DE1728085A1

DE1728085A1 - Hochdruckzahnradpumpe

Info

Publication number: DE1728085A1
Application number: DE19681728085
Authority: DE
Inventors: Robert Jung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-08-22
Filing date: 1968-08-22
Publication date: 1975-08-28
Also published as: FR2016211A1; GB1278074A; US3602616A; SE354323B; DE1728085C2

Description

PATENTANWALT
DIPL.-ING. OTTO BERMÜHLER

8 MÜNCHEN 23, den 15.8.1968 DEGENIELDSTRASSI IO TBLBTON 5641 Jl

Münoje« fMUcht ianft. AG. tfimhcn

BETR.: MEINE AKTE

ihr Z£i<hen

Otto ückerle , Maisch

riochdruckzahnradpumpe,

Die Erfindung betrifft eine -tiochdruckzahnradpumpe mit axialer und radialer Druckkompensation, die im wesentlichen aus einem G-ehcluse und zwei miteinander kämmenden Zahnrädern besteht«

Bei Zahnradpumpen sind die Zahnradwellen einseitig durch den
Betriebsdruck belastet. Die Folge ist, daß die Wellen, insbe-

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sondere die der Hochdruckpumpen, wenn sie nicht wesentlich überdimensioniert werden, sich durchbiegen. Die Lagerzapfen versuchen sich dann zu verkanten und stellen sich schräg zu den Lagern. Dies führt zu einer Kantenbelastung, die beim Gleitlager zu Freßerscheinungen und bei Nadel- oder Hollenlager zu einer örtlichen Überlastung der Wälzkörper und der Außen- und Innenlaufbahn dieser Wälzkörper führen kann. Bei Nadellagern versucht man deshalb, durch längsballig geschliffene Nadeln oder entsprechend geschliffene ii/ellen, diese Kantenpressung zu vermeiden. Diese Maßnahme ist jedoch keine befriedigende Lösung. Es kann zwar dabei die Kantenpressung vermieden werden, aber die Wellen haben mit den Lagern teilweise nur Punktberührung, so daß ungünstige Hertz'sehe Pressungen auftreten können. Ferner tritt bei Durchbiegung der Welle der Nachteil auf, daß zwischen den Zahnrädern und den Deckelwandungen Leckspalte entstehen, wodurch sich ein erheblicher Druck- und damit Leistungsabfall ergibt.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Kantenpressung zu beseitigen und damit hohe spezifische Lagerdrücke an einzelnen Stellen zu verhindern, um die Lebensdauer aller beweglichen Teile zu erhöhen. Dabei sollen die zu ergreifenden Maßnahmen keinen hohen wirtschaftlichen Aufwand erfordern und die Funktion und die Montage nicht beeinträchtigen.

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Dieses Ziel wird nacli der Erfindung dadurch erreicht, daß die Läcer der Zahnradwelle oder -wellen, entsprechend der zu erwartenden, infolge des herrschenden hydraulischen Druckes hervorgerufenen Durchbiegung, elastisch ausgeführt und/oder angeordnet werden.

Bei dieser Ausgestaltung ist es möglich, daß sich die Lager in ihrer Achsrichtung weitgehend der Achsrichtung der durchgebogenen welle anpassen, so daß die hohen spezifischen Lagerbelästungen an einzelnen stellen praktisch nicht mehr vorkommen können und durch eine Linienberührung, die zum Teil auch flächenhaft ist, ersetzt werden. Darüber hinaus bereitet die elastische Ausführung oder Anordnung der Lager keinerlei Schwierigkeiten, da sich die Elastizität durch ^uerschnittsgestaltung und Auswahl des Materials und/oder Formgebung bequem beeinflussen läßto Es ist daher nicht nur ein technischer, sondern auch ein wirtschaftlicher Vorteil erzielt· Außerdem wird - wie beabsichtigt - die Montage oder dgl. in keiner Weise erschwert. Ähnliches gilt für die Funktionsfähigkeit, d.h. diese bleibt unverändert bzw. sie steigt an, da keine vorzeitigen Verschleißerscheinungen störend wirken.

