DE2000477A1

DE2000477A1 - Hydraulic pump or motor

Info

Publication number: DE2000477A1
Application number: DE19702000477
Authority: DE
Inventors: Brundage Robert Wesley
Original assignee: Emerson Electric Co
Current assignee: Emerson Electric Co
Priority date: 1969-01-10
Filing date: 1970-01-07
Publication date: 1970-12-10
Also published as: GB1279041A; US3551081A; CA921769A

Description

PatentanmeldungPatent application

der Firmaof the company

Emerson Electric Co., 8100 Florissant Avenue,Emerson Electric Co., 8100 Florissant Avenue, St. Louis, Missouri (USA) St. Louis , Missouri (USA) Hydraulische Pumpe oder MotorHydraulic pump or motor

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Maschine mit das Gehäuse durchgreifender und in dem Gehäuse gelagerter Welle für den hydraulischen Maschinenteil. Insbesondere ist die Erfindung auf hydraulische Pumpen und Motoren der Verdrängerbauart, vorzugsweise auf Zahnradmaschinen mit ineinanderliegenden Verzahnungselementen gerichtet, wobei sie mit besonderem Vorteil bei solchen Maschinen zur Verwendung kommt, die auf hohe Verdrängungsvolumina und hohe Arbeitsdrücke in der Größenordnung von 50 PS und darüber ausgelegt sind.The invention relates to a hydraulic machine with a shaft that extends through the housing and is mounted in the housing the hydraulic machine part. In particular, the invention is applicable to positive displacement type hydraulic pumps and motors, preferably directed to gear machines with interlocking gear elements, with particular advantage in such machines is used, which require high displacement volumes and high working pressures in the order of magnitude of 50 hp and above are designed.

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Hydraulische Pumpen der erfindungsgemäßen Bauart weisen üblicherweise ein Gehäuse und eine Welle auf, welche in das Gehäuse hineinragt und hier in Gehäuselagern abgestützt ist. Ein Pumpenelement, welches aus einem Paar mit Innen- und Außenverzahnung im Eingriff stehender Zahnräder bestehen kann, dreht sich mit der Welle in einer zu der Wellenachse exzentrischen Lagerfläche, wodurch eine Anzahl an im Volumen zunehmenden und abnehmenden Pumpenräumen gebildet wird. Mit diesen Pumpenräumen stehen die Einlaß- und Auslaßleitungen des Pumpengehäuses in Verbindung.Hydraulic pumps of the type according to the invention usually have a housing and a shaft which is inserted into the Housing protrudes and is supported here in housing bearings. A pump element, which consists of a pair with inner and External teeth of meshing gears can be made, rotates with the shaft in one to the shaft axis eccentric bearing surface, increasing a number in volume increasing and decreasing pump spaces. The inlet and outlet lines stand with these pump chambers of the pump housing in connection.

Bei Pumpen dieser Bauart herrscht der Hochdruck in den Pumpenräumen nur auf der einen Seite der Welle, während auf der anderen Wellenseite der Niederdruck vorhanden ist. Daraus ergibt sich eine unsymmetrische Belastung der Welle und ihrer Lager in dem Gehäuse. Um die hohen Kräfte bei Hochdruckbedingungen aufzunehmen, ist es üblich, die Welle in Präzisions-Wälzlagern zu lagern. Hit diesen Lagern lassen sich zwar die Betriebskräfte einwandfrei aufnehmen; diese Lager sind jedoch außerordentlich teuer und verhältnismäßig raumaufwendig. Obgleich Gleitlager im Vergleich hierzu billiger sind und weniger Raum in Anspruch nehmen als Rollen- oder Kugellager, konnten sie bisher bei Hochdruckpumpen oder Hochdruckmotoren nicht verwendet werden, da sie den hier auftretenden Betriebskräften nicht gewachsen sind.In pumps of this type, the high pressure prevails in the pump chambers only on one side of the shaft, while the low pressure is present on the other side of the shaft. This results in an asymmetrical load on the shaft and its Bearings in the housing. In order to absorb the high forces under high pressure conditions, it is common practice to mount the shaft in precision roller bearings. Hit these camps while the Accept operating staff properly; However, these camps are extremely expensive and relatively space-consuming. Although plain bearings are cheaper in comparison and take up less space than roller or ball bearings, they were previously not possible with high-pressure pumps or high-pressure motors be used because they are not up to the operating forces occurring here.

Der Erfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte hydraulische Maschine (Pumpe oder Motor) zu schaf-The invention is primarily based on the object of creating an improved hydraulic machine (pump or motor)

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fen, mit der diese und weitere Schwierigkeiten und Nachteile der bekannten Maschinen vermieden werden und die selbst bei hohen Arbeitsdrücken und großen Abmessungen eine einfache Bauweise bei Verwendung verhältnismäßig billiger Gleitlager für die Maschinenwelle ermöglicht.fen, with which these and other difficulties and disadvantages of the known machines are avoided and which even with high working pressures and large dimensions a simple design when using relatively cheap plain bearings for the machine shaft.

