DE2016097C3 - Außeneingriffszahnradpumpe oder -motor - Google Patents

Description

flächen der Zabnradwellen, dadurch ge- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine

kennzeichnet, daß in jeder Druckkammer Außeneingiiffszahnradlpumpe oder -motor der ange-

(57, 58) ein Druckkolben (51„ 52) geführt und sprochenen Art so auszubilden, daß die in den Druck-

durch den dort herrschenden Druck an die End- kammern auf die Endflächen der Zahnradv/ellen ausfläche der ZahnradweUe anlegbar ist 15 geübten Dnickkräfte in konstruktiv einfacher Weise

2. Pumpe oder Motor nach Anspruch 1, da- möglichst genau an den auszugleichenden Axialschub durch gekennzeichnet, daß zwischen jedem angepaßt werden können.

Druckkolben (Sl, 52) und dem jeweils zugehöri- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gegen Wellenende eine Lagerscheibe (S3, 54) ange- löst, daß in jeder Druckkammer ein Druckkoiben geordnet ist. ao führt und durch den dort herrschenden Druck an die

3. Pumpe oder Motor nach Anspruch 2., da- Endfläche der Zahnradwelle anlegbar ist. Bei der erdurch gekennzeichnet, daß in der an der Lager- findungsgeitiäßen Zahnradmaschine sind somit zuscheibe (53, 54) anliegenden Endfläche jedes sätzlich zu den durch den Druckmitteldruck an die Druckkolljens eine zentrische Ausnehmung ge- Zahnradseitenfläche andrückbaren Druckkörper an bildet ist, die durch einen im Druckkolbeni (51, as den Endflächen der Zahnradwellen angreifende 52) gebildeten Durchlaß (65) mit der zugehörigen Druckkolben vorgesehen. Da die Druckkammern für Druckkammer in Verbindung steht die Beaufschlagung der Endflächen der Zahnrad-

4. Pumpe oder Motor nach einem der An- wellen völlig getrennt von den an die Zahnradseitensprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die flächen andrückbaren Druckkörpern sind, kann die druckbeaufschlagte Fläche des dem Antriebs- 30 von den Druckkolben erzeugte Ausgleichskraft durch schaft (21) zugeordneten Druckkolbens (51) un- entsprechende Bemessung der Druckkolben in eingefähr dreimal so groß ist wie die druckbeauf- fache Weise an den !tatsächlich auftretenden Axialschlagte Fläche des dem Abtrit bsschaft (25) zu- schub angepaßt werden. Die Druckkolben brauchen geordneten Druckkolbens (52). zu den Achsen der Zahnradwellen nicht genau aus-

3S gerichtet zu werden, da eine geringfügige radiale Versetzung der Druckkolben relativ zu den Zahnrad-

wellen unschädlich ist. Die Abdichtung der Druckkammern ist wesentlich einfacher, als bei der bekannten Zahnradmaschine, da die Druckkammern

Die Erfindung betrifft eine Außeneingriffszahnrad- 40 der erfindungsgemäßen Zahnradmaschine mit keinen pumpe oder -motor mit zwei schrägverzahnten Zahn- umlaufenden Teilen ja Berührung kommt,
rädern und zwei durch den Druckmitteldruck der Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfin-

£ahnradmaschine an die Zahnradseitenflächen an- dung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet, druckbaren Druckkörpern sowie mit zwei mit der Ein Ausl'ührungsbeispiel der Erfindung wird nach-

hochdruckseite verbundenen Druckkammern an den 45 folgend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es dem Antriebs- oder Abtriebsschaft abgewandten zeigt
Endflächen der Zahnradwellen. F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Außenein-

Bei einer Außeneingriffszahnradpumpe dieser Art griffszahnradpumpe gemäß der Erfindung,
(USA.-Patenlschrift 2 871 794) bestehen die Druck- Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung einer Einzel-

körper aus Ringkörpern, die im Paßsitz auf den 50 heit nach Fig. 1.

Zahnradwellen angebracht sind. Der Außendurch- Die in Fig. 1 dargestellte Außeneingriffszahnrad-

