DE1134289B

DE1134289B - Zahnradpumpe oder -motor

Info

Publication number: DE1134289B
Application number: DEB48009A
Authority: DE
Inventors: Wilhelm Weigert
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1958-02-28
Filing date: 1958-02-28
Publication date: 1962-08-02

Description

Zahnradpumpe oder -motor Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor mit einem Hochdruck- und einem Niederdruckraum und Rädern im Außeneingriff, denen mindestens auf einer Seite mindestens ein Lagerkörper zugeordnet ist, welcher die entsprechenden Lagerbohrungen für die Zahnradwellen enthält und dichtend gegen die Zahnradseitenflächen) gedrückt wird, indem eine durch Dichtungen abgegrenzte Zone auf der den Zahnradseitenflächen abgekehrten Seite des Lagerkörpers von Flüssigkeit des Hochdruckraumes beaufschlagt wird, während ein anderer Bereich auf dieser Seite des Lagerkörpers mit dem Niederdruckraum in Verbindung steht.
Es ist bekannt, die Andrückzone und den entlasteten Bereich so zu bemessen und zu legen, daß die Kräfte, welche die Lagerkörper anpressen, nach Größe und Lage möglichst genau den von innen auf die Lagerkörper einwirkenden Kräften entsprechen. Eine Unsicherheit wird in diesen Ausgleich dadurch hineingetragen, daß zwischen den Zahnrädern und den Lagerkörpern Flüssigkeit hindurchleckt und durch die Wellenbohrungen ausfließt, wobei der zwischen den Zahnrädern und den inneren Stirnseiten der Lagerkörper bestehende Druck von den Betriebsbedingungen und der Art des verwendeten Öls abhängig in nicht festzustellender Weise verschieden sein kann. Dieser Druck kann dazu führen, daß sich die Lagerkörper von den Zahnrädern abheben und die Förderung mindestens kurzzeitig aufhört.
Es ist ferner bekannt, zum Beheben dieses Mangels an der Übergangsstelle zwischen den Zahnrädern und den Wellenlagern Ringkammern vorzusehen und diese mit dem Niederdruckraum der Maschine zu verbinden. Bei einer bekannten Zahnradpumpe sind (axial verlaufende) Längsbohrungen in jedem Zahnrad vorgesehen, deren Mündungen an den Stirnseiten der Zahnräder mit den Ringkanälen am Rand der Wellenlager in Verbindung stehen, so daß dadurch ein Druckausgleich zwischen den Ringkanälen auf beiden Seiten jedes Zahnrades erfolgen kann. Ein unerwünschter Druckanstieg in den Ringkammern ist durch die Verbindung mit der Niederdruckseite der Pumpe zwar vermieden; es herrscht aber ein ständiger Leckölstrom auf diesem Weg, der den Wirkungsgrad der Maschine beeinträchtigt, und von den Ringkammern durch die Lager nach außen geführte Längskanäle können unter bestimmten Kräfteverhältnissen die Ausbildung eines Schmierfilms in den Wellenlagern stören.
Um diese Nachteile, vor allem einen größeren Leckölstrom von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite der Maschine zu vermeiden, wird bei einer Zahnradpumpe oder einem Zahnradmotor der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß auf mindestens einer Seite der Zahnräder die dichtend aufeinanderliegenden Flächen der Zahnräder und der Lagerkörper in an sich bekannter Weise durch eine um die Zahnradwelle angeordnete Ringkammer begrenzt sind und daß diese Ringkammer durch besondere Kanäle mit einer in radialer Richtung abgedichteten, ebenfalls auf der der Zahnradseitenfläche abgekehrten Seite des Lagerkörpers befindlichen Zwischendruckkammer in Verbindung steht, um dadurch einen besonderen axialen Druckausgleich für die Ringkammer zu erreichen.