Die erfindungsgemäße Maschine kennzeichnet sich dadurch, daß der Welle zwei sich mit ihr drehende, in der Gehäusekammer befindliche hydraulische Maschinenteile zugeordnet sind und daß Mittel zur Herabsetzung der von den beiden hydraulischen Maschinenteilen auf die Welle übertragenen Belastungen vorgesehen sind.The machine according to the invention is characterized in that the shaft has two rotating with it in the housing chamber located hydraulic machine parts are assigned and that means for reducing the of the two hydraulic Machine parts on the shaft transmitted loads are provided.

Die genannten Mittel bestehen vorzugsweise aus einer sich mit der Welle drehenden Scheibe, einem an der Welle angeordneten Plansch od.dgl., die bzw. der von den hydraulischen Drücken der beiden Maschinenteile beaufschlagt ist. Dabei läßt sich die Anordnung erfindungsgemäß so treffen, daß die Hochdruckseite des einen Maschinenteils sich auf der einen Wellenseite befindet, während die Hochdruckseite des anderen Maschinenteils auf der gegenüberliegenden Wellenseite angeordnet ist, derart, daß die von den hydraulischen Drücken herrührenden, radial nach innen auf die Welle wirkenden Radialkräfte ein Momentenpaar an der Welle hervorrufen. Außerdem wirkt das Hochdruckmedium in den Kammern der beiden Maschinenteile gegen die Stirnfläche der rotierenden Scheibe, wodurch ein zweites Momentenpaar bewirkt wird, welches dem ersten Momentenpaar entgegenwirkt und dadurch die Gesamtbelastung auf die WelleSaid means preferably consist of a disk rotating with the shaft, one arranged on the shaft Splash or the like. That or from the hydraulic pressures of the two machine parts is applied. According to the invention, the arrangement can be made so that the high pressure side of one machine part is located on one side of the shaft, while the high-pressure side of the other machine part is arranged on the opposite side of the shaft, such that the resulting from the hydraulic pressures, radially Inward radial forces acting on the shaft cause a pair of moments on the shaft. The high pressure medium also acts in the chambers of the two machine parts against the face of the rotating disk, creating a second Pair of moments is effected, which counteracts the first pair of moments and thereby the total load on the shaft

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und deren Lager entscheidend vermindert. Auf diese Weise läßt eich bei entsprechender Abstimmung der Baumaße und der Kräfte die Belastung der Wellenlager theoretisch bis auf Null herabsetzen, so daß anstelle teurer Wälzlager nunmehr einfache Gleitlager herkömmlicher Art verwendet werden können.and their stock significantly reduced. In this way you can calibrate the dimensions and forces accordingly Theoretically reduce the load on the shaft bearings to zero, so that instead of expensive roller bearings now simple Plain bearings of the conventional type can be used.

Mit der Erfindung wird es daher möglich, eine hydraulische Maschine zu schaffen, die eine einfache und kostensparende Bauweise selbst bei hohen Betriebsdrücken und bei großen Maschinenabmessungen ermöglicht. Da die Belastungen der Wellenlager entscheidend herabgesetzt werden können, ist die Lebensdauer der Wellenlager selbst bei hohen Betriebsdrücken und bei Verwendung einfacher Gleitlager groß.The invention therefore makes it possible to provide a hydraulic machine that is simple and economical Construction allows even at high operating pressures and with large machine dimensions. As the loads on the shaft bearings can be significantly reduced, the service life of the shaft bearings is even at high operating pressures and at Use of simple plain bearings great.

Wie erwähnt, läßt sich die Erfindung mit besonderem Vorteil bei Zahnradmaschinen anwenden, die mit konzentrisch ineinanderliegenden Verzahnungselementen ausgestattet sind. Andererseits besteht aber auch die Möglichkeit, die Erfindung bei Maschinen anderer Bauarten, z.B. bei Maschinen der Flügelbauart od.dgl. zur Anwendung zu bringen.As mentioned, the invention can be used with particular advantage in gear machines that have concentrically nested Gear elements are equipped. On the other hand, there is also the possibility of applying the invention to machines other types, e.g. in the case of machines of the wing type or the like. to apply.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing. Show it:

Fig. 1 eine hydraulische Maschine gemäß der Erfindung im Axialschnitt;1 shows a hydraulic machine according to the invention in axial section;

Fig. 2 einen Schnitt nach Linie 2-2 der Fig.l; Fig. 3 einen Querschnitt nach Linie 3-3 der Fig. 1; Fig. 4 einen Querschnitt nach Linie 4-4 der Fig. 1;Fig. 2 is a section along line 2-2 of Fig.l; Fig. 3 is a cross-section along line 3-3 of Fig. 1; Figure 4 is a cross-section along line 4-4 of Figure 1;

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Fig. 5 «in zweites Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Maschine im Axialschnitt.Fig. 5 «in a second embodiment of the invention Machine in axial section.

