DE1775401C3 - Einrichtung zum Schmieren der Wellenlager von Zahnradpumpen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Schmieren der Wellenlager von Zahnradpumpen, deren Wellen in Lagerbuchsen gelagert sind, in denen sich eine Schmiernut jeweils vom zahnradabgewandten zum zahnradseitigen Lagerende erstreckt, wobei eine an der Saugseite (Einlaß) der Pumpe angrenzende zahnradseitige Ausnehmung und Bohrungen in der Lagerbuchse die Saugseite der Pumpe mit einer den Eingriffsbereich der Zahnräder verlassenden Zahnkammer verbinden.

Bei bekannten Einrichtungen dieser Art (FR-PS 67 630) wird die Saugwirkung der sich vergrößernden Zahnkammer dazu ausgenutzt, eine Schmierflüssigkeitsströmung von der Saugseite der Pumpe durch die Schmiernuten zu der sich vergrößernden Zahnkammer zu erzeugen. Die Strömungsverluste in dem Strömungspfad von der Saugseite der Pumpe über die Schmiernuten in die sich vergrößernde Ziihnkammer können jedoch so groß werden, daß ein vollständiges Füllen der Zahnkammer nicht immer erreicht werden kann. Dadurch können Kavitationsschäden eintreten. Außerdem besteht die Gefahr, daß bei solchen Pumpen übermäßige Geräusche auftreten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Schmierung der Wellenlager von Zahnradpumpen der angegebenen Art so zu verbessern, daß eine Erosion der Zähne vermieden und die Geräuschentwicklung beträchtlich verringert wird.

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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelösi daß das zahnradseitige Ende der Schmiernut in einen Kanal endet, der in einem Bereich liegt, ^!n dem die au: dem Eingriffsbereich austretende, ihr Volumen vergrö Bernde Zahnkammer sich bereits über einen Drossel spalt zwischen einer Zahnflanke und einem Zahnkop zur Saugseite hin geöffnet hat, so daß der Druckams gleich in dieser Zahnkammer zugleich über diesel Drosselspalt und über die Ausnehmungen, die Bohrun gen, die Schmiernuten und den genannten Kanal erfolgt

Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag wird jed( Tendenz einer Kavitation in den Zahnkammern sehi wirksam vermieden, da Flüssigkeit von der Saugseit« der Pumpe auf zwei Wegen in die Zahnkamme η eintreten kann, nämlich einmal über den Schmierpfa( und zum anderen durch den sich vergrößernde! Drosselspalt zwischen einer Zahnflanke und einen Zahnkopf.

Die Kanäle benachbarter Lagerbuchsen stehei vorzugsweise miteinander in Verbindung, wobei <.i< miteinander fluchten können.

Die Verbindung zwischen jedem Kanal und seinei Schmiernut kann durch eine an sich bekannt« Umfangsnut erfolgen, die in der betreffenden WeIIU unmittelbar neben der Zahnradstirnfläche angeordne ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnunger beschrieben. Es zeigt

Fig.1 einen Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe

Fig..2 einen Teil-Querschnitt entlang Linie H-II ir Fig. 1,

Fig. 3 einen Teil-Querschnitt entlang Linie Ill-Ill ir F i g. 1 und

F i g. 4a bis 4d vier Eingriffsstellungen der Zahnrädei der in F i g. 1 gezeigten Pumpe.

Die Zahnradpumpe 10 weist ein Gehäuse il auf, da: mit einer Niederdruck-Einlaßöffnung 12 (Fig.2) unc einer Hochdruck-Auslaßöffnung 13 versehen ist. Da; Gehäuse 11 enthält zwei miteinander kämmend« Zahnräder 14 und 15, deren Wellen 16, 17, 18, 19 ii Lagerbuchsen 20, 21, 22, 23 drehbar gelagert sind. Di« Lagerbuchsen haben einen D-förmigen Querschnitt wobei sich die flachen Abschnitte 24 bzw. 25 de: benachbarten Buchsen berühren.

Die Welle 19 erstreckt sich durch eine Öffnung 26 ir einem Gehäusedeckel 27, der an das Gehäuse 11 angeschraubt ist. Außerhalb des Pumpengehäuses ist di< Welle 19 mit einem nicht gezeigten Antriebsmotoi verbunden.

Die von den Zahnrädern 14 und 15 abgewandtet Enden der Lagerbuchsen 20 und 22 sind mit Rändern 21 und 29 versehen, um welche jeweils ein Dichtungsring 30 bzw. 31 angeordnet ist. Die Form dieser Ränder is aus Fig.3 ersichtlich, in der die Dichtungsring! weggelassen sind.

