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Zahnradflüssigkeitspumpe Die Erfindung betrifft eine Zahnradflüssigkeitspumpe,
insbesondere für hohe Drücke, deren im Außeneingriff rotierende Zahnräder mit geringem
Axialspie.l zwischen seitliche, von unbeweglich angeomdneten Gehäuseplatten gebildete
Gehäusewände eingepaßt sind, deren den Zahnrädern zugekehrte und die Zahnradwellen
umschließende Ringzonen dadurch als elastisch nachgiebige Wandteile ausgebildet
sind, daß in der Nähe der Zahnräder tiefe, zu den Zahnrädern konzentrische Ringnuten,
deren Außendurchmesser nur wenig größer ist als der Fußkreisdurchmesser der Zahnräder,
in jene Gehäuseplatten eingestochen sind.
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Es ist schon eine Zahnradpumpe bekannt, bei der die die Zahnradseitenflächen
berührenden und die Ringnuten enthaltenden Gehäuseplatten als gesonderte Bauteile
zwischen das Gehäuse nach außen abschließende Lagerdeckel und ein die Zahnräder
urgebendes Gehäusemittelteil eingefügt und alle die-se Teile verschraubt sind, ferner
den Ringnuten Flüssigkeit unter Förderdruck zugeleitet wird. Von diesen wird die
Druckflüssigkeit durch kleine, in den Nutenwänden befindliche Entlastungsbohrungen
in Ringrinnen, die sich einerseits in je einem an jeder Welle neben den Gehäuseplatten
angebrachten Dichtring und andererseits in jeder Stirnseite jedes Zahnrades befinden,
geleitet. da die vom Förderdruck in den Ringnuten der seitlichen Gehäuseplatten
ausgeübte Kraft zu groß ist. Sie würde sonst zu unverhältnismäßig großer Reibung
zwischen den Platten und den Zahnrädern führen. Die Ringnuten der Gehäuseplatten
bzw. Verschleißplatten können nicht kleiner gemacht werden, da ihre Seitenwände
sonst nicht genügend elastisch wären. So hat man also die Verschleißplatten als
gesonderte Bauteile ausgebildet und zusätzliche Ringrinnen in anderen Teilen angebracht.
Dies macht die Konstruktion verhältnismäßig teuer und umständlich.
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Vielfach werden zur Erreichung hoher Drücke Zahnradpumpen verwendet,
bei denen die. Räder in axial beweglichen Flanschbuchsen gelagert sind, welche auf
ihrer nach außen gerichteten Seite am Flanschabsatz vom Förderdruck, am äußeren
Ende von einem durch ein Ventil in gleichbleibendem Verhältnis unterhalb des Förderdruckes
gehaltenen Druck beaufschlagt werden. Das Ventil ist zu diesem Zweck als Überdruckventil
ausgebildet mit einer Kolbenstange, die einen kleineren Durchmesser als der Schließkörper
hat und deren Stirnseite vom Förderdruck belastet ist.
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Bei dieser Anordnung wird zwar das Axialspiel in der Pumpe beseitigt,
andererseits braucht man zusätzliehe, genau einzupassende Lagerbuchsen und ein besonderes
Ventil mit Einstelleinrichtung.
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Um eine gute Abdichtung an den Zahnradseitenflächen durch druckbeaufschlagte,
elastisch nachgiebige Statorwandteile bei gleichzeitig möglichst einfachem Gesamtaufbau
der Pumpe zu erreichen, wird bei einer Zahnradpumpe der eingangs erwähnten Art erfindungsgemäß
vorgeschlagen, daß die Ringnuten unmittelbar .in verhältnismäßig dicke Gehäuseplatten
eingearbeitet sind, welche die Seitenplatten des im wesentlichen nur aus drei Platten
bestehenden Pumpengehäuses bilden und somit einerseits die Pumpe nach außen abschließen,
andererseits die vollständig eben ausgebildeten Seitenflächen der Zahnräder berühren
und auch die Lagerstellen für die Zahnradwellen enthalten, und daß sie mit Flüssigkeit
gefüllt sind, deren Druck zwischen dem Saugdruck und dem jeweiligen Förderdruck
der Pumpe liegt.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, daß jede Ringnut an einer dem gewünschten
Zwischendruck entsprechenden Stelle, die insbesondere jeweils ungefähr dem Zahnradeingriff
diametral .gegenüberliegt, durch einen Kanal mit der entsprechenden, von den Zähnen
der Zahnräder bestrichenen Ringzone der Gehäuseseitenwand verbunden ist.
