DE2212529A1

DE2212529A1 - Verbesserung an Zahnradpumpen

Info

Publication number: DE2212529A1
Application number: DE19722212529
Authority: DE
Inventors: Corrado Menini
Original assignee: Lamborghini Oleodinamica SpA
Current assignee: Lamborghini Oleodinamica SpA
Priority date: 1971-03-17
Filing date: 1972-03-15
Publication date: 1972-11-23
Also published as: FR2178282A5; ES400740A1; GB1380768A; US3816042A

Description

DR. ING. Q. RIESLiNCa

PATENTAN WALl

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L 30Q~20-10/Uh

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899 Lindau (Bodensee)

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14.3. 72

Fa. Lamborghini Oleodinamica Srp. A., in Funo di Argelato (Bologna)

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Verbesserung««·an Zahnradpumpen

Unionspriorität in Italien 17. März 1971 Nr₀ 3369 A/71 Die Erfindung betrifft eine öldynamische Zahnradpumpe mit im Verhältnis zu einer festen Umlaufzahl konstanter Fördermenge,,

Die Pumpe ist derart konstruiert, daß sie die folgenden Grundvorteile zu bieten vermag, von denen einige bereits bekannt, andere wieder neuartig sind:

Die Fördermenge bleibt bei Veränderung des Druckes und der Temperatur der Flüssigkeit insoweit konstant, als die Abstreichwände gegen die

Fernschreiber: Sprechzeit: Bankkonten: Postscheckkonto:

054374 nach Vereinbarung Bayer. Staatsbank Lindau (B) Nr. 1562 München 29525

Bayer. Hypotheken- u. Wechsel-Bank Lindau (B) Nr. 27B920

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Stirnseiten der Zahnräder öldynamisch ausgeglichen und im Gleich« gewicht gehalten werden.

Die Gummiringdichtungen, die zum Abdichten der unter Druck stehenden Flüssigkeit dienen, werden nicht herausgedrückt, da die Formänderungen der unter hohen Drücken stehenden Teile die Lagerungen der Dichtungen selbst nicht verändern.

Die Verbindung der Einzelteile erfordert in konstruktiver Hinsicht keine besondere Präzision und Toleranzen, da die zum Ausgleichen und Abieichen dienenden Teile voneinander unabhängig und getrennt sind, auch wenn sie während des Betriebs öldynamisch miteinander verbunden sind.

Es ist bekannt, daß die Lebensdauer der Mehrzahl der Pumpen von der Haltbarkeit der Dichtungen abhängig ist. Andererseits ist auch bekannt, daß die Ursache der Beschädigung solcher Dichtungen die Veränderung der Lagerungen dieser Dichtungen unter Druck ist. Deshalb treten in diesen Pumpen beim Übergang von 0 atm. zum höchsten Betriebsdruck Rißbildungen auf, so daß die Dichtung vom Höchstdruck in den gebildeten Spalt gedrückt und gleichzeitig die Dichtung zerschnitten wird.

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Die Erfindung bezweckt, irgendeine Veränderung in der Lagerung der Dichtungen· auch beim Übergang vom Druck O zum Höchstdruck zu verhindern, d. h. auch wenn sie den Formänderungen wie bei anderen Pumpen standhalten, haben diese Formänderungen auf die Lagerungen der Dichtungen keinen Einfluß.

Der Wert der Erfindung wird umso deutlicher, als die oben erwähnten Kennzeichen hinsichtlich der Lebensdauer vorhanden sind, auch wenn die Pumpe selbst alle übrigen Aus- und Abgleichmerkmale für die Abdichtung der von den Zahnrädern bestrichenen Stellen aufweist. M. a. W., die Zahnradpumpe, auf die sich die Erfindung bezieht, ist mit einem hydraulischen Ausgleich an den Teilen versehen, welche die von den Zahnrädern bestrichenen Stellen bilden, und zwar, wie es in anderen bekannten Pumpen der Fall ist, jedoch in anderer Weise als bei diesen, wird der Ausgleich in der erfindungsgemäßen Pumpe mittels technischer Lösungen erzielt, welche die Veränderung der Sitze der Dichtungen und somit die Zerstörung derselben verhindern.

