DE2134708A1 - Flüssigkeits-Drehkolbenpumpe und Motor - Google Patents

Description

Or. Ing. E. BERKENFELD ■ D i ρ I.-1 η g. H. B E RKE N F E LD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

zur Eingabe vom 7. Juli 1971 VA// Name d. Anm. COMMERCIAL SHEARING

& STAMPING COMPANY

Flüssigkeits-Drehkolbenpumpe und Motor

Die Erfindung bezieht sich auf Drehkolbenpumpen und Motoren sowie insbesondere auf Pumpen und Motoren mit umlaufenden Flügelrädern und auf Einrichtungen zum Abdichten der Enden der Flü- ä gelräder.

Für Pumpen und Motoren mit umlaufenden Flügelrädern ist die Getriebepumpe typisch, welche ein Paar Flügelräder in Form von in Eingriff stehenden Zahnrädern aufweist, sowie ein Gehäuse, das sich rund um einen Teil des Umfangs jedes Flügelrades erstreckt, um Flüssigkeit auf der Niederdruckwseite der Pumpe einzuschließen und dieselbe rund herum zur Hochdruckseite der Pumpe zu leiten. Die in Eingriff stehenden Zähne verhindern jede wesentliche Rückströmung zwischen den Flügelrädern infolge des Druckdifferentials zwischen der Niederdruckseite und der Hochdruckseite der Pumpe, An jedem Ende der typischen Getriebe- ; pumpe sind Endplatten vorgesehen, um die Rückströmung zwischen " den Enden der Flügelräder und dem Gehäuse zu begrenzen. Eine typische bekannte Anordnung wird in der amerikanischen Patentschrift 2.714.856 beschrieben. Gemäß dieser Patentschrift werden Endplatten mit der in Fig. 8 gezeigten Form an jedem Ende der Flügelräder zwischen den* Zahnrädern und dem Gehäuse verwendet. Die in dieser Patentschrift beschriebene Ausbildung war zur damaligen Zeit eine sehr wesentliche Verbesserung der Pumpen- und Motorkonstruktionen. Leider sind aber Konstruktionen, wie sie in dieser Patentschrift beschrieben werden, für moderne Hochdruckpumpen und -motoren nicht zufriedenstellend, die umlaufende Flügelräder, wie zum Beispiel Zahnräder, aufweisen.

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Das Problem bei solchen Hochdruckpumpen besteht darin, daß die Lager so groß sein müssen, um die erhöhten Belastungen bewältigen zu können, daß bei den gemäß der amerikanischen Patentschrift vorgesehenen End#platten zu wenig Metall zwischen den Hoch- und Niederdruckseiten der Pumpen verbleibt, so daß sich eine unausgeglichene Abnützung und ein Verlust der Wirksamkeit der Pumpe ergibt.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Ausbildung einer neuen Drehkolbenpumpe und eines neuen Motors sowie einer Endplattenkonstruktion, welche diese Probleme eliminieren. Durch die vorliegende Konstruktion können die Belastungen der Endplatten ausgeglichen werden, ohne ihre strukturelle Festigkeit zu beeinträchtigen und ohne Verlust an Wirksamkeit der Pumpe.

