DE1806149C3 - Druckfeldanordnung für hydraulische Zahnradpumpen oder -motoren - Google Patents

Description

2. Druckfeldanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (44) in der Umfangsfläche der Druckplatte liegt.

3. Druckfeldanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Druckfelder (43) mittleren Drucks vorgesehen sind.

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Die Erfindung betrifft eine Druckfeldanordnung für hydraulische Zahnradpumpen oder -motoren mit einem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Gehäuse, das eine Kammer bildet, und mit seitlich an den Zahnrädern anliegenden Druckplatten, von denen mindestens eine mindestens einen sich über die gesamte Breite der Druckplatte erstreckenden Kanal aufweist, wobei mindestens zwischen dieser Druckplatte und der benachbarten Gehäusewand ein den Zwischenraum in mindestens zwei Druckfelder aufteilender Dichtungskörper vorgesehen ist.

Bei einer bekannten Druckfeldanordnung dieser Art (USA.-Patentschrift 2 809 592) besteht die Druckplatte aus einem gitterartigen Rahmen, in dessen Bereichen eine Membran aufgespannt ist, die sich während des Betriebes als eigentliche Anlagefläche gegen die Seitenflächen der Zahnräder preßt. Um hinter der Membran, d. h., im Zwischenraum zwischen der Druckplatte und der benachbarten Gehäusewand, die Anpreßdrücke zu erzeugen, besitzt jeder der gesonderten Membranbereiche eine den Kanal bildende Durchgangsöffnung, durch welche das Druckfluid hinter die Membran strömen kann. Die Lage der Durchgangsöffnungen ist für jeden Bereich so gewählt, daß die Durchgangsöffnungen näher an den Hochdruckzonen als an den Niederdruckzonen der Kammer liegen. In jedem abgetrennten Membranbereich herrscht also ein Druck, der oberhalb des Druckmittelwertes liegt, mit welchem der Bereich pumpenkammerseitig beaufschlagt wird.

Betrachtet man denjenigen Teil eines Bereiches, in dem sich die Durchgangsöffnung befindet und der dementsprechend mit dem höchstmöglichen Druck beaufschlagt wird, so ergibt sich, daß in der Nähe der öffnung kein höherer Druck herrschen kann, als es an dieser Stelle auf der Seite der Kammer der Fall isi. Fs besteht also nicht die Möglichkeit, jeden Punkt der Druckplatte auf der der Kammer abgc wandten Seite mit einem Druck zu beaufschlagen, welcher höher liegt als der an der gleichen Stelle in der Kammer herrschende Druck. Der Ausgleich dei Andrückkräfte erscheint also als verbesserungsbedürftig.

Der Erfindung liegt dementsprechend die Aufgabe zugrunde, bei einer Druckfeldanordnung der eingangs beschriebenen An die Andrückkräfte an d-.-n Druckplatten besser auszugleichen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Kanal schräg zur Längsachse ei. Druckplatte verläuft und eine abgeschlossene Zahnlücke höheren Drucks mit einem Druckfeld verbau det, das sich niederdruckseitig versetzt außerhalb ddieser Zahnlücke gegenüberliegenden Bereichs beIi

Mit dieser Anordnung besteht tatsächlich d\- Möglichkeit, in dem Zwischenraum zwischen der Druckplatte und der benachbarten Gehäusewand ü ■■ jeder Stelle einen Druck zu erzeugen, der über der. an dieser Stelle in der Kammer herrschenden DriiL . liegt. Dies führt dazu, daß die Anpreßkräfte besser ausgeglichen werden.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung lie^i der Kanal in der Umfangsfläche der Druckplatte. Damit ergibt sich eine herstellungstechnisch einfache Konstruktion.

Es ist weiterhin vorteilhaft, daß mindestens zwei Druckfelder mittleren Drucks vorgesehen sind.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

F i g. 1 einen Schnitt durch eine Zahnradpumpe in einer die Drehachsen der beiden Zahnräder enthaltenden Ebene,

F i g. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht eines Teils der Zahnradpumpe nach F i g. 1.