Die Zeichnung, in der bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung wiedergegeben sind, läßt in Fig. 1 eine Pumpe 10 erkennen, deren Gehäuse aus einem zylindrischen Gehäuseteil 11 und Stirnwänden 12 und 13 gebildet ist, die zusammen eine geschlossene Gehäusekammer 14 bilden. Eine Welle 16 ist durch die Gehäusestirnwand 13 in das Gehäuse eingeführt, wobei ihr inneres Wellenende 17 in einem Gleitlager 18 der Gehäusestirnwand 12 drehbar gelagert ist. In entsprechender Weise ist die Welle 16 in einem Gleitlager 19 der Gehäusestirnwand 13 gelagert. The drawing, in the preferred embodiments of the invention 1 shows a pump 10, the housing of which consists of a cylindrical housing part 11 and end walls 12 and 13 is formed, which together form a closed Form housing chamber 14. A shaft 16 is inserted through the housing end wall 13 in the housing, with her inner shaft end 17 is rotatably mounted in a slide bearing 18 of the housing end wall 12. In a corresponding way is the Shaft 16 is mounted in a slide bearing 19 of the housing end wall 13.

Eine einstückig mit der Welle 16 verbundene Scheibe 20 liegt in der Gehäusekammer 14. Auf der einen Seite dieser Scheibe· 20 ist in der Gehäusekammer eine hydraulische Arbeitsvorrichtung bzw. ein hydraulischer Maschinenteil 22 angeordnet, während auf der gegenüberliegenden Seite der Scheibe ein hydraulischer Maschinenteil 24 in der Gehäusekammer 14 vorgesehen ist.A disc 20 connected in one piece to the shaft 16 lies in the housing chamber 14. On one side of this disc 20, a hydraulic working device or a hydraulic machine part 22 is arranged in the housing chamber, while A hydraulic machine part 24 is provided in the housing chamber 14 on the opposite side of the disk is.

Die beiden hydraulischen Arbeitsvorrichtungen bzw. Maschinenteile sind in ihrer Bauweise vor allem aus den Fig. 3 und 4 zu erkennen. Das hydraulische Maschinenteil 24 besteht demgemäß aus einem Zahnrad 26 mit Außenverzahnung, welches mittels einer Nut-Federverbindung 27 drehfest mit der Welle 16 verbunden ist. Das Zahnrad 26 ist umschlossen von einem Zahnkranz bzw. Zahnrad 28, mit dessen Innenverzahnung es zusammenwirkt.The two hydraulic working devices or machine parts are mainly shown in FIGS. 3 and 4 in terms of their construction recognize. The hydraulic machine part 24 accordingly consists of a gear 26 with external teeth, which means a tongue and groove connection 27 is rotatably connected to the shaft 16. The gear 26 is enclosed by a ring gear or gear 28, with whose internal teeth it cooperates.

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An der die Gehäusekammer 14 bildenden zylindrischen Gehäusewand ist ein Lagerring 29 abgestützt, dessen innere Ringfläche 50 exzentrisch zu der äußeren Ringmantelfläche 31 angeordnet ist.On the cylindrical housing wall forming the housing chamber 14 a bearing ring 29 is supported, the inner ring surface 50 of which is arranged eccentrically to the outer ring surface 31 is.

Das Zahnrad 28 kann einen oder mehrere Zähne mehr aufweisen als das Zahnrad 26; es rotiert um eine Achse, die exzentrisch zu der Achse der Welle 16 verläuft, wodurch es mit den Zähnen des Zahnrades 26 eine Anzahl sich im Volumen erhöhender und vermindernder Verdrängungsräume 34 und 36 bildet. Diese Räume werden in Axialrichtung durch die Gehäusestirnwand 13 begrenzt, die in Dichtanlage mit der einen Seitenfläche der Zahnräder 26 und 28 steht. Auf der anderen Seite werden die Arbeitsräume von der Scheibe 20 begrenzt, gegen die sich die Zahnräder mit ihrer gegenüberliegenden Flanke abdichtend legen. The gear 28 may have one or more teeth more than the gear 26; it rotates around an axis that is eccentric runs to the axis of the shaft 16, making it with the teeth of the gear wheel 26 forms a number of displacement spaces 34 and 36 which increase and decrease in volume. These rooms are limited in the axial direction by the housing end wall 13, which is in sealing contact with one side surface of the gears 26 and 28. On the other hand, the Working spaces limited by the disk 20, against which the gears lie with their opposite flank in a sealing manner.

Die Gehäusestirnwand 13 weist eine Einlaßöffnung 38 und eine Auslaßöffnung 40 auf. Die Öffnung 38 ist mit dem Eingangslcanal 39 und die öffnung 40 mit dem Ausgangskanals 41 verbunden. Beide Kanäle sind angenähert kreisbogenförmig ausgebildet; sie stehen in ständiger Verbindung mit den sich in ihrem Volumen erhöhenden bzw. vermindernden Arbeitsräumen 34 und 36. Die beschriebene hydraulische Arbeitsvorrichtung 24 kann demgemäß als Rotorvorrichtung od.dgl. bezeichnet werden.The housing end wall 13 has an inlet opening 38 and one Outlet opening 40. The opening 38 is with the entrance channel 39 and the opening 40 is connected to the output channel 41. Both channels are formed approximately in the shape of a circular arc; they are in constant contact with those within theirs Work spaces 34 and 36 which increase or decrease the volume. The hydraulic working device 24 described can accordingly or the like as a rotor device. are designated.

