DE1553028A1

DE1553028A1 - Verschleissausgleichende Hochleistungs-Zahnradpumpe mit Innenverzahnung

Info

Publication number: DE1553028A1
Application number: DE1965E0030008
Authority: DE
Inventors: Otto Eckerle; Robert Jung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1965-08-31
Filing date: 1965-08-31
Publication date: 1970-03-19
Also published as: GB1151123A; DE1553028B2; US3315609A; DE1553028C3

Description

PATENTANWALT DIPL.-ING. OTTO BERMÜHLER

8 MÜNCHEN 23, den 22.1.1969 DtGBNIBLDSTHASSB IO THLBTON 564151

lotuitik Minatn 1)193

Dtntnhe Unk AG. Minien j;/}li65

ihr ZciAe»

BBTR.: MBINE AKTE 1 360/P

Otto Eckerle , Maisch

Verschleißausgleichende Hochleistungs-Zahnradpumpe

mit Innenverzahnung.

Die vorliegende Erfindung betrifft Zahnradpumpen mit einem innenverzahnten Hohlrad und einem damit kämmenden außenverzahnten Ritzel sowie einem sichelförmig ausgebildeten Füllstück zwischen Hohlrad und Ritzel.

009812/0608

* 7 ?I Abs. 2 Mr. 1 «5a·? 3 des XntWrunflege«.*. 4. 9,

oie befaßt sich π;it iem Iroblem, solche irumien so auszugestalten, dad die durch den Druck in der Druckkammer auf die zur Bildung der Druckkammer zusammenwirkenden Teile wie uohlrad, üitzel, füllstück und itxialdichtscheiben wirkende Belastung so kompensiert wird und in geringe Kr'ifte umgekehrterdichtung verwandelt wird, dau alle diese Teile in dichtendem Kontakt miteinander verbleiben, auch dann, wenn an den einzelnen Teilen im '/erlauf der Zeit Verschleißerscheinunpen auftreten.

Ls sind Pumpen der eingangs beschriebenen Bauart bekannt, bei denen die durch den großen Umfang und damit sich ergebende hohe Gleitgeschwindisrkeit bedingte besonders kritische Hohlradlagerung als hydrostatisches, d.h. entlastetes Lager ausgebildet wurde. Man hat ferner vorgeschlagen, diese hydrostatische Hohlradlagerung mit einem Kompensationskolben zu versehen und das gesamte Hohlrad gegen ein freibeweglich aufgehängtes Füllstück und damit dieses gegen die Hitzelwelle anzudrücken· Hierdurch sollte verhindert werden, daß sich im Laufe der Zeit Verschleißspalte zwischen Hohlrad, Füllstück und fiitzel bilden, wodurch der Wirkungsgrad der Pumpe herabgesetzt würde.

Es hat sich, jedoch gezeigt, daß diese Maßnahmen noch nicht ausreichen, um solche Pumpen mit langer Lebensdauer und hohen Betriebsdrücken zu betreiben, da die bei diesen Pumpen vorgesehene,

009812/0608 _ ₃ .

BAD OBIGINAL

als Wälzlager oder übliche Gleitlager ausgebildete Lagerung der Hitzelwelle diesen Bedingungen nur in beschränktem I.iaße standhält.

Aufgabe der vorliegenden ^rfindunc ist es, I-xunpen der eingangs beschriebenen Bauart so auszubilden, daß sie auch in Bezug auf die Lagerung der ixitzelwelle so ausgebildet sind, daß sie praktisch unabhängig von gewählten Betriebsdruck bei wesentlich höherer Lebensdauer und gleich guten Wirkungsgraden arbeitsfähig bleiben. Es ist dann weitere .aufgäbe der vorliegenden Erfindung, den gesamten Wirkungsgrad solcher Pumpen entscheidend zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgaben wird gemäß der vorliegenden Erfindung vorgeschlagen, die Ritzelwelle in hydrostatischen^ mit Entlastungsfeldern versehenen Lagern zu lagern, und mit einem ebenfalls hydrostatisch gelagertem Hohlrad und einem schiebbar sowie schwenkbar und in seiner Längsachse drehbar aufgehängtem Füllstück zusammenwirken zu lassen. Die Lagerung der .Ritzelwelle wird dabei in mit einem JSntlastungsf eld versehenen Lagerplatten vorgenommen, die kurz vor ihren Stirnseiten je einen Dichtungsring aufweisen sowie einen zwischen diesen beiden Dichtungsringen angeordneten Einstich, der über eine Bohrung mit einem axialen Kntlastungskolben und somit mit der Pumpendruckkammer in Verbindung steht.

009812/0608

BAD

Hierdurch werden die auf die Ritzelwelle wirkenden Kräfte bis auf einen geringen .Restbetrag kompensiert, so daß der von der Pumpe erzeugte Flüssigkeitsdruck praktisch keinen Einfluß mehr auf die Lebensdauer-der Hitzelwellenlagerung hat· Gleichzeitig wird der mechanische Wirkungsgrad mit dieser Lagerung um einen wesentlichen Bestandteil heraufgesetzt.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung können nun zusätzlich in den Lagerplatten Kompensationskolben angeordnet werden, die einerseits das die Ritzelwelle tragende Entlastungsfeld aufweisen und andererseits die Ritzelwelle gegen die auf sie wirkende Belastung in Richtung auf das Hohlrad zu im Zahneingriff und am Füllstück in dichtendem Kontakt anlegen·

Zu diesem Zweck wird das Füllstück schiebbar sowie schwenkbar und in seiner Längsachse drehbar aufgehängt.

In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung wird der zur Lagerung des Füllstückes dienende Befestigungebolzen beiderseits in je einer Lagerplatte in je einem Kompensationskolben gelagert, der das Füllstück schwimmend gegen das Hohlrad und das Ritzel andrückt· Zu diesem Zwecke wird das Füllstück selbst ebenfalls schwenkbar sowie in seiner Längsachse drehbar an seinem Befestigungsbolzen aufgehängt·

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung werden das Ritzel und das Hohlrad mit Hilfe von entlasteten Kompensations-

009812/0608

kolben schwimmend gegen das wiederum schwenkbar und in seiner Längsachse drehbar aufgehängte .Füllstück angedrückt.

Es ist ferner auf an sich bereits "bekannte Art ebenfalls möglich, die Ritzelwelle in einen mit einem Entlastungsfeld versehenen hydrostatischen Lager zu lagern und das Hohlrad mit Hilfe von einem entlasteten Kompensationskolben schwimmend gegen das schiebbar sowie schwenkbar und in seiner Längsachse drehbar aufgehängte Füllstück und damit das Füllstück gegen die Ritzelwelle anzudrücken.

In allen diesen beschriebenen Fällen wird ein völliger Kräfteausgleich auf die jeweils schwimmend angedrückten Teile erreicht, schädliche Reibungen an ihren Lagerstellen vermieden, eine dichtende Anlage aller die Pumpenkammer bildenden Teile gegeneinander erreicht und .ein optimaler mechanischer ./irkungsgrad der gesamten Pumpe erreicht.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, den zur Lagerung des Füllstückes dienenden Befestigungsbolzen beiderseits in einem Kompensationskolben zu lagern, der in einer neben der Hitzelwelle entlanglaufenden Bohrung.der Lagerplatten angeordnet ist. Das eine Ende, dieses Kompensationskolbens wird über den Einstich zwischen den beiden Dichtungsringen der Lagerplatte mit den Pumpendruckkammern verbunden, während die andere Seite des Koispensationskolbens unter der entgegengesetzt wirkenden Richtung einer Druckfeder steht.

009812/0608
BAD

Der Kompensationskolben weist auf dieser Seite ferner eine Reibungskupplung auf, die nur einen kurzen Hub in Richtung der Federkraft zuläßt. Hierdurch wird ein Andruck des Füllstückes bei drucklosem Betrieb oder bei Anlauf der Pumpen gegen die Zahnräder vermieden, so daß kein Blockieren der Pumpe durch einen zu hohen Andruck des Füllstückes gegen die Zahnräder auftreten kann.

Um den Einfluß der von außen auf die Antriebswelle wirkenden Kräfte auf die hydrostatische Lagerung der ixitzelwelle zu vermeiden, wird ferner vorgeschlagen, die eigentliche Hitzelwelle mit ihren beiden Lagerzapfen von der nach außen zugänglichen Äußentriebswelle zu trennen und zwischen beiden eine Kupplung vorzusehen. Der als Antriebswelle verbleibende Teil wird hierzu im Deckel für sich gelagert und nach außen abgedichtet.

