DE2306540A1 - Zahnradpumpe - Google Patents

Description

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Sperry Rand Corp. 227 225

Zahnradpumpe

Eine befriedigende Arbeitsweise von Zahnradpumpenuund besonders Flüssigkeita-Hochdruckpuiiipen beruht auf der Aufrechterhaltung eines engen Spiels zwischen den sich drehenden und den feststehenden Teilen. Hines der schwierigsten Probleme ist dabei die Abdichtung der Seitenflächen der Zahnrader zum Pumpengehuuse, sowohl am Zahnkranz wie auch an der Narbe. Gewöhnlich ist ein druckbeiastetes Dichtungselement vorgesehen, das mit der einen Seite der Zahnräder in Beührung steht und durch Flüssigkeitsdruck nach innen gepresst wird. £m Laufe der Jahre wurden für diese Frage zwei Hauptlösungen gefunden; die erste sieht eine starre, gleitende Seitenplatte vor, die auf einer begrenzten Flache Druck ausgesetzt ist und so die Abdich-, tung an den Zahnradseitenflächen gewährleistet. Die starre Ausfuhrungsform ist deswegen notwendig, weil der Druckgradient von Null auf Maximalhöhe entlang des Kopfkreises der Zahnräder steigt, wenn die Zwirne von der JJinlai.'-- zur Aushu-seite sich bewegen. Der Gegendruck auf der Rückseite der seitenplatte ist

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jedoch ein konstanter Druck, der an der Auslaßseite abgenommen wird, und bei einer flexiblen Seitenplatte wurden sich überhöhte Drücke in der Nähe der Einlaßseite entwickeln. Typisch für diese Ausbildungsform sind die US-Patentschriften 2 044 873 und 2 842 066. Bei der anderen Ausführungsform wird eine dünne, flexible Seitenplatte verwendet, die größer als der Pumpenraum ist und die durch Druckbeaufschlagung an bestimmten Stellen so gebogen wird, daß sie die Zahnradseiten berührt, wobei der Druck an verschiedenen Stellen entlang des Druckgradienten abgenommen wird. Ein Beispiel hierfür ist die US-Patentschrift "2 809 592.

Nachteilig bei der ersten Ausführungsform ist der zusätzliche Weg für das Lecköl und ein entsprechender Verlust an Wirkungsgrad, und zwar infolge der Notwendigkeit, daß die Seitenplatte gegenüber dem Pumpenraum an dessen Umfang eine gleitende Bewegung ausführen muß. Der Nachteil der zweiten Ausführungsform beruht auf der Notwendigkeit, daß eine große Anzahl getrennter Druckvertiefungen entlang des vom Druckgradient beschriebenen Bogens vorzusehen sind, sollen überhöhte örtliche Drücke entlang der verschiedenen Abschnitte der flexiblen Seitenplatte vermieden werden.

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Za den Versuchen, diese beiden Nachteile auszugleichen, gehört auch die in der US-Patentschrift 3 37b 824 vorgestellte Vorrichtung, bei der eine starre Seitenplatte vorgesehen ist, die einen HCiiwucheren Abschnitt in der Nahe der Zahnrad-Umfange besitzt und so eine Biegung zu den Zahnradseiten und von ihnen weg erlaubt, ohne daß eine gleitende Abdichtung an diesen Stellen notw endig ist, die darüber hinaus jedoch die Starrheit einer dicken Seitenplatte an den wichtigsten Dichtungsstellen beibehält und damit die Beaufschlagung mit Förderdruck auf einer einheitlichen Fl:-.ehe der Kuckseite der Seitenplatte gestattet. Die Herstellung einer solchen Seitenplatte ist jedoch schwierig und kostspielig, da .Sicken abgestufter Tiefe notwendig sind, was eine wirtschaftliche Herstellung ausschließt.

Die xvu vorhergehenden beschriebenen Versuche einer Abdichtung durch eine Seitenplatte befassen sich mit dem Problem des variablen hydraulischen Drucks an der Dichtungsfläche der Seitenplatte, der sich entlang eines sich über den gesamten Zahnrad-Kopfbogen von der Einlaßseite zur Auslaßseite erstreckenden (gradienten aufbaut, wobei der für die Beaufschlagung der Rufekseite der Seitenplatte am besten geeignete Druck der Förderdruck ist.

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Die vorliegende Erfindung geht an dieses Problem in der

Weise heran, daß der Bogen, entlang dessen sich der Druckgradient aufbaut, stark verringert wird, wodurch der Hauptteil des Kopfkreiöes der Zahnrader einschließlich des Teils des I^opfkreises am Eingriff der Zähne dem Förderdruck sowohl auf der Dichtungsseite wie auf der Rückseite unterliegt. Dadurch kann eine dünne flexible Seitenplatte verwendet werden, die auf wenig kostspielige Weise durch Stanzen hergestellt werden kann. An der Seitenplatte selbst werden sehr wirkungsvoll überhöhte Anpressdrücke vermieden, da der volle Förderdruck sowohl an der Dichtungseite wie auch der Rückseite angelegt werden kann, und zwar über einen ziemlich großen Teil des Kopfkreises seitlich von jedem Zahnrad, wobei dieser Kopfkreis auch den Teil am Eingriff der Zähne einschließt und gerade die für wirkungsvolle Abdichtung und Betrieb entscheidenden Stellen umfaßt.

Die Erfindung sieht eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor vor, mit mehreren Zahnrädern, die jeweils eine Narbe und einen Zahnkranz besitzen und deren Seