DE1653828A1 - Innenlaeufer-Hochdruck-Zahnradpumpe - Google Patents

Description

-Hoohdruck-Zahnr adpumpe

Die Erfindung bezieht eich auf ein© Innenläufer-Hochdruck-Zahnrad-' pumpe mit einem angetriebenen auöenveraahnten Zahnrad und einem damit in Eingriff stehenden innenverzahnten Hohlrad, wobei ein Füllstück an eine; Flanke dee sichelförmigen Raumes «wischen den Verzahnungen den Snugraum und &eh Druokraura voneinander trennt und der Verschleiß der aufeinander gleitenden Bauteile selbsttätig ausgeglichen wirä.

Sine bekannt© Zahnradpumpe dieser Art zeichnet sich dadurch aus, dass das Hohlrad schwimmend gelagert ist «riechen der flankenspielfrei eingreifenden Verzahnung der beideb Zahnräder und dein in Gehäuse beweglich gelagerten Füllstück einerseits und einem im Purapongehäuse beweglich gelagerten und sn das Hohlrad außen angepaßton Kolben*andererseits. Der Anpressdruck des Kolbens regelt sich nach dem herrschenden Arbeitsdruck und ist in geeigneter Weise kompensiert. Die Vorteile die»er Puapenart liegen in erster Idenie darin, daß der Lauf außerordentlich ruhig ist und dafc eine sehr gleichmäßige und gleichbleibende Förderung erzielt wird. Ferner zeichnet sich eine derartige Pumpe nuß durch guten voluiaetriechen Wirkungsgrad und billige Herstellung.

TJie f.rfindung ttellt eich zur Aufgabe, eine Pumpe au schaffen, die gegenüber dem Betonnten in einigen Y/eaemtlichen Punkten vorteilhaftor ist.

1. Di» Fuape soll la Motorbetrieb eingeeetat werden können bei (pxtem Wirkungsgrad und kleinem Losbreohmoment.

?, Dub Zahnradgetriebe soll mit möglichst konstantem und kontolliörbarein FlRnkenspiel arbeiten, damit unvermeidliche Pertigungsfehler die Funktion nicht durch Schwingmigeerregung stören.

3. D^a Hohlrfid coil otota eine genau« kreisrund* Porra behalten,

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damit di· Anpassung an daä pmistifok erhalten bleibt. Nur dann kann ein störungsfreier Lauf, gute Abdichtung Und begrenzter Verschleiß an dieser Stelle garantiert werden.

Iu Das axiale I>aufepiel im Bereich des Druckraumes coil dem Betriebe« druck und der Viskosität des Oelea angepaßt verden und duroh konetrakti-re ,el Ib festgelegter aräisej garantiert sein f'*r allo Betriebezustünde.

5· Die Pumpe soll sich für hohe Drehzahlen eignen.

Lrfindungegenfciö werden die punkte 1-3 dadurch erreicht, daß dna Hohlrad an seinem äußeren Wafang radial fixiert Über WuIa- oder Gleitlager in einer Lagerschwinge gelagert ist, und daß die Lagerschwinge ihrerseits im Pumpengehttuee um eine für den Kräfteauegieich geeignete, zur Antriebswelle parallele Aohsl^angeordnet ist. Die Vorteile dieser Anordnung eind betrachtlich:

Die Lagerechwinge 1st eo steif gehalten, dag sie den HöhIrad keine wesentliche Verformung gestattet. Ferner ist duroh diese Anordnung ein genauer :\ohsabstand gewährleistet zwischen Ilohlrad und Mitsei, welches ein zuverlasaigos Zahnflankenepiel garantiert. Ein weiteres Bjennaeichen dieser Erfindung ist, daß das Füllstück in der Lagerschwinge gelagert ißt. Der Vorteil dieser Maßnahme ist, daß das FUllstUok gemeine wo aait der Lagerseawinge vuid dem Hohlrad unter dem üinf IuS der auf die Lagereohwinge wirkenden fcuieren .Traf te u« die Drehachse der LagerBchwinge gegen das Ritzel geschwenkt wird und an dessen Kopf kreis den Druohrauia abdichtet*. Eine selbsttätige Verschleißnachetellung am PUlletUok ist dadurch gegeben.

Da der Druckraum in Axialer Richtung durch die beiden Seitenplatte» der Lagersohwinge begrenzt wird, ist eo suw Krifteauwgleioh zvreokafcßig, dafc die Lagerung der Schwinge im PuapengehUuse im Bereich de*

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Druekrauaes erfolgt und die beiden links utJLd rechte an der Lagerschvfinge angeordneten koaxialen Lagerzapfen im Puapengehäuae abgedichtet und stirneeitig von beiden Seiten nach innen wirkend von Arbeitsdruck beaufschlagt ηίη£. Badurcli ist es möglich, die axialen Jfydraulikkrafte de» Druciraumes gleichzeitig durch die Lagerzapfen aue zugle ichen.