Die andere Vorrichtung 22 stimmt mit der Vorrichtung 24 überein. Sie weist ein Zahnrad 42 mit Außenverzahnung auf, welches mittels eines Paßstiftes 43 drehfest mit der Welle 16 verbun-The other device 22 is the same as the device 24. It has a gear 42 with external teeth, which rotatably connected to the shaft 16 by means of a dowel pin 43

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den ist. Das Zahnrad 42 liegt im Inneren eines Getrieberades 44, welches mit Innenverzahnung versehen und in einem exzentrischen Lagerring 46 drehbar gelagert ist, der seinerseits von der Wandung der Gehäusekammer 14· getragen wird. Die Zähne der beiden Zahnräder 42 und 44 bilden zusammen eine Anzahl im Volumen zunehmender und abnehmender Arbeitsräume 48 und 49, die seitlich von der Gehäusestirnwand 14 bzw. von der Scheibe 20 begrenzt werden. In der Gehäusestirnwand 12 sind eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung 51 angeordnet, die über eine Einlaßleitung 52 bzw. eine Auslaßleitung 53 an die Arbeitsräume angeschlossen sind. Die Leitungen 52 und 53 sind entsprechend den Leitungen 39 und 41 bogenförmig ausgebildet und dabei in ständiger Verbindung mit den genannten Arbeitsräumen 48 und 49. Im Gegensatz zu den Leitungen 39 und 41 sind die Leitungen 52 und 53 versetzt derart angeordnet, daß sich die Einlaßleitungen 52 und 39 und die Auslaßleitungen 53 und 41 jeweils auf einander gegenüberliegenden Seiten der Welle 16 befinden (Pig. l).that is. The gear 42 is located inside a gear 44, which is provided with internal teeth and in an eccentric Bearing ring 46 is rotatably mounted, which in turn is carried by the wall of the housing chamber 14 ·. The teeth of the two gears 42 and 44 together form a number of working spaces 48 and 49 that increase and decrease in volume, the side of the housing end wall 14 or of the disk 20 can be limited. In the housing end wall 12 are an inlet opening and an outlet opening 51 is arranged, which via an inlet line 52 and an outlet line 53 to the working spaces are connected. The lines 52 and 53 are designed in an arcuate manner corresponding to the lines 39 and 41 and at the same time in constant communication with the work spaces 48 and 49 mentioned. In contrast to lines 39 and 41 the lines 52 and 53 are arranged offset in such a way that the inlet lines 52 and 39 and the outlet lines 53 and 41 are located on opposite sides of the shaft 16 (Pig. 1).

Mit der beschriebenen Anordnung ist es theoretisch möglich, die Belastungen an den Gleitlagern 18 und 19 bis auf Null herabzusetzen. Dies ergibt sich aus der nachfolgenden Betrachtung der bei der Maschine auftretenden Kräfte, wobei zunächst das Gewicht der Welle und der Zahnräder außer Betracht bleiben soll und somit lediglich die von den hydraulischen Drücken herrührenden dynamischen Kräfte Berücksichtigung finden sollen. Ee ist zu erkennen, daß die hydraulischen Drücke in den Arbeitsräumen 34, 36, 48 und 49 gewie-With the arrangement described, it is theoretically possible to reduce the loads on the plain bearings 18 and 19 to zero to belittle. This results from the following consideration of the forces occurring in the machine, whereby Initially, the weight of the shaft and the gears should be disregarded and thus only that of the hydraulic ones Dynamic forces resulting from pressures should be taken into account. Ee can be seen that the hydraulic Pressures in work rooms 34, 36, 48 and 49

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se Belastungen auf die Welle ausüben. Bei der Vorrichtung 24-bestehen die zu einem bestimmten Zeitpunkt wirkenden hydraulischen Kräfte einerseits aus den auf der Hochdruckseite wirkenden Kräften und andererseits aus den von der Niederdruckseite her wirkenden Kräften. Die Summe dieser Kräfte kann als Resultierende durch eine einsige Kraft, in Fig. 2 mit A bezeichnet, angegeben werden, die in der Mittellinie der Zahnräder radial nach innen wirkt. Zu demselben Betriebszeitpunkt wirkt in der Hittellinie des Zahnrades 42 der Vorrichtung 22 eine Radialkraft, die in Fig. 2 mit A¹ bezeichnet ist. Da sich die Hochdruckkammern der Vorrichtungen 22 und 24 auf einander gegenüberliegenden Seiten der Welle 16 befinden, wirkt die Kraft A¹ der Kraft A entgegen. Betrachtet man die Belastungen, die von den Kräften A und A¹ an den Lagern 19 hervorgerufen werden, so ergibt sich, daß die Kraft A* über einen größeren Momentenarm auf das Lager 19 wirkt als die Kraft A mit der Folge, daß ein resultierendes Momentenpaar vorhanden ist, welches bei der Darstellung gemäß Fig. 2 im Uhrzeigersinn auf das Lager 19 wirkt. Umgekehrt liegen die Verhältnisse in bezug auf die Belastung des Lagers 18, da hier der Hebelarm der Kraft A größer ist als derjenige der Kraft A'. Addiert man die beiden Kräfte, so ergibt sich, daß das Momentenpaar der Kraft A' sich von dem Momentenpaar der Kraft A abzieht, wobei aufgrund des größeren Hebelarms der Kraft A ein resultierendes Moment verbleibt, welches im Uhrzeigersinn auf das Lager 18 wirkt.exert these loads on the shaft. In the device 24, the hydraulic forces acting at a specific point in time consist on the one hand of the forces acting on the high pressure side and on the other hand of the forces acting from the low pressure side. The sum of these forces can be given as a resultant by a single force, denoted by A in FIG. 2, which acts radially inward in the center line of the gears. At the same point in time of operation, a radial force acts in the center line of the gearwheel 42 of the device 22, which is denoted ^{by A 1 in FIG. 2.} Since the high pressure chambers of the devices 22 and 24 are on opposite sides of the shaft 16, the force A ¹ acts against the force A. If one considers the loads that are caused by the forces A and A ¹ on the bearings 19, it follows that the force A * acts on the bearing 19 via a larger moment arm than the force A, with the result that a resulting pair of moments is present, which acts on the bearing 19 in a clockwise direction in the illustration according to FIG. The opposite is the case with regard to the load on the bearing 18, since here the lever arm of force A is greater than that of force A '. If the two forces are added, the result is that the pair of moments of force A 'is subtracted from the pair of moments of force A, with a resultant moment remaining due to the larger lever arm of force A, which acts on bearing 18 in a clockwise direction.

