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Zahnradpumpe Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe mit im Außeneingriff
miteinander kämmenden Zahnrädern und mit mindestens auf einer Seite der Zahnräder
angeordneten, axial verschiebbaren, durch Förderdruckbeaufschlagung dichtend gegen
die Zahnradseitenflächen gedrückte Lagerbuchsen, die mit den Zahnraddurchmessern
entsprechenden Flanschen versehen sind. Die Flansche der benachbarten Buchsen sind
dabei in der Mittelebene zwischen den beiden Zahnradwellen abgeflacht, so daß sie
mit den entstandenen Sehnenflächen aneinanderliegen. Ferner sind quer zu den Sehnenflächen
von einer Buchse zur anderen durchgehende elastische Teile angeordnet, welche ein
Gleiten der Sehnenflächen aufeinander in Richtung quer zu den Drehachsen der Buchsen
bzw. ein Verdrehen der Buchsen gegeneinander behindern.
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Wenn keine Teile vorgesehen sind, welche ein Gleiten der Sehnenflächen
behindern, besteht die Gefahr, daß sich die Lagerbuchsen in den Aufnahmebohrungen
des Pumpengehäuses so sehr verdrehen oder versetzen, daß Flüssigkeit durch dabei
an den inneren Pumpenteilen entstehende Undichtigkeiten von der Förderseite zur
Saugseite der Pumpe gelangen kann.
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Bei einer bekannten Zahnradpumpe der obengenannten Art bestehen die
quer zu den Sehnenflächen von einer Buchse zur anderen durchgehenden elastischen
Teile aus im ungespannten Zustand geraden Stahldrahtfedern, die in zu den Sehnenflächen
senkrechten Taschen oder Bohrungen angeordnet sind. Diese Drahtfedern sind relativ
lang und bei Lagerbuchsen mit im Verhältnis zu den Zahnradwellendurchmessern kleinen
Außenabmessungen schwer unterzubringen.
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Um eine günstigere konstuktive Lösung zu schaffen, wird bei einer
Zahnradpumpe der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß nur ein
elastisches Teil mit Vorspannung in zwei sich zu einem Hohlraum ergänzenden Ausnehmungen
an den Sehnenflächen der Buchsenflansche, etwa in der Mitte der Sehnenflächen angeordnet
ist.
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Zweckmäßigerweise ist das elastische Teil als Schraubenfeder ausgebildet,
die mit ihrer Mittelachse quer zur durch die Drehachsen der Buchsen gehende Pumpenmittelebene
in die Ausnehmungen eingelegt ist.
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Es ist aber auch eine Ausführungsform möglich, bei der das elastische
Teil durch einen starren, bezüglich seiner Drehachse quer zur durch die Buchsendrehachsen
gehenden Pumpenmittelebene angeordneten, von geraden Stirnflächen begrenzten starren
Zylinderstift ersetzt ist, der in den durch die Ausnehmungen gebildeten Hohlraum
eingepaßt ist. Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel gemäß der Zeichnung
näher beschrieben, und zwar zeigt Fig.l einen abgebrochenen Längsschnitt durch eine
Zahnradpumpe, Fig. 2 einen Querschnitt durch die Pumpe nach der Linie 2-2 in Fig.
1, Fig.3 einen Ausschnitt des Längsschnittes nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung,
Fig.4 einen Ausschnitt des Querschnittes nach Fig. 2 in vergrößerter Darstellung,
Fig.5 einen Ausschnitt des Querschnittes nach Fig. 2 für eine andere Ausführungsform,
bei der an Stelle des elastischen Gliedes ein starrer Stift vorgesehen ist.
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In den Fig. 1 und 2 ist mit 10 ein Pumpengehäuse bezeichnet,
in welchem zwei im Außeneingriff kämmende Zahnräder 11 und 12 rotieren.
Jedes der beiden Zahnräder 11 und 12 weist zwei Wellenstummel
13 und 16 bzw. 19 und 20 auf, mit denen die Zahnräder
in mit Flanschen versehenen Lagerbuchsen 14
und 15 bzw. 17 und
18 gelagert sind. Zwischen den Flanschrückseiten der gemäß Fig. 1 rechten
Lagerbuchsen 14 und 17 und den entsprechenden Stirnwänden des Gehäusehohlraumes
ist ein axialer Spalt vorgesehen, so daß die Buchsen 14 und 17 axial
verschieblich sind. Die Flanschrückseiten 23 und 24 dieser Buchsen
werden von Förderflüssigkeit unter Druck beaufschlagt, so daß die Lagerbuchsen
14 und 17 dichtend gegen die Zahnräder 11 und 12 gedrückt
werden
und die Zahnräder mit ihren gemäß Fig. 1 linken Seitenflächen wiederum gegen die
Lagerbuchsen 15 und 18 gedrückt werden, welch letztere axial unverschieblich
im Gehäuse sitzen. Der Wellenstummel 19 des nach Fig. 1 oberen Zahnrades 11 ist
eigentlich als Antriebswelle ausgebildet, über die die Zahnradpumpe von einer beliebigen
Antriebsquelle, z. B. einem Motor, aus angetrieben werden kann, was jedoch nicht
weiter dargestellt ist.
