DE1553137B - Zahnradmaschine, wie beispielsweise Hydraulikpumpe oder Hydraulikmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradmaschine, wie beispielsweise Hydraulikpumpe oder Hydraulikmotor mit einem Gehäuse mit einer Arbeitskammer, die miteinander kämmende Zahnräder aufnimmt, die von Wellen getragen werden, deren Enden in Lagern gelagert sind, die im Gehäuse angeordnet sind, wobei wenigstens ein Ende der Arbeitskammer von einer dünnen, verbiegbaren Verschleißplatte abgeschlossen ist, die um ihren Umfang herum im Gehäuse eingespannt ist und durch die hindurch sich die Wellen erstrecken und deren Rückseite durch Dichtungen in Abschnitte unterteilt ist, die unterschiedlichen Drücken ausgesetzt sind, um einstellbare Kräfte zu entwickeln, die die Platte verbiegen und die deren Vorderseite in Dichtungsanlage gegen die Seitenflächen der Zahnräder halten.

Es ist bei derartigen Pumpen bereits bekannt, neben der Verschleißplatte eine skelettartig ausgebildete Scheibe vorzusehen, die zwischen der Rückseite der Verschleißplatte und dem Gehäuse eingesetzt ist, wobei diese skelettartige Scheibe ebenfalls um ihren äußeren Umfang herum eingespannt ist. Die Wellenöffnungen in der skelettartigen Scheibe nehmen aber die Wellenlager auf und diese Öffnungen haben deshalb notwendigerweise einen Durchmesser, der größer ist als der Außendurchmesser dieser Lager. Ferner ist eine Pumpe bekannt, bei der die Druckbelastungseinrichtung für die Zahnräder ein Paar Druckplatten umfaßt, die gegen die Seitenflächen der Zahnräder anliegen, und ferner ist eine weitere Platte vorgesehen, die hinter den Druckplatten liegt und eine zweite Platte, die gegen die innere Wandung einer Deckelplatte anliegt und eine skelettartig ausgebildete Beilagscheibe, die zwischen den Platten angeordnet ist. Die zweite Platte ist um ihren äußeren Umfang herum zwischen Abschnitten des Pumpengehäuses eingespannt, und dieses Einspannen verhindert,

ίο daß sich diese Platte in einer Ebene senkrecht zu den Drehachsen verschieben kann. Dies führt offensichtlich zu Schwierigkeiten beim Einbau.

Der bekannte Aufbau ist für Niederdruckmaschinen geeignet, d. h. für Maschinen, die unterhalb eines Druckes von etwa 105 kg/cm² betrieben werden. Bei derartigen Maschinen treten aber im Arbeitsdruckbereich von etwa 105 bis zu etwa 210 kg/cm² erhebliche Schwierigkeiten auf. Mit wachsendem Betriebsdruck wächst ebenfalls die radiale Belastung der Zahnräder. Dadurch ist es erforderlich, verhältnismäßig große Wellenlager oder andere Antifriktionslager für die Wellen vorzusehen, die die Zahnräder aufnehmen. Da aber diese Lager unmittelbar hinter der Verschleißplatte angeordnet sind, vermindern diese die Oberfläche auf der Rückseite der Verschleißplatte, die zur Beherrschung der Durchbiegung und damit der Einstellung der Abdichtung zur Verfügung steht. Dies macht es bei Hochdruckmaschinen sehr schwierig, wenn nicht sogar unmöglich, die gewünschte Durchbiegung und damit Abdichtung zu erzielen. Da bei den bekannten Maschinen die Verschleißplatten zwischen abnehmbaren Abschnitten des Gehäuses eingespannt sind, ist es, um einen leichten Zusammenbau sicherzustellen und um ein Fressen zu verhindern, notwendig, daß die Bohrungen, durch die hindurch sich die Zahnradwellen erstrecken, einen verhältnismäßig losen Sitz mit diesen Wellen bilden. Dies führt dazu, daß ein verhältnismäßig großes Spiel zwischen den Bohrungen und Wellen einen verhältnismäßig großen Leckweg bildet, durch den Hydraulikflüssigkeit aus der Arbeitskammer austreten kann. Dieses Lecken vermindert nicht nur die Leistung der Maschine, sondern kann auch die für die Verschleißplatte bestimmte Einstellung nachteilig beeinflussen. Wenn der Hochdruckbereich auf der Rückseite der Verschleißplatte von einer elastischen Dichtung eingeschlossen ist und wenn der Niederdruckbereich mit dem Spiel zwischen den Wellen und den Bohrungen in der Verschleißplatte in Verbindung steht, wird, da der Niederdruckbereich unmittelbar mit der Niederdruckseite der Maschine verbunden ist, ein direkter Nebenflußweg zwischen der Hochdruckseite und der Niederdruckseite der Maschine gebildet und deshalb fällt die Leistung der Maschine beträchtlich ab. Wenn andererseits der Niederdruckbereich abgedichtet ist und wenn der Hochdruckbereich mit dem Spiel verbunden ist, so wird zwar die Leistung der Maschine verbessert, jedoch ist es schwierig, eine richtige Einstellung der Durchbiegung der Verschleißplatte zu erhalten.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradmaschine der beschriebenen Art zu schaffen, bei der durch einen einfachen Aufbau diese Probleme ausgeschaltet werden.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß eine Dichtungsplatte vorgesehen ist, die mit der Arbeitskammer fluchtet und die zwischen der Verschleißplatte und den Wellenlagern angeordnet ist