Die bevorzugte Ausführungsform einer Flüssigkeits-Drehkolbenpumpe ist gemäß der Erfindung gekennzeichnet durch ein umlaufendes Flügelrad mit axialen Stummelwellen, durch ein Lager an jedem Ende des Flügelrades, das einen Teil jeder Stummelwelle umschließt, durch ein Gehäuse, welches das Flügelrad und' die Lager umschließt, wobei ein Teil des Gehäuses das Flügelrad umschließt, um Flüssigkeit dazwischen einzuschließen, durch einen ringförmigen Teil in dem Gehäuse an jedem Lager zwischen dem Lager und dem Flügelrad, der einen abgesetzten axialen ringförmigen Flansch aufweist, welcher sich gegen das Flügelrad, aber im Abstand von demselben zwischen dem Flügelrad und dem Lager erstreckt, durch eine Endplatte, die gegen das Ende des Flügelrades zwischen demselben und dem Gehäuse und dem ringförmigen Teil anliegt, wobei die Endplatte eine ringförmige Ausnehmung aufweist, die mit den axialen Flanschen des ringförmigen Teils in Eingriff steht und die voneinander im Abstand liegende ausgesparte Teile auf der vom Flügelrad abgekehrten Seite aufweist, welche Taschen zwischen dem Gehäuse und den Endplatten bilden, sowie Durchlässe von einer Seite der Platte auf die andere angrenzend an die ausgesparten Teile, so daß Flüssigkeit vom Flügelrad den Taschen zugeführt wird, um ausgleichende Flüssigkeitsdrücke auf entgegengesetzten 5 Seiten der Platte zu erzeugen. Vorzugsweise sind die Platten mit einer Viel-

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zahl von Bohrungen versehen, welche an den Taschen durch die Platten hindurchgehen. Der ringförmige Teil ist vorzugsweise mit Durchlässen versehen, welche auf der Niederdruckseite die Strömung von Flüssigkeit in das Lager und das Gehäuse ermöglichen, wobei die Durchlässe auf der Hochdruckseite der Endplatte mit dem Hochdruckauslaßbereich des Gehäuses in Verbindung stehen.

In der vorstehenden allgemeinen Beschreibung sind bestimmte Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung angegeben. Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung, in welcher zeigt:

Fig. 1 eine Drehkolbenpumpe und einen Motor im Längsschnitt durch die Flügelradachsen,

Fig. 2 eine Ansicht einer Endplatte gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, die deren Vorderseite veranschaulicht, welche mit den Enden der Flügelräder in Eingriff steht,

Fig. 3 eine Ansicht der Rückseite der Platte gemäß Fig. 2, Fig. 4 einen Längsschnitt nach der Linie IV - IV der Fig. 3,

Fig. 5 eine Ansicht eines ringförmigen Teils, der für die Platte gemäß den Figuren 2 bis 4 verwendet wird, d

Fig. 6 einen Längsschnitt nach der Linie VI - VI der Fig. 5,

Fig. 7 eine Drehkolbenpumpe und einen Motor gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt durch die Flügelradachsen und

Fig. 8 die Rückseite der Endplatte gemäß Fig_e 7 im Grundriß.

In Fig. 1 ist eine Pumpe 10 dargestellt, die auch als Motor verwendbar ist und die ein Paar in Eingriff stehende Flügelräder 11,

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12 zwischen einem Paar Endplatten 13, 14 aufweist. Alle Elemente sind innerhalb eines mittleren Gehäuseteils 15 angeordnet, der den äußeren Umfang der Flügelräder 11, 12 und der Platten 13, umschließt. In dem Gehäuseteil 15 sind (nicht dargestellte) Einlaß- und Auslaßöffnungen vorgesehen, die für Getriebepumpen und Motoren typisch sind. Der Gehäuseteil 15 ist zwischen Endteilen 16 und 17 eingeschlossen, die durch Bolzen 18 an ihrem Platz gehalten werden. Jeder Endteil ist mit ringförmigen Ausnehmungen 16a, 16b bzw. 17a, 17b versehen, die Lager 19 und 20 aufnehmen, welche die Naben 21 und 22 der Flügelräder 11 und 12 abstützen. In jede der Ausnehmungen 16a, 16b und 17a, 17b zwischen den Lagern 19, 20 und den Endplatten 13, 14 ist ein ringförmiger Teil 23 mit einem axialen Flansch 23a eingesetzt, wobei sich der axiale Flansch 23a in eine ringförmige Ausnehmung 13a, 14a in jeder der Endplatten 13, 14 erstreckt und im Abstand liegende Bohrungen 24 und 25 umgibt, durch welche die Naben 21, 22 hindurchgehen. Jede Platte 13 und 14 hat die in Fig. 2 gezeigte Form mit einer ebenen Fläche auf der Vorderseite angrenzend an die Enden der Flügelräder und mit zwei Nuten 26, die vorgesehen sind, um Flüssigkeit zurück auf die Auslaßseite der Pumpe zu leiten ohne Rücksicht auf die Drehrichtung. Die Nuten 26 sind von üblicher Art. Die Rückseite der Platte ist mit im Abstand voneinander liegenden ausgesparten Bereichen 30, 31, 32, 33 und zwischen denselben liegenden Nuten 34, 35, 36, 37 und 38 versehen. Elastomerdichtungen 40, 41, 42, 43, 44 sind in den Nuten 34, 35, 36, 37, 38 angeordnet, um die ausgesparten Bereiche zu isolieren, so daß in jedem ausgesparten Bereich Differentialdrucktaschen gebildet werden.

