DE1201179B

DE1201179B - Pump unit with several pump rotors, in particular gear pump with several gear pairs

Info

Publication number: DE1201179B
Application number: DEB39748A
Authority: DE
Inventors: Henry H Campbell
Original assignee: Borg Warner Corp
Current assignee: Borg Warner Corp
Priority date: 1955-04-04
Filing date: 1956-04-04
Publication date: 1965-09-16

Description

Pumpenaggregat mit mehreren Pumpenrotoren, insbesondere Zahnradpumpe mit mehreren Zahnradpaaren Die Erfindung bezieht sich auf ein Pumpenaggregat mit mehreren Pumpenrotoren, insbesondere Zahnradpumpe mit mehreren Zahnradpaaren, genauer gesagt auf ein Pumpenaggregat, das mehrere koaxial und mit Abstand hintereinander angeordnete Pumpenrotoren aufweist, die mit Wellenstummeln versehen und mit diesen unabhängig voneinander in Gehäuseteilen gelagert, aber von einer gemeinsamen, mit Keilverzahnung versehenen Antriebswelle zentrisch durchsetzt sind, wobei die Rotoren bzw. die Wellenstummel derselben in ihrer zentrischen Bohrung jeweils eine Keilverzahnung aufweisen, über die die Mitnahmeverbindung mit der Antriebswelle hergestellt wird, wobei ferner für jeden Rotor Scherbruchsicherungen vorgesehen sind, bei deren Brach jeder Rotor unabhängig von den anderen aus der drehfesten Verbindung mit der Antriebswelle gelöst werden kann, insbesondere Zahnradpumpe mit mehreren Paaren von im Außeneingriff kämmenden Rädern, deren treibende Räder von der gemeinsamen Antriebswelle durchsetzt sind.Pump unit with several pump rotors, in particular a gear pump with several gear pairs The invention relates to a pump unit with several pump rotors, in particular gear pump with several gear pairs, more precisely said to a pump unit, which several coaxially and at a distance one behind the other has arranged pump rotors which are provided with shaft stubs and with these stored independently of each other in housing parts, but of a common, with Splines provided drive shaft are centrally penetrated, the rotors or the stub shafts of the same in their central bore each have a spline have, via which the driving connection is established with the drive shaft, furthermore, shear rupture safeguards are provided for each rotor if they break each rotor independent of the others from the non-rotatable connection with the drive shaft can be solved, in particular gear pump with several pairs of in external engagement meshing wheels, the driving wheels of which are penetrated by the common drive shaft are.

Bei einer bekannten Zahnradpumpe der obenerwähnten Art mit mehreren Paaren von im Außeneingriff kämmenden Zahnrädern, deren treibende Räder von der gemeinsamen Antriebswelle durchsetzt sind, sind die hohlen Wellenstummel dieser Räder, die die Innenkeilverzahnung zur Verbindung mit der Antriebswelle aufweisen, neben dem keilverzahnten Hohlwellenteil mit einer Sollbruchstelle in Form einer Außenringnut versehen. Im Falle eines Bruches wird der keilgenutete Teil vom Zahnrad getrennt. Dies hat den Nachteil, daß nach einer Abscherung das ganze Zahnrad unbrauchbar wird und ausgewechselt werden muß.In a known gear pump of the above-mentioned type with several Pairs of externally meshing gears whose driving gears are from the common drive shaft are penetrated, the hollow shaft stubs are this Wheels that have internal splines for connection to the drive shaft, next to the splined hollow shaft part with a predetermined breaking point in the form of a Provided outer ring groove. In the event of breakage, the splined part will be removed from the gear separated. This has the disadvantage that the entire gearwheel becomes unusable after it has been sheared off and must be replaced.