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Wie man in Fig. 2 erkennt, ist das Pumpengehäuse links mit einer Eintrittsöffnung
bzw. einem Saugkanal 21 und rechts mit einer Austrittsöffnung bzw. einem
Druckkanal 22 versehen. Das Strömungsmittel wird unter niedrigem Druck durch den
Einlaß 21 in das Pumpengehäuse an die Saugseite der Zahnräder eingeleitet und strömt
unter hohem Druck bzw. Förderdruck von der Druckseite der Zahnräder durch den Auslaß
22 aus dem Gehäuse äus. Durch einen axialen Kanal 25, der auf der
Druckseite der Zahnräder zwischen Abschnitten der Umfangsflächen der Flansche der
Lagerbuchsen 14 und 17 und dem entsprechenden Wandteil des Gehäuses durch eine Gratabfräsung
an dieser Gehäusewand gebildet ist, gelangt Flüssigkeit unter Druck in die axialen
Spalte bzw. Ringspalte 26 und 27 an den Flanschrückseiten 23 und 24,
so daß diese Ringspalte als Druckbeaufschlagungskammern wirken.
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Das Entweichen von Druckflüssigkeit aus den Druckbeaufschlagungskammern
entlang den Lagerbuchsen 14 und 17 nach rechts wird im wesentlichen
durch je einen Dichtungsring 28 verhindert, der am Umfang des hinteren zylindrischen
Abschnitts jeder Buchse in einer Ringnut angeordnet ist, die am Umfang der betreffenden
Buchse oder in der Wand der entsprechenden Bohrung des Gehäuses vorgesehen ist.
Die an dem Dichtungsring vorbei durchleckende Druckflüssigkeit gelangt in einen
Bereich, an welchem der Eintrittsdruck oder ein mittlerer Druck herscht, wie es
bei Pumpen der hier beschriebenen Art möglich ist.
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Um schon beim Anfahren eine abdichtende Berührung zwischen den Buchsen
und den Seitenflächen der Zahnräder zu gewährleisten, sind rechts neben den Buchsen
schraubenförmige Druckfedern 28 bzw. 30 angeordnet, die die Buchsen
gegen die Seitenflächen der Zahnräder drücken.
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Da die Flansche der Lagerbuchsen bezüglich ihrer Außendurchmesser
den Zahnradaußendurchmessern entsprechen, müssen sie im Bereich des Zahnradeingriffes
entsprechend abgeflacht sein. Die dabei entstehenden Sehnenflächen 31 und 32, an
denen die Flansche der Lagerbuchsen 14 und 17 aneinander anliegen,
die also die Stoßflächen der Buchsenflansche darstellen, sollten eigentlich immer
senkrecht zu der durch die Drehachsen der Zahnräder bestimmten Ebene, also nach
der Zeichnung horizontal, liegen, wie es auch in Fig. 2 gezeigt ist. An jeder der
beiden Sehnenflächen sind Ausnehmungen 33 und 34 so angeordnet, daß
sie sich zu einem im Schnitt nach Fig.2 einen Rechteckumriß aufweisenden gemeinsamen
Hohlraum 35 ergänzen, der in Richtung der Sehnenflächen verläuft und im wesentlichen
symmetrisch zu der durch die Zahnraddrehachsen bestimmten senkrechten Mittelebene
angeordnet ist. Aus Fig. 1 und 3 ist die Form der Ausnehmungen 33 und
34 bzw. des Hohlraumes 35 im axialen Schnitt ersichtlich. In diesem
Hohlraum 35 ist gemäß Fig. 1 und 3 eine Schraubenfeder 36 in zusammengedrücktem
Zustand, also mit Vorspannung derart eingesetzt, daß sich die gegenüberliegenden
Enden der horizontal liegenden Feder jeweils an den Endflächen der sich ergänzenden
Ausnehmungen 33 und 34 abstützen, um die Ausnehmungen im wesentlichen
in gegenseitiger Fluchtung zu halten, so daß die in Fig. 2 erkennbare rechteckige
Gestalt erhalten bleibt.