fnesser der !Ringkörper ist genauso groß wie der pumpe weist zwei schrägverzahnte Zahnräder 11,12 Außendurchmesser der Zahnräder, und die Druck- auf, die innerhalb eines zylindrischen Gehäuses 13 körper laufen mit möglichst kleinem radialem Spiel angeordnet sind. Das Gehäuse 13 enthält einen zylin-In dem entsprechend zylindrisch ausgebildeten, die 55 drischen Mittelteil 14 und zwei Stirnteile 15, 16. Bahnräder aufnehmenden Gehäuse. An ihrem von Nachfolgend wird der Stirnteil 15 als Vorderteil und den Zahnrädern abgewandten axialen Ende fluchten der andere Stirnteil 16 als Enddeckel bezeichnet. Der die Druckkörper mit den zugehörigen Endflächen zylindrische Mittelteil 14 ist zwischen dem Vorderder Zahnradwellen, so daß sich die Druckkammern teil 15 und dem Eüddeckel 16 mit Hilfe von vier sowohl iiiber die Endflächen der Zahnradwellen wie 60 nicht gezeigten Schrauben eingespannt, die von dem auch über die Endflächen der Druckkörper erstrek- Enddeckel 16 durch das Innere des zylindrischen ken. Da somit die Druckkammern für die Endflächen Teils 14 zum Vorderteil 15 sich erstrecken, der Zahinradwellen mit denen für die Druckbeauf- Der Vorderteil 15 besitzt eine Ausnehmung für schlagutig der Druckkörper zu gemeinsamen Druck- ein Wälzlager 19 und eine öldichtung 20. Durch die kammern vereinigt sind, deren Abmessungen durch 6s öldichtung; 20 und das Wälzlager Ϊ9 hindurch erden Atißendurchmesser der Zahnräder festgelegt streckt sich ein das Zahnrad U antreibender Ansind, ist eitle individuelle Anpassung der in der triebsschaf121 in ein« innere Kammer im Gehäuse Druckkammer erzeugten Druckkraft durch entspre- 13. Das Zahnrad 11 ist in bekannter Weise auf seiner

Welle aufgekeilt, Der Antriebsschaft 21 ist beidseitig _

des Zahnrad«« U to zwei Nadellagera 26 und 27 ge- p_t = _L j

lagert, die vco Bohrungen 28 und 29 im Vorderteil 2r

15 bzw, in dem Enddeckel 16 aufgenommen sind. Ein

Abtriebsschalt 25 ist beidseitig des angetriebenen 5 Entsprechend ergibt sich die Axialkraft Fa:

Zahnrades 12 in zwei Nadellagera 30 und 31 ge- Fa = Ff · tan e ~ 1 bho tan θ

lagert, die ihrerseits innerhalb von Bohrungen 32 und * ^{§ p}

33 im Vorderteil 15 bzw. im Enddeckel 16 angeord- wobei θ der Steigungswinkel der Zahnräder 11 uad

net sind. 12 ist. Andererseits ist

Die miteinander kämmenden Zahnräder 11 und 12 io

sind zwischen zwei seitlichen plattenförmigen Druck- Fp = btan θ · hp = 2Fa
körpern 34 und 35 gehalten. Die seitlichen Druckkörper 34 und 35 liegen mit ihren inneren Seiten Daraus ergibt sich
gleitend und dichtend an den Seitenflächen der Zahn- ₃
räderll und 12 an und liegen mit ihren äußeren 15 A = Fa + Fp = 3 Fa 4 jWiptanö (1)
Seiten über Anschlagplatten 38 und 39 an einer

Stirnseite 36 des Vorderteils bzw. einer Stirnseite 37 Da die Richtung der vom Moment T des Zahn-

des Enddeckels 16 an. Die Anschlagplatten 38 und rads 12 herrührenden Axialkralt der des Zahnrades

39 liegen dauernd an der Stirnseite 36 des Vorder- II entgegengesetz ist, kann die Axialkraft B die auf

teils 15 bzw. an der Stirnseite 37 des Enddeckels 16 ao das Zahnrad 12 wirkt, durch folgende Gleichung

an. Die Bezugszeichen 40 und 41 bezeichnen Dich- ausgedrückt werden:
tungen, die zwischen den Druckkörper 31 und die

Anschlagplatte38 bzw. zwischen den Druckkörper ^B = -Fa + Fp = Fa = \bhp tan θ (2)
35 und der Anschlagplatte 39 eingesetzt sind.

Der Anpreßdruck zur Gewährleistung eines dich- 25 Aus Obigem ergibt sich, daß das Verhältnis von

tenden Eingriffs zwischen den Stirnseiten der Druck- A zu B annähernd 3 : 1 ist.

körper 34, 35 und den Zahnrädern 11, 12 wird durch Gemäß der Erfindung werden die auf die Zahnden Druckmitteldruck hergestellt, der auf die Außen- räder 11 und 12 wirkenden Axialkräfte A und B mitseite der Druckkörper 34 und 35 wirkt. Mit anderen tels von der Hochdruckseite abgeleiteten Flüssigkeits-Worten, der Druckmitteldruck von der Hochdruck- 30 druck, der auf die einen Endflächen der beiden WeI-seite der Pumpe baut sich in dem Spalt auf, der len 21 und 25 gegeben wird, ausgeglichen. Die Zahnzwischen den Druckkörpern 34, 35 und den züge- radwelleu stehen an einem Ende mit Druckkolben hörigen Anschlagplatten 38, 39 vom Rand her ent- 51, 52 über Lagerscheiben 53, 54 in Eingriff. Die stellen kann. Die Dichtungen 40 und 41 legen die Druckkolben 51, 52 sind in axialer Richtung gleitend Druckfelder der Druckkörper 34, 35 fest. Bei dem 35 in zugehörigen Zylindern 55, 56 geführt, die von Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 ist das Druckfeld Ausnehmungen in dem Enddeckel 16 gebildet sind, auf der Außenseite des Druckkörpers 34 größer als Die Zylinder 55 und 56 stehen mit Druckkammern das auf der Außenseite des Druckkörpers 35, da die 57, 58 in Verbindung, die ihrerseits mit der Hoch-Druckkraft der Flüssigkeit, die zwischen die in Ein- druckseite der Pumpe über Kanäle 59, 60 und eine griff stehenden Zähne der Zahnräder eingeführt wird, 40 gemeinsame öffnung 61 verbunden sind. Dieser Aufauf der Seite des Druckkörpers 34 größer ist als auf bau ist deutlicher in F i g. 2 dargestellt.
der Seite des Druckkörpers 35. In F i g. 2 besitzt der Antriebsschafl 21 avf seiner