Die Flächen der Lagerbuchsen 20 und 22 außerhall der Dichtungsringe 30 und 31 stehen unter den Hochdruck in der Auslaßöffnung 13 der Pumpe, de durch nicht gezeigte Kanäle zugeführt wird.

Die Stirnflächen der Ränder 28 und 29 innerhalb de Dichtungsringe 30 und 31 sind Niederdruckzonen, derei wirksame Druckzentren von den Drehachsen 32 und 3! der Zahnräder versetzt sind, um in bekannter Weisi einen solchen Druckausgleich der Lagerbuchsen 20 uns 22 zu erreichen, daß deren Tendenz, im Betrieb zi kippen, entgegengewirkt wird, damit die Abnutzung de Lagerbuchsen verringert wird. Die Kammern in den

Gehäuse 11, die mit dem Hochdruck in Verbindung stehen,sind in Fig. 1 mit34und35bezeichnet, während die Niederdruckkammern mit 36 und 37 bezeichnet sind.

Gleichzeitig mit dem Druckausgleich der Lagerbuchsen 20 und 22 werden durch diese Anordnung die Zahnräder 14 und 15 und die Lagerbuchsen 20, 21, 22 und 23 druckbelastet, um eine ausreichende Abdichtung an den Berührungsflächen zwischen den Zahnrädern und den Lagerbuchsen zu erreichen.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sind die Wellen 16,17,18 und W unmittelbar neben den Stirnflächen der betreffenden Zahnräder mit Entlastungsnuten 38,39,40 und 41 versehen.

In dem Gehäusedeckel 27 sind Kammern 42 und 43 an den von den Zahnrädern 14 und 15 abgewandten Enden der Lagerbuchsen 21 und 23 vorgesehen. Diese Kammern 42 und 43 stehen wie die Kammern 36 und 37 unter Niederdruck.

Zur Schmierung der Wellen 16,17, 18 und 19 ist ein Niederdrucicschmiersystem vorgesehen, das im folgenden nur in Bezug auf die Lagerbuchsen 20 und 22 beschrieben wird, jedoch ist für die Lagerbuchsen 21 und 23 ein entsprechendes Schmiersystem vorgesehen.

In den den Zahnrädern 14, 15 benachbarten Stirnflächen 44 jeder Lagerbuchse 20, 22 ist direkt neben der Einlaßöffnung 12 eine Ausnehmung 45 vorgesehen, die an der Umfangskante der Lagerbuchse direkt in die Einlaßöffnung 12 mündet und von welcher eine Bohrung 46 ausgeht, die sich parallel zu den Achsen 32 und 33 durch die Lagerbuchse erstreckt. An ihrem von dem Zahnrad abgewandten Ende mündet jede Bohrung 46 in eine Aussparung 47 in der Fläche 48 des Randes 28 bzw. 29. Die Aussparung 47 mündet nach innen zu in einen am Ende der betreffenden Welle 16 bzw. 18 liegenden Raum 49 geringer axialer Länge, die mit der Kammer 36 bzw. 37 in Verbindung steht.

Der Aussparung 47 etwa diametral gegenüberliegend ist die Lagerfläche jeder Lagerbuchse 20, 22 mit einer axial verlaufenden Schmiernut 50 versehen. Diese Schmiernut ist etwas außerhalb des Bereiches hoher Belastung der betreffenden Welle 16, 18 in ihrer Lagerbuchse angeordnet. Jede Schmiernut 50 geht von der Fläche 48 des betreffenden Randes 28, 29 aus, erstreckt sich über die ganze axiale Länge ihrer Lagerbuchse und mündet in die Stirnfläche 44 der Lagerbuchse, die dem betreffenden Zahnrad 14 15 benachbart ist, so daß sie in direkter offener Verbindung mit der betreffenden Entlastungsnut 38 oder 40 in F i g. 1 steht. Da jedoch die Druckausgleichsmittel und Druckbelastungsmittel die Stirnflächen 44 in dichtender Berührung mit den betreffenden Seitenflächen der Zahnräder halten, ist die Schmiernut 50 gegenüber dieser Seitenfläche abgedichtet, so daß die Flüssigkeit nur in die Entlastungsnut 38 bzw. 40 abfließen kann.

Wie in Fig.2 dargestellt ist, ist die Stirnfläche 44 jeder Lagerbuchse 20, 22 mit einem Kanal 51 in Form eines flachen Schlitzes versehen, der mit einem entsprechenden Kanal 51 in der anderen Lagerbuchse fluchtet, jeder Kanal 51 mündet in seine Entlastungsnut 38 bzw. 40 und ist auf der Seite der Verbindungslinie der beiden Achsen 32 und 33 angeordnet, die der Einlaßöffnung 12 benachbart ist. Diese Anordnung ist derart, daß die Zähne der beiden Zahnräder beginnen, den Kanal 51 jeder Lagerbuchse zu überstreichen, wenn sie außer Eingriff kommen, wodurch ein Flüssigkeits- (.5 strom erzeugt wird, um die Wellen der Zahnräder zu schmieren, wie im folgenden beschrieben wird.