Es gibt auch andere Arten von Drehbruchsicherungen bei Förderzahnrädern von Zahnradpumpen. So ist z. B. eine Zahnradpumpe mit zwei im Außeneingriff kämmenden nebeneinanderliegenden Zahnradpaaren bekannt, deren parallelachsige Förderzahnräder also sämtlich in der gleichen Ebene liegen und bei der die Zahnräder wiederum nach beiden Seiten mit hohlen Wellenstummeln versehen sind und die beiden antreibenden Räder der Zahnradpaare von Antriebswellen zum Teil durchsetzt sind. Axial hinter der Antriebswelle befindet sich in einem hohlen Wellenstummel jedes Antriebszahnrades noch ein inneres Verbindungswellenstück, das über eine Keilverbindung drehfest mit dem Zahnradwellenstummel verbunden ist. Durch eine Drehbruchsicherung, die aus einem relativ dünnen Zapfen mit zwei Vierkantköpfen besteht, welch letztere in entsprechende Ausnehmungen der Antriebswelle einerseits und des Verbindungswellenstückes andererseits eingreifen, wird die drehfeste Verbindung des Zahnrades mit der Antriebswelle hergestellt. Bei Bruch dieser Drehbruchsicherung muß nur diese ausgewechselt werden. Die Wellenstummel der Zahnräder werden dabei nicht beschädigt. Diese Drehbruchsicherung ist aber bei mehreren axial hintereinanderliegenden Zahnrädern bzw. Pumpenrotoren, die von einer gemeinsamen Antriebswelle durchsetzt sind, von der sie bei Klemmen oder überlastung einzeln lösbar sein sollen, nicht anwendbar.There are also other types of anti-rotation devices for conveyor gears of gear pumps. So is z. B. a gear pump with two meshing in external engagement adjacent gear pairs known whose parallel-axis conveyor gears so they are all in the same plane and in which the gears turn to Both sides are provided with hollow shaft stubs and the two are driving Wheels of the gear pairs are partially penetrated by drive shafts. Axially behind the drive shaft is located in a hollow stub shaft of each drive gear another inner connecting shaft piece that rotates with a spline connection the gear shaft stub is connected. Through a torsion breakage device, which consists of a consists of relatively thin tenons with two square heads, the latter in corresponding Recesses of the drive shaft on the one hand and the connecting shaft piece on the other hand intervene, the non-rotatable connection of the gear with the drive shaft is established. If this anti-rotation device breaks, only it has to be replaced. The stub shaft the gears are not damaged. However, this torsion failure protection is at several axially one behind the other gear wheels or pump rotors, which by one common drive shaft are penetrated, from which they are in the event of jamming or overload should be individually solvable, not applicable.

Es soll eine konstruktive Lösung für Drehbruchsicherungen zwischen axial hintereinander angeordneten Pumpenrotoren und einer diese Rotoren durchsetzenden Antriebswelle gefunden werden, bei der weder die Rotoren, z. B. Zahnräder, noch die Antriebswelle bei Brach einer Sicherung beschädigt werden. Dazu wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß bei einem Pumpenaggregat der eingangs erwähnten Art zwischen der Antriebswelle und jedem Rotor, bei einer Zahnradpumpe zwischen der Antriebswelle und jedem treibenden Rad der Zahnradpaare je eine in die Rotormittelbohrung eingeschobene Hülse angeordnet ist, die einen Abschnitt mit Innenkeilverzahnung und daran axial anschließend einen Abschnitt mit Außenkeilverzahnung aufweist, wodurch eine Eingriffsverbindung mit der keilverzahnten Antriebswelle einerseits und mit einem keilverzahnten Teil des Rotors andererseits hergestellt ist, und daß zwischen den beiden Abschnitten die Scherbruchsicherung in Form einer Stelle mit reduziertem Querschnitt der Hülse vorgesehen ist.The aim is to find a constructive solution for anti-rotation locks between pump rotors arranged axially one behind the other and a drive shaft penetrating these rotors, in which neither the rotors, e.g. B. gears, nor the drive shaft can be damaged if a fuse breaks. For this purpose, it is proposed according to the invention that in a pump unit of the type mentioned between the drive shaft and each rotor, in a gear pump between the drive shaft and each driving wheel of the gear pairs , a sleeve inserted into the rotor center bore is arranged, which has a section with internal splines and axially thereon then has a section with external splines, whereby an engagement connection with the splined drive shaft on the one hand and with a splined part of the rotor on the other hand is made, and that the shear fracture protection is provided in the form of a point with a reduced cross-section of the sleeve between the two sections.