F i g. I zeigt eine hydraulische Zahnradpumpe nach der Erfindung mit einem dreiteiligen Gehäuse 10, das aus einem Mittelstück 11 und Gehäusewänden 12 und 13 besteht, die an den gegenüberliegenden Seiten des Mittelstücks 11 durch übliche (nicht eingezeichnet) Mittel befestigt sind. Das Gehäuse 10 bildet eine Kammer, in der ein Paar miteinander kämmender Zahnräder 14 und IS, die auf Wellen 16 und 17 montiert sind, vorgesehen ist, wobei die Wellen in Gleitlagerblöcken 19, 20, 21 und 22 gelagert sind. Die Welle 16 erstreckt sich durch die Gehäusewand 12 und einen Simmerring 18 nach außen, um mit einem geeigneten Antrieb verbindbar zu sein. Die Gleitlagerblöcke sind zu beiden Seiten der Zahnräder 14 und 15 montiert und vorzugsweise mit geeigneten Buchsen versehen. Die inneren Endflächen der Gleitlagerblöcke berühren die Seitenflächen der Zahnräder 14 und 15 und dienen als abdichtende Druckplatten, um einen Nebenschluß der Flüssigkeit längs der Seitenflächen der Zahnräder zu verhindern. Die Gleitlagerblöcke haben in axialer und in Querrichtung ein begrenztes Spiel, das so bemessen ist. daß sie mit den Wellen 16 und 17 koaxial ausgefluchtet sein können und daß ihre inneren Endflächen die Seitenflächen der Zahnräder berühren können.

Ein Einlaß 23 und ein Auslaß 24 befinden sich in der Gehäusewand 13. Diese öffnungen erscheinen in F i g. 2 als Löcher. Die Löcher stehen mit Durchgängen in dem Mittelstück 11 des Gehäuses, die in be-

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kannter Weise zu den Zahnrädern führen, in Verbin- gangsseitigen Druck in radialer Richtung von den

Jung- Wellen der Zahnräder 14 und 15 fernzuhalten und in

In Fig. 1 !st ein Dichtungskörper 25 im Schnitt einem Bereich, der den Zähnen axial gegenüberliegt,

dargestellt, der sich in einer Nut 26 in der Innen- einzuschließen. Die radialen Vorsprünge 41 und 42

fläche der Gehäusewand 13 btfindet. In F i g. 2 sind S des Dichtungskörpers 25 teilen den den Zähnen in

der aus den beiden Teilen 27 und 28 bestehende axialer Richtung gegenüberliegenden Umfangsbe-

Dichtungskörper 25 sowie die Gehäusewand 13 und reich in Druckfelder auf. So wird z.B. der Druck in

die Gleitlagerblöcke 20 und 22 auseinandergezogen der Hochdruckzone an der Ausgangsseiie oder am

und perspektivisch dargestellt, um die gegenseitige Auslaß der Zahnradpumpe durch die radialen Vor-

Lage dieser Bauteile deutlicher als in F.ig. 1 zu zei- fo Sprünge 41 des Dichtungskörpers 25 daran gehindert.

'i^eT}- sich längs des Umfanges mit der Niederdruckzone

Die Innenfläche 29 der Gehäusewand 13 weist am Einlaß der Zahnradpumpe auszugleichen. Der eine äußere Nut 30 zur Aufnahme einer O-Ringdich- Eingangsdruck wird in dem nahe dem Einlaß 23 betung 31 zum Abdichten der Gehäusewand gegen die findlichen Druckfeld durch die radialen Vorsprünge Abschlußfläche 32 des Mittelstückes U des Gehäu- 15 42 der Druckdichtung 25 aufrechterhalten.
ses auf. Eine ähnliche Nut 33 mit einer O-Ringdich- Zwischen den radialen Vorsprüngen 41 und 42 des tung 34 ist zur Abdichtung der Gehäusewand 12 ge- Dichtungskörpers 25 herrscht ein mittleres Druckfeld gen das Mittelstück 11 vorgesehen. Die Lage der 43. Das mittlere Druckfeld 43 ist gegen den einLängsachsen 35 und 36 der Wellen 16 und 17 relativ gangsseitigen und den ausgangsseitigen Druck der zu den in Fig. 2 dargestellten Bauteilen ist strich- 20 benachbarten Druckfeder abgedichtet und wird gepunktiert angedeutet. Die Nut 30 in der Gehäuse- sondert durch Kanäle 44 in den Gleitlagerblöcken 20 wand 13 ist mit einer Druckverbindungsleitung 37 und 22, wie in Fig. 2 dargestellt, mit Druck beaulversehen, die mit dem Einlaß 23 in Verbindung schlagt. Die Kanäle 44 befinden sich vorzugsweise in steht. Die Druckverbindungsleitung 37 der Nut 30 der Umfangsfläche der Gleitlagerblöcke und liegen stellt sicher, daß der hohe Druck an der Ausgangs- 15 den Zähnen der Zahnräder 14 und 15 gegenüber. Sie seite der Kammer sich nicht in der Nut 30 aufbauen münden derart in der Kammer, daß in dem mittleren kann. Diuckfeld 43 ein vorbestimmtcr Druck aufgebaut

