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Zahnradpampe für hohe Drücke Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe
für hohe Drücke, deren Förderzahnräder sich axial einstellen mit Hilfe von Druckpolstern,
die von beim Zahneingriff verdrängter Quetschflüssigkeit erzeugt werden, und in
deren beiden den Zahnrädern zugekehrten, seitlichen Gehäusewandflächen um die Drehachsen
der Zahnräder herumlaufende, gegen die Zahnradflächen offene Ringkanäle angebracht
sind, die durch im wesentlichen gerade Ergänzungskanäle oder Nuten mit dem während
des gleichzeitigen Eingriffs zweier Zahnradpaare von diesen eingeschlossenen Eingriffsraum
verbunden sind, nach Patent 925 926.
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Gemäß den Ansprüchen 1 und 4 des Patents 925 926 sollen bei einer
Zahnradpumpe (mit- zwei Rädern im Außeneingriff) die Ergänzungsnuten in der Ebene
liegen, welche durch die Achsen der Förderzahnräder gelegt ist. Solcherart ausgebildete
Pumpen haben gute Laufeigenschaften; ihr hydraulischer Wirkungsgrad wird aber durch
Verluste beeinträchtigt, die durch Überströmen von Druckmittel von der Druck- zur
Saugseite entstehen. Wenn auch diese Verluste nicht groß sind, so ist dieser Nachteil
doch besonders bei hohen Förderdrücken unangenehm.
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Es sind auch Pumpen bekannt, bei denen das Quetschöl auf einer Gehäuseseite
durch kurze, den in der Mitte zwischen den Zahnradachsen liegenden Raum frei lassende
Ergänzungskanäle zu den Zahnradlagern abgeleitet und dort in Längsnuten der Lager
verteilt und zum Schmieren verwendet wird. Bei diesen Pumpen sind aber noch zusätzliche
Nuten vorgesehen, die während eines Teils des Einzeleingriffs der Zahnräder mit
dem Quetschölraum und der Saug- oder Druckseite der Pumpe verbunden sind, so daß
durch diese Nuten mindestens zeitweise Flüssigkeit überströmen kann. Man hat dabei
übersehen, daß es nicht genügt, die Mitte zwischen den Zahnrädern von Kanälen frei
zu halten. Der dabei verbleibende Verlust an Quetschöl, verbunden mit der Störung
der axial einzustellenden Druckpolster, beeinträchtigt den Wirkungsgrad und die
Betriebssicherheit in einer besonders bei Pumpen nach dem Hauptpatent störenden
Weise.
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Bei einer anderen bekannten Pumpe sind die zusätzlichen Nuten weiter
von den das Quetschöl abführenden Kanälen entfernt. Die Kanäle erhalten aber zu
verschiedenen Zeiten Quetschöl mit verschiedenen Drücken, so daß an beiden Zahnrädern
unsymmetrisch wechselnde Druckspitzen auftreten, welche eine kippende Wirkung auf
die Zahnräder ausüben können. Diese Nachteile werden nach der Erfindung dadurch
vermieden, daß jeder Ergänzungskanal aus zwei Außenteilen in Form von an sich bekannten
offenen Nuten besteht, die, von den Ringkanälen ausgehend, bis in .den Eingriffsraum
der Zahnräder reichen und daß diese offenen Nuten durch einen im Gehäuseinnern laufenden,
als geschlossene Bohrung ausgebildeten Mittelteil verbunden sind, so daß diejenigen
Bereiche der den Zahnrädern zugekehrten Gehäusewandflächen frei von eingearbeiteten
offenen Nuten sind, die von dem Teil der Zahnradeingriffslinie berührt werden, den
der Eingriffspunkt während des Einzeleingriffs durchläuft, oder die sich in unmittelbarer
Nähe dieses Eingriffslinienteils erstrecken.
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Es hat sich gezeigt, daß mit dieser Maßnahme sowohl das Überströmen
wesentlich verringert oder ganz verhindert als auch ein an beiden Zahnrädern gleichzeitiger
Druckverlauf hergestellt werden kann.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung wiedergegeben.
Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe, F i g. 2 einen Querschnitt
nach der Linie II-II in F i g. 1, mit abgenommenen Zahnrädern, für eine erste Ausführungsform,
F i g. 3 einen Schnitt nach der Linie IV-IV in F i g. 2, F i g. 4 eine Grundplatte
einer zweiten Ausführungsform,
F i g. 5 bis 9 den Eingriff zweier
Zahnräder in verschiedenen Drehlagen.
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Alle beschriebenen Ausführungsformen haben eine Grundplatte 1, eine
Zwischenplatte 2, eine Deckplatte 3 und eine Lagerplatte 4. Die Platten werden von
Paßschrauben 5 in der richtigen Lage zusammengehalten. In Bohrungen 6 und 7 der
Deckplatte 3 und Bohrungen 8 und 9 der Grundplatte 1 sind zwei Zahnräder 10 und
11 gelagert, die mit ihren Achsen 12 und 13 aus einem Stück bestehen. Das untere
Ende der Achse 12 hat einen Schlitz 14; in diesen greift mit einer Nase 15 ein Wellenstummel
16. Dieser ist in einem Kugellager 17 der Lagerplatte 4 gelagert; sein aus dem Gehäuse
der Pumpe herausragendes Ende ist mit einem Drehantrieb verbunden.
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Die Zwischenplatte oder Räderplatte 2 umgibt die Zahnräder 10 und
11 mit engem Spiel. Sie hat auf der Saugseite eine Aussparung 18, auf der Druckseite
eine Aussparung 19. An diese Aussparungen schließen sich ein Einlaßkanal
20 und ein Auslaßkanal 21 an, die als Bohrungen durch die Deckplatte 3 geführt
sind.
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An der Stelle, wo die Bohrungen 6 und 7 die den Zahnrädern zugewandte
Fläche 22 der Deckplatte 3 treffen, sind Ringkanäle in der Form von Abschrägungen
23, 24 angebracht. Entsprechende Abschrägungen 25 und 26 befinden sich an den entsprechenden
Stellen der den Zahnrädern zugekehrten Fläche 27 der Grundplatte 1. Die Abschrägungen
23, 24, 25 und 26 bilden naturgemäß Ringkanäle um die Achsen 12 und 13 der Zahnräder.
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An Hand der F i g. 5 bis 9 sollen die Vorgänge beim Zahneingriff kurz
besprochen werden. Es sind dort zwei Zähne 29, 30 des Zahnrads 10 und zwei Zähne
31, 32 des Zahnrads 11 dargestellt. In der Lage nach F i g. 5 sind die Zähne 30
und 32 schon längere Zeit im Eingriff. Sie berühren sich bei 33. Die Zähne 29 und
31 beginnen sich eben an der Stelle 34 zu berühren. Wenn sich die Räder weiterdrehen,
wandert dieser Eingriffspunkt auf der Eingriffslinie, die als Verbindungsgerade
der Punkte 34 und 33 eingezeichnet ist. In der gezeichneten Lage ist ein Zwischenraum
zwischen den Punkten 33 und 34 allseitig von den Zahnrädern eingeschlossen.
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Sind die Räder in die Lage nach F i g. 6 gerückt, so berühren sich
die Zähne 30 und 32 mit einer Linie 35, die Zähne 29 und 31 mit einer Linie 36.
Der zwischen den Linien 36 und 35 von den Zahnradflanken umgrenzte Raum ist kleiner
geworden; das darin befindliche, Öl steht unter sehr hohem Druck. Wenn ein zwischen
den Ringkanälen, 23 und 24 bzw. 25 und 26 vorhandener Verbindungskanal diesen Zwischenraum
berührt, so wird überschüssiges C51 aus dem Zwischenraum durch den Verbindungskanal
hinausgedrückt.
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In der Lage nach F i g. 7 berühren sich die Zähne 29 und 31 mit der
Linie 37; die Zähne 30 und 32 berühren sich gerade noch mit der Linie 38. Die an
dieser Stelle vorhandene Berührungslinie ergibt das Ende der Eingriffslinie; ihr
Anfang bei 34 ist nochmals eingezeichnet. Während dieses Teils der Bewegung ist
der eingeschlossene Zwischenraum wieder etwas größer geworden, ein Teil des vorher
verdrängten Druckmittels wurde zurückgesaugt.
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In der Lage nach F i g. 8 berühren sich nur noch die Zähne
29 und 31, und zwar bei 39. Der Zwischenraum zwischen den Zahnrädern ist
. auf einer Seite der Linie 39 ,mit dem Einlaß, auf .der anderen Seite mit dem Auslaß
verbunden; diese Verbindungswege sind an der engsten Stelle gleich dem Flankenspiel
der Zahnräder.
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Dies ist auch in der Lage nach F i g. 9 der Fall, wo sieh die Zähne
29 und 31 gerade an einer Stelle 40 berühren, die in der Verbindungslinie
zwischen den Achsen der Zahnräder 10 und 11 liegt. Wenn daher in einer der an die
Zahnräder grenzenden Gehäuseflächen eine Verbindungsnut 41 zwischen den Ringkanälen
23 und 24 bzw. 25 und 26 angebracht wäre, die in derselben Linie liegt, so würde
Druckflüssigkeit unmittelbar durch den Zwischenraum zwischen den Zahnrädern und
über die Nut um den Berührungspunkt der Räder herum von der Druckseite zur Saugseite
zurückströmen und so verlorengehen.
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Bei der Ausführungsform nach F i g. 2 ist jedoch in der Grundplatte
1 eine Verbindungsnut angebracht, die zwei Außenteile 44 und 45 in Form von Nuten
hat. Sie reichen bis in den beim Zahneingriff abgeschlossenen Raum zwischen den
Punkten 34 und 33 und sind miteinander durch einen aus zwei Bohrungen bestehenden
Kanal 46 verbunden, der durch das Innere der Grundplatte 1 geht. Auf diese Weise
ist der ganze Raum an der Eingriffslinie frei von Nuten, so daß die Flüssigkeit
zu keinem Zeitpunkt unter Umgehung des Berührungspunktes unmittelbar von der Druck-
zur Saugseite strömen kann.
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Es ist dabei nicht erforderlich, die ganze Eingriffslinie frei von
Nuten zu halten. Solange die Zahnräder sich in zwei Eingriffspunkten berühren, ist
eine überströmmöglichkeit an einem dieser Punkte ohne Bedeutung. Es muß lediglich
das Stück der Eingriffslinie ohne Nut sein, das von einem Eingriffspunkt durchlaufen
wird, solange er der einzige ist; d. h. die Eingriffsstrecke von dem Punkt 37 bis
zu dem Punkt 33. Diese Punkte und der nach dieser Forderung von Nuten frei zu haltende
Raum sind in die F i g. 7 eingezeichnet.
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Bei dem Ausführungsbeispiel nach F i g. 4 ist in der sonst gleichen
Grundplatte 1 eine Verbindungsnut angebracht, die aus den Außenteilen
47 und 48
besteht. Diese Teile liegen wiederum parallel zu der die
Zahnradachsen verbindenden Ebene. Der Außenteil 47 ist von dieser Ebene aus zur.
Druckseite, der Außenteil 48 zur Saugseite verschoben. Beide Außenteile sind durch
einen aus Bohrungep bestehenden Kanal 49 miteinander verbunden, der entsprechend
dem Kanal 46 durch das Innere der Grundplatte. geht. Mit den Außenteilen 47 und
48 wird eine gute Verbindung zu dem zwischen den Zahnrädern beim Doppeleingriff
eingeschlossenen Raum erreicht, da der Teil 47 unmittelbar das nahe dem Punkt
34 entstehende Quetschöl aufnimmt, so daß es nicht durch das Flankenspiel
in die Nähe des Punktes 33 fließen muß. Der Teil 47 ist aber nie mit der Druckseite
der Pumpe verbunden. Außerdem ist der Raum zwischen den Punkten 37 und 33 von Nuten
frei, so daß ein unmittelbares Überströmen des Druckmittels verhindert wird.