Im Betrieb werden durch Drehung der Antriebswelle

19 die beiden miteinander kämmenden Zahnräder 14 und 15 gedreht, wodurch öl durch die Einlaßöffnung i2 angesaugt und unter Druck unter die AuslaBöffnung 13 gefördert wird, wobei ein übliches Druckbegrenzungsventil in Verbindung mit der Auslaßöffnung 13 vorgesehen ist.

Wie aus F i g. 4a, 4b, 4c und 4d ersichtlich ist, in denen die Drehrichtung der Zahnrädsr durch die Pfeile veranschaulicht ist, verringert sich das Volumen der Zahnkammern zwischen den Zähnen momentan, wenn die im Eingriff befindlichen Zähne sich nacheinander der Ebene nähern, in der die beiden Drehachsen 32 und 33 liegen. Wenn sich die Zähne über diese Ebene hinausbewegen, vergrößern die Zahnkammem ihr Volumen. Da diese Zähne beginnen, sich von einander zu entfernen, wenn sie die Kanäle 51 überstreichen, kann die Flüssigkeit in der Einlaßöffnung 12 in diejenigen Zahnkammem gelangen, die ihr Volumen gerade vergrößern. Die Zuführung von Flüssigkeit zu diesen Zahnkammem ist jedoch beschränkt, da die sich von einander entfernenden Zähne nacheinander momentan eine Drosselung der Strömung bewirken. Aufgrund dessen und aufgrund der Tatsache, daß die Zahnkammem zwischen den außer Eingriff gelangenden Zähnen ihr Volumen vergrößern, entstehen aufeinanderfolgende Druckabfälle, so daß aufeinanderfolgende, momentane Druckunterschiede zwischen der Flüssigkeit in der Einlaßöffnung 12 und in den Ausnehmungen 45 einerseits und der Flüssigkeit in den Kanälen 51 andererseits bestehen. Daraus ergibt sich eine Strömung von Schmierflüssigkeit durch die betreffenden Lagerbuchsen 20 und 22. Der höhere Flüssigkeitsdruck in den Ausnehmungen 45 und der niedrigere Druck in den Kanälen 51 bewirkt, daß ein Teil der in der Einlaßöffnung 12 vorhandenen Flüssigkeit, die sonst in Umfangsrichtung durch die Zähne weiter transportiert würde, direkt und ungehindert von der Einlaßöffnung in die Ausnehmungen 45, durch die Bohrungen 46 in die Aussparungen 47 und von da aus durch die Räume 49, die Kammern 36 und 37, die Schmiernuten 50 und die Entlastungsnuten 38,40 in die Kanäle 51 strömt.

Um die genauen Eingriffsverhältnisse der miteinander kämmenden Zahnräder 14 und 15 zu erläutern, wird nun auf Fig.4a bis 4d Bezug genommen. In Fig.4a sind die Zähne 55 und 56 gerade dabei, sich voneinander zu entfernen, während sie sich den Kanälen 51 nähern. Die Beziehung zwischen dem Zahn 54 und dem Zahn 55 ist bereits derart, daß diese einen Drosselspalt für die Flüssigkeit bilden, die von der Einlaßöffnung 12 in die restliche Zahnkammer 57 zwischen den Zähnen und damit in die Kanäle 51 gelangen kann.

In Fig.4b sind die Zähne 55 und 56 bereits außer Eingriff, wobei der Zahn 55 den Kanal 51 fast vollkommen überstrichen hat, während der Zahn 56 gerade seinen Kanal 51 überstreicnt. Der Spalt 58 zwischen dem Kopf 59 des Zahnes 56 und der linken Flanke 60 des Zahnes 55 bildet eine Drosselstelle für die Flüssigkeitsströmung von der Einlaßöffnung 12 zu der Zahnkammer 61 zwischen den Zähnen und abhängig hiervon sowie von dem sich vergrößernden Volumen der Zahnkammer 61 entsteht ein beträchtliches Druckgefälle zwischen der Flüssigkeit in der Einlaßöffnung 12 und der Flüssigkeit in der Zahnkammer 61 und in den Kanälen 51. Dieses Druckgefälle indiziert den Schmiermittelkreislauf durch die beiden Lagerbuchsen

20 und 22. Das Flankenspiel 62 zwischen den Zähnen 56 und 63 bringt die Zahnkammer 61 in Verbindung mit der

Zahnkammer 64 zwischen den Zähnen 56,63 und 65.

