DE1293022B

DE1293022B - Bearing lubrication and cooling in a gear pump or gear motor

Info

Publication number: DE1293022B
Application number: DEP17253A
Authority: DE
Inventors: Booth Douglas Gerhard; Wood Robert Spurgeon
Original assignee: Plessey Co Ltd
Current assignee: Plessey Co Ltd
Priority date: 1955-10-24
Filing date: 1956-10-23
Publication date: 1969-04-17

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerschmierung und -kühlung bei einer Zahnradpumpe oder einem Zahnradmotor, bei welchen die Wellen der Zahnräder in als Gleitlager wirkenden, jeweils mit einer schraubenförmigen Schmiernut versehenen Lagerbohrungen gelagert sind, deren beide Enden mit der Niederdruckseite der Maschine in Verbindung stehen, wobei Förder- bzw. Betriebsflüssigkeit der Maschine zur Schmierung der Lager verwendet wird.The invention relates to bearing lubrication and cooling a gear pump or a gear motor, in which the shafts of the gears in acting as slide bearings, each provided with a helical lubrication groove Bearing bores are mounted, both ends of which with the low pressure side of the machine are in connection, whereby the pumped or operating fluid of the machine is used for lubrication the bearing is used.

Bei Pumpen der vorstehenden bekannten Bauart, insbesondere bei .,schnellaufenden Hochdruck-Pumpen, besteht das Problem, eine ausreichende Schmierung und Kühlung der Zapfenlager für die Zahnradzapfen zu erzielen. Wenn die Förderflüssigkeit auch für die Lagerschmierung benutzt wird, ist es schwierig, nicht nur, eine genügende Menge der Förderflüssigkeit in den Spalt zwischen den Zapfen und den Lagerschalen zu bringen, um eine Reibung von Metall auf Metall zu verhindern, sondern darüber hinaus auch eine Strömung sich stetig erneuernder Flüssigkeit mit den Zapfen und den Lagerschalen in Berührung zu bringen, die in der Lage ist, die durch die viskose Reibung in dem Lager erzeugte Wärme von diesem abzuleiten.In pumps of the above known type, in particular in., High-speed The problem with high pressure pumps is adequate lubrication and cooling to achieve the journal bearing for the gear journal. If the fluid is too Used for bearing lubrication, it is difficult, not only, a sufficient one Amount of fluid to be pumped into the gap between the journals and the bearing shells to prevent metal-to-metal friction, but above it in addition, a flow of constantly renewing liquid with the cones and to bring the bearing shells into contact, which is able to pass through the viscous Friction generated in the bearing dissipate heat therefrom.

Bei den Pumpen der eingangs erwähnten Art, bei denen zwischen den beiden Enden der Lager keine Druckdifferenz vorhanden ist, ist dieses Problem nicht einfach dadurch lösbar, daß der Querschnitt der bisher zur Anwendung gelangenden einzigen Schmiernut vergrößert wird. Dadurch würde zwar die in jedem Augenblick in dem Lager vorhandene Flüssigkeitsmenge vergrößert, doch hätte dies nicht eine- merkliche Vergrößerung der Geschwindigkeit zur Folge, mit der die Flüssigkeit durch das Lager hindurchgeht.In the pumps of the type mentioned, in which between the If there is no pressure differential at both ends of the bearings, this problem is not easily solvable in that the cross-section of the previously used single lubrication groove is enlarged. This would mean that in every moment increased the amount of liquid present in the camp, but this would not have noticeable increase in the speed at which the liquid flows through the camp passes through.

Die Geschwindigkeit der der Schmierung und Kühlung dienenden Förderflüssigkeit durch das Lager hindurch könnte zwar durch Verwendung mehrerer Schmiernuten statt einer einzigen Schmiernut vergrößert werden, die, mehr oder weniger gleichmäßig, rund um die Lagerbohrung herum verteilt sind. Dadurch würde aber die belastete Fläche der Lagerbohrung in eine Anzahl von verhältnismäßig kleinen, schmalen Flächen unterteilt und somit die einer Lagerbohrung von gegebenem Durchmesser zumutbare Belastung beträchtlich herabgesetzt.The speed of the pumped liquid used for lubrication and cooling through the bearing could be held by using several lubrication grooves a single lubrication groove, which, more or less evenly, are distributed around the bearing bore. But this would reduce the contaminated area the bearing bore is divided into a number of relatively small, narrow areas and thus the load that can be reasonably expected of a bearing bore of a given diameter is considerable degraded.

Die Schwierigkeit kann auch nicht dadurch überwunden werden, daß der Durchmesser der Lagerbohrung vergrößert wird, weil dadurch der gesamte Flächeninhalt und somit die infolge viskoser Reibung im Schmiermittel erzeugte Wärme proportional wachsen würden.Nor can the difficulty be overcome by the The diameter of the bearing bore is increased because it reduces the total surface area and thus proportional to the heat generated in the lubricant due to viscous friction would grow.

Demgegenüber wird durch die Erfindung die Aufgabe, eine zuverlässige und intensive Niederdruckschmierung und zugleich Kühlung der Zahnradwellenlager zu erreichen, ohne daß der Schmierfilm an der meistbelasteten Stelle jeder Lagerfläche gestört wird, bei einer Pumpe oder einem Motor der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß zwei oder mehr, insbesondere drei, Schmiernuten mit jeweils dazwischenliegenden, schmalen Trennwänden so nebeneinander angeordnet sind, daß sie zusammen gleichsam eine einzige breite Nut ergeben und daß diese Nut in einer die entsprechende Welle nicht vollständig umgebenden Windung sich so über die Lagerbohrungswand erstreckt, daß ein, in Querschnitten gesehen, der Druckseite der Zahnräder gegenüberliegendes Wandstück dieser-Bohrung frei von Nuten ist und die Schmier- und Kühlflüssigkeit infolge der Wellendrehung durch die breite Nut von dem dem Zahnrad abgelegenen Ende der Lagerbohrung zur Zahnradseitenfläche gefördert wird, wobei die Schmierflüssigkeit durch einen Verbindungskanal im Gehäuse von der Niederdruckseite zum dem Zahnrad abgelegenen Ende der Lagerbohrung und durch einen anderen Leitungsweg im feststehenden Teil vom zahnradseitigen Ende der Lagerbohrung wieder zur .Niederdruckseite der Maschine gelangt.In contrast, the object of the invention is to provide a reliable and intensive low-pressure lubrication and, at the same time, cooling of the gear shaft bearings can be achieved without the lubricating film at the most stressed point of each bearing surface is disturbed, in a pump or a motor of the type mentioned solved that two or more, in particular three, lubrication grooves with each intermediate, narrow partitions are arranged next to each other that they together as it were result in a single wide groove and that this groove in a corresponding shaft the not completely surrounding turn extends over the bearing bore wall, that one, seen in cross-section, the pressure side of the gears opposite Wall piece of this bore is free of grooves and the lubricating and cooling liquid as a result of shaft rotation through the wide groove from the end remote from the gear the bearing bore is conveyed to the gear side surface, the lubricating fluid through a connecting channel in the housing from the low-pressure side to the gear remote end of the bearing bore and through another conduit in the stationary Part of the gear-side end of the bearing bore back to the .Low pressure side of the Machine arrives.