und daß diese Dichtungsplatte die Dichtungen trägt, die die Rückseite der Verschleißplatte unterteilen und daß die Dichtungsplatte Bohrungen aufweist, die einen kleineren Durchmesser haben als die Lager und durch die sich die Wellen erstrecken. In vorteilhafter Weise wird dadurch die Flächenausdehnung der Reaktionsoberfläche auf der Hinterseite der Verschleißplatte erhöht, die für Zwecke des Druckausgleichs zur Verfügung steht. Die Lager besetzen hier keinen Flächenbereich auf der Rückseite der Verschleißplatte, und demzufolge kann die ganze Rückseite der Verschleißplatte für Ausgleichszwecke verwendet werden, und zwar unabhängig von der Größe der Lager. Bei den bekannten Zahnradmaschinen erstrecken sich ganz im Gegensatz hierzu die Lager in die Bohrungen der Verschleißplatte hinein und deshalb steht die gesamte Fläche, die die beiden Lager einnehmen, für Ausgleichszwecke nicht zur Verfügung. Hierbei handelt es sich um Lager mit großen Durchmessern, da es zumeist Wälzlager sind, die für einen Betrieb mit hohem Druck erforderlich sind.

In vorteilhafter Weise kann die Dichtungsplatte in einer Ebene parallel zu den Seitenflächen der Zahnräder relativ zum Gehäuse frei verschiebbar sein, und die Bohrungen in der Dichtungsplatte können mit den Wellen abdichtende Laufsitze bilden. Hierdurch ist es möglich, einen dichten Laufsitz vorzusehen, ohne daß befürchtet werden muß, daß eine fehlende Ausfluchtung der Gehäuseabschnitte während des Zusammenbaus zu einem Festfressen der Wellen führt.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung soll im folgenden im einzelnen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung beschrieben werden. Es zeigt

F i g. 1 eine Axialschnittansicht einer hydraulischen Zahnradmaschine, die gemäß der Erfindung aufgebaut ist,

F i g. 2 eine Schnittansicht im verminderten Maßstab, genommen längs der Linie 2-2 der F i g. 1,

F i g. 3 eine Schnittansicht im verringerten Maßstab, genommen längs der Linie 3-3 der F i g. 1 und

F i g. 4 eine Schnittansicht im vergrößerten Maßstab, genommen längs der Linie 4-4 der F i g. 2.

Die Zahnradmaschine weist ein dreiteiliges Gehäuse auf, welches einen mittleren Gehäuseabschnitt 11 umfaßt, einen Ansatz 12 und einen Deckel 13. Diese Abschnitte werden mittels Schraubenbolzen 14 zusammengehalten. Ein Paar elastische O-Ringe 15, die in flachen Einsenkungen im Gehäuse 11 sitzen, dichten die Verbindungsstellen zwischen den Gehäuseabschnitten ab. Das Gehäuse 11 weist eine Arbeitskammer 16 auf, die mit den Einlaß- und Auslaßöffnungen 17 und 18 verbunden ist. Die Arbeitskammer nimmt zwei miteinander kämmende Zahnräder 19 und 21 auf. Die Zahnräder 19 und 21 sind in einem Stück mit den Wellen 22 und 23 gefertigt. Die Wellen sind drehbar in Wälzlagern 24 gelagert, die vom Ansatz 12 und vom Deckel 13 getragen werden. Die Antriebswelle 22 erstreckt sich vom Gehäuse durch den Ansatz 12 hindurch und ist mit einer Niederdruckdichtung 25 versehen.