Der Umfang jeder Platte ist an jedem ausgesparten Bereich weggeschnitten, wie bei 45, 46, 47 und 48 angegeben ist. Die unausgesparten Umfangsteile 50, 51, 52 und 53 stehen mit dem Gehäuse mit einem dichten Schiebesitz in Eingriff.

In den Figuren 7 und 8 ist eine zweite Ausfuhrungsform der Erfindung dargestellt, welche mit der in den Figuren 1 bis 6 gezeigten Ausfuhrungsform identisch ist mit der Ausnahme, daß der

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ringförmige Teil und die Endplatten verschieden sind. Gleiche Teile sind durch gleiche, mit einem Strich versehene Bezugsziffern bezeichnet. Bei dieser Ausführungsform ist jede Endplatte 13' und 14· auf der Rückseite mit radialen Nuten 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67 versehen, welche Elastomerdichtungen 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74 enthalten. Durchlässe 75 gehen durch die Endplatte von der Vorderseite zur Rückseite zwischen den Dichtungen 68 und 69, 69 und 70, 71 und 72 sowie 72 und 73 hindurch. Diese Durchlässe 75 ermöglichen der Flüssigkeit, von der Flügelradseite der Endplatte zu der Rückseite zu gelangen, um auf der Rückseite der Endplatte einen A ausgleichenden Druck zu erzeugen» In den ringförmigen Teilen 23' sind Durchlässe 76 vorgesehen, welche das Gehäuse 15' mit den Lagerausnehmungen auf der unteren Seite des ä Gehäuses 15' verbinden. In den Endteilen 16^f und 17' sind Durchlässe 77 vorgesehen, welche von dem Bereich hinter den Endplatten 13¹ und 14 · an den Hochdruckausgleichstaschen bis zum Hochdruckauslaß reichen.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten und beschriebenen beispielsweisen Ausführungsformen beschränkt, die verschiedene Abänderungen erfahren können, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen.

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Claims (11)