Es ist bekannt,' daß die Fördermenge von Viskositätspumpen, deren Wirkungsprinzip auch den Schmiernuten der erfindungsgemäßen Lagerschmierung- und -kühlung zugrunde liegt, mit wachsendem Verhältnis von Ganghöhe zu Zylinderumfang des Förderkanals wächst. Auf Grund der langgestreckten, die entsprechende Welle nicht vollständig umgebenden Windung der Schmiernuten ist dieses Verhältnis bei der erfindungsgemäßen Lagerschmierung und -kühlung groß. Deswegen und wegen der Verwendung mehrerer zueinander paralleler Schmiernuten, die zusammen die eine breite Nut bilden, kommt es bei der erfindungsgemäßen Lagerschmierung und -kühlung zu dem gewünschten kräftigen Schmier- und Kühhriittelfluß entlang den Zapfen der Zahnräder. Obzwar jede Nut mit ihrer eigenen, schraubenförmig verlaufenden Kante zu der Förderung der Flüssigkeit in der Lagerbohrung beiträgt, findet trotzdem keine Unterteilung größeren Ausmaßes der belasteten Lagerfläche statt, die die Belastbarkeit des Lagers nachteilig beeinflussen könnte.It is known that the flow rate of viscosity pumps whose Principle of action also the lubrication grooves of the bearing lubrication and bearing according to the invention -cooling is based, with increasing ratio of pitch to cylinder circumference of the conveyor channel is growing. Due to the elongated, the corresponding wave not completely surrounding the winding of the lubrication grooves, this ratio is at the bearing lubrication and cooling according to the invention large. Because of that and because of that Use of several parallel lubrication grooves that together form a wide one Form groove, it comes to the bearing lubrication and cooling according to the invention desired strong flow of lubricant and coolant along the journals of the gears. Although each groove has its own helical edge to the conveyance the liquid in the bearing bore contributes, is still not subdivided greater extent of the loaded storage area, which increases the load-bearing capacity of the bearing could adversely affect.

Die bei der erfindungsgemäßen Lagerschmierung-und -kühlung zur Anwendung gelangende spezielle Strömungsrichtung schließt zudem Schwierigkeiten aus, die dadurch entstehen könnten, daß die Strömung von einem Gebiet hoher Turbulenz ausgeht, wie es beispielsweise am Zahnfuß der Zahnräder auf der Einlaßseite der Pumpe besteht. Sie arbeitet selbst bei Verwendung von Förderflüssigkeiten mit geringer Viskosität zufriedenstellend.The application in the bearing lubrication and cooling according to the invention arriving special flow direction also excludes difficulties that result could arise that the flow emanates from an area of high turbulence, such as it exists, for example, at the tooth root of the gears on the inlet side of the pump. It works even when using fluids with low viscosity satisfactory.

Vorzugsweise sind die Trennwände zwischen den Einzelnuten schneidenartig ausgebildet.Preferably, the partition walls between the individual grooves are like cutting edges educated.

Als Wellenlager dienen zweckmäßigerweise Flanschbuchsen, in deren Bohrungen die Schmiernuten angebracht sind.Flange bushings are expediently used as shaft bearings, in which Bores the lubrication grooves are attached.