Die Endwandungen der Arbeitskammer 16 werden von zwei gleichen kreisförmigen Verschleißplatten 26 gebildet, die in Einsenkungen sitzen, welche im Gehäuse 11 ausgebildet sind. Die Verschleißplatten 26 sind um ihren äußeren Umfang herum zwischen Schulter 27 und Distanzringen 28 eingespannt, wenn die Gehäuseabschnitte zusammengesetzt sind. Die Verschleißplatten 26 weisen einen schichtförmigen Aufbau auf und bestehen aus einer Bronzeoberfläche 29, die mit einer Stahlrückseite 31 verbunden ist. Jede Verschleißplatte weist zwei Bohrungen 32 auf, durch die hindurch sich die Wellen 22 und 23 erstrecken. Diese Bohrungen sind groß genug, um ein Fressen zwischen den Wellen und den Verschleißplatten zu verhindern.

Der innere Umfang eines jeden Distanzringes 28 umschließt eine im allgemeinen ovale öffnung, in der eine ähnlich geformte Dichtungsplatte 33 angeordnet ist. Die Dichtungsplatten 33 sind etwas dünner (in der Größenordnung von etwa 0,0013 bis zu 0,0025 cm dünner) als die Distanzringe 28, und deren äußere Umfange sind im Abstand nach innen gegenüber den inneren Umfangen der Distanz angeordnet. Aus diesem Grund sind diese Dichtungsplatten, wenn die Zahnradmaschine zusammengebaut ist, nicht eingespannt, sondern haben die Freiheit, sich in einer Ebene parallel zu den Seitenflächen der Zahnräder zu verschieben. Die Dichtungsplatten 33 weisen Bohrungen 34 auf, durch die hindurch sich die Wellen 22 und 23 erstrecken. Das radiale Spiel zwischen den Bohrungen 34 und den Wellen 22 und 25 ist gering (in der Größenordnung von 0,0025 cm), so daß die Strömungsquerschnittsverengung für eine Flüssigkeit durch ein Spiel sehr hoch ist. Dieser Laufpaßsitz zwischen jeder Welle und der entsprechenden Bohrung bildet deshalb eine Dichtung, die für alle praktischen Zwecke ein Durchlecken aus der Arbeitskammer 16 entlang den Wellen verhindert. Da sich die Dichtungsplatten 33 verschieben können, nehmen diese Stellungen ein, die durch die Wellen 22 und 23 bestimmt werden, wenn die Zahnradmaschine zusammengebaut ist, und dadurch wird ein Hängenbleiben oder ein Fressen verhindert.

Die Vorderseite einer jeden Dichtungsplatte 33 weist zwei kreisförmige Nuten 35 auf, von denen je eine koaxial zu jeder Bohrung 34 angeordnet ist und eine irregulär geformte Nute 36, die über der Arbeitskammer 16 auf der Hochdruckseite liegt, d. h. auf der Seite, die mit der Austrittsöffnung 18 in Verbindung steht. Jeder der Nuten 35 nimmt einen elastischen Dichtungsring 37 auf, und ein elastischer Dichtungsring 38 ist in der Nute 36 angeordnet. Diese Dichtungsringe 37 und 38 sind zwischen der Verschleißplatte 26 und der Dichtungsplatte 33 zusammengepreßt, wenn die Zahnradmaschine zusammengebaut ist, und diese Dichtungsringe begrenzen die Hochdruck- und Niederdruckbereiche A und B zwischen der Verschleißplatte 26 und der Dichtungsplatte 33. Der Hochdruckbereich A ist mit der Austrittsseite des Gehäuses über eine ovale Öffnung 39 verbunden, die in der Verschleißplatte 26 ausgebildet ist. Eine Öffnung 41, die in der Verschleißplatte ausgebildet ist, verbindet den Niederdruckbereich B mit der Einlaßseite des Gehäuses. In bekannter Weise ist die Größe des Bereiches A so gewählt, daß die Druckkraft, die auf der Rückseite der Verschleißplatte entwickelt wird, etwas größer ist als die Kraft, die auf der Vorderseite der Verschleißplatte durch den Druckgradienten im Gehäuse entwickelt wird. Aus diesem Grund wird die Verschleißplatte nach innen in eine Dichtungsanlage gegen die Seitenflächen der Zahnräder durchgebogen, wenn die Zahnradmaschine läuft.