Zur näheren Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen die beigefügten Zeichnungen, in denen

Fig. 1 einen .Querschnitt durch eine Pumpe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch diese Pumpe gemäß aer Linie 11-11 In 2ig. 1,

Fig. 5 οinen querschnitt gemäß der Linie III-III in Fig. 2 und

- 7 -009012/0608

BAD ORIGINAL

Fig. 4 einen Querschnitt gemäß der Linie IV-IV in Fig. 2, jedoch ohne Anschlußdeckel, zeigt.

Fig. 5 zeigt einen querschnitt durch eine andere lumpe.

Fig. 6 zeigt einen querschnitt durch eine weitere Pumpe an ähnlicher Stelle wie Fig. 3»

Fig. 7 einen querschnitt durch die gleiche Pumpe ähnlich dem querschnitt wie in Fig. 4.

Fig. 8 zeigt eine weitere Ausführung der Pumpe gemäß der Erfindung im Längsschnitt, wobei die Zahnräder und die Lagerplatten nicht geschnitten wurden.

Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe besteht aus dem Gehäuse 1 mit saugseitigem Anschlußdeckel 2 und druckseitigem Anschlußdeckel 3. Die Pumpendruckkammer D wird durch das Hohlrad 4, das Ritzel 5» den mit einem Entlastungsfeld 7 versehenen Steuerkolben 6 und das Füllstück 8 gebildet, welches in einem Schlitz 9 an einem leicht balligen Befestigungsbolzen 10 aufgehängt ist. Der Steuerkolben 6 ist über Stifte 11 ortsfest mit dem Druckanschlußdeckel 3 verbunden und sein Druckkanal 12 über eine Dichtung 13 mit dem Druckanschluß 14 dichtend verbunden.

Der Längsschnitt dieser Pumpe gemäß Fig. 2 zeigt die beiden Lagerplatten 20 und 21' mit je einem mit einem Kompensationsfeld 22 und einem Andruckfeld 23 versehenen Kompensationskolben 21. Das Andruckfeld wird durch eine Dichtung 24 abge-

009812/060 8

dichtet· In einer Bohrung 25 des Kompensationskolbens ist eine Feder 26 angeordnet, die diese Kolben auch bei drucklosem Betrieb der iiumpe gegen die Lagerzapfen 27 und 28 der Bitzelwelle andrückt. Kurz vor beiden Stirnseiten der Lagerplatten ist je ein Dichtungsring 29 und 30 sowie in der Mitte zwischen beiden Dichtungsringen ein Einstich 31 vorgesehen, der über zwei Bohrungen 32 und 33 mit dem Andruckfeld 34 des Axialdruckkolbens 35 in Verbindung steht·

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Lagerplatte 20 sowie den in einer etwa durch die Mitte der Hitzelwelle führenden Bohrung 36 geführten Kompensationskolben 21. Der zur Lagerung des Füllstückes dienende Befestigungsbolzen 10 ist ortsfest in die Lagerplatte 20 eingesetzt. Der Einstich 31 steht einerseits mit dem Andruckfeld 23 des Kompensationekolbens und andererseits über die Bohrung 32 mit der Pumpendruckkammer in Verbindung. Der Befestigungsbolzen 10 wird auf der Rückseite der Lagerplatte 20 durch diese hindurchgeführt und ragt in eine nicht dargestellte Ausnehmung des Gehäusebodens hinein und sichert so die Axialplatte 20 gegen Verdrehung im Gehäuse.

Fig. 4 zeigt ebenfalls einen Querschnitt durch die gleiche Pumpe mit Ansicht auf die Lagerplatte 20 sowie eine andere schiebbare Führung des zur Befestigung des Füllstückes dienenden Bolzens 10. In einer länglichen Ausnehmung 40, die etwa senkrecht zur Wirkungsrichtung des Kompensationskolbens

009812/0608

läuft, ist ein Gleitstein 41 angeordnet, der den Befestigungsbolzen 10 aufnimmt· Ein weiterer Stift 42 dient zur Fixierung dtr Jjcialplatte 20, die eine Vertiefung 43 aufweist, in der ein mit einem Flansch ausgestatteter Axialdruckkolben 44 angeordnet ist, der mit zwei auf die Hohlradverzahnung wirkende Dämpfungsschlitze 46 und 45 versehen ist· Beide Dämpfungsschlitze gehen von einer Bohrung 4? aus, die gleichzeitig als Verbindungskanal zu dem hinter dem Andruckkolben angeordneten Andruckfeld 34 dient.