Das Prinzip der Nichtverformbarkeit der Lagerung von Dichtungen beruht darauf, daß für den Ausgleich ausschließlich zylindrische Lagerungen benutzt wad en.
Es ist bekannt, daß eine freie zylindrische Hohl-Welle ohne Schwierig-

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keit mit minimalem notwendigem Spiel für das einwandfreie Arbeite verhalten der Dichtungen ausgeführt werden kann. Ein Merkmal der Erfindung ist das Vorhandensein eines exzentrischen Ausgleiches und eine Abdichtung zwischen den Zahnradlagerbuchsen und dem Pumpenkörper, die ausschließlich aus Bauteilen von zylindrischer Form zusammen« gesetzt sind.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt der Pumpe dargestellt;

in Fig. 2 ist eine Vorderansicht der Pumpe ohne Deckel, jedoch mit Ausgleichringen wiedergegeben;

in Fig. 3 ist eine Ansicht der Pumpe ohne Deckel und vordere Abstreifhülse dargestellt;

Fig. 4 zeigt im Schnitt eine Einzelheit der Dichtung und des zugehörigen Aus gleichringes;

Fig. 5 stellt eine Dichtungseinzelheit in Draufsicht dar, und

Fig. 6 zeigt dieselbe Einzelheit nach Fig. 5 im Schnitt.

In Fig. 1 sind alle Bestandteile der Pumpe zusammengestellt. Das Antrieb-

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zahnrad 1 wird von der Antriebswelle 2 angetrieben und wird von der vorderen Hülse 3 und der hinteren Hülse 4 gehalten. Das Abtriebs-Zahnrad 5 wird ebenfalls von denselben Hülsen 3 und 4 gehalten. Das ganze Aggregat der beiden Zahnräder 1 und 5 und der Hülsen 3 und 4 ist im Pumpenkörper 6 gelagert.

Die Öffnung im Körper 6, die die Zahnräder und die Abstreichhülsen aufnimmt, hat die Form einer Acht, wie aus Fig. 2 ersichtlich ist. Diese Form gibt das Profil der beiden ineinandergreifenden Zahnräder wieder. ... ■

Die Lager hüls en der Zahnräder wirken auch als Dichtungsabstreifer an den Stirnseiten der Zahnräder 1 und 5 und da diese Hülsen auf den Naben der Zahnräder schwingen, können sie auch an den Flächen 7 und der Zahnräder haften. Ebenfalls in der Fig. 1 ist die Grundplatte 9, welche die hintere Seite des Pumpenkörpers, und der Deckel 10, der die Vorderseite desselben Pumpenkörpers abschließt, sichtbar. Sowohl die Grundplatte als auch der Deckel sind auf dem Pumpenkörper mit in der Zeichnung nicht wieder gegebenen Schrauben befestigt.

Die Grundplatte 9 weist eine durchgehende Bohrung U mit Ölfängerdichtung 11 bis auf, welche das Austreten der Antriebswelle 2 ermöglicht. Beim Betrachten der Fig. 3 ist festzustellen, daß, wenn die beiden

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Zahnräder in den durch die Pfeile 12 und 13 angedeuteten Richtungen umlaufen, die Flüssigkeit durch eine Saugöffnung 14 in die Pumpe einströmt, in die Hohlräume zwischen den Zähnen eindringt und sie ausfüllt, um dann dunh eine andere Förderöffnung 15 herausgedrückt zu werden. Um hohe Drücke erreichen zu können, muß offenbar an folgenden Stellen eine vollkommene Abdichtung herbeigeführt werden:

An den Flächen 7 und 8 (Fig. 1) zwischen Zahnradstirnseite und den Lagerhülsen 3 und 4 - zwischen den Zahnköpfen und dem Pumpenkörper an den Stellen 16 und 17 (Fig. 3) - und vom Punkt 18 zum Punkt 19 längs dem ganzen Umfang auf der Ansaugseite der Hülsen 3 und 4 zwischen den Hülsen selbst und dem Körper (Fig. 2). Praktisch tritt eine vollständige Isolierung zwischen der Förderseite (Druck) und der Ansaugseite (Einlauf) ein.