Hierdurch wird der Vorteil erzielt, daß bei einer Abscherung lediglich eine Hülse ausgewechselt zu werden braucht, wodurch sich eine wesentlich einfachere Gestaltung und eine wesentliche Kosteneinsparung erzielen läßt.This has the advantage that only one sleeve needs to be exchanged in the event of a shear, whereby a much simpler design and a significant cost saving can be achieved.

Nachfolgend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Zahnradpumpenaggregat mit mehreren koaxial und mit Ab- stand hintereinander angeordneten Förderzahnradpaaren und Fig. 2 einen Längsschnitt in größerem Maßstab durch die zu der erfindungsgemäßen Antriebsverbindung gehörigen Hülsen, die eine Scherbruchsicherung aufweisen.The invention is described in more detail below in connection with the drawing, namely FIG. 1 is a longitudinal section through a gear pump unit with a plurality of coaxially, and by far the successively arranged conveyor gear pairs and Fig. 2 is a longitudinal section on a larger scale, of the belonging to the inventive drive connection sleeves which have a shear fracture safety.

Die F i g. 1 der Zeichnung zeigt ein Zahnradpumpengehäuse 10 mit drei Zahnradpumpen 11, 12 und 13 in Hintereinanderanordnung. Jede dieser Zahnradpumpen ist inderdargestelltenAusführungsform praktisch identisch mit den anderen, und daher wird hier nur die Zahnradpumpe 11 in den Einzelheiten beschrieben werden.The F i g. 1 of the drawing shows a gear pump housing 10 with three gear pumps 11, 12 and 13 arranged one behind the other. Each of these gear pumps is practically identical to the others in the illustrated embodiment, and therefore only the gear pump 11 will be described in detail here.

Die Zahnradpumpe 11 gehört zu einer Bauart, bei der durch die Regelung des Flüssigkeitsdruckes hinter den durch Druck belastbaren Lagerbuchsen 23 und 28 die Pumpe in Betrieb oder außer Betrieb gesetzt werden kann. Das treibende Zahnrad oder der Rotor 14 der Pumpe 11 ist beiderseits mit den Wellenstummeln 15 und 16 versehen, die aus einem Stück mit dem Zahnrad bestehen. Das treibende Zahnrad 14 greift mit einer am rechten Ende des Wellenstummels 16 angebrachten Innenkellverzahnung 18 in die Außenkeilverzahnung an einem Ab- schnitt 19 an der Außenseite der Hülse 17 ein. Die Hülse 17 wiederum weist noch einen Abschnitt 20 am linken Ende derselben auf, der eine Innenkeilverzahnung trägt, welche in die Keilnuten an einem entsprechenden keilverzahnten Abschnitt der Antriebswelle 21 eingreift. Damit wird mittels der Hülse 17 eine drehfeste Verbindung zwischen der Antriebswelle 21 und dem Zahnrad 14 hergestellt. Falls gewünscht, kann die Antriebswelle -wie dargestellt - auf ihre ganze Länge hin mit Keilverzahnung versehen werden.The gear pump 11 is of a type in which the pump can be put into operation or out of operation by regulating the fluid pressure behind the bearing bushes 23 and 28, which can be loaded by pressure. The driving gear or the rotor 14 of the pump 11 is provided on both sides with the stub shafts 15 and 16 , which consist of one piece with the gear. The driving gear 14 engages with an attached on the right end of the shaft stub 16 Innenkellverzahnung 18 in the external spline on a section by section 19 on the outside of the sleeve 17 a. The sleeve 17 in turn has a section 20 at the left end of the same, which has an internal spline which engages in the keyways on a corresponding spline section of the drive shaft 21. A rotationally fixed connection between the drive shaft 21 and the gear 14 is thus established by means of the sleeve 17. If desired, the drive shaft may - be provided, on its entire length towards splined - as illustrated.