Bei der in Fig. 5 im Querschnitt dargestellten Pumpe wird sowohl das Hohlrad als auch die Ritzelwelle über Kompensationskolben gegen das ortsfest aufgehängte Füllstück angedrückt· Die Lagerung des Hohlrades 4 erfolgt wiederum über einen mit einem Entlastungsfeld 51 versehenen Steuörkolben 50, der unter der Wirkung von zwei Druckkolben 52, 53 steht· Die Druckkolben sind im Druckanschlußdeckel 54 angeordnet und mit Dichtungen 55 versehen. Sie stehen unter der Wirkung von Federn 56.

Die Ritzelwelle 5 steht unter der Wirkung eines mit einem Entlastungsfeld 22 versehenen und unter der Wirkung einer Druckfeder 26 stehenden Kompensationskolbens 21. Die Anordnung und Ausbildung der gesamten Lagerplatte entspricht hierbei der in Fig. 3 dargestellten Ausführung. Der leicht ballig ausgebildete Füllstück-Befestigungsbolzen 10 ist in den Axialplatten unverschiebbar eingesetzt, ebenso ein zusätzlicher Befestigungsbolzeii 5?·

Gi)98!2/Ö808
ORIQJNAL

Bei der in Fig. 6 dargestellten Pumpenausfuhrung ist die Ritzelwelle 5 ortsfest gelagert und durch ein Entlastungsfeld 60 radial entlastet. Das Entlastungsfeld wird über eine Bohrung 61, die mit dem Einstich 31 in Verbindung steht, mit Flüssigkeit aus der Pumpendruckkammer beaufschlagt. In einer an der. Lagerung der Ritzelwelle vorbeilaufenden radialen Bohrung 62 in der Axialplatte 63 ist ein Kompensationekolben 6M- angeordnet, der einerseits ebenfalls über den Einstich 31 mit der Pumpendruckkammer in Verbindung steht und andererseits unter der Wirkung einer Druckfeder 65 steht. Die Druckfeder stützt sich auf zwei Stiften 66 und 67 ab, wobei der dem Verschlußstopfen 68 näher liegende Stift 66 zusammen Bit einer Scheibe 69 als Reibungskupplung auf den Zapfen 70 des Kompensationskolbens wirkt, so daß dieser bei druckloser Pumpe unter Wirkung der Feder 63 nur einen kurzen Hub in Richtung der Federkraft ausführen kann· Der Kompensationskolben 64 weist ferner eine Bohrung auf, in der der Befestigungsbolzen 10 für das Füllstück aufgenommen wird.

Fig. 7 zeigt ergänzend hierzu einen Querschnitt der gleichen Punpe etwa entsprechend dem Querschnitt in Fig. 4-, Die Axialplatte 75 weist einen .länglichen Durchbruch 76 auf, in dem der Füllstückbolzen 10 geführt wird. Diese !führung wirkt gleichzeitig als Verarehungssicherung für den Kompensationskolben 64. Die Axialplatte ist ferner über einen im Gehäuse eingesetzten otiffc 77 eegen Verdrehung gesichert. Zwei durch die Lage ρ D oh rung der it L fczoltfe L Iö hindurchgehende liuten 78

0098 !2/0608

BAD ORIGINAL

"begrenzen das in der Bohrung gebildete Entlastungsfeld 60. Die Axialplatte weist ferner eine Vertiefung 43 auf, in der ein Axialdruckkolben 44 mit den bereits beschriebenen Dämpfungsnuten und einem Durchbruch zum Andruckfeld angeordnet sind.

Die Fig. 8 zeigt eine andere Lösung der Pumpe gemäß der Erfindung am Beispiel der zuletzt unter den Fig. 6 und 7 beschriebenen Ausführungen. Im Pumpendeckel 80 sind zur Lagerung

äauisua *?λ.ν?■■■";-der Antriebswelle 81 zwei Kugellager 83 vorgesehen. Die Antriebswelle 81 ist an ihrem der Ritzelwelle 84 zugewandten Ende mit einem Steg 85 versehen, der in einen Schlitz der Kupplungsscheibe 86 eingreift, die ebenfalls einen Steg 87 trägt. Die beiden Stege 85 und 87 sind um 90° versetzt zueinander, so daß eine einen Parallel- wie auch Winkelversatz, aufnehmende Kupplung gebildet wird.