Weiterhin ist zu erkennen, daß der Hochdruck der beiden Ma-It can also be seen that the high pressure of the two

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schinenteile 22 und 24 gegen die Seitenfläche der rotierenden Scheibe 20 wirkt und dadurch die Kräfte B und B¹ hervorruft, die im wesentlichen parallel zu der Welle 16, jedoch im Abstand von dieser gegenläufig wirken. Die beiden Kräfte B und B* erzeugen ein Moment, welches gemäß Fig. 2 im Gegenuhrzeigersinn auf die Welle 16 und deren Lager 18 und 19 wirkt und daher dem Moment der Kräfte A und A* entgegenwirkt, so daß hierdurch die Belastungen der Lager 18 und 19 zumindest teilweise aufgehoben werden.machine parts 22 and 24 acts against the side surface of the rotating disk 20 and thereby ^{causes the forces B and B 1} , which act essentially parallel to the shaft 16, but at a distance therefrom in opposite directions. The two forces B and B * generate a moment which, as shown in FIG 19 are at least partially repealed.

Zu ähnlichen Ergebnissen kommt man, wenn man die Summe der von den Kräften A, A¹, B und B* ausgeübten Momente im Punkt P, d.h. im Schnittpunkt zwischen der Mittellinie der Welle und der Mittellinie der Scheibe 20 betrachtet. Es ergibt sich hierbei, daß die Kräfte A und A* zusammen ein Moment CA im Uhrzeigersinn hervorrufen, während die Kräfte B und B* ein ■ im Gegenuhrzeigersinn wirkendes Moment CB erzeugen, welc-hes demgemäß dem Moment CA entgegengerichtet ist. Je nach der Größe der Momente CA und CB lassen sich demgemäß die Belastungen an der Welle mehr oder weniger weit ausgleichen.Similar results are obtained if one considers the sum of the ^{moments exerted by the forces A, A 1} , B and B * at point P, ie at the intersection between the center line of the shaft and the center line of the disk 20. The result is that the forces A and A * together produce a clockwise moment CA, while the forces B and B * produce a counterclockwise moment CB which is accordingly opposite to the moment CA. Depending on the size of the moments CA and CB, the loads on the shaft can accordingly be compensated to a greater or lesser extent.

Außerdem ergibt sich, daß die Verschiebekräfte, die die Welle 16 in ihrer Achsrichtung oder senkrecht zu ihrer Achsrichtung zu verschieben suchen, ausgeglichen werden, da die Kräfte A und A* bzw. B und B* gleich groß und einander entgegengerichtet sind.In addition, it results that the displacement forces which the shaft 16 in its axial direction or perpendicular to its axial direction seek to move, to be balanced, since the forces A and A * or B and B * are equal and opposed to each other.

Damit ist die Möglichkeit gegeben, bei der erfindungsgemäßen Maschine durch entsprechende Bemessung der einzelnen BauteileWith the machine according to the invention, there is thus the possibility of appropriately dimensioning the individual components

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die Wellenbelastung in den Lagern zumindest theoretisch auf Null herabzusetzen. Die Größe der radialen Kräfte A und Δ¹ ist nicht nur abhängig von der Höhe des Hydraulikdruckes in den Arbeitsräumen, sondern auch von der Flächengröße der Zahnräder 26 und 42, gegen die der hydraulische Druck wirkt. Durch Verminderung der wirksamen Flächen dieser Zahnräder, z.B. durch Verminderung ihrer Breite, läßt sich die Größe der Kräfte A und A¹ herabsetzen und demgemäß das Moment dieser Kräfte dem von den Kräften B und B¹ bewirkten Moment anpassen, so daß sich die beiden Momente ausgleichen. Andererseits könnte aber auch der Durchmesser der Zahnräder und der Scheibe erhöht werden, wodurch das von den Kräften B und B¹ an den Vellenlagern ausgeübte Moment entsprechend erhöht wird. Die an den Vellenlagern auftretenden Belastungen lassen sich in jedem Fall so einstellen, daß keine unzulässig hohen Lagerbelastungen auftreten können.reduce the shaft load in the bearings at least theoretically to zero. The size of the radial forces A and Δ ¹ is not only dependent on the level of the hydraulic pressure in the working spaces, but also on the area of the gears 26 and 42 against which the hydraulic pressure acts. By reducing the effective areas of these gears, for example by reducing their width, the size of the forces A and A ^{1 can be} reduced and accordingly the moment of these forces can be ^{adapted to the moment caused by the forces B and B 1} , so that the two moments are balanced . On the other hand, the diameter of the gears and the disk could also be increased, whereby the ^{moment exerted by the forces B and B 1} on the shaft bearings is increased accordingly. The loads occurring on the shaft bearings can in any case be adjusted so that no inadmissibly high bearing loads can occur.

