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Die
Erfindung geht aus von einer Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor)
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
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Bei
derartigen Zahnradmaschinen ist es bekannt die Antriebs- bzw. die Lagerwellen
der Zahnradpaarungen in Buchsen von Lagerkörpern zu lagern und diese Lagerkörper gleichzeitig
zur stirnseitigen Abdichtung der unter Hochdruck stehenden Zahnzwischenräume einzusetzen.
Die Lagerkörper sind
dazu beweglich in der Ausnehmung des Gehäuses geführt und werden an ihren den
Zahnrädern
abgewandten Stirnseiten von Druckfeldern beaufschlagt. Diese Druckfelder
stehen entweder mit dem Hoch- oder dem Niederdruckbereich der Zahnradmaschine
in Verbindung und werden nach außen von Dichtungsanordnungen
bzw. von Abschlußdeckeln begrenzt.
Weitere Dichtungsanordnungen verhindern eine Leckage vom Hoch- zum
Niederdruckbereich der Zahnradmaschine.
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Aus
der
DD 270 342 A1 ist
eine Zahnradmaschine bekannt, die an der Innenseite eines Deckels und
einer Anschlußplatte
jeweils eine Formdichtung und einen Dichtring aufweist, wobei der
Dichtring außerhalb
der Formdichtung verläuft.
Der Dichtring hat umlaufend überall
den gleichen Querschnitt.
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Die
Formdichtung hat die Grundform einer Acht, zwischen deren beiden
Teilen außen
zwei Rippen verlaufen. Jeder Teil der Acht ist mit zwei Abstützstegen
versehen. Außerdem
sind an den Anbindungsstellen der Rippen an die Grundform Verstärkungsstege
ausgebildet, durch die ein Reißen
der Formdichtung an Stellen, die einer besonders hohen Dehnung unterliegen,
verhindert werden soll. Andererseits soll eine erhöhte Anpressung
der Lagerkörper
an die Zahnradstirnseiten vermieden werden, wozu die Dicke der Verstärkungsstege
gegenüber der
Dicke der Formdichtung zurückgesetzt
ist. Von einer Dichtfunktion der Stege ist an keiner Stelle in der
DD 270 342 A1 die
Rede.
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Die
beiden Formdichtungen dichten zwischen Deckel bzw. Anschlußplatte
und einem Lagerkörper
und die Dichtringe zwischen Deckel bzw. Anschlußplatte und Gehäuse ab.
Weder die Formdichtungen noch die Dichtringe wechseln also zwischen Lagerkörper und
Gehäuse.
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Bei
klein bauenden Zahnradmaschinen kann es nun vorkommen, daß die Dichtungen
zur Reduzierung der Druckmittelleckage aus Platzgründen nicht vollständig auf
der Stirnseite der Lagerkörper
anzuordnen sind. Die Dichtungen verlaufen deshalb abschnittsweise über die
Stirnfläche
des Gehäuses.
Da die Lagerkörper
auf Grund der Wirkung der Druckfelder gegenüber dem Gehäuse vertieft liegen, ergibt sich
am Übergang
vom Lagerkörper
zum Gehäuse ein
Versatz. Dieser Versatz läßt sich
durch herkömmliche
Dichtungen, die auf eine teuere Dichtungsabstützung verzichten, indem sie
relativ hart und unflexibel ausgebildet sind, nicht optimal abdichten.
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Die
deshalb vorhandene Druckmittelleckage vom Hoch- zum Niederdruckbereich
der Zahnradmaschine verschlechtert den volumetrischen Wirkungsgrad
der Zahnradmaschine. Änderungen,
die auf eine insgesamt höhere
Elastizität
der Dichtung hinzielen z.B. Materialänderungen oder Querschnittsverringerungen
sind durch die spezifischen Anforderungen des Dichtfalls bzgl. dessen
Standfestigkeit wirtschaftlich kaum durchführbar.
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Vorteile der
Erfindung
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Eine
erfindungsgemäße Zahnradmaschine (Pumpe
oder Motor) mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat
demgegenüber
den Vorteil, daß die
Druckmittelleckage an der Stufe vom Lagerkörper zum Gehäuse durch
eine preisgünstige Verbesserung
an der relativ unflexiblen Dichtung reduziert wird. Dies erhöht den volumetrischen
Wirkungsgrad einer Zahnradmaschine.
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Diese
Vorteile werden durch eine im Bereich des Übergangs vom Lagerkörper zum
Gehäuse
am Dichtungsstrang ausgebildete Dichtungszunge erreicht. Der Querschnitt
der Dichtungszunge ist bezogen auf den Querschnitt des Dichtungsstrangs
relativ dünnwandig
und damit flexibel ausgeführt.
Die Dichtzunge kann sich deshalb der stufenförmigen Kontur zwischen Lagerkörper und
Gehäuse
besser anpassen und diese entsprechend besser abdichten. Der zur
Ausbildung der Dichtzunge erforderliche Materialbedarf ist vernachlässigbar.