Auf diese Weise wird in den Ringkammern ein Druck aufrechterhalten, der merkliche Leckverluste verhindert und sich gleichmäßig um das Zahnrad verteilt, so daß die kippende Belastung der Zahnräder und Lagerkörper vermindert wird. Zwischen Anfang und Ende jedes Wellenlagers entsteht ein Druckgefälle, welches die geringe durchleckende Flüssigkeitsmenge gleichmäßig schmierend hindurchtreibt. An den Lagerkörpern herrscht stets Gleichgewicht, da auch bei sich ändernden Drücken in den Ringkammern immer von außen gleiche Gegenkräfte einwirken.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, daß die Zahnräder mindestens auf einer Seite, wie an sich bekannt, in einer gemeinsamen Lagerplatte gelagert sind und daß an der bzw. jeder Lagerplatte die beiden Zahnrädern gemeinsame Zwischendruckkammer in der Mitte zwischen den Lagerbohrungen für die Zahnradwellen liegt. Dabei ist es zweckmäßig, daß bei der bzw. jeder Lagerplatte auf der der Zahnradseitenfläche abgekehrten Seite die vom Hochdruckraum aus beaufschlagte Zone, die Zwischendruckkammer und der mit dem Niederdruckraum in Verbindung stehende (Niederdruck-) Bereich durch eine brillenförmige Dichtung voneinander abgegrenzt sind, wobei der Niederdruckbereich aus zwei den Wellen nächstliegenden Ringbereichen besteht.
In der Zeichnung ist eine Zahnradpumpe als Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt nach Linie 1-I in Fig. 2; Fig. 2 einen Querschnitt nach Linie II-II in Fig. 1; Fig. 3 ein Einzelteil.
Die Zahnradpumpe hat ein Gehäuse 1, in dem in zwei als Lagerkörper dienenden brillenartigen Lagerplatten 2 und 3 zwei Zahnräder 4 und 5 mit ihren Wellenstümpfen 7 bis 10 gelagert sind. Ein Deckel 11 sitzt seitlich auf dem Gehäuse 1. Durch eine Bohrung im Deckel 11 ragt der mit einem Konus für die Aufnahme eines nicht dargestellten Antriebsrades und mit einem Gewinde für eine ebenfalls nicht dargestellte Befestigungsmutter versehene Wellenstumpf 8 nach außen.
Das Gehäuse weist an seiner inneren Bodenseite gegenüber den Wellenstümpfen 7 und 9 der Zahnräder 4 und 5 Ausnehmungen 14 und 15 auf, die durch einen Kanal 16 miteinander verbunden sind. Quer zur Ebene der Zahnradachsen ist das Pumpengehäuse 1 von zwei axial hintereinanderhegenden Bohrungen 17 und 18 durchdrungen, die als Einlaß bzw. Auslaß für die Pumpe dienen (Fig. 2).
An der den Zahnrädern 4 und 5 zugewandten Seite hat jede der beiden brillenförmigen Lagerplatten 2 und 3 eine konzentrisch zu jeder der Lagerbohrungen für die Wellenstümpfe 7 bis 10 angeordnete Ringkammer in Form einer ringförmigen Ausdrehung 19. Von -den einander zugekehrten Abschnitten dieser Ausdrehungen 19 jeder Lagerplatte 2 oder 3 gehen Kanäle 20 aus, die je in einen in der Mitte der Lagerplatten 2 oder 3 zwischen den Lagerbohrungen und parallel zu diesen verlaufenden Sammelkanal 23 münden, von denen jeder zu der von den Zahnrädern 4 und 5 abgewandten Seite der Lagerplatte 2 oder 3 führt. An der dem Auslaß zugewandten Seite jeder Lagerplatte ist je eine Längsnut 24 eingeschnitten, welche -die an die Stirnseiten der Lagerplatten 2 oder 3 angrenzenden Räume miteinander verbindet. In die außenliegenden Stirnseiten der Lagerplatten 2 oder 3 sind konzentrisch zu den Lagerbohrungen Ringnuten eingeschnitten, die unter sich durch zwei Längsnuten miteinander verbunden sind, so daß dort geschlossene, etwa in Form einer Acht verlaufende Ausnehmungen 27 entstehen, in die Dichtungen 28 gleicher Form eingelegt sind. Beim Zusammenbau- .der Pumpenteile legen sich diese Dichtungen unter Druck an die gegenüberliegenden Gehäusewände. Durch jede dieser Dichtungen wird der Raum zwischen den äußeren Stirnseiten der Lagerplatten 2 oder 3 und dem Gehäuse 1 oder dem Deckel 11 in eine äußere Zone 29 geteilt, die über die jeweilige Längsnut 24 mit der Druckseite der Pumpe verbunden ist, ferner in eine innere Zone bzw. Zwischendruckkammer 30, die über die Kanäle 20 und 23. -mit den ringförmigen Ausnehmungen 19 der Lagerplatte 2 oder 3 bzw. mit den durch die angrenzenden Wände gebildeten Ringräumen verbunden ist, und endlich in zwei konzentrisch um die Wellenbohrungen liegende Zonen 33 und 34, die, wie nachstehend dargelegt wird, mit dem Einlaß 17 der Pumpe verbunden sind.