Während die Abdichtung zwischen Zahnscheitel und Pumpenkörper durch den Druck selbst gewährleistet ist, der die Zahnräder in Saugrichtung bewegt (Fig. 3), was auch für die beiden Hülsen 3 und 4 gilt, muß jedoch ein Längsdruck in Pfeilrichtung 20 (Fig. 1) erzeugt werden, um die Abdichtung auf den Flächen 7 und 8 zu gewährleisten.

Es ist bekannt, daß dieser Längsdruck, dem die Hülsen 3 und 4 auf

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den darüber streichenden Zahnrädern entgegenwirken, mittels ei ner hydrostatischen Verbindung zwischen der Förderzone und der Aussenseite der Abstreifhülsen 3 und 4 (Fig. 1) bewirkt wird (Fig. 1). In unserem Fall wird im einzelnen der "Gegendruck" nur gegen die Hülse 3 in Richtung 20 der Deckelseite 10 (Fig. 1) gelenkt, wodurch ein Druck- und Rückdruckverschluß an den Flächen 7 und 8 bewirkt wird. Was hier als "Gegendruck" bezeichnet wurde, ist der Druck, der zwischen dem Deckel 10 und der Hülse 3 (Fig. 1) auf der Seite 22 infolge der Verbindung 23 mit der Förderöffnung 15 (Fig. 2) auftritt. Die Hülse 3 (Fig. 1) stellt somit eine Wand dar, die beiderseits einem hydrostatischen Druck unterworfen ist. Die Innenfläche 7, die mit den Zahnflanken in Kontakt steht, ist einem nicht gleichmäßig auf ihrer Oberfläche verteilten Druck unterworfen, der bei der Saugöffnung 14 (Fig. 3) gleich Null und ein Maximum bei der Förderöffnung 15 ist; der besseren Deutlichkeit halber ist in Fig. 3 schraffiert die Oberfläche der einem Innendruck unterworfenen Hülse 3 dargestellt. Wie ersichtlich, liegt der Schwerpunkt 21 (Fig. 2) der sich aus dem Innendruck ergibt, nicht auf der Symmetrieachse der Hülse, sondern wird um eine gewisse Größe in Richtung der Förderöffnung (Fig. 3) verlagert.

Da nun die Hülse vollkommen ausgewuchtet ist, nuß nachgeprüft werden, ob die Schwerpunkte der Drücke auf die beiden Seiten 7 und 22 unter sich

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in Fluchtlinie liegen und ob die Resultierende des Gegendruckes gleich der oder etwas größer als die Resultierende des Innendruckes ist.

Da die Druckverteilung auf der Innenfläche 7 der Hülse und infolgedessen die im entgegengesetzten Sinne zur Richtung 20 derselben und dem zugehörigen Schwerpunkt 21 resultierende Kraft bestehen bleibt, muß auf die Verteilung des Gegendruckes gewirkt werden, damit der zuvor erwähnte Zustand vollkommenen Ausgleiches gewahrt bleibt. Dies wird erreicht, indem man die Außenfläche 22 der Hülse 3 in zwei Zonen teilt: eine durch die Verbindung 23 mit der Förderseite der Pumpe dem Druck unterworfene Zone und eine nicht unter Druck befindliche, indem sie mit der Ansaugseite der Pumpe verbunden wird. Diese Verbindung ist in der Zeichnung nicht dargestellt.

Die Größe, die Form und die Lage dieser Zonen bestimmen den Wert und den Schwerpunkt der Resultierenden des Gegendruckes.