Der Niederdruckbereich B ist (s. F i g. 4) durch

eine Bohrung 43 in der Dichtungsplatte 33 und einen Kanal 44 im Deckel 13 mit der Kammer 42 im Deckel 13 verbunden, so daß das rechte Ende der Antriebswelle 22, zum Pumpeneinlaß 17 hin, entlüftet ist. Ein nicht dargestellter, dem Kanal 44 entsprechender Kanal, der im Ansatz 12 ausgebildet ist, verbindet die Kammer 45 mit dem Niederdruckbereich B an der Rückseite der linken Verschleißplatte 26 (F i g. 1), so daß das linke Ende der Welle 23 und der Raum rechts von der Dichtung 25 ebenfalls zum Einlaßkanal 17 hin entlüftet sind. Ein flacher Durchgang 43' ist in der Rückseite einer jeden Dichtungsplatte 33 ausgebildet und erstreckt sich vom äußeren Umfang nach innen, und dieser Durchlaß dient als Abfluß oder zum Entleeren des Spiels zwischen der Dichtungsplatte und dem inneren Umfang des Distanzrings 28.
Es sei bemerkt, daß der Laufpaßsitz zwischen den Wellen 22 und 23 und den Bohrungen 34 in der Dichtungsplatte 33 eine Verminderung des Leckens aus der Arbeitskammer 16 entlang den äußeren Umfangen der Wellen bewirkt. Die geringe Flüssigkeitsmenge, die durch das Spiel hindurchgeht, sammelt sich in den Kammern 42 und 45, von wo aus diese Flüssigkeit zum Einlaßkanal 17 über den Kanal 44 und dessen Gegenstück im Ansatz 12, die Bohrungen 43 und die öffnungen 41 zurückgeführt wird. Da das

ίο rechte Ende der Antriebswelle 22 entlüftet ist, muß kein Drucklager vorgesehen sein. Es ist ebenfalls zu erkennen, daß der Durchmesser einer jeden Bohrung 34 beträchtlich kleiner ist als der Außendurchmesser eines jeden Wälzlagers 24 und daß deshalb die Ringzone an der Rückseite der Verschleißplatte zwischen diesen beiden Durchmessern für eine Einstellung oder Steuerung der Durchbiegung zur Verfügung steht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Zahnradmaschine, wie beispielsweise Hydraulikpumpe oder Hydraulikmotor mit einem Gehäuse mit einer Arbeitskammer, die miteinander kämmende Zahnräder aufnimmt, die von Wellen getragen werden, deren Enden in Lagern gelagert sind, die im Gehäuse angeordnet sind, wobei wenigstens ein Ende der Arbeitskammer von einer dünnen, verbiegbaren Verschleißplatte abgeschlossen ist, die um ihrem Umfang herum im Gehäuse eingespannt ist und durch die hindurch sich die Wellen erstrecken und deren Rückseite durch Dichtungen in Abschnitte unterteilt ist, die unterschiedlichen Drücken ausgesetzt sind, um einstellbare Kräfte zu entwickeln, die die Platte verbiegen und die deren Vorderseite in Dichtungsanlage gegen die Seitenflächen der Zahnräder halten, dadurch gekennzeichnet, daß eine Dichtungsplatte (33) vorgesehen ist, die mit der Arbeitskammer (16) fluchtet und die zwischen der Verschleißplatte (26) und den Wellenlagern (24) angeordnet ist, daß diese Dichtungsplatte (33) die Dichtungen (37, 38) trägt, die die Rückseite der Verschleißplatte (26) unterteilen und daß die Dichtungsplatte (33) Bohrungen (34) aufweist, die einen kleineren Durchmesser haben als die Lager (24) und durch die sich die Wellen (22, 23) erstrecken.

2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsplatte (33) in einer Ebene parallel zu den Seitenflächen der Zahnräder (19, 21) relativ zum Gehäuse (11 bis 13) frei verschiebbar ist und daß die Bohrungen (34) in der Dichtungsplatte (33) mit den Wellen (22, 23) abdichtende Laufsitze bilden.