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Es ist aber auch eine andere Art der Druckflüssigkeitsbeaufschlagung
möglich, indem jeweils die beiden Ringnuten einer Gehäuseseitenplatte über Bohrungen
mit einer zwischen beiden Wellenbohrungen sich erstreckenden und in der den Zahnrädern
zugekehrten Innenfläche der Gehäuseseitenplatte neben dem Zahnradeingriff eingearbeiteten
Quernut in Verbindung stehen, wodurch beim Zahnradeingriff austretende Quetschflüssigkeit
in die Ringnuten geleitet wird.
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Die Druckflüssigkeitseinleitung in die Ringnuten kann aber auch dadurch
erfolgen, daß jede Ringnut
über Kanäle im Gehäuse mit den Lagerbohrungen
für die Zahnradwellen und einem Sammelraum verbunden ist, der durch ein Überdruckventil
zur Pumpensaugseite entlastet worden kann, wobei der Schließkörper des Überdruckventils
noch eine Kolbenstange kleineren Durchmessers aufweist, deren Stirnseite in Schließrichtung
vom Pumpenförd:erdruck beaufschlagt ist.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben.
Sie zeigt in Fig.l einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform entlang der
beiden Zahnradwellen, Fig.2 einen Schnitt entlang einer zu dien beiden Zahnradwellen
parallelen Quermittelebene durch eine abgewandelte zweite Ausbildungsform.
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Fig.3 eine Einzelheit einer dritten Ausführungsform als weitere Abwandlung,
in einer zu den beiden Zahnradwellen senkrechten Ebene gesehen.
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Das Gehäuse der Pumpe nach der Erfindung besteht aus einer als Anschlußplatte
dienenden Seitenplatte 1, einer Zwischenplatte oder Räderplatte 2 und einer
antriebsseitigen Seitenplatte 3. In den Platten 1
und 3 sind die Wellen
4 und 5 zweier Zahnräder 6 und 7 gelagert; die Zahnräder laufen in Aussparungen
der Zwischenplatte 2 zwischen den Seitenplatten 1 und 3.
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Die Platten sind in ihrer gegenseitigen Lage durch Paßhülsen
8 gesichert und durch Schrauben 9 aneinander befestigt. Die Welle
5 ragt aus der Antriebsplatte 3 heraus und hat dort einen Kegel
10, auf dem eine Pumpenantriebsscheibe befestigt werden kann. An der Austrittsstelle
der Welle 5 aus der Antriebsplatte 3 ist eine Dichtung 11 angeordnet,
die durch eine Scheibe 12 in ihrer Lage festgehalten wird. Der hinter dieser
Dichtung liegende Leckölraum 13 ist durch einen Kanal 14 mit der die
Welle 4 aufnehmenden Bohrung 15 der Antriebsplatte 3 verbunden.
Von dieser führt eine Längsbohrung 16 der Welle 4
zu der die Welle
aufnehmenden Bohrung 17 in der Anschlußplatte 1. Der Leckölraum
13 :ist durch eine Längsbohrung 18 der Welle 5 mit der Bohrung
19 der Anschlußplatte 1 verbunden, welche die Welle 5 aufnimmt.
Die Bohrungen 15, 17 und 19 sind von außen durch Stopfen
20 verschlossen.
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Ein an der Seitenplatte bzw. Anschlußplatte 1 angebrachter
Rohranschluß 21 ist mit einem in der Zwischenplatte 2 angeordneten,
an die Zahnräder 6
und 7 grenzenden Saugraum 22 verbunden (Fig.
2), während ein gegenüberliegender Druckraum 23 mit einem Rohranschluß
24 verbunden ist.