Die brillenförmige Lagerplatte 3 weist eine vom Pumpeneinlaß 17 ausgehende und am äußeren Ende der Lagerbohrung für den Wellenstumpf 8 in die Zone 33 mündende Bohrung 35 auf. Die Zone 33 der Lagerplatte 3 bildet einen Teil eines Raumes 37, der vom Lagerdeckel 11, der zwischen Deckel und Wellenstumpf liegenden Dichtung 28 und dem Wellenstumpf 8 begrenzt wird und der über eine Querbohrung 39 im Wellenstumpf 8 und eine Längsbohrung 40 in den Wellenstümpfen 7 und 8 und dem Zahnrad 4 mit dem Raum 14 und über den Kanal 16 mit dem Raum 15 im Gehäuseboden verbunden ist. Eine Axialbohrung 43 in den Wellenstümpfen 9 und 10 und im Zahnrad 5 verbindet den Raum 15 mit dem gegenüberliegenden vom Deckel 11 auf einer Seite begrenzten Raum 44. Durch die vorgenannten Bohrungen und Kanäle sind alle Abschnitte 33 und 34 an den Außenseiten der Lagerplatten 2 und 3 mit dem Einlaß 10 verbunden.
Wird die Pumpe an eine Förderflüssigkeitsleitung angeschlossen und über den Wellenstumpf 8 angetrieben, so fördert sie Flüssigkeit vom Einlaß 17 zum Auslaß 18. Die Zonen 29 an den Rückseiten der beiden Lagerplatten 2 und 3 werden vom Förderdruck beaufschlagt und drücken die Lagerplatten axial gegen die Stirnseiten der Zahnräder 4 und 5. Die durch den Dichtspalt zwischen den Zahnrädern 4 und 5 und den Buchsen 2 und 3 hindurchtretende Druckflüssigkeit sammelt sich in den Ringkammern 19 und gelangt über die Bohrungen 20 und 23 jeder Lagerplatte in die Zwischendruckkammern 30, deren wirksame Stirnfläche jeweils den Stirnflächen zweier Ringkammern 19 entspricht. Der in den Zwischendruckkammern 30 und den Ringkammern 19 sich aufbauende Zwischendruck ist abhängig vom Auslaßdruck, von der Größe des Spaltes zwischen den Lagerplatten und den Zahnrädern bzw. dem Anpreßdruck zwischen den Lagerplatten und den Zahnrädern sowie von dem jeweiligen Lagerspiel und der Viskosität der Förderflüssigkeit. Dieser Zwischendruck liegt wesentlich oberhalb des Einlaßdruckes, so daß der Bereich des sich an der Abdichtungsstelle zwischen Zahnrad und Lagerplatte einstellenden mittleren Druckes wesentlich kleiner ist, als wenn die Ringkammer mit dem Einlaß der Pumpe verbunden wäre.