Un die prehbeweglichkeit der Schlinge um ihre Lagerung so wenig möglich EU hemmen und da die Lagerzapfen der Schwinge ohnehin im Bruckraurabereioh angebracht eind , ist es ftinnvol, da» die Druokölleitung aus den innerhalb der Schwinge liegenden pruckraira in das Pumpengehäuae durch mindestens einen der beiden Lagerzapfen der Schwinge geführt wird. Dadurch sind weitere die Drehbarkelt dor Schwinge beeinträchtigende Abdichtungen und Reibuncspunkte vermieden, und man benötigt keine weiteren axialen Druckfelder.

Bas axiale liaufspiel Äer Zahnräder bestimmt in hohem Mate den volua»- trischen Wirkung8gr?»d A$r Zahnradpumpe besondere bei hoher Betriebstemperatur des Hydrauliköle. Man aiua sich deshalb erinnern,Da3 die Viskosität doß Oeles sich verringert mit Benehmender Temperatur naoh einer Exponentialfunktion, c\bt Leckaianteil steigt dadurch ft'twa mroportional mit der abnehmenden Viskosität. Bei kleiner werdendera TAufepiel verringern eioh aber d*te Leckelverluste sehr rasch mit äBxdritten Potenss dea SpalteB. Bei einer geeigneten Konstuktion, t>ei der sioh bei steigender Betriebetesnperatur das axiale Iauf3p%el verringert, kann bei konstant erhaltenem Betriebsdruck theoretisch der r^ok^linteil in einem weiten-Temperaturbereich veitgehend konstant gehalten werden.

Erfindungsgejrikfc} v;ird diesem Sachverhalt dadurqh Tioöhnun.flc f^trsgen*, daß der Lagerhftltering als Distancing für die Seitenplatten aus eine» Material besteht, welches eine erheblich geringere^, linenrea *7

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ausdehnung zahl als die aus Stahl her/je ste Uten Zahnräder -beoitzt« Da si oh die Betriebstemperatur des Hydrauliköles sehr mach auf die Zahnräder überträgt, verringert sich daß axiale !,aufspiel zwischen Zahnräder und Seitenplatten durch wärmedehnung nahezu trftgheitelo«. tj&bei ist abeifetet* noch ein ausreichendes Lauf spiel garantiert, praktisch kein Verschleiß entsteht en den axialen T5ichtfliMjhen. Vor allen Dingen aber iet die Preßgefahr so gut wie. beseitigt.

"Uta besondere bei hohen Drehzahlen eine gute Entgasung des Arbeitsmittel! zu erzielen, mufc daf^r gesorgt werden, dn.B dieses besonders im Bereich der dem Füllstück aulaufen&en Zähne in eine Drehung versetzt wird, Dadurch wandern die G-aqblasen der Purapenmitte zu und können .'dort durch geeignet« Entlüftung«öffnungen aus der Pumpe entweichen. Diener Snohverhftl-f f^hrt au der Forderung, daü das Füllstück einen schweifartigen Fortsata aufweiet, der täich veit in den Saugratara hineinerstreckt, 3odaß jswisohen den Verzahnungen und den Konturen deö Schweif ar ti gen Fortsatzes gegen den Brucfcraiim hin Dich verjüngende, keilförmig Zv ischenrt^ume entstehen, und die hohlgebohrte Ritzelwelle links nnö. rechts, des Kitzels radiale Eohrungen aufweist, die in die zentrale •Bohrung des Kitzele mondän.

Der schwi&£artige Fortsatz des )·^ί4ΐΐ£^ΙίαΚο ist in seiner axialen Erstreckung eo gestaltet, d^u; genügend große Spalte, entstehen Ättisahen dem. Fortsatz und den Seitenplatten der Schwinge, Dadurch haben die Gasblusen die Mögliohloftit, auch aus dem äußeren Bereich der Pumpe an der Hohlradverzahnung auf dem Weg entlang dem echweifavtipen "Ortßatz den füllst'icka der Pumpenmitte zuzuwanchirn. J)io keitförnip« Verjüngung des Zwischenraumes zviischen den Xahnkopfkreisen <Jer Zahnräder und den» Fortsatz des FÜllstüoks führ-fc in Richtunfr zum pruokraiin hin entlang dem Fortsatz zru einora hydrodynimiechen pruokanatteg im OeI, der ebenfalls die Entlüftung beg'inetigt und die Kivitatio« vmrhindtrt.