Das Antriebszahnrad bzw. der Rotor 14 ist mittels der Wellenstummel 15 und 16 in den mit Flanschen versehenen Lagerbuchsen 23 bzw. 22 links bzw. rechts vom Zahnrad gelagert. Zusammen mit den Flanschen der Lagerbuchsen 22, 23 ist das Pumpenzahnrad 14 in eine Bohrung 24 des Gehäuses 10 eingesetzt. Gemäß der Zeichnung ist die linke Lagerbuchse 23 axial beweglich. Auf welche Art und Weise auf die hinteren Treibflächen bzw. Rückseiten des Flansches dieser beweglichen Lagerbuchse ein Belastungsdruck einwirken kann, damit die Lagerbuchse in dichte Berührung mit der benachbarten Seitenfläche des treibenden Zahnrades oder Rotors 14 kommt, soll hier nicht näher erläutert werden.The drive gear or the rotor 14 is mounted by means of the stub shafts 15 and 16 in the flanged bearing bushes 23 and 22 to the left and right of the gear. Together with the flanges of the bearing bushes 22, 23 , the pump gear 14 is inserted into a bore 24 of the housing 10 . According to the drawing, the left bearing bush 23 is axially movable. The manner in which a load pressure can act on the rear drive surfaces or rear sides of the flange of this movable bearing bush so that the bearing bush comes into tight contact with the adjacent side surface of the driving gear or rotor 14 is not to be explained in more detail here.

Das treibende Zahnrad 14 steht im Eingriff mit einem getriebenen Zahnrad 25 in einer zweiten Bohrung 26 des Gehäuses 10 neben der Bohrung 24, wobei die Drehachsen beider Bohrungen parallel zueinander sind. Das Zahnrad 25 ist in einer festen rechten Lagerbuchse 27 und in einer axial beweglichen linken Lagerbuchse 28 drehbar gelagert, wobei die linke Lagerbuchse in der gleichen Weise und mit den gleichen Mitteln wie die Lagerbuchse 23 durch einen Flüssigkeitsdruck belastet werden kann.The driving gear 14 is in engagement with a driven gear 25 in a second bore 26 of the housing 10 next to the bore 24, the axes of rotation of both bores being parallel to one another. The gear wheel 25 is rotatably mounted in a fixed right bearing bush 27 and in an axially movable left bearing bush 28, the left bearing bush being able to be loaded by a fluid pressure in the same way and with the same means as the bearing bush 23.

Am Umfang der Hülse 17 ist an einer Stelle zwischen den beiden Abschnitten 19 und 20 eine Ringmit 29 eingestochen. Man wird ferner bemerken, daß der Teil der Hülse 17, in welchem die Ringnut 29 angeordnet ist, dazu dient, die Welle 21 und den Wellenstummel 16 kraftschlüssig miteinander zu verbinden. Die alleinige drehkraftschlüssige Verbindung zwischen der Welle 21 und dem Zahnrad bzw. Rotor 14 besteht also, wie schon erwähnt, aus der Hülse 17. Falls nun entweder das treibende Zahnrad 14 oder das getriebene Zahnrad 25 festfressen bzw. festklemmen sollte, dann würde der durch die Ringnut 29 dargestellte Abscherabschnitt zum Abscheren kommen, wodurch die kraftschlüssige Verbindung zwischen dem treibenden Zahnrad 14 und der Antriebswelle 21 unterbrochen wird. Die Antriebswelle kann sich jedoch dann unbeeinflußt von dem Ausfall der Teilpumpe 11 weiterdrehen.A ring with 29 is pierced on the circumference of the sleeve 17 at a point between the two sections 19 and 20. It will also be noted that the part of the sleeve 17 in which the annular groove 29 is arranged serves to connect the shaft 21 and the shaft stub 16 to one another in a non-positive manner. The sole rotationally positive connection between the shaft 21 and the gear or rotor 14 is, therefore, as already mentioned, 17 out of the sleeve Now, if either the drive gear 14 or the driven gear 25 from seizing or should stall, then it would by the Annular groove 29 shown shear section come to shear, whereby the non-positive connection between the driving gear 14 and the drive shaft 21 is interrupted. However, the drive shaft can then continue to rotate unaffected by the failure of the sub-pump 11.