Während des Betriebes entwickelt sich in der wird. Wie aus F i g. 2 zu ersehen ist, verlaufen die Kammer eine Druckdifferenz zwischen ihrer Ein- Kanäle 44 unter einem Winkel zur Achse der Gleitgangs- oder Niederdruckseite und ihrer Ausgangs- 30 lagerblöcke 20 und 22 und versorgen die mittleren oder Lieferseite mit einem bestimmten Druckgra- Druckfelder 43 mit einem um ein geringes höheren dienten aus. Der ausgangsseitige Flüssigkeitsdruck Druck als dem Druck, der an einer dem mittleren versucht, sich längs des Umfanges der beiden mitein- Druckfeld axial gegenüberliegenden Druck/one der ander kämmenden Zahnräder entgegen dem Sinn ih- Kammer vorherrscht.

rer Drehung auszugleichen, wodurch ein Druckgra- 35 Der oben beschriebene Dichtungskörper 25 erdient längs des Umfanges der Zahnräder entsteht, laubt eine genaue Einstellung und Verteilung von auf der vom ausgangsseitigen Druck in der Nähe des die Gleitlagerblöcke wirkenden Flüssigkeitsaus-Auslasses 24 auf den eingangsseitigen Druck in der gleichsdrücken gegenüber dem Druckgradienten der Nähe des Einlasses 23 abnimmt. Der Verlauf des in der Kammer während des Pumpvorgangcs erzeug-Druckgradienten längs des Zahnradumfanges ändert 40 ten Flüssigkeitsdrücke. Die einzelnen gewünschten sich z. B. mit der Pumpgeschwindigkeit und der Vis- Ausgleiehsdrücke können sowohl nach Zahl als auch kosität der zu pumpenden Flüssigkeit. Der gleiche Anordnung variiert werden durch einen Dichtungs-Druck hat das Bestreben, die geförderte Flüssigkeit körper und eine den Dichtungskörper aufnehmende längs der Seitenflächen der Zahnräder entlangzu- Nut von geeigneter Form und durch in geeigneter drücken. Dieser Nebenschluß wird durch die Druck- 45 Weise geführte Kanäle 44. So kann z. B. der Dichplatten verhindert, die, wie bei der in F i g. 1 darge- tungskörper 25 mit zusätzlichen radialen Vorsprünstellten Pumpe, z.B. aus den Gleitlagerblöcken 19 gen versehen sein, die an seinem Umfang im Abstand bis 22 bestehen können. zwischen den Vorsprüngen 41 und 42 angeordnet

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, hat die Nut 26 etwa die sind, um zwei mittlere Druckfelder statt eines mittle-

Form einer Drei. Paare von sich radial erstreckenden 50 ren Druckfeldes 43 zu schaffen. Die in den durch

Nuten 39 und 40 gehen von ihren oberen und unte- den Dichtungskörper geschaffenen Druckfeldern ge-

ren Kreisbogenenden aus. Die Dichtungskörper 25 wünschten Drücke werden durch die Führung der

bestehen bei der in Fig. 2 dargestellten Ausfüh- Kanäle bestimmt, die jedes Druckfeld mit einer be-

rungsform, wie erwähnt, aus zwei Teilen 17 und 28, stimmten Hochdruckzone an den Zahnradseiten ver-

deren jedes die Form der Nut 26 besitzt und in ihr 55 binden.