Infolge des Zwischendruckes in den Ringkammern 19 steht auch zur Schmierung der Lager Druckflüssigkeit zur Verfügung, die unter einem aus der Differenz zwischen Einlaßdruck und Zwischendruck sich ergebendem Überdruck durch die Lager gedrückt wird und so einen stetigen geringen Schmiermittelfluß aufrechterhält. Die sich je nach den auf die Lager einwirkenden äußeren und inneren Kräften aufbauenden Schmierpolster werden nicht durch Längsnuten beeinflußt.
In den zur Förderung der Flüssigkeit dienenden Zahnlücken baut sich vom Einlaß 17 vom Auslaß 18 fortschreitend der Förderdruck der Pumpe auf: Die von der in den Zahnlücken befindlichen Druckflüssigkeit auf die Buchsen 2 und 3 wirkenden axialen Kräfte liegen exzentrisch und können bekanntermaßen durch eine entsprechende exzentrische Anordnung der Zone 29 ausgeglichen werden, so daß keine Momente auftreten. Auf die zwischen dem Fußkreis der Zahnräder 4 und 5 und den größten Durchmesser der Ringkammern 19 liegenden Berührungsflächen wirkt ein Druck, der im Mittel zwischen dem Druck in der jeweils benachbarten Zahnlücke und dem Druck in den Ringkammern 19 liegt. Da je nach Ausbildung der Förderräume der Druck in den Zahnlücken vom Einlaß 17 zum Auslaß 18 stetig oder sprunghaft zunimmt, bringt auch der auf die Berührungsflächen wirkende Druck exzentrische Kräfte hervor, die durch entsprechende Bemessung und exzentrische Anordnung der Zwischendruckkammer 30 mindestens annähernd ausgeglichen werden können.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Zahnradpumpe oder -motor mit einem Hochdruck- und einem Niederdruckraum und Rädern imAußeneingriff, denen mindestens auf einer Seite mindestens ein Lagerkörper zugeordnet ist, welcher die entsprechenden Lagerbohrungen für die Zahnradwellen enthält und dichtend gegen die Zahnradseitenfläche(n) gedrückt wird, indem eine durch Dichtungen abgegrenzte Zone auf der den Zahnradseitenflächen abgekehrten Seite des Lagerkörpers von Flüssigkeit aus dem Hochdruckraum beaufschlagt wird, während ein anderer Bereich auf dieser Seite des Lagerkörpers mit dem Niederdruckraum in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, daß auf mindestens einer Seite der Zahnräder die dichtend aufeinanderliegenden Flächen der Zahnräder und der Lagerkörper (2, 3) in an sich bekannter Weise durch eine um die Zahnradwelle angeordnete Ringkammer (19) begrenzt sind und daß diese Ringkammer durch besondere Kanäle (20, 23) mit einer in radialer Richtung abgedichteten, ebenfalls auf der der Zahnradseitenfläche abgekehrten Seite des Lagerkörpers befindlichen Zwischendruckkammer (30) in Verbindung steht, um dadurch einen besonderen axialen Druckausgleich für die Ringkammer (19) zu erreichen.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder mindestens auf einer Seite, wie an sich bekannt, in einer gemeinsamen Lagerplatte gelagert sind und daß an der bzw. jeder Lagerplatte (2, 3) die beiden Zahnrädern gemeinsameZwischendruckkammer(30) in der Mitte zwischen den Lagerbohrungen für die Zahnradwellen (7, 9; 8, 10) liegt.
3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei der bzw. jeder Lagerplatte auf der der Zahnradseitenfläche abgekehrten Seite die vom Hochdruckraum aus beaufschlagte Zone (29), die Zwischendruckkammer (30) und der mit dem Niederdruckraum in Verbindung stehende (Niederdruck-) Bereich (33, 34) durch eine brillenförmige Dichtung voneinander abgegrenzt sind, wobei der Niederdruckbereich aus zwei den Wellen nächstliegenden Ringbereichen besteht. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 864 363, 910 384; britische Patentschrift Nr. 763 998; USA.-Patentschriften Nr. 1981619, 2 728 301, 2 787 224, 2 793 595.