Jedes der treibenden Zahnräder der übrigen Pumpen 12 und 13 ist in ähnlicher Weise durch Keilverzahnungen mit einer Hülse 17a bzw. 17b und letztere wiederum durch Keilverzahnungen mit der Antriebswelle 21 drehfest verbunden. Das treibende Rad der mit 12 bezeichneten Teilpumpe hat also einen Keilverzahnungsteil 18a an der Innenseite des Wellenstummels 16 a, entsprechend dem Wellenstummel 16 des Zahnrades 14 der Zahnradpumpe 1.1. Ebenso erfaßt der Keilverzahnungsteil 18a des Wellenstummels16a den keilverzahnten Abschnitt 19a am äußeren Umfang einer Hülse 17 a, welche auch bei 20a mit einer Innenkeilverzahnung versehen ist, um damit in die Keilverzahnung der Antriebswelle 21 eingreifen zu können. Die Hülse 17a besitzt ebenso eine Ringnut29a zwischen ihren keilverzahnten Abschnitten, wodurch ein Abscherabschnitt zustande kommt, der in ähnlicher Weise in Tätigkeit tritt wie der Abscherabschnitt 29 der zu der Pumpe 11 gehörigen Hülse 17. Each of the driving gears of the other pumps 12 and 13 is connected in a similar manner by splines to a sleeve 17a or 17b, and the latter in turn is non-rotatably connected to the drive shaft 21 by splines. The driving wheel of the sub-pump designated 12 thus has a spline part 18a on the inside of the stub shaft 16 a, corresponding to the stub shaft 16 of the gear 14 of the gear pump 1.1. Also, the spline portion 18a detects the Wellenstummels16a the splined portion 19a which is on the outer periphery of a sleeve 17 a also provided at 20a with an internal spline in order to be able to engage in the splines of the drive shaft 21st The sleeve 17a also has an annular groove 29a between its spline-toothed sections, as a result of which a shear-off section is created which acts in a manner similar to that of the shear-off section 29 of the sleeve 17 belonging to the pump 11.

Die Hülse 17 b bei der Pumpe 13 ist in ähnlicher Weise mit einem Abscherabschnitt in Form einer Ringnut 29 b versehen. Ferner ist die Hülse 17 b am Abschnitt 19b mit einer Außenkeilverzahnung, welche in den keilverzahnten Teil 18b des Wellenstummels 16 b eingreift, und am Abschnitt 20 b mit einer Innenkeilverzahnung, welche mit der Keilverzahnung der Antriebswelle 21 im Eingriff steht, versehen. Nach Bedarf können weitere Pumpen bzw. Zahnräder verwendet werden. Aus der Zeichnung ist ersichtlich, daß die Anordnung der Hülse 17b zu dem Wellenstummel 16b des treibenden Zahnrades der Pumpe 13 etwas anders ist als bei den Pumpen 11 und 12. Jedoch unterscheidet sich auf Grund dieser wegen der Konstruktion der Antriebswelle 21 etwas anderen Anordnung die Hülse 17b in ihrer Wirkungsweise nicht von den Hülsen 17 und 17a bei den anderen Zahnradsätzen.The sleeve 17 b in the pump 13 is similarly provided with a shear section in the form of an annular groove 29 b . Further, the sleeve 17 is b at the portion 19b with an outer spline which the shaft stub 16 engages b in the splined portion 18b, and b at the portion 20 provided with an inner spline, which communicates with the spline of the drive shaft 21 in engagement. Additional pumps or gears can be used as required. From the drawing it can be seen that the arrangement of the sleeve 17b to the stub shaft 16b of the driving gear of the pump 13 is somewhat different than that of the pumps 11 and 12. However, due to this somewhat different arrangement due to the construction of the drive shaft 21, the sleeve differs 17b in their mode of operation does not differ from the sleeves 17 and 17a in the other gear sets.