angeordnet ist. Radiale Vorsprünge 41 bzw. 42 an Da die Betriebsdrücke in der Kammer sich mit den den Teilen 27 und 28 entsprechen den Nuten 39 Betriebsbedingungen ändern, ändern sich demzufolge bzw. 40 an der Nut 26. Das auf dem Boden der Nut in direktem Verhältnis zu ihnen auch die Anpreßliegende Teil 27 besteht vorzugsweise aus einem ela- drücke, so daß der gewünschte Ausgleich immer erstischen Material, wie z. B. Gummi. Das auf dem ela- 60 folgt. Die ausgangsseitigen und eingangsseitigen stischen Teil 27 aufliegende Teil 28. das mit den an- Drücke und der Druckgradient, die auf die lnnenseigrenzenden Abschlußflächen der Gleillagerblöcke 20 ten der Gleitlagerblöcke wirken, können bei allen und 22 in Berührung steht, besteht vorzugsweise aus Betriebsbedingungen im wesentlichen ausgeglichen einem Material mit hoher Verschleißfestigkeit, wie und oder aufgehoben werden durch axial gcgenüberz. B. dem von der Firma »The Polymer Corporation^ 65 liegende Räume höherer Drücke, so daß die Gleitunter der Bezeichnung »NYLATRON vertriebenen lagerblöcke in ausgefluchtetem Kontakt mit den Stoff. Zahnradseitigen und die Buchsen koaxial mit den

Die Dichtungskörper 25 dienen dazu, den aus- Gleitflächen der Wellen ausgerichtet bleiben.

/iisai/lich /u der Schalung eines mittleren Druckk'ldes /wischen dem Cjlcitlagerblock untl der Gchäuscwand mil einem darin herrschenden anpressenden und angleichenden Druck, der durch die Verteilung des Di uckgradienlen vorhcslimml wird, hai Kanal 44 auch noch die Aufgabe einer Spülleitung, um die Toleranzen /wischen den (ileillagerblücken und den sie umgrenzenden Wänden der Kammer frei von Sehinut/ansammlungen /u halten, die dazu neigen, i'.h inlolpe des in der Kammer herrschenden Drukkcv /wischen ihnen anzusammeln. Die Spülung wird durch den Kanal 44 in der DmIangsflache der Gleillagci blöcke verbessen. Verschmutzungen der Spalte /wischen den limfangsHacheu der GlcitlagcrbÜickc und den Bohrungen in dem sie aulnehmenden Geliause werden in den Kanal 44 durch die vorübergehenden Druckwechsel und DruckslöHe gezogen, die diiich das abwechselnde Vorheilaulen der Zahne und dei /ahnlückcn an dein ι inen l.nde des Kanals er-/ciiL'i werden. Werden die Schuuitzleilchcn nicht aus den Spähen /wischen den l'ml'angsflächen entfernt.

so können sich die Glcitlagcrblöckc festsetzen und können dann ihre richtige Bcrührungslage mit den Seitenflächen der Zahnräder und ihre koaxiale Ausfluciiiung mit den Glcilflächen der Wellen nicht mehr einnehmen. Dieses Merkmal der Erfindung trägi daher wesentlich zu einem geringeren Verschleiß und einem größeren Wirkungsgrad der Zahnradpumpe bei.

An Stelle der beiden gesonderten Lageblöcke 20

ίο und 22 kann auch ein einstückiger Lagerblock Verwendung linden, der dann eine ebenfalls cinslückige Druckplatte bildet. Weiterhin besteht die Möglichkeil, die Wellen 16 und 17 in den Gehäusewänden 12 und 13 zu lagern, wobei dann eine oder mehrere Druckplatten, die keine Lagelfunktion übernehmen auf die Wellen aufgeschoben sind.

Außerdem kann die erfindungsgemäße Anordnung in der Weise abgeändert werden, daß die Nuten /in Aufnahme des Diehlungskörpers nicht in der Gehäu-

ao sewand. sondern vielmehr in der Druckplatte vorgesehen sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Druckfeldanordnung für hydraulische Zahnradpumpen oder -motoren mit einem einen Einlaß und einen Auslaß aufweisenden Gehäuse, das eine Kammer bildet, und mit seitlich an den Zahnrädern anliegenden Druckplatten, von denen mindestens eine mindestens einen sich über die gesamte Breite der Druckplatte erstreckenden Kanal aufweist, wobei mindestens zwischen dieser Druckplatte und der benachbarten Gehäusewand ein den Zwischenraum in mindestens zwei Druckfelder aufteilender Dichtungskörper vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (44) schräg zur Längsachse (35; 36) der Druckplatte verläuft und eine abgeschlossene Zahnlücke höheren Drucks mit einem Druckfeld verbindet, das sich niederdruckseitig versetzt außerhalb des dieser Zahnlücke gegenüberliegenden Bereichs befindet.