Bei der Stellung gemäß F i g. 4c ist der Zahn 56 weiter über seinen Kanal 51 gelaufen und der Zahn 63 beginnt sich von dem Zahn 56 zu entfernen. Der Spalt 58 hat sich jedoch vergrößert, so daß der für die Schmierung verantwortliche Druckunterschied verringert ist, soweit es die Drosselung durch diesen Spalt 58 betrifft, obgleich in der die Bohrung 46 durchströmenden Flüssigkeit noch ein Bewegungsmoment enthalten ist. An dieser Stelle steht jedoch bereits die Zahnkammer 64 mit dem betreffenden Kanal 51 in Verbindung und wie aus F i g. 4d ersichtlich ist, hat sich das Flankenspiel 62 zu einem Spalt zwischen dem Kopf 66 des Zahnes 63 und der linken Flanke 67 des Zahnes 56 vergrößert, so daß dieser Spalt die folgende Drosselstelle bildet. Somit werden die erforderlichen Druckunterschiede aufeinanderfolgend erzeugt, wenn aufeinanderfolgende Zähne außer Eingriff kommen, wobei unterstützt durch das die Flüssigkeit in der Bohrung 46 innewohnende Moment, der Schmiermittelstrom durch die Lagerbuchsen im wesentlichen kontinuierlich ist.

Das vorstehend beschriebene Schmiersystem liegt ausschließlich auf der Niederdruckseite der Zahnradpumpe und es wird eine entsprechende Zirkulation von Niederdruckflüssigkeit zur Schmierung der Wellenbüchsen erreicht. Da es nicht notwendig ist, Hochdruckflüssigkeit für Schmierzwecke von der Auslaßöffnung abzuzweigen, wird ein besserer Pumpenwirkungsgrad erreicht. Außerdem wird hierdurch kaltes öl zur Schmierung verwendet im Gegensatz zu heißem öl, wenn man es von der Auslaßöffnung abzweigt.

Die Erfindung ist nicht auf Zahnradpumpen mit normalen Zahnrädern beschränkt, sondern auch bei Pumpen mit Rotoren mit zahnartigen Vorsprüngen

ίο verwendbar.

Anstelle der axial verlaufenden Schmiernuten in den Lagerflächen der Lagerbuchsen können beispielsweise auch Spiralnuten in den Lagerflächen angeordnet werden. Anstelle der Entlastungsnuten in den Wellen nahe der Rotorstirnflächen oder zusätzlich zu diesen kann in jeder Lagerbuchse nahe den Seitenflächen des Rotors eine entsprechende Bohrung angeordnet, werden, die dem gleichen Zweck dient. Schließlich ist die Erfindung nicht auf Zahnradipum-

pen mit zwei im Eingriff befindlichen Zahnrädern oder auf Zahnräder beschränkt, bei denen sich die Wellen nach beiden Seiten erstrecken. Vielmehr kann eine beliebige Anzahl von Zahnrädern angeordnet sein und die oder einige der Zahnräder können fliegend gelagert

» sein.

Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche: 17

1. Einrichtung zum Schmieren der Wellenlager von Zahnradpumpen, deren Wellen in Lagerbuchsen s gelagert sind, in denen sich eine Schmiernut jeweils vom zahnradabgewandten zum zahnradseitigen Lagerende erstreckt, wobei eine an der Saugseite (Einlaß) der Pumpe angrenzende zahnradseitige Ausnehmung und Bohrungen in der Lagerbuchse die Saugseite der Pumpe mit einer den Eingriffsbereich der Zahnräder verlassenden Zahnkammer verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß das zahnradseitige Ende der Schmiernut (50) in einen Kanal (51) mündet, der in einem Bereich liegt, in dem die aus dem Eingriffsbereich austretende, ihr Volumen vergrößernde Zahukaimer sicä bereits über einen Drosselspalt (58 oder 62) zwischen einer Zahnflanke (60 oder 67) und einem Zahnkopf (59 oder 66) zur Saugseite (12) hin geöffnet hat, so daß der Druckausgleich in dieser Zahnkammer zugleich über diesen Drosselspalt und über die Ausnehmungen (45), die Bohrungen (46), die Schmiernuten (50) sowie den Kanal (51) erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (51) benachbarter Lagerbuchsen (20, 22 bzw. 21, 23) miteinander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (51) benachbarter Lagerbüchsen miteinander fluchten.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, ddß jeder Kanal (51) mit seiner Schmiernut (50) durch eine an sich bekannte Umfangsnut (38,39,40 bzw. 41) verbunden ist, die in der betreffenden Welle (16, 17, 18 bzw. 19) unmittelbar neben der Zahnradstirnfläche angeordnet ist.