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Um die geringe axiale Beweglichkeit der (nach Fig. 1) rechten Lagerbuchsen
14 und 17 zu ermöglichen, müssen diese mit einem bestimmten Spiel
bzw. einem bestimmten leichteren Sitz in die entsprechenden Ausnehmungen des Gehäuses
eingesetzt werden. Damit die Förderflüssigkeit durch den Einlaßkanal 21 ein-
und durch den Auslaßkana122 ausströmt, muß sich das treibende Zahnrad
12, im Schnitt nach Fig. 2 gesehen, im Uhrzeigersinn und das getriebene Zahnrad
11 gegen den Uhrzeigersinn drehen. Daraus ergibt sich, daß die axial bewegliche
Buchst 17 infolge des zwischen ihr und dem Zahnrad 12 ent-
stehenden
Reibungsdrehmomentes sich ebenfalls im Uhrzeigersinn gegenüber dem Gehäuse
10 verdrehen will, während sich in ähnlicher Weise die zum Zahnrad
11 gehörige Buchse 14 gegen den Uhrzeigersinn zu verdrehen sucht.
Die Praxis hat aber gezeigt, daß sich die auftretenden Reibungskräfte nicht gleichmäßig
auf beide axial beweglichen Buchsen verteilen, so daß eine Buchse ein stärkeres
Bestreben zeigt, sich zu verdrehen als die andere. Dabei wird die eine Buchse der
anderen in ihrer Drehbewegung folgen, so daß die Buchsen bezüglich ihrer Sehnenflächen
sich gegeneinander verschieben, wobei sich die nach Fig.2 und 4 senkrechten Endflächen
der Ausnehmungen 33 und 34 gegeneinander versetzen, wie es in Fig.4 übertrieben
dargestellt ist. Da die Buchsen 14 und 17, wie schon erwähnt,
wegen der begrenzten axialen Bewegungsmöglichkeit ein geringes Spiel gegenüber ihren
entsprechenden Gehäusehohlräumen aufweisen müssen, entstehen hierbei Durchtrittswege
an den Außenumfangsflächen der Buchsenflansche von der Förderseite der Pumpe zur
Saugseite, wodurch der Gesamtwirkungsgrad der Pumpe herabgesetzt wird. Als elastisches
Halteteil oder Gegendruckelement wirkt die Schraubenfeder 36 den die Lagerbuchsen
14 und 17 verdrehenden Kräften entgegen und ist bestrebt, die versetzten
Endflächen der Ausnehmungen 33 und 34 in ihre ursprüngliche Lage zurückzubewegen,
wodurch die Drehbewegung der Buchsen erheblich behindert wird.
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Bei Pumpen der hier beschriebenen Bauart kann es vorkommen, daß die
der Zahnradseitenfläche zugekehrte Stirnfläche der einen Buchse nicht dem gleichen
Verschleiß unterliegt wie die entsprechende Stirnfläche der anderen Buchse,
und ferner ist es möglich, daß sich eine der axial beweglichen Buchsen
unabhängig von der anderen Buchse von der Seitenfläche des zugehörigen Zahnrades
weg bewegt, da sich diese axial beweglichen Buchsen selbst entlasten können. Um
zu verhindern, daß sich das Gegendruckelement, d. h. die Feder 36, aus dem Hohlraum
35 herausbewegt, sind die Ausnehmungen 33 und 34 tief genug in die Flansche der
Buchsen eingeschnitten, wie es aus Fig. 3 deutlich hervorgeht. Dies soll Bewegungen
jeder einzelnen Buchse ermöglichen, ohne daß die Vorspannfeder 36 in schädlicher
Weise verschoben wird.
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Ein anderes Ausführungsbeispiel ist in Fig.5 dargestellt, in der mit
Ausnahme der Bezugsziffer 36 die gleichen Bezugsziffern verwendet sind wie
in den
Fig. 1 bis 4. Bei diesem Ausführungsbeispiel nimmt der langgestreckte,
rechteckige Hohlraum 35, der aus den sich ergänzenden Ausnehmungen 33 und
34 gebildet ist sowie waagerecht und rechtwinklig zur durch die Drehachsen
der Pumpenzahnräder bestimmten Ebene liegt, ein Halteelement in Form eines starren
Zylinderstiftes 37 auf. Dabei wird das durch ungleichmäßige Verteilung der Reibungsdrehmomente
hervorgerufene Verdrehen der Lagerbuchsen bzw. Verschieben der Sehnenflächen der
Buchsenflansche gegeneinander fast gänzlich verhindert.
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Im vorstehenden wurden die Maßnahmen zur Verringerung des Bestrebens
der Buchsen, sich während des Betriebes der Pumpe zu verdrehen oder zu versetzen,
nur im Hinblick auf die axial beweglichen und durch Druck beaufschlagbaren Buchsen
beschrieben. Aber auch die feststehenden, nach Fig. 1 linken Lagerbuchsen
15 und 18 der hier beschriebenen Pumpe können unter Umständen das
Bestreben zeigen, sich infolge des Reibungsdrehmomentes zwischen den Zahnrädern
und den Lagerbuchsen zu verdrehen. Ähnlich wie die durch Druck beaufschlagten Buchsen
kann man daher die feststehenden Gehäusebuchsen mit Mitteln versehen, die ein Verdrehen
oder Versetzen der Buchsen gegeneinander behindern.