Die bekannten Systeme zur Abgrenzung dieser Zonen sind verschieden, können aber durch zwei Kategorien veranschaulicht werden: 1. Kategorie: In den Deckel werden Vertiefungen als Lagerungen für die darin aufzunehmenden Dichtungen gearbeitet. Diese Vertiefungen sind in ihrem Umfang so gestaltet, daß eine auf die Hülsen wirkende Druck- und eine Unterdruckzone geschaffen werden. Dieses Verfahren hat den großen Nachteil, daß die Dichtungen zu Bruch gehen können, wenn ihre Lagerungen im Deckel entweder einer Verformung nach der Aussenseite des Deckels hin unterworfen werden, sofern dieser selbst unter Druck

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steht, oder Bewegungen nach der Innenseite der Hülsen ausgesetzt sind. Diese beiden Bewegungen verändern die Lagerung der Dichtung und suchen eine Öffnung zwischen Hülse und Deckel zu schaffen, durch die die Dichtung unter Beschädigung hinaus gedrückt wird.

2. Kategorie: In der achtförraigen Absteichhülse werden zwei Naben ausgebildet, die mit den Hülsen selbst ein Ganzes bilden. Diese Naben wirken als Kolben und sind in zwei zylindrischen, in den Deckel gearbeiteten Sitzen gelagert. Diese Kolben unter Hinzufügen von Dichtungen bilden zwei kreisrunde Zonen, die nicht unter Druck gesetzt werden; bei geeigneter Bemessung dieser Kolben kann man den Gegendruck auf die achtförmigen Hülsen entsprechend einstellen.

Dieses System, wenn es auch nicht die Mängel der ersten Kategorie aufweist, da die zylindrische Lagerung der Dichtung nicht verformt wird, bereitet jedoch enorme Schwierigkeiten einerseits hinsichtlich der achtförmigen Hülsen, andererseits hinsichtlich des Festkeilens, das eine absolute Präzision zwischen den Mittelpunkten der im Pumpenkörper gelagerten Hülsen und den Mittelpunkten der im Deckel gelagerten Kolben.

Die durch die Erfindung gebotene neue Lösung vereinigt die Vorteile eines nicht verformbaren Lagersitzes mit denjenigen der größeren Leichtigkeit der Konstruktion und der vollkommenen Auswuchtung.

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Bei der vorliegenden Pumpenbauart wird die Plächenabgrenzung mittels zweier gleicher Ringe 24 und 25 erreicht, die aus der entsprechenden achtförmigen Hülse ausgehoben sind, s.Fig. 1 und Fig. 4 (wo einer der beiden Ringe 24 und 25 vergrößert ist). Jeder Ring ist mit einem Rand 26 (Fig. 4) versehen, der der Oberfläche 7 der Hülse aufliegt und zwei Zonen abgrenzt (Druck 27 und Unterdruck 28). Dieser Ring wird wegen seiner besonderen Druchmesserunterschiede (29 kleinerer, 30 größerer Durchmesser) durch den Flüsägkeitsdruck gegen die Hülse 3 (Fig.4) gedrückt, so daß ein ständiges Aneinanderhaften gewährleistet ist und der Ring unter Druck mit der Hülse ein Ganzes bildet. Wie aus der Fig. 4 oben ersichtlich ist, gleitet der Ring 24 mit seinem Durchmej*· ser 29 in einer in den Deckel gearbeiteten Lagerung. Die Einstellung der Lagerungen der Ringe 24 und 25 steht von diesen etwas ab, da sie mit den Ringen kein Ganzes bilden und somit nur der Durchmesser der Lagerung und derjenige des Ringes bearbeitet werden müssen. Eventuelles Einpassen beeinflußt die Ringe und ihre Sitze nicht, da diese Ringe, wie oben beschrieben, sich abstützen und deshalb auf den Hülsen selbst gleiten können. Der Ring 24 und der Sitz, in dem er längsweise gleitet, bilden die Lagerung für die Dichtung 31 (Fig. 4). Zwischen dem Ring und seinem Sitz verbleibt ein Minimalspiel, das sich unter Betriebsbedingungen nicht ändert und darauf beruht die erforderliche Nichtverformbarkeit der Lagerung, damit die Dichtung 31, die das Spiel zwischen Ring und Sitz abschließt, nicht nach außen ge-