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In die Bohrungen, die als Lager für die Wellen 4
und 5 dienen,
sind nahe der als Gleitfläche dienenden, den Zahnrädern zugekehrten Innenflächen
25 und 26
der Platten 1 und 3 verhältnismäßig schmale und tiefe Ringnuten
27, 28, 29, 30 eingestochen. So entstehen zwischen den Ringnuten und den
Innenflächen der Seitenplatten 1, 3 liegende elastisch nachgiebige Ringzonen
32. Der Außendurchmesser der Ringnuten ist nur wenig größer als der Fußkreisdurchmesser
der Zahnräder. Jede Ringnut ist durch einen Kanal 31
in Form einer engen Bohrung
mit der I.rmenfläche 25
oder 26 an einer Stelle verbunden, die von den Zahnlücken
der fördernden Zahnräder auf ihrem Weg überstrichen wird, wo also ein zwischen dem
Saugdruck und dem Förderdruck der Pumpe liegender Zwischendruck herrscht. Dieser
Zwischendruck wird daher auch ins Innere der Ringnuten 27 und 30
übertragen.
Die Zahnräder 6 und 7 sind zwischen die Seitenplatten 1 und
3 mit verhältnismäßig geringem Spiel so eingepaßt, daß zwischen ihnen und
den Innenflächen 25 und 26 ein Flüssigkeitsfilm erhalten bleibt, aber
keine Verlustströmung auftritt. Wenn außerordentlich hohe Axialdrücke oder Stöße
oder andere Störungen entstehen, die den Ölfilm unterbrechen könnten, so geben die
durch die Ringnuten abgeteilten Ringzonen 32 der Gehäusewände elastisch nach,
so daß der Ölfilm auch weiterhin erhalten bleibt und die Zahnräder nicht an den
Gehäusewänden anfressen.
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Der Durchmesser der Ringnuten ist zweckmäßigeT-weise nicht größer
als der Durchmesser der Zahnräderwälzkreise, da erfahrungsgemäß die Zahnräder außerhalb
dieses Bereiches nicht mehr an den Gehäuseflächen fressen und eine Vergrößerung
der Ringzonen 32 wieder zu unerwünscht großer Nachgiebigkeit führen könnte.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.2 ist die Pumpe im wesentlichen
gleich aufgebaut wie bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel; es sind
aber keine Kanäle 31 angeordnet. Der Leckölraum 13 und die Bohrungen
15, 17, 19 sind durch Kanäle 33, 34 mit einem Sammelraum 35 verbunden,
der unter Bildung eines Ventilsitzes 36 an eine den Saugraum 22 mit
dem Rohranschluß 21 verbindenden Bohrung 37 grenzt. Auf diesem Ventilsitz
ruht das kegelförmige Ende 38 eines Schließkörpers 39, den von einer
Druckfeder 40 auf dem Sitz gehalten wird. Das entgegengesetzte Ende des Schließkörpers
ist zu einem Kolben 41 ausgebildet und gleitet in einer Bohrung
42, welche mit dem Druckraum 23 verbunden ist, also unter Förderdruck
seht.
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Die Ringnuten 27 bis 30 füllen sich bei dieser Ausführungsform
mit Leeköl, das auch die Lagerbohrungen, die Kanäle 33, 34 und den Sammelraum
35 füllt. Der Druck in diesen Räumen hängt von der Kraft ab, die von der
Feder 40 und dem Förderdruck in Schließrichtung auf den Schließkörper
39 ausgeübt wird. Durch entsprechendes Bemessen der Querschnitte des Ventilsitzes
36 und des Kolbens 41 läßt sich dieses Druckverhältnis so einstellen, daß
in den Rdngnuten ein stets unter dem Förderdruck liegender, aber zum nachgiebigen
Anlegen der Ringzonen 32 ausreichender Zwischendruck herrscht.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.3 ist wiederum im wesentlichen
dieselbe Pumpe verwendet, wie sie in Fig. 1 dargestellt ist. Statt der Kanäle
31
sind Bohrungen 43 und 44 vorgesehen, welche die Ringnuten
27 bis 30 mit auf den Innenseiten 25 und
26 der Seitenplatten
1 und 3. angebrachten, :die Lagerbohrungen verbindenden Quernuten 45 verbinden.
Diese Quernuten werden von den Zahnlücken Überstrichen, solange zwischen den Zähmen
eingeschlossenes Öl unter verhältnismäßig hohem Druck verdrängt wird. Dieses
Öl gelangt durch die Bohrungen 43 und 44 in die Ringnuten
27 bis 30 und übt dort den stützenden Zwischendruck aus. Diese Ausführungsform
kann auch mit der Ausführungsform nach Fig. 2 verbunden werden.