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BAD ORIGINAL In. der Zeichnung iet der Erfindungsgegenstand dargestellt,, und

zwar zeigt

Pig. 1 einen Querschnitt,

Pig. 2 einen Längsschnitt durch die FullstUckparti« und Fig, 3 einen Längsschnitt durch die Ritzelachse und durch die Schwingenlagerung.

D'äs Purapengehäuee besteht aus den beiden !eilen 1 u. 2, in denen die Ritzelwelle 3 gelagert ist. Die Ritzelveraahnung 5 des Ritzels kämmt mit der Verzahnung β des Hohlrades 7, welches Über das Lager R in der aus den F.eitenplatten 9 u. 10 und dem Lagerhaltering'11 bestehenden Schwinge 12 radial und axial gelagert und geführt ist. Die Seitenplatten 9-u# 10 der Schwinge 12 besitzen im Bereich des Eruckrautaee 15 beidereeits koaxiale Lagerzapfen 14 u.15, über del

to/ die Schwinge im Purapengehäuöe uo die Zapfenaehse'drehbar gelagert ist. Die Lagerzapfen 14 u. 15 aind im Pumpengehäusw mittels der ilunäschnurringe 16 abgedichtet und durchbohrt.

)jas mit einem schweifartigen Port&ata 17 versehene füllstück 18 ist Über den Bolzen 19 in den Seitenplatten Q u. 10 abgestützt und kann sich zusammen mit der Schwinge 12 und den» Kohlrad 7 um die Zapfenaohae 20 gegen das Ritzel 4· schwenken. Eine druckfeder 'Ibt eine Initialkraft auf die sohwlnge 12 aus, sodfcßauch bei ruhendem Getriebe dme Füllstück 18 sowohl stet Kopfkreis de* Hohlradverzahnung 6 «ls euch am Kopfkreie der HiteelverMahnung 5 zur Anlage ko;amt. Mit 22 ist der s'auganychluS, mit 23 der I)ruckanschluB im Puupengeh&uee bezeichnet. Bio beiden Seitenplatte!* 9 u, 10 enthalten Zufludöffnung«η 24 und aind mit den Schrauben 25 über den Lagerhalte-

ring 11 Miteinander verechraubt und vexetiftet.

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Die Wirkungsweise einer Innenzahnr ad pumpe ist hinreichend bekannt, sodafc lediglich das erfindungsgejaäia Neue In seiner Funktion erläutert zu werden braucht.

Tias Ritzel 4 übertragt die eingeleitete Leistung über seine verzahnung 5 zur Hälfte hydrostatisch unmittelbar auf das Triebmittel, die andere Hälfte wird rein mechanisch fiber den Zehneingriff durch die Zahnkraft auf das Hohlrad 7 Übertragen. Uta eine schwingungsfreie und zwanglose Tjebertragung der Zahnkräfte zu gewährleisten, ist bei jeden Zahnradgetriebe ein ausreichendes Sahnflankenspiel erforderlich, weil pertigungsungenauigkeiten bei den Verzahnungen unvermeidlich sind. Dieses Zahnflankenspiel verlangt einen genau definierten Acheabetand der beiden ZahnräderK. Bei der erfindungsgemüfeen Pumpe ist das Hohlrad 7 an seinem äufceren Umfang fest in der Schlinge 1? gelagert, die ihrerseits wieder im Gehäuse 1 u. 2 ■fixiert ist, .eoda& ein genauer Achsabstand des Hohlrades 7 zu dem ebenfalls im Gehäuse 1 u. 2 fest gelagerten Ritzel 4 eingehalten werden kann. Die Zahnkraft ist vie alle yon aufeen auf die Schwinge als Ganzes gesehen wirkenden Kr^ite proportional dem Arbeitsdruck. 3omit kann ein für alle Betribszustande gültiger geometrischer Ort für die Drehachse 20 der Schwinge 12 gefunden worden, ftir den alle Momente Um die Aohee 20 ausgeglichen sind. Man erreioht dies durch möglichst genaue vektorieHe Addition aller von außen auf da« System wirkenden Zxuff.

• ·

Bei geeigneter Konstruktion gestattet es dieser geometrische Ort dieser Drehachse 20,der Sohwinge,- die Lagerzapfen 14 u. 15 der 9'eitenplatten 9 u. 10 so anzuordnen, datt> sie gleichzeitig alsDruchrtl äbfluf* aus der Schwinge 1 ?. in· daß ieiiUuee 1 und als axiales Koeipenfiationettjfcdkfeld dienen. Hon erhält βomit eine νöllentInstete Xnn« η lauf β r-Zahnradpumpe ^mlt au-Zomatitohe? YeriohleiSnachfite llung

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am FUllstUck 18 und beliebig wählbaren Zahnflankenspiel. Zwar ergib aioh eine Vergrößerung des Zahnf lanlcenspiele mit zunehmendem Versühleiü des füllstück* 18, diese bleibt jedoch innerhalb der zulässigen Grenzen.