Es empfiehlt sich, jede Lagerbohrung zur Zahnradseite hin in einer Bohrungserweiterung enden zu lassen und als Leitungsweg für die Verbindung von dieser Bohrungserweiterung zur Niederdruckseite eine Radialnut vorzusehen, welche in der vom Zahnrad berührten Stirnfläche des Buchsenflansches verläuft.It is advisable to have each bearing bore on the gear side in one To end the bore extension and as a conduit for the connection of this Provide a radial groove extension to the low pressure side, which in the the end face of the bushing flange touched by the gearwheel.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Zahnradpumpe mit den Merkmalen nach der Erfindung dargestellt. Es zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine ausgestattete Zahnradpumpe, F i g. 2 einen Querschnitt durch die Statorteile der Pumpe entlang der Linie II-II in F i g. 1 bei abgenommenen Pumpenzahnrädern, F i g. 3 einen Teilschnitt durch ein Wellenlager entlang der Linie III-III in F i g. 2 und F i g. 4 einen Teilschnitt durch ein Wellenlager zur größeren Darstellung des Profils der Einzelnuten bei der Pumpe nach den F i g.1 bis 3. Die in der Zeichnung dargestellte Zahnradpumpe hat ein aus zwei Teilen 1, 2 bestehendes Gehäuse, das eine Förderkammer 3 mit einem Einlaß 4 und einem Auslaß 5 umgibt. Die Zahnräder 6 und 7 sind mit den Wellenzapfen bzw. mit der Antriebswelle 8 bzw. 9 aus einem Stück hergestellt. Die Wellenzapfen bzw. die Antriebswelle sind in Flanschbuchsen 10 gelagert, die in das Gehäuse eingepaßt sind und deren Flansche 11 durch den Druck der von der Pumpe geförderten Flüssigkeit mit den Seitenflächen der Zahnräder in Berührung gehalten werden.In the drawing, an embodiment of a gear pump is shown with the features of the invention. It shows F i g. 1 shows a longitudinal section through an equipped gear pump, FIG. 2 shows a cross section through the stator parts of the pump along the line II-II in FIG. 1 with the pump gears removed, FIG. 3 shows a partial section through a shaft bearing along the line III-III in FIG. 2 and F i g. 4 shows a partial section through a shaft bearing to enlarge the profile of the individual grooves in the pump according to FIGS. 1 to 3. The gear pump shown in the drawing has a housing consisting of two parts 1, 2, which has a delivery chamber 3 with an inlet 4 and an outlet 5 surrounds. The gears 6 and 7 are made in one piece with the shaft journals or with the drive shaft 8 and 9, respectively. The shaft journals or the drive shaft are mounted in flange bushings 10 which are fitted into the housing and whose flanges 11 are kept in contact with the side surfaces of the gears by the pressure of the liquid conveyed by the pump.

Wenn die Welle 8 so angetrieben wird, daß sich die Zahnräder in Richtung des Pfeils A (F i g. 2) drehen, dann wird die Flüssigkeit vom Einlaß 4 entlang dem Umfang der Zahnräder 6, 7 zum Auslaß 5 gefördert. Die Druckverteilung um die beiden Zahnräder 6 und 7 herum ergibt eine resultierende Kraft in Richtung des Pfeils B auf die Lagerbuchsen jedes Zahnrads.When the shaft 8 is driven so that the gears in the direction of arrow A (Fig. 2), then the liquid from inlet 4 along the Circumference of the gears 6, 7 to the outlet 5 promoted. The pressure distribution around the two Gears 6 and 7 around give a resultant force in the direction of arrow B. on the bushings of each gear.

Zur Schmierung und Kühlung der Lagerbuchsen sind in jeder von ihnen drei schraubenlinienförmig verlaufende Nuten 12 a,12 b,12 c vorgesehen, die mit jeweils dazwischenliegenden schmalen, schneidenartig ausgebildeten Trennwänden 13 so nebeneinander angeordnet sind, daß sie zusammen gleichsam eine einzige breite Nut 12 ergeben. Diese Nut 12 erstreckt sich in einer die entsprechende Welle 8 bzw. den entsprechenden Zapfen 9 nicht vollständig umgebenden Windung gemäß Pfeil C so über die Lagerbohrungswand, daß ein der Druckseite der Zahnräder gegenüberliegendes Wandstück, im Querschnitt gesehen etwa ein Drittel, dieser Bohrung frei von Nuten ist. Die Einzelnuten 12a,12 b,12 c sind an an ihrer der Lagerbohrung zugewendeten, offenen Seite etwa drei- bis viermal so breit, wie sie tief sind.For lubrication and cooling the bearing bushes are in each of them three helically extending grooves 12 a, 12 b, 12 c provided with narrow dividing walls 13 formed in the manner of cutting edges in each case in between are arranged next to each other that together they are as it were a single width Groove 12 result. This groove 12 extends in a corresponding shaft 8 or the corresponding pin 9 not completely surrounding the turn according to arrow C so over the bearing bore wall that one of the pressure side of the gears opposite Wall piece, seen in cross section about a third, of this hole free of grooves is. The individual grooves 12a, 12b, 12c are at their facing the bearing bore, open side about three to four times as wide as they are deep.