Es sei noch bemerkt, daß die Momente an der Scheibe 20 durch den Flüssigkeitsdruck beeinflußt werden können, der gegebenenfalls in dem Spalt 21 am Außenumfang der Scheibe wirkt. Bei der vorstehenden Kräfteanalyse ist dies unberücksichtigt geblieben, da der Einfluß dieser Kräfte von der jeweiligen Konstruktion der Arbeiteteile der Maschine sowie z.B. davon abhängig ist, ob der in diesem Spaltraum wirkende Druck zur Saugseite hin abgebaut wird oder nicht.It should also be noted that the moments on the disk 20 can be influenced by the fluid pressure, which may be acts in the gap 21 on the outer circumference of the disc. This has not been taken into account in the above force analysis, since the influence of these forces depends on the respective construction of the working parts of the machine and, for example, on it is whether the pressure acting in this gap is reduced towards the suction side or not.

Bei der vorbeschriebenen Ausführung der Maschine ist es wichtig, daß die Scheibe 20 eine solche Breite und Festigkeit hat,When executing the machine as described above, it is important to that the disc 20 has such a width and strength,

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daß sie die Kräfte B und B¹ ohne Biegeverformung aufzunehmen vermag. Eine Verformung der Scheibe 20 würde zu Abdichtungsschwierigkeiten und gegebenenfalls zu einem Festlaufen der Zahnräder der Pumpvorrichtungen führen.that it is able to absorb the forces B and B ¹ without bending deformation. A deformation of the disk 20 would lead to sealing difficulties and possibly to the gears of the pump devices seizing.

In Pig. 5 ist eine geänderte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haschine dargestellt. Obgleich das Gehäuse dieser Maschine 60 mit dem Gehäuse der in Pig. I dargestellten !faschine übereinstimmen kann, ist hier eine geänderte Gehäuseausführung vorgesehen. Das Gehäuse weist einen zylindrischen Gehäuseteil 61 und Stirnwände 62 und 63 auf, die zusammen eine geschlossene hydraulische Arbeitskammer 64 bilden. Durch die Stirnwand 62 ist eine Welle 66 in das Gehäuse geführt, die mit ihrem inneren Ende 67 in Lagern, z.B. Wälzlagern 68 der Stirnwand 63 gelagert ist. Auf der anderen Seite ist die Welle in entsprechenden Lagern 69 der Gehäusestirnwand 62 gelagert.In Pig. 5 is a modified embodiment of the invention Haschine shown. Although the housing of this machine 60 corresponds to the housing of the Pig. I illustrated! Machine can match, a modified housing design is provided here. The housing has a cylindrical housing part 61 and end walls 62 and 63, which together form a closed hydraulic working chamber 64 form. Through the end wall 62 a shaft 66 is guided into the housing, the inner end 67 of which is mounted in bearings, e.g. roller bearings 68 of the end wall 63. On the other hand, the shaft is in corresponding Bearings 69 of the housing end wall 62 mounted.

Wie bei der Ausführungsform gemäß Pig. 1 ist auch hier eine radiale Scheibe 70 vorgesehen, die einteilig mit der Welle 66 verbunden ist und zwei hydraulische Arbeitsvorrichtungen bzw. Maschinenteile 72 und 74- voneinander trennt, die auch hier aus zusammenwirkenden Verzahnungselementen bestehen. Ein Abstandsring 76 ist am Außenumfang der Scheibe 70 angeordnet; er hat die Aufgabe, die arbeitenden Maschinenteile 72 und 74 innerhalb der Gehäusekammer 64 im Abstand zu halten. Im übrigen entsprechen die Vorrichtungen 72 und 74 den hydraulischen Maschinenteilen 22 und 24 des Ausführungsbeispiels gemäß den Fig. 1 bis 4.As in the Pig embodiment. 1, a radial disk 70 is also provided here, which is connected in one piece to the shaft 66 and separates two hydraulic working devices or machine parts 72 and 74, which here also consist of interacting toothed elements. A spacer ring 76 is arranged on the outer periphery of the disk 70; its task is to keep the working machine parts 72 and 74 within the housing chamber 64 at a distance. Otherwise, the devices 72 and 74 correspond to the hydraulic machine parts 22 and 24 of the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 4.