Die axiale Abdichtung des Druchraumes erfolgt in ähnlicher Weise vde.bei einer Plattonpuiape, jedooh wird eine von der feni$eratur und vom Druck abhängige Regulierung des Axialspiele zwischen den Seitenplatten und den Stirnseiten der Zahnräder erreicht. Dio temperaturabhängige Regelung besteht darin, daß der tagerhaltering ti beispielsweise aus einem liickelstahl hergestellt vixö, der eine ™

nur sehr geringe lineare Y&rae ausdehnung besitzt., Hierdurch bleibt dar Abstand der beiden Seitenplatten 9 u. 10 Über der Temperatur nahezu konetant, während die Sahnräder 4 u. 7 und das FullstHolc wachsen, d.h. das Axialspiel der Räder Wird kleiner. Pie vom Druok abhängige Hegelung dea Axiale?*^1ε wird dadurch erreicht, daß die Seitenplatten 9 u. 10 verhältnismäßig ellastlsoh gestaltet sind, social die axialen Korapeneationedruokielder en den Lagerzapfen 14 u, 1^ in der Lage sind, durch ihren KräfteMberachuö dee Axislepiel tu regulieren. M

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Claims (4)

1. AnaprHohe j o.vr n^-u^t™ >,Ι653828

   1« Innenliiufer-nochdruolc-Zahnrsapuinpe mit einem angetriebenen . auöenve.reahnten Zahnrad und einem damit in Eingriff stehenden inn«nverzahnton Hohlrad, wobei ein FUllst'tek an einer Flanke dta eicheiförmigen ftauiaee zwischen den .Verzahnungen ' den Saugraum und den Druokrauni voneinander trennt, dadurch /»efcennselohnet» daß daai Hohlrad (7) radial fixiert

   (1?) ^{ibex Wölz- oder .Gleitlager in einer Laßerechwingö gelagert ißt und dab die Lager schwinge im Pumpengehäuse um eine f'?r den KrSfteausgleich geeignete, zur Antriebswelle parallele Aohee^ Angeordnet ißt.
2. 2. Innenlaufer-Hochdruck-Zahnradpumpe naoh Anspruch 1, dadurch

   ge kenn ae lohnet,, daö das p^llstfick in der Lagerschwin^e gelagert i'et.
3. 3. Innenlüufer-Hoohdruck-Bahnradpuape nach Anspruch 1 u. 2, dadurch gekennzeichnet, daö die Lagerung der Schwinge (12) im. PunpcngehLuee ia Bereich dee Druokrauoee erfolgt und die beiden linke und rechts an der Lagerschwinge (12) angeordneten koaxialen Lagerzapfen (H) u. (15) im Putapenß«häuse abgedichtet und etirnseitig von beiden Seiten naoh feei innen wirkend vom Arbeitsdruck: beaufschlagt sind.
4. 4. Inneriläufei-Hoohdruck-Zöhiiradpuinpe nach Anspruch 1-3, daduroh go kennzeichnet, daii die Bruokttlleitung aue dem innerhalb der Schwinge (1?) liegenden Druckrauni in das Pumpeneehäuse durch mindestens einen der beiden Lager?,afpen (1?) der -Schwinge (1?) ist.

   5* Innonlaufer-Hochdruok-iiahnr ad pumpe naoh Anspruch I-4, dadurch ge kenn se lohnet, dafr der Dietönsriwg f11) iiXx die Seitetiplstten und (ΙΟ¹? «ÜB einem Material b«*$°nt_f velchee eine erheblich

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   geringere lineare tfäme ausdehnung« zßhl als die Zahnräder besitzt.

   6, lanfwiläufer-Hoobd ruck-Zahnrad pumpe nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daü das Füllstück einen sohweiiartigen ^ortsatz (17) aufweist, der sica weit in den Saugxaura hineineretreckt, fe zwiaohtn den Verzahnungen und den Konturen des eohweifartigen gegen den Druokxaum hin bXqÜ verjüngende, keilftJrtniiiit ' ^if

   2*isohenr&ume beetehen und die hohlgebohrte Ritzelwelle (3) links

   CiV und reohtß dee HitzeXa (5) radiale Bohrungen auf»eist, die In die zentrale Bohrung dee Ritzel»

   DIPL.-1NG.

   SIEGFRIED EISENMANN 7107 NECKARSULM

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