üine besondere wirtschaftliche und einfache Ausführungsform besteht nach der Erfindung darin, daß die Lager oder Lagerblöcke nur auf der Druckseite der Pumpe über dünne Stege mit den Deckeln des Gehäuses in Verbindung stehen. Diese Ausgestaltung ist gußtechnisch denkbar einfach zu beherrschen»

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Eine andere Ausgestaltung zur Erzielung ausreichender Elastizitätseigenschaften der Lager läßt sich nach der Erfindung dadurch erreichen, daß das Lager auf der Druckseite der Pumpe über einen verhältnismäßig starken Steg, auf der Saugseite dagegen über einen dünnen Steg, mit den Kandpartien des Deckels in Verbindung steht. Dieser dünne Steg hat den Vorteil, daß er die gewünschten Elastizitätseigenschaften nicht stört, trotzdem aber abstützend auf das Lager wirkt.

Besonders zweckmäßig erscheint es nach der Erfindung, wenn die belastete Hälfte des Lagers durch einen Schlitz von der unbelasteten Hälfte des Lagers getrennt ist und nur über den sich bildenden halbringförmigen Querschnitt mit der Deckelwand verbunden ist. Auf diese Weise ergeben sich optimale Elastizitätseigenschaften, so daß diese Ausführungsform besonders dort geeignet ist, wo mit sehr hohen Drücken gearbeitet wird. Vorteilhaft ist es ferner bei dieser Ausführung, daß die Abstützung der Welle flächenförmig erfolgt. Dabei ist es zweckmäßig, daß der halbringförmige Querschnitt so abgestimmt ist, daß die Biegung, verursacht durch die Lagerbelastung, der Durchbiegung der Welle entspricht.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

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^iS zeigen:

Fig. 1 eine geschnittene, vereinfachte Darstellung der herkömmlichen Lagerung einer Zahnradpumpenritzelwelle zur Verdeutlichung nachfolgender Ausführungen;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung der xiitzelwellen~ lagerung nach dem iirfindungsprinzip;

Fig. 3 eine Schnittdarstellung längs der Linie III - III in Fig. 2;

Figo 4 einen Axialschnitt durch eine Zahnradpumpe;

Fig. 5 eine andere Ausgestaltung der Zahnradpumpe im Axialschnitt;

Fig. 6 eine weitere Ausgestaltung der Zahnradpumpe und

Fig. 7 eine Schnittdarstellung längs der Linie VII - VII in Figo 6.

Die Figur 1 zeigt eine Ritzelwelle 1, welche in den Deckeln und 3 gleitgelagert ist. Die übrigen Getriebeteile sind, um die Zeichnung übersichtlich zu gestalten, weggelassen.. Der Pfeil 4 deutet die hydraulische Belastung durch den Betriebsdruck an. i)ie Welle Λ biegt sich unter dieser Belastung durch und erzeugt an den xnnkten 5 und 6 eine Kantenpressung_o

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Wie sich aus den Fig. 2 und 3 ergibt, stehen die Lager 7 und 8 mit den Deckeln 9 und 10 nur über Stege 11 und 12 in Verbindung und werden von dem axial wirkenden Druckfeld 13 bzw. 14, dem Betriebsdruck proportional schräggestellt. Der Querschnitt dieser Stege 11 und 12 ist so dimensioniert, daß der SchrägungswinkeluL^ der durchgebogenen Welle bei jedem Betriebsdruck dem Schrägungswinkel d.-r der Lagerung entspricht. Dementsprechend ist auch das Material gewählt, damit die Stege 11 und 12 die nötige Elastizität besitzen. In Fig. 3 ist mit 15 die Lagerbohrung bezeichnet, die in dem Lagerblock 16 vorgesehen ist, der vom Axialdruckfeld 13 schräggestellt wird.

