpaar, welches in vier Lagerbuchsen gelagert ist, und weisen zur Adichtung eines Hochdruckraumes gegenüber einem Niederdruckraum eine Axialfelddichtung auf. Die Axialfelddichtung begrenzt dabei eine genau definierte, druckbeaufschlagte Fläche einer Lagerbrille, welche jeweils von zwei Lagerbuchsen bzw. deren Stirnseiten gebildet ist. Aufgrund des Druckgefälles zwischen dem Hochdruckbereich und dem Niederdruckbereich der Zahnradmaschine wirkt auf die Lagerbuchsen bzw. auf die Lagerkörper eine Kraft, mit welcher die Lagerkörper in axialer Richtung dichtend gegen die Zahnräder der Zahnradpaarung gepreßt werden.One-way and reversible gear machines consist essentially of a pair of gears, which is mounted in four bearing bushes, and have to the admission of a high-pressure chamber with respect to a low pressure space on an axial field seal. The Axialfelddichtung limited thereby a well-defined, pressurized surface of a bearing glasses, which is formed in each case by two bearing bushes or their end faces. Due to the pressure gradient between the high pressure region and the low pressure region of the gear machine acts on the bearing bushes or on the bearing body a force with which the bearing body in the axial direction sealingly pressed against the gears of the gear pair.
Im Fall der Ausgestaltung einer Zahnradmaschine als einsinnige Zahnradmaschine, d. h. als Pumpe oder Motor, weist diese jeweils eine festgelegte Hochdruck- und Niederdruckseite auf. Eine Dichtwirkung der Axialfelddichtung erfolgt hierbei immer in derselben Richtung, nämlich ausgehend von der Hochdruckseite gegen die Niederdruckseite der Zahnradmaschine. Hierbei wird eine Dichtung mit großem Spiel in eine in einer Dichtfläche zwischen der Lagerbrille und einem an die Lagerbrille angrenzenden Bauteil angeordnete Nut eingelegt.In the case of the embodiment of a gear machine as a unidirectional gear machine, d. H. As a pump or motor, this has a fixed high-pressure and low-pressure side. A sealing effect of the Axialfelddichtung always takes place in the same direction, namely, starting from the high pressure side against the low pressure side of the gear machine. Here, a seal with a large clearance is placed in a arranged in a sealing surface between the bearing glasses and a component adjacent to the bearing glasses part groove.
Die relativ weich ausgebildete Dichtung wird aufgrund des Druckgefälles im Betrieb der Zahnradmaschine an die niederdruckseitige Nutwand gedrückt, wobei der durch das Spiel der Dichtung zur hochdruckseitigen Nutwand vorhandene Abstand eine Druckölversorgung der Axialfelddichtung sicherstellt. Die Dichtung ist wenigstens teilweise zusammen mit einem Stützring angeordnet, welcher aus einem relativ steifen Material hergestellt ist. Dieser Stützring hindert die während des Betriebs der Zahnradmaschine druckbeaufschlagte Dichtung an der Einwanderung in den niederdruckseitigen Spalt zwischen der Lagerbrille und dem angrenzenden Bauteil.The relatively soft seal is pressed due to the pressure gradient during operation of the gear machine to the low pressure side groove wall, the existing by the game of the seal to the high pressure side groove wall distance ensures a pressure oil supply to the axial field seal. The seal is at least partially disposed together with a support ring made of a relatively stiff material. This support ring prevents the pressurized during operation of the gear machine seal on the immigration into the low-pressure side gap between the bearing glasses and the adjacent component.
Der Stützring erstreckt sich bei bekannten Zahnradmaschinen in der Regel lediglich auf den niederdruckseitigen Bereich der Nut bzw. den Spalt zwischen der Lagerbrille und dem daran angrenzenden weiteren Bauteil, da er auf der Hochdruckseite bzw. der hochdruckseitigen Nutwand keine Stützwirkung für die Dichtung zur Verfügung stellen muß.The support ring extends in known gear machines usually only on the low pressure side region of the groove or the gap between the bearing glasses and the adjoining further component, since he does not have to provide support for the seal on the high pressure side or the high pressure side groove wall ,
Eine aus der
Eine aus der
Für den Fall, daß eine Zahnradmaschine als reversierbare Zahnradmaschine mit wechselnden Druckseiten ausgeführt ist, muß eine zwischen der Lagerbrille und dem daran angrenzenden Bauteil angeordnete Axialfelddichtung jeweils in beide Richtungen abdichten können, was grundsätzlich eine andere Konstruktion des Dichtungsverbandes aus der Dichtung und dem Stützring bedingt. Eine Druckölversorgung des Dichtverbandes erfolgt wegen der drehrichtungsabhängigen und damit nicht festgelegten Druckseiten der Zahnradmaschine durch separate Kanäle aus einem bei jeder Drehrichtung mit Hochdrucköl gefüllten Bereich der Verdrängerverzahnung. Der Dichtverband ist damit an seiner Innenseite immer mit einem Betriebsdruck der Zahnradmaschine beaufschlagt und wirkt somit dichtend zu der Hochdruckseite sowie zu der Niederdruckseite hin.In the event that a gear machine is designed as a reversible gear machine with alternating pressure sides, an arranged between the bearing glasses and the adjacent component Axialfelddichtung must be able to seal in both directions, which basically requires a different construction of the seal association of the seal and the support ring. A pressure oil supply of the sealing association is due to the direction of rotation dependent and thus not fixed pressure sides of the gear machine by separate channels from a filled in each direction with high pressure oil area of the Verdrängerverzahnung. The sealing compound is thus always acted on its inside with an operating pressure of the gear machine and thus acts sealingly to the high pressure side and to the low pressure side.