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Die Stirnwand 63 weist eine Einlaßöffnung 78 auf, die über Druckmittelkanäle 79 und 80 mit den Einlaßkanälen der beiden hydraulischen Arbeitsvorrichtungen 72 und 74- verbunden ist. Die Auslaßkanäle der beiden hydraulischen Arbeitevorrichtungen sind an eine (nicht dargestellte) Auslaßöffnung angeschlossen. The end wall 63 has an inlet opening 78 which over Pressure medium channels 79 and 80 are connected to the inlet channels of the two hydraulic working devices 72 and 74-. The outlet ducts of the two hydraulic working devices are connected to an outlet port (not shown).

Die Arbeitsweise der in Fig. 5 dargestellten Maschine 60 entspricht im wesentlichen derjenigen gemäß Fig. 1. Allerdings ist zu erkennen, daß die hydraulische Arbeitsvorrichtung 74 eine größere Baubreite hat als die hydraulische Arbeitsvorrichtung 72. Die Differenz in den Breitenabmessungen dieser beiden Vorrichtungen kann in der Größenordnung von etwa 25 bis 38 mm oder bei Maschinen größerer Hubvolumen etwa 76 bis 102 mm betragen. Wie bei der Ausführungsform gemäß Fig. 1 sind auch bei der in Fig. 5 dargestellten Maschine die Hochdruckzonen der beiden Arbeitsvorrichtungen 72 und 74- auf einander gegenüberliegenden Seiten der Welle 66 angeordnet.The mode of operation of the machine 60 shown in FIG. 5 corresponds essentially that of FIG. 1. However, it can be seen that the hydraulic working device 74 has a larger overall width than the hydraulic working device 72. The difference in the width dimensions of these Both devices can be on the order of about 25 up to 38 mm or, in the case of machines with larger stroke volumes, about 76 to 102 mm. As in the embodiment according to FIG. 1 are also in the machine shown in FIG. 5, the high pressure zones of the two working devices 72 and 74- on top of one another opposite sides of the shaft 66 arranged.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 5 ist insbesondere für solche Fälle verwendbar, in denen die Welle 66 unter einer äußeren Belastung steht. Wie in Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 4 erwähnt, ist es theoretisch möglich, die Belastungen der Welle bis auf Null auszugleichen. Wenn jedoch auf die Welle eine äußere Belastung wirkt, so kann dies zu einem Verkanten bzw. Verspannen der Welle führen mit der Folge, daß sich an den aufeinander gleitenden Flächen der Zahnräder ein übermäßig starker Verschleiß und gegebenenfalls ein Festfressen an diesen Flächen einstellt. Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 5The embodiment according to FIG. 5 is particularly suitable for such Cases can be used in which the shaft 66 is under an external load. As in connection with FIGS. 1 to 4 mentioned, it is theoretically possible to balance the loads on the shaft down to zero. However, if on the wave a external load acts, this can lead to tilting or tensioning of the shaft with the result that the surfaces of the gears that slide on one another cause excessive wear and possibly seizure on these Adjusts surfaces. In the embodiment according to FIG. 5

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wird dies dadurch vermieden, daß die Vorrichtung 74- größer bemessen wird als die Vorrichtung 72, was zur Folge hat, daß eine verhältnismäßig kleine, jedoch positive Lagerbelastung hervorgerufen wird, die an beiden Wellenlagern in derselben Richtung wirkt und die die Welle 66 bei Vorhandensein der äußeren Wellenbelastung in ihrer Fluchtlage hält.this is avoided by making the device 74- larger is dimensioned as the device 72, which has the consequence that a relatively small, but positive bearing load is caused, which acts on both shaft bearings in the same direction and which the shaft 66 in the presence of the external shaft load in their aligned position.

Die größere wirksame Fläche in der Hochdruckzone der hydraulischen Arbeitsvorrichtung 74- führt zu einer Zusatzbelastung der Welle 66, die die Welle an den beiden Lagern 68 und 69 in derselben Richtung beaufschlagt. Wenn z.B. bei der Anordnung gemäß Fig. 5 die Hochdruckzone der Vorrichtung 74· an der Unterseite der Welle 66 liegt, so wirkt die Belastung der in den Wellenlagern 68 und 69 liegenden Welle von unten nach oben. Die Größe dieser Lagerbelastungen läßt sich durch Einstellung der geometrischen Verhältnisse und der Abmessungen der hydraulischen Vorrichtungen 72 und 74· und der Scheibe 70 so abstimmen, daß die auftretenden Momente die Gesamtlagerbelastung auf das gewünschte Maß herabsetzen.The larger effective area in the high pressure zone of the hydraulic Working device 74 leads to an additional load of the shaft 66, which acts on the shaft on the two bearings 68 and 69 in the same direction. If, for example, in the arrangement according to FIG. 5 the high pressure zone of the device 74 · on the underside the shaft 66, the load on the shaft lying in the shaft bearings 68 and 69 acts from bottom to top. The size of these bearing loads can be adjusted by adjusting the geometric relationships and the dimensions of the hydraulic Adjust devices 72 and 74 and the disc 70 so that that the moments that occur reduce the overall bearing load to the desired level.

Falls die Gesamtlagerbelastung nicht auf Null herabgesetzt ist, sondern einen positiven Belastungswert hat, so wirkt diese Restbelastung als Gegenkraft zu der äußeren Wellenbelastung mit der Folge, daß die Welle in ihrer genau ausgerichteten Lage verbleibt.If the total bearing load is not reduced to zero, but has a positive load value, then it takes effect this residual load as a counterforce to the external shaft load with the result that the shaft is precisely aligned Location remains.