Im folgenden werden die Axialkräfte untersucht, Stirnseite eine flache Ausnehmung 63, in der die La-

die auf die in Eingriff stehenden Zahnrädern und gerscheibe53 befestigt ist. Die Lagerscheibe53 liegt

12 einwirken. In F i g. 1 deuten die Pfeile A und B 45 an dem Druckkolben 51 an, der gleitend in dem

die Axialkräfte an, die auf die Zahnräder 11 und 12 Zylinder 55 geführt ist, der von einer Ausnehmung in

wirken. Die Axialkraft A, die auf das Zahnrad 11 dem Enddeckel 16 gebildet ist. Am Druckkolben 51

wirkt, setzt sich zusammen aus einer vom Eingriffs- ist ein O-Ring 64 befestigt. Der Zylinder 55 ist zur

moment T herrührenden Axialkraft Fa und einer vom Druckkammer 57 geöffnet, in der ein Flüssigkeits-

Flüssigkeitsdruck auf die Druckkörper 34, 35 ausge- 50 druck aufgebaut wird, der über den Kanal 59 und die

übten Axialkraft Fb. öffnung 61 von der nicht gezeigten Hochdruckseite

Das Fördervolumen D der Pumpe pro Umdrehung dei Pumpe übertragen wird. Der Druckkolbeia 51 bewird durch folgende Gleichung ausgedrückt: sitzt einen mittleren kleinen Durchlaß 65, der eine D — 2 rhb Ausnehmung zwischen der Lagerscheine 53 und dem ^π 55 Druckkolben 51 mit der Druckkammer 57 verbindet.

wobei r der Teilkreisradius der Zahnräder 11, 12, Der Druckkolben 51, der Zylinder 55 und die Druck- h die Zahnhöhe der Zahnräder 11 und b die Zahn- kammer 57 erstrecken sich sämtlich in Richtung der breite der Zahnräder 11, 12 ist. Das Eingriffs- Achse des Antriebsschaftes 21. Die Lagerscheibe 14, moment T der Zahnräder 11,12 wird durch folgende der Druckkolben 52, der Zylinder 56 und die Druck-Gleichung bestimmt: 60 kammer 58 sind bezüglich des Abtriebsschaftes 25 in

der gleichen Weise angeordnet wie die entsprechenden

2nT = Dp=2nrbhp Teile bezüglich des Antriebsschaftes 21.

T^=rbhp 1° den Druckkammern wird der gleiche Flüssigkeitsdruck aufgebaut Da jedoch die druckbeauf-

wobei ρ der Flüssigkeitsdruck ist 6$ schlagten Flächen der Druckkolbeü 51 UQd 52 sich

Die tangentiale Kraft F/, mit der die Zahnräder 11 annähernd wie 3 : 1 verhalten, werden auf die Zahn- und 12 kämmen, wkd durch folgende Gleichung radwellen unterschiedliche Ausgleichskräfte entspre-

ausgedrückt: chend den Axialkräften A und B ausgeübt

016

097

Gemäß der Erfindung ist es auf diese Weise möglich, einen vollkommenen und zuverlässigen Ausgleich der Axialkräfte zu erzielen. Die Verwendung von Druckkolben, die getrennt sind von den Zahnerforderlich ist, eine exakte Ausrichtung zwischen den Zahnradwellen und den Zylindern, in den der Flüssigkeitsdruck gegeben wiird, vorzunehmen. Ferner sind keine aufwendigen Didhtungen zum Abdichten

radwellen, ist deshalb vorteilhaft, weil es dann nicht s der Druckkammern erforderlich.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

chende Bemessung der Druckflächen nicht möglich. Patentansprüche: An den von den Dnnskkamroern abgewandten End flächen der Zahnradwellen sind daher weitere Druck-

1. Außcneiftgriifiszahnradpunjpe oder -motor kammern angeordnet, die auf die Zahnradwellen eine Hut zwei schrigwrzabnten Zahnrädern und zwei 5 Ausgleicbskraft in entgegengesetzter Richtung ausdurch den Druckmitteldruck der Zabnradma- Üben. Diese zusätzlichen Druckkammern erfordern «chine an die Zahnradseitenflächen andrückbaren jedoch einen weiteren fertigungstechnischen Auf-Pruekkörpern sowie mit zwei mit der Hochdruck- wand, insbesondere im Hinblick auf die erforderteite verbundenen Druckkammern an den dem Hche Abdichtung zwischen den Zahnradwellen und Antriebs- oder Abtriebsschaft abgewandten End- _l0 dem Gehäuse,