Aus der
Aus der
Aus der
Nachteilig ist hierbei jedoch, daß zur Erreichung einer Dichtwirkung eine Ausdehnung des Stützringes in Richtung der beiden Seitenwände der Nut erforderlich ist, was aufgrund des für eine Montage und einem Maßabweichungsausgleich erforderlichen Spiels der Breite des Stützringes in Bezug auf die Breite der Nut nur mit einer erheblichen Verformung des Stützringes erreicht wird. Die sich aus den zum Anliegen des Stützringes an den beiden Seitenwänden der Nut erforderlichen Verformungen bzw. Dehnungen ergebenden Zugspannungen in dem Stützring können so groß sein, daß der Stützring beschädigt wird oder ganz bricht, womit die Dichtwirkung des Dichtverbandes stark herabgesetzt wird bzw. verloren geht.The disadvantage here, however, that in order to achieve a sealing effect, an expansion of the support ring in the direction of the two side walls of the groove is required, which due to the required for assembly and a deviation adjustment clearance the width of the support ring with respect to the width of the groove only with a considerable Deformation of the support ring is achieved. The resulting from the concerns of the support ring on the two side walls of the groove deformations or strains tensile stresses in the support ring can be so large that the support ring is damaged or breaks completely, so that the sealing effect of the seal is greatly reduced or lost ,
Weiter ist von Nachteil, daß im Falle zu großer Fertigungstoleranzen die Breite des Stützringes in Bezug auf die Nutbreite zu klein sein kann, so daß der Stützring nicht an beiden Seitenwänden der Nut zum Anliegen kommt. In diesem Fall wird der Dichtring in den Bereichen, in welchen der Stützring nicht an der Nutwand anliegt, aufgrund des wirkenden Hochdrucks in den verbleibenden Spalt gedrückt, was einen Verschleiß des Dichtringes und somit ebenfalls eine Reduzierung der Dichtwirkung des Dichtverbandes zur Folge hat.Another disadvantage is that in the case of large manufacturing tolerances, the width of the support ring with respect to the groove width may be too small, so that the support ring does not come to rest on both side walls of the groove. In this case, the sealing ring in the areas in which the support ring is not applied to the groove wall, pressed due to the acting high pressure in the remaining gap, which has a wear of the sealing ring and thus also a reduction in the sealing effect of the sealing compound result.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die erfindungsgemäße Axialfelddichtung einer Zahnradmaschine mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 hat den Vorteil, daß der Stützring, welcher aus mehreren über dünne Stege verbundene Segmente gebildet ist, bei Druckbeaufschlagung des Dichtverbandes ohne Spannungen mit seinen Segmenten an der jeweils zugeordneten Nutwand spaltfrei anliegt, womit eine einwandfreie Dichtung zwischen einem Hochdruckbereich und einem Niederdruckbereich der Zahnradmaschine gewährleistet ist.The Axialfelddichtung invention of a gear machine with the features of
Darüber hinaus ist von Vorteil, daß bei der Fertigung hinsichtlich der Fertigungstoleranzen in Bezug auf eine Breite des Stützringes geringere Anforderungen gestellt werden können, da die Segmente des Stützringes lediglich über dünne Stege verbunden sind, in welchen aufgrund einer Lageverschiebung der Segmente zueinander die Zugspannungen auftreten. Dagegen werden nicht wie bisher bei aus der Praxis bekannten Zahnradmaschinen Spannungen auf den Stützring selbst bei Druckbeaufschlagung aufgebracht. Damit ist eine spielfreie Anlage des Stützringes an den Nutwänden, die für eine hohe Dichtwirkung der Axialfelddichtung erforderlich ist, gewährleistet.In addition, it is advantageous that in production with respect to the manufacturing tolerances with respect to a width of the support ring lower requirements can be made because the segments of the support ring are connected only via thin webs in which due to a shift in position of the segments to each other, the tensile stresses occur. By contrast, stresses are not applied to the support ring even when pressurized as previously known from practice gear machines. This is a backlash-free investment of the support ring on the groove walls, which is required for a high sealing effect of Axialfelddichtung guaranteed.
Zusätzlich ergibt sich eine erhebliche Erleichterung bei der Montage der Axialfelddichtung, weil der Stützring zunächst mit einem bedeutend größeren Spiel in die Nut eingebracht werden kann, welches bei Druckbeaufschlagung durch ein Aufspreizen des Stützringes bzw. durch einfache Verschiebung der Segmente zueinander problemlos ausgeglichen wird.In addition, there is a considerable ease in the assembly of the axial field seal, because the support ring can first be introduced with a significantly larger clearance in the groove, which is easily compensated for each other when pressure is applied by spreading the support ring or by simple displacement of the segments.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.Further advantages and advantageous embodiments of the subject matter of the invention are the description, the drawings and the claims removed.
Zeichnungdrawing
Zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Axialfelddichtung einer Zahnradmaschine sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der folgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigenTwo embodiments of an axial field seal according to the invention of a gear machine are shown in the drawing and are explained in more detail in the following description. Show it
Beschreibung des AusführungsbeispielsDescription of the embodiment
In
Das erste Zahnrad
In
Eine vergrößerte Detailansicht gemäß dem Ausschnitt III aus
Der Stützring
Damit ist eine hohe Dichtwirkung der Axialfelddichtung bzw. des Dichtverbandes der Zahnradmaschine
Die
Der hier gezeigte Stützring
Die Stege
Weiter ist die Dichtung
Die feste Verbindung zwischen der Dichtung
Die im Betrieb der Zahnradmaschine
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Dichtverbandes, welcher den Stützring
Hierbei besteht der Stützring
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