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Neben
der Flexibilität
der Dichtzunge trägt deren
Ausbildung in entgegengesetzter Richtung zum Druckgefälle ebenso
zu ihrer verbesserten Abdichtwirkung bei, wie die Vergrößerung der
Dichtungsbreite an der Übergangsstelle.
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Der
geschlossene Verlauf des Dichtstrangs ermöglicht es zusätzlich den
gesamten unter Hochdruck stehenden Bereich der Zahnradmaschine sowohl
gegenüber
dem Niederdruckbereich als auch nach aussen mit einer einzigen Dichtung
pro Stirnseite des Gehäuses
abzudichten. Durch den dadurch möglichen
Verzicht auf eine separate Gehäusedichtung
lassen sich Material und Montagekosten einsparen. Auch ein im Gehäuse ausgebildeter,
druckseitiger Sammelraum läßt sich
von dem gehäuseseitig verlaufenden
Bereich des Dichtstrangs ohne Zusatzaufwand abdichten.
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Weitere
Vorteile oder vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den Unteransprüchen
oder der Beschreibung.
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So
läßt sich
eine besonders gute Abdichtwirkung der Dichtzunge erreichen, wenn
an ihrem Randbereich Noppen vorhanden sind, die für eine bessere Vorspannung
der Dichtung sorgen.
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Eine
günstige
Herstellung für
das Gehäuse der
Zahnradmaschine ergibt sich, wenn die dichtungsführenden Nuten in den Abschlußdeckeln
des Gehäuses
ausgebildet sind. Dadurch können
die Nuten bereits beim Druckgießen
der Abschlußdeckel gefertigt
werden und müssen
nicht aufwendig spanend erzeugt werden.
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Zeichnungen
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Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden
Beschreibung näher
erläutert.
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Die 1 zeigt
einen Längsschnitt
durch eine Zahnradmaschine, 2 eine Vorderansicht der
Zahnradmaschine bei abgenommenen Abschlußdeckel.
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Die 3 und 4 zeigen
Ausschnittvergrößerungen
von Schnitten durch die Dichtung im Bereich der Leckagestelle, die
entlang den Achsen III-III bzw. IV-IV gemäß 2 geführt sind.
In 5 ist ein Querschnitt durch die Dichtung im Bereich
ihrer Dichtzunge gemäß der Achse
V-V nach 2 dargestellt. 6 zeigt
die im Abschlußdeckel
verlaufende Ausnehmung zur Aufnahme der Dichtung.
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Beschreibung
des Ausführungsbeispiels
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1 zeigt
eine Zahnradmaschine 10, deren Gehäuse 11 eine durchgehende
Ausnehmung 12 aufweist. In der Ausnehmung 12 ist
ein Zahnradpaar 13 angeordnet, dessen Zahnräder 14 und 15 im
Außeneingriff
miteinander kämmen.
In den Zahnzwischenräumen
der Zahnräder 14,15 wird
ein Druckmittel vom nicht dargestellten Sauganschluß der Zahnradmaschine 10 zum
Druckanschluß 16 gefördert.
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Das
angetriebene Zahnrad 14 ist dazu drehfest mit einer nach
aussen ragenden Antriebswelle 17 verbunden. Das mit dem
Zahnrad 14 kämmende Zahnrad 15 ist
auf einer Lagerwelle 18 angeordnet. Die Lagerwelle 18 und
die Antriebswelle 17 sind in Buchsen gelagert, die in zwei
durchgehenden Bohrungen 22,23 der Lagerkörper 19,20 ausgebildet sind.
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Die
Lagerkörper 19,20,
die auch mehrteilig ausgebildet sein können, sind mit ihrer äußeren Mantelfläche innerhalb
der Ausnehmung 12 des Gehäuses 11 axial beweglich
geführt.
Gegenüber
der Ausnehmung 12 weisen die Lagerkörper 19,20 ein
Axialspiel 35 (3) auf. Die Ausnehmung 12 wird
an den Stirnseiten des Gehäuses 11 von
Abschlußdeckeln 24,25 verschlossen.
Zwischen den Abschlußdeckeln 24,25 und
dem Gehäuse 11 sind
Dichtungen 26,27 angeordnet, die die Hochdruckbereiche
der Zahnradmaschine 10 gegenüber ihren Niederdruckbereichen sowie
die Zahnradmaschine 10 nach aussen abdichten.
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2 zeigt
die herzförmig
ausgebildete, geschlossene Kontur der Dichtung 26 sowie
deren Anordnung relativ zum Gehäuse 11 bzw.
zum Lagerkörper 19,20.
Die Dichtung 26 gliedert sich in einen gehäuseseitig
verlaufenden Abschnitt 28 und einen auf dem Lagerkörper 19,20 verlaufenden
Abschnitt 29. An den Übergangsbereichen
der beiden Abschnitte 28,29 ist die Dichtung 26 durch
Dichtzungen 30 erweitert. Der lagerkörperseitige Abschnitt 29 der
Dichtung 26 umschließt
in weiten Bereichen die Antriebswelle 17 bzw. die Lagerwelle 18 und
teilt die Stirnfläche
des Lagerkörpers 19,20 in
zwei Druckfelder 32,33 ein. Diese Druckfelder 32,33 werden
jeweils von der Kante des Lagerkörpers 19,20 begrenzt.