Die gezeigten Figuren stellen lediglich Beispiele für die Anwendung der beschriebenen Erfindung dar. Die beanspruchten Lösungen lassen sich selbstverständlich zur Lösung gleicher Aufgaben auch bei Zahnradmotoren anwenden·

Die in Fig. 8 dargestellte, geteilte und über eine Kupplung verbundene Pumpenwelle kann ebenfalls bei allen gezeigten Ausführungen angewendet werden.

- 12 -

009812/0608 BAD ORIGINAL

Claims

Patentansprüche

1. Verschleißausgleichende Hochleistungs-Zahnradpumpe mit einem angetriebenen Ritzel, einem mitlaufenden innenverzahnten Hohlrad und einem sichelförmigen Füllstück zwischen Kitzel und Hohlrad, dadurch gekennzeichnet, daß Hohlrad und Kitzelwelle in hydrostatischen Entlastungsfeldern versehenen Lagern gelagert sind und das Füllstück schiebbar sowie schwenkbar und in seiner Längsachse drehbar aufgehängt ist·

2. Verschleißausgleichende Hochleistungs-Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hitzelwelle mit Hilfe je eines auf die Lagerzapfen wirkenden entlasteten Druckkolbens entlastet gegen das Füllstück angedrückt wird und sich schwimmend gegen das Füllstück und den Zahneingriff abstützt.

3. Verschleißausgleichende Hochleistungs-Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllstücklagerung einen oder mehrere seine Belastung um einen geringen Betrag übersteigende Kompensationskolben aufweist und sich schwimmend gegen die beiden Zahnräder abstützt.

4-. Verschleißausgleichende Hochleistungs-Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Ritzel und Hohlrad mit Hilfe von ihre Belastungen um einen kleinen Betrag über-

009812/0608 - 13 -

*\rr'c-_~,i >" ' g1 *t" PNr.T Sat? 3 des ?r.derung:ges. v. 4.9, ΙΜλ'

steigende entlastete Kompensationskolben gegen das Füllstück schwimmend angedrückt werden.

'5· Verschleißausgleichende Hochleistungs-Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in im Gehäuse ortsfest eingesetzten Lagerplatten in radialer £bene wirkende Kompensationskolben angeordnet sind und Vertiefungen vorgesehen sind, die in ihrer Form dem axialen von innen wirkenden Druck der Druckkammer entsprechen und einen axialen mit einem Flansch versehenen Druckkolben aufnehmen·

6* Verschleißausgleichende Hochieistungs-ZahnradpuigB nach Anspruch 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Axialplatten kurz vor jeder ihrer beiden Stirnflächen einen Dichtungsring aufweisen und zwischen beiden Dichtungsringen ein ait dem Axialfeld in Verbindung stehender Einstich vorgesehen ist.

7· Verschleißausgleichende Hochleistungs-Zahnradpumpe nach Anspruch 1 und 3t dadurch gekennzeichnet, daß der als i/iderlager für das Füllstück dienende Befestigungsbolzen beiderseits in einem Kompensationskolben gelagert ist, der in einer neben der Ritzelwelle vorbeilaufenden Querbohrung in der Lagerplatte gelagert ist.

8. Verschleißausgleicheiide Hochleistungs-Zahiiradpumpe nach Anspruch 1, 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, da3 der die auf

BADORiQlNAL 009812/0 6 08

,*.--■■ -14 -

das Füllstück wirkenden Kräfte aufnehmende Kompensationskolben einerseits mit der Pumpendruckkammer in Verbindung steht und andererseits unter der entgegengesetzt wirkenden Sichtung einer .Druckfeder steht.

9. Verschleißausgleichende Hochleistungs-Sahnradpumpe nach Anspruch 1, 3, 7 und θ dadurch gekennzeichnet, daß der die auf das Füllstück wirkenden Kräfte aufnehmende Kompensationskolben von der mit der Druckfeder versehenen Seite eine Reibungskupplung aufweist, die nur einen kurzen Hub in Richtung der Federkraft zuläßt·

10. Verschleißausgleichende Hochleistungs-Zahnradpumpe nach Anspruch 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle und die Sitzelwelle getrennt sind, wobei die nach außen zugängliche Antriebswelle im Deckel für sich gelagert ist und über eine Kupplung mit der Sitzelwelle verbunden ist.

BAD ORIGINAL 009812/0608

Leerseite