1. Dr. Ing. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

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   Anlage Aktenzeichen

   zur Eingobe vom 7. Juli 1971 VA// Name d. Anm. COMMERCIAL SHEARING

   & STAMPING COMPANY

   PATENTANSPRÜCHE

   1J Flüssigkeits-Drehkolbenpumpe und Motor, gekennzeichnet lurch ein umlaufendes Flügelrad, durch axiale Stummelwellen, die in Lagern an den entgegengesetzten Enden des Flügelrades angeordnet sind, durch ein Gehäuse, welches das Flügelrad und die Lager umschließt, wobei ein Teil des Gehäuses das Flügelrad umschließt, um Flüssigkeit dazwischen einzuschließen, durch einen ringförmigen Teil in dem Gehäuse an jedem Lager zwischen dem Lager und dem Flügelrad, der einen abgesetzten axialen ringförmigen Flansch aufweist, welcher sich gegen das Flügelrad, aber im Abstand von demselben zwischen.dem Flügelrad und dem Lager erstreckt, durch eine Endplatte, die gegen das Ende des Flügelrades zwischen demselben und d?m Gehäuse und dem ringförmigen Teil anliegt, wobei die Endplatte eine ringförmige Ausnehmung aufweist, die mit den axialen Flanschen des ringförmigen Teils in Eingriff steht und die voneinander im Abstand liegende ausgesparte Teile auf der vom Flügelrad abgekehrten Seite aufweist, welche Taschen zwischenüem Gehäuse und den Endplatten bilden, sowie A* Durchlässe von einer Seite der Platte auf die andere angrenzend an die ausgesparten Teile, so daß Flüssigkeit vom Flügelrad den Taschen zugeführt wird, um ausgleichende Flüssigkeitsdrücke auf entgegengesetzten Seiten der Platte zu erzeugen.
2. 2. Pumpe und Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgesparten Teile aus im Abstand liegenden radialen Schlitzen bestehen, von denen jeder einen Dichtungsteil enthält, der die Taschen begrenzt.

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3. 3. Pumpe und Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 zweite ausgesparte Teile zwischen den radialen Schlitzen vorgesehen sind, wodurch die Taschen erweitert werden.
4. 4. Pumpe und Motor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dai3 zwischen den radialen Schlitzen durch die Endplatte hindurchgehende Durchlässe vorgesehen sind, welche die Verbindung zwischen dem Flügelrad und den Taschen herstellen.
5. 5. Pumpe und Motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dai3 ein Teil des Gehäuses dicht rund um einen Teil des Umfanges des Flügelrades paßt, um Flüssigkeit dazwischen einzuschließen, wobei der Umfang der Endplatte angrenzend an diesen Teil abwechselnd in Berührung mit dem Gehäuse und im wesentlichen Abstand von demselben liegt.
6. 6. Pumpe und Motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Paar zusammenwirkender umlaufender Flügelräder und eine Endplatte in der in Fig. 8 gezeigten Form.
7. 7. Druckplattenanordnung für entsprechende Enden eines Paares von zusammenwirkenden Flügelrädern, die in einem Gehäuse enthalten und in Lagern in dem Gehäuse angeordnet sind, gekennzeichnet durch einen ringförmigen Teil in dem Gehäuse an jedem Lager, der einen Außendurchmesser aufweist, welcher dem entsprechenden Lager gleich ist, und der zwischen dem Lager und dem Flügelrad angeordnet ist, durch einen axialen Flansch mit verringertem Durchmesser auf dem ringförmigen Teil, der sich gegen das Flügelrad erstreckt, und durch eine Endplatte, die gegen das Ende der Flügelräder zwischen den ringförmigen Teilen und den Flügelrädern anliegt, wobei die Platte eine ringförmige Ausnehmung aufweist, welche mit den axialen Flanschen des ringförmigen Teils in Eingriff steht, sowie voneinander in Abstand liegende ausgesparte Teile auf der vom Flügelrad abgekehrten Seite, welche Taschen zwischen dem Gehäuse und den Endplatten bilden.
8. 8. Druckplattenanordnung nach Anspruch 7» dadurch gekenn-

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   zeichnet, daß angrenzend an die ausgesparten Teile Durchlässe von einer Seite der Platte zur anderen vorgesehen sind, so daß Flüssigkeit vom Flügelrad den Taschen zugeführt wird, um ausgleichende Flüssigkeitsdrücke auf entgegengesetzten Seiten der Platte zu erzeugen.
9. 9. Druckplattenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Endplatte die in Fig. 8 gezeigte Form aufweist,
10. 10. Druckplattenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die ausgesparten Teile aus im Abstand liegenden radialen Schlitzen bestehen, von denen jeder einen Dichtungsteil enthält, der die Taschen begrenzt.
11. 11. Druckplattenanordnung nach Anspruch 1O, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den radialen Schlitzen durch die Endplatte hindurchgehende Durchlässe vorgesehen sind, welche die Verbindung zwischen dem Flügelrad und den Taschen herstellen.

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