Bei dem in der Fig. 4 dargestellten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel ist der Querschnitt der Wand des Deckels 17, der das Lager 18 trägt, stark unterschiedlich ausgestaltet. Der.druckseitige Steg 19 ist verhältnismäßig stark und der saugseitige Steg 20 verhältnismäßig dünn. Die Wandstärken der Stege sind so zueinander abgestimmt, daß die Verformung des Deckels 17 aufgrund der axialen Belastung der Schrägstellung der Welle entspricht.

Gemäß der in Fig. 5 gezeigten Ausführung ist nur die tragende Hälfte 21 bzw. 22 des Lagers elastisch ausgebildet. Dies geschieht durch einen Schlitz 23 bzw. 24. Die Elastizität des Lagers ist durch die Abstimmung des sich ergebenden halbringförmigen Querschnittes gewährleistet, wobei die durchbiegende

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Kraft 25 "bzw. 26 die Lagerbelastung selbst ist* Die unbelastete Hälfte des Lagers bildet mit den Deckeln 27 bzw. 28 eine starre Einheit, auf der sich das axiale Druckfeld 29 bzw.. 30 abstützt.

In den Fig. 6 und 7 ist eine Hochdruck-Innenzahnradpumpe mit Nadellagern dargestellt, die im wesentlichen aus der Kitzelwelle 31 mit dem Hohlrad 32, welches fiadialbohrungen 33 aufweist, dem Füllstück 34- mit dessen Stützbolzen 35» dem Steuerkorben 36 und den Axialscheiben 37 "und 38 besteht. Durch die Radialdruckfelder 39 und die Axialdruckfelder 40 und 41 ist in Verbindung mit den Axialscheiben 37 und 38 die Abdichtung des Systems gewährleistete Die Axialdruckfelder 40 bzw. 41 stützen sich auf Zwischenscheiben 42 bzw_e 43 ab, die auf den werkstoffelastischen Stegen 44 bzw. 45 der Deckel 46 und 47 aufliegen» Die Stege stellen sich daher proportional dem Betriebsdruck schräge Die Abdichtung des Systems bleibt auch bei den■Verformungen gewährleistet, da sowohl die radialen Kompensationsfelder-als auch die axialen Kompensationsfelder eine dichtende Anlage bewirken.

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Claims

Patentansprüche :

Hochdruckzahnradpumpe mit axialer und radialer Druckkompensation, die im wesentlichen aus einem Gehäuse und zwei miteinander kämmenden Zahnrädern besteht, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (7» 8) der Zahnradwelle (1) oder -wellen, entsprechend der zu erwartenden, infolge des herrschenden hydraulischen Druckes hervorgerufenen Durchbiegung, ela äbisch ausgeführt und/oder angeordnet sind.

2. Hochdruckzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lager (7» 8) bzw. Lagerblpcke (16) nur auf der Druckseite der Pumpe über dünne Stege (11, 12) mit den Deckeln (9» 10) des Gehäuses verbunden sind, im übrigen jedoch völlig freiliegen·

5. Hochdruckzahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Lager (18) auf der Druckseite der Pumpe über einen verhältnismäßig starken Steg (19)» auf der Saugseite dagegen über einen dünnen Steg (20) mit den Handpartien des Deckels (17) in Verbindung steht.

4·. Hochdruckzahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die belastete Hälfte (21, 22) des Lagers durch

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einen Schlitz (2J, 24·) von der unbelasteten Hälfte des Lagers getrennt ist und nur über den sich bildenden halbringformigen Querschnitt mit den Deckeln (27> 28) verbunden ist·

5β Hochdruckzahnradpumpe nach den Ansprüchen 3 unä 4-, dadurch gekennzeichnet, daß der halbi'ingförmige Querschnitt so abgestimmt ist, daß die Biegung, verursacht durch die Lagerbelastung, der Durchbiegung der Welle entsprichte

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