Es versteht sich, daß sich die erfindungsgemäße Maschine in verschiedener Hinsicht ändern läßt, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Beispielsweise braucht die Scheibe 20,It goes without saying that the machine according to the invention can be changed in various respects without departing from the scope of the invention to leave. For example, the disc 20 needs

0098 50/18 11 ,*0098 50/18 11, *

70 nicht unbedingt einstückig mit der Welle gefertigt zu
sein. Sie kann z.B. durch einen Preßsitz drehfest an der
Welle befestigt sein. Außerdem lassen sich zur Befestigung
der Scheibe andere Befestigungsmittel, wie z.B. die Befestigung durch Verkeilen, durch Nut-Federverbindungen oder
Schrumpfverbindungen verwenden. Außerdem besteht die Möglichkeit, zusätzliche Paare der hydraulischen Arbeitsvorrichtungen 22, 24 bzw. 72, 74 vorzusehen, wobei die Vorrichtungen eines jeden Paares einander gegenüberliegende Einlaß- und Auslaßöffnungen aufweisen, wie dies vorstehend beschrieben ist. Das erfindungsgemäße Prinzip des Kräfteausgleichs
an Wellenlagern ist nicht nur bei Zahnradpumpen der beschriebenen Art anwendbar, sondern läßt sich mit Vorteil auch bei anderen Arten hydraulischer Vorrichtungen, z.B. bei Maschinen der Flügelbauart anwenden.70 not necessarily made in one piece with the shaft
be. You can for example rotatably by a press fit on the
Be attached to the shaft. It can also be used for attachment
other fastening means, such as fastening by wedging, by tongue and groove connections or
Use shrink connections. It is also possible to provide additional pairs of hydraulic working devices 22, 24 and 72, 74, respectively, the devices of each pair having opposite inlet and outlet openings, as described above. The principle of the balance of forces according to the invention
on shaft bearings can be used not only in gear pumps of the type described, but can also be used with advantage in other types of hydraulic devices, for example in machines of the vane type.

0 0 0 ■' ^Γ η / 1 8 ' '0 0 0 ■ ' ^Γ η / 1 8''

Claims

Expectations

( 1J hydraulic machine with a shaft extending through the housing and mounted in the housing for the hydraulic machine part, in particular a gear machine or the like, characterized in that the shaft (16, 66) has two rotating with it, in the housing chamber (14, 64 ) located hydraulic machine parts (22, 24 or 72, 74) are assigned, and that means for reducing the loads transmitted by the two hydraulic machine parts to the shaft are provided.

2. Machine according to claim 1, characterized in that said means have one rotating with the shaft (16, 66) Disc (20, 70) or the like. have that of the hydraulic Pressing the two machine parts (22, 24 and 72, 74) is applied.

3. Machine according to claim 1 or 2, characterized in that said means high and low pressure chambers (34, 36) of the two hydraulic machine parts (22, 24 and 72, 74), the high pressure chamber of one hydraulic machine part on one side of the shaft and the high pressure chamber of the other hydraulic machine part is on the opposite side of the shaft.

4. Machine according to claim 2, characterized in that the disc (20, 70) between the two hydraulic machine parts (22, 24 or 72, 74) lies.

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5. Machine according to one of claims 1 to 4, characterized in that that the hydraulic machine parts (22, 24 and 72, 74) each have inner and outer machine elements (26, 28), which together form working spaces with increasing and decreasing filling volume, and that between the Both hydraulic machine parts lying disc (20, 70) on one side from the pressures in the work rooms of one part of the machine and, on the other hand, of the pressures in the work rooms of the other part of the machine is applied.

6. Machine according to one of claims 1 to 5, characterized in that that the shaft (16) is mounted in the housing by means of slide bearings (18, 19).

7. Machine according to claim 5, characterized in that the inner and outer machine elements consist of cooperating gears (26, 28 and 42, 44), and that in one housing end wall (12) the inlet and outlet lines of a machine part and in The inlet and outlet lines of the other machine part are arranged on the other housing end wall (13), the outlets (40, 51) of the two machine parts being on opposite sides of the shaft (16).

8. Machine according to one of claims 1 to 7 « characterized in that the disc (20, 70) is integrally connected to the shaft.

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9. Machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the two machine parts (22, 24 · and 72, 74) of gear devices with essentially the same Construction dimensions exist.

10. Machine according to one of claims 1 to 8, characterized in that that the two hydraulic machine parts each have a high pressure and a low pressure chamber, wherein the high pressure space of one machine part has an effective area loaded by the fluid pressure, the is larger than the effective area of the high pressure chamber of the other machine part, such that one of the shaft in a Generated predetermined direction acting best load will.

11. Machine according to claim 10, characterized in that the dimension of the between the two machine parts (72, 74-) arranged with the shaft (66) rotating and loaded by the liq sigkeitsdruck disc (70) is set so that the Bridges acting against the disk cause a pair of moments that reduce the total load transmitted by the hydraulic machine parts (72, 7 ^) to the shaft.

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