Das außerhalb
der Kontur der Dichtung 26,27 liegende Druckfeld 32 wirkt
auf nicht dargestellte Weise mit der Hochdruckseite der Zahnradmaschine 10 zusammen
und bewirkt, daß der
Lagerkörper 19,20 zur
seitlichen Abdichtung der Zahnkammern gegen die Zahnräder 14,15 gedrückt wird.
Dieses Druckfeld 32 ist so ausgebildet, daß es den
hochdruckführenden Zahnzwischenräumen genau
gegenüberliegt.
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Die
Abdichtung des Druckfelds 32 nach aussen erfolgt durch
die Gehäusedichtung 34.
Innerhalb der Kontur der Dichtung 26,27 ist ein
zweites Druckfeld 33 ausgebildet, das mit der Niederdruckseite
der Zahnradmaschine 10 in Verbindung steht. In dieses zweite
Druckfeld 33 mündet
die an der Antriebswelle 17 bzw. der Lagerwelle 18 vorhandene
Leckage.
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3 zeigt
den Verlauf der Dichtung 26,27, wie er sich an
der Übergangsstelle
vom Lagerkörper 19,20 zum
Gehäuse 11 ergibt.
Der Lagerkörper 19,20 ist
auf Grund seines Axialspiels 35 in der Ausnehmung 12 gegenüber dem
Gehäuse 11 versetzt.
Die in einer im Abschlußdeckel 24,25 angeordneten
nutförmigen
Ausnehmung 36 verlaufende Dichtung 26,27 kann
in Folge ihrer Steifigkeit diesen Versatz nicht optimal abdichten,
so daß ein
Leckagequerschnitt 37 zwischen der Hochdruckseite und der
Niederdruckseite der Zahnradmaschine 10 entsteht. Der Leckagestrom
durch diesen Leckagequerschnitt 37 senkt den volumetrischen
Wirkungsgrad der Zahnradmaschine 10. Durch die Erweiterung
der Dichtung 26,27 um eine hier nicht erkennbare
Dichtzunge 30 wird dieser Leckagestrom nahezu vollständig gedrosselt.
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Die
Wirkungsweise der Dichtzunge 30 ist der 4 entnehmbar.
Die auf Grund ihrer in 5 dargestellten Querschnittsform
elastisch ausgebildete Dichtzunge 30 kann sich dem Versatz
zwischen Lagerkörper 19,20 und
Gehäuse 11 besser
anpassen, als der in 3 gezeigte, relativ harte Dichtungsstrang.
Dadurch wird der Leckagequerschnitt 37 und damit der Leckagestrom
auf ein Minimum reduziert.
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Die
Anbindung der Dichtzunge 30 an die Dichtung 26,27 ist
in 5 dargestellt. Der Querschnitt des umlaufenden
Dichtungsstrangs 38 ist massiv ausgeführt und verjüngt sich
zum Fußbereich 39 hin
zu einer schmalen Dichtfläche.
Mit dem Fußbereich 39 wird
die Dichtung 26,27 später in die Ausnehmung 36 im
Abschlußdeckel 24,25 eingesetzt. Der
dem Fußbereich 39 gegenüberliegende
Kopfbereich 40 der Dichtung 26,27 erstreckt
sich über
die maximale Breite des Dichtstrangs 38 und bildet eine waagerechte,
relativ breite und an den Kanten abgerundete Dichtfläche 42 aus.
Die kopfseitige Dichtfläche 42 wird
durch die Dichtzunge 30, die sich seitlich dem Kopfbereich 40 übergangslos
anschließt,
weiter verbreitert. Die Dichtzunge 30 ist im Querschnitt
relativ dünn
und damit elastisch ausgebildet und weist an ihrer Randzone Noppen 43 auf.
Die Noppen 43 bewirken eine bessere Einspannung der Dichtzunge 30 zwischen
der Ausnehmung 36 im Abschlußdeckel 24,25 und
dem Gehäuse 11 bzw.
dem Lagerkörper 19,20.
Die Ausdehnung der Noppen 43 erstreckt sich parallel und
in der selben Richtung zur Ausdehnung des Dichtungsstrangs 38.
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In 6 ist
die im Gehäusedeckel 24,25 angeordnete
Ausnehmung 36 zur Abstützung
der Dichtung 26, 27 dargestellt. Diese Ausnehmung 36 ist nutförmig ausgebildet
und korrespondiert in ihrer Kontur und ihrer Tiefe mit der Dichtung 26,27.
Sie kann bereits beim Herstellen des Abschlußdeckels 24,25 vorgegossen
werden und muß nicht
spanend erzeugt werden. Die Dichtung 26,27 wird
mit ihrem Fußbereich 39 in
diese Ausnehmung 36 eingelegt, wodurch eine gute Zentrierung
der Dichtung 26,27 bei der Montage erreicht wird.