Die außen liegenden Wände der Nut 12 sind, wie bei 13 a und 13 b in F i g. 4 dargestellt, abgeschrägt, um den Eintritt der am Zapfen bzw. an der Welle haftenden Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen dem Zapfen bzw. der Welle und der Bohrungsfläche der Lagerbohrung zu erleichtern.The outer walls of the groove 12 are, as in 13 a and 13 b in FIG. 4, beveled in order to facilitate the entry of the liquid adhering to the journal or the shaft into the space between the journal or the shaft and the bore surface of the bearing bore.

Die unter dem Einlaßdruck der Pumpe stehende Förderflüssigkeit wird den äußeren Enden der Lagerbuchsen über Verbindungskanäle 14,15 zugeleitet, welche zu einer Kammer 16 am äußeren Ende jedes Lagers führen. Am inneren Ende jedes Lagers befindet sich eine ringförmige Bohrungserweiterung 17, die mit dem Pumpeneinlaß 4 über eine Radialnut 18 in Verbindung steht, die in der vom Zahnrad berührten Stirnfläche des Buchsenflansches 11 verläuft.Which is under the inlet pressure of the pump delivery fluid is supplied to the outer ends of bushings 14,15 via connecting channels, which lead to a chamber 16 at the outer end of each bearing. At the inner end of each bearing there is an annular bore widening 17 which is in communication with the pump inlet 4 via a radial groove 18 which runs in the end face of the bushing flange 11 contacted by the gearwheel.

Die Nuten sind so angeordnet, daß die Viskositätsförderwirkung beim Betrieb der Pumpe eine Strömung in Richtung der Pfeile D, E, F, G, H (F i g. 3) hervorruft, die von der Niederdruckseite zum dem Zahnrad abgelegenen Ende der Lagerbohrung, von dort durch die Schmiernuten in der Lagerbohrung zur Zahnradseitenfläche und von da wieder über die Radialnut 18 zur Niederdruckseite der Maschine führt.The grooves are arranged in such a way that the viscosity-promoting effect during operation of the pump causes a flow in the direction of arrows D, E, F, G, H (FIG. 3), which flows from the low-pressure side to the end of the bearing bore remote from the gearwheel there through the lubrication grooves in the bearing bore to the gear side surface and from there again via the radial groove 18 to the low-pressure side of the machine.

Claims

Claims: 1. Bearing lubrication and cooling in a gear pump or a gear motor, in which the shafts of the gears are mounted in bearing bores that act as slide bearings and each have a helical lubrication groove, the two ends of which are connected to the low-pressure side of the machine, with conveying - or operating fluid of the machine is used to lubricate the bearings, characterized in that two or more, in particular three, lubrication grooves (12 a, 12 b, 12 c) with narrow dividing walls (13) in between are arranged next to one another, that they together as it were result in a single wide groove (12) , and that this groove (12) extends over the bearing bore wall in a turn not completely surrounding the corresponding shaft, that a wall piece of this, seen in cross-section, the pressure side of the gears opposite Bore is free of grooves and the lubricating and cooling liquid as a result of the shaft rotation ng is conveyed through the wide groove (12) from the end of the bearing bore remote from the gear wheel to the gear side surface, the lubricating fluid through a connecting channel (14,15) in the housing from the low-pressure side to the end of the bearing bore remote from the gear wheel and through another conduit ( 18) in the stationary part from the end of the bearing bore on the gear wheel side returns to the low-pressure side of the machine.

2. Bearing lubrication and cooling according to claim 1, characterized in that the partition walls (13) between the individual grooves (12 a, 12 and 12 c) are formed like a cutting edge.

3. Bearing lubrication and cooling according to claim 1 or 2, characterized in that flange bushings are used as shaft bearings, in the bores of which the lubrication grooves (12 a, 12 b, 12 c) are attached.

4. Bearing lubrication and cooling according to one of Claims 1 to 3, characterized in that each Bearing bore to the gear side ends in a bore widening (17), and that as a conduit for the connection from this bore widening to the low-pressure side a radial groove (18) is used, which is in the face of the socket flange contacted by the gearwheel runs.