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drückt wird. Außerdem sind, wie aus Fig. 2 zu ersehen, diese Ringe zur Hülse nicht symmetrisch, sondern um eine Größe 32 verschoben sind, so daß der Schwerpunkt des Gegendruckes in Fluchtlinie mit dem Schwerpunkt 21 des Innendruckes (Fig. 3) und (Fig. 2) zu liegen kommt. Um zum gleichen Zweck die isolierenden Abdichtungen zwischen der Druck- und der Niederdruckseite der Pumpe zu ergänzen, wurde eine dritte, ebenfalls zylindrische Dichtung (Fig. 5-6) zur Umfangsdichtung von Punkt 18 zum Punkt 19 (Fig. 2-5) verwendet. Tatsächlich ist es schwierig, zum Zweck der Abdichtung die Hülse 3 und den Pumpenkörper 6 an der Stoßstelle 34 der beiden Umfange zu verbinden, die das Profil der Hülse selbst bilden (Fig. 5).

Wenn auf der Förderseite 15 keine solche Abdichtung erforderlich ist, sondern eher eine Durchtrittsöffnung, bzw. Verbindung 23, um den bekannten Gegendruck (Fig. 2) auszugleichen ist es unerläßlich, daß auf der Ansaugseite kein Flüssigkeitsdurchtritt sowohl längs dem Umfang von Punkt 18 bis Punkt 19 als auch zwischen der Gegendruckzone und der Saugzone vorhanden ist. Bei der gegenwärtigen Pumpenbauart wurde die Stoßstelle 34 der beiden Umfange auf der Ansaugseite dadurch vermieden, daß der durch einen zylindrischen Teil 35 ersetzt wurde, der sowohl die achtförmige Hülse 3 als auch den Pumpenkörper 6 berührt. In Fig. 5 ist der zylindrische Teil 35 mit der Dichtung 33 ersichtlich, der in einer Vertiefung gelagert ist, die zur Hälfte 36 in der Hülse 3

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und zur anderen Hälfte 37 im Körper 6 ausgebildet ist. Auch in diesem Fall verändern die Bewegungen der dem Gegendruck unterworfenen Hülse 3 in keiner Weise die Lagerung der Dichtung

Patentansprüche

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Claims

Patentansprüche

[ !.^Zahnradpumpe für Flüssigkeiten mit Ausgleich und Auswuchtung an den seitlichen Absteichflächen der Zahnräder durch einen Gegendruck in Abhängigkeit vom Förderdruck, in der die Dichtungen zur Abdichtung des Gegendruckes zylindrische Lagerungen aufweisen, gekennzeichnet durch Begrenzungsringe für den Gegendruck, die von der Abstreich-Ycand oder -hülse der Zahnräder unabhängig, jedoch mit dieser Wand durch eine mechanische Oberflächendichtung in Abhängigkeit von den unterschiedlichen Durchmessern der Ringe verbunden sind, welche das ständige Aneinander haften der Kontaktflächen zwischen Ringen und Abstteichwand assymmetrisch angeordnet sindj um den Schwerpunkt des Gegendruckes zum Förderausgang hin zu verlagern und ihn mit dem Schwerpunkt des Innendruckes der Absteichwand zusammenfallen zu lassen.
2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Begrenzungsringe für den Gegendruck an den Abstieichwänden, wobei diese Ringe normale, ringförmige Lagerungen für Gummi- oder dgl. Dichtungen bilden, die Lagerungen in den Kupplungsspielräurnen während der Axialbewegungen der Zahnradabstreichwand nicht verändert werden und die Ringe von den Seitenbewegungen der Zahnräderabs tr eichwand

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freigehalten werden.
3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung zwischen Gegendruck und Ansaugöffnung im Schnittpunkt der achtförmigen Hülse stets durch eine zylindrische Dichtung gewährleistet ist, deren Lagerung auch wäiirend der Lageveränderungen der Zahnräder-Abstreichwand nicht verändert wird.

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