Wie ferner aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist eine kurze Buchse 30 mittels einer entsprechenden Keilverzahnung auf die Welle 21 zwischen den Hülsen 17 a und 17 b aufgesteckt. Diese kurze Büchse 30 dient indessen nur als Distanzbuchse zwischen den beiden erwähnten Hülsen.As can also be seen from the drawing, a short socket 30 is slipped onto the shaft 21 between the sleeves 17 a and 17 b by means of a corresponding spline. This short sleeve 30 , however, only serves as a spacer between the two sleeves mentioned.

Aus vorstehendem geht klar hervor, daß bei bzw. nach dem Abscheren einer einem der treibenden Zahnräder und der Antriebswelle zugeordneten Hülse 17 oder 17a oder 17b nicht der Betrieb der anderen treibenden Zahnräder beeinträchtigt wird. Jede der Hülsen 17, 17 a oder 17 b kann unabhängig von den anderen im Falle einer Störung zum Abscheren kommen.It is clear from the above that during or after the shearing off of a sleeve 17 or 17a or 17b assigned to one of the driving gears and the drive shaft, the operation of the other driving gears is not impaired. Each of the sleeves 17, 17 a or 17 b can shear independently of the others in the event of a malfunction.

Claims

Patent claims: 1. Pump unit with several pump rotors arranged coaxially and at a distance one behind the other, which are provided with stub shafts and are mounted independently of one another in housing parts, but are centrally penetrated by a common drive shaft provided with splines, the rotors or the stub shafts of the same in their central bore each have a spline, via which the driving connection is established with the drive shaft, furthermore shear fracture protection devices are provided for each rotor, in the event of which each rotor can be released from the non-rotatable connection with the drive shaft independently of the others, in particular with a gear pump several pairs of externally meshing wheels, the driving wheels of which are penetrated by the common drive shaft, characterized in that between the drive shaft (21) and each rotor (14), in the case of a gear pump between the drive shaft and each t grinding wheel of the gear pairs depending on a pushed into the rotor central bore sleeve (17, 17a, 17 b) is arranged, which has a portion (20) with internal splines and it axially then has a portion (19) externally splined, whereby an engagement connection with the splined drive shaft (21) on the one hand and with a splined part (18, 18 a, 18 b) of the rotor (14) on the other hand, and that between the two sections (20, 19) the shear fracture protection in the form of a point with a reduced cross-section of the sleeve ( 17, 17a, 17b) is provided.

2. Pump unit according to claim 1, characterized in that an annular groove (29, 29 a or 29 b) is incorporated into each sleeve (17, 17a, 17b) to form the point with a reduced cross-section, that is, the shear cross-section. 3. Pump unit according to claim 1 or 2, characterized in that each rotor or each driving gear (14) is provided with two stub shafts (15 and 16, 16a, 16b) , one of which (16, 16a, 16b) one Has internal splines (18, 18 a, 18 b) .

Considered publications: German Patent Nos. 696 069, 767 844; USA. Patent Nos. 2,665,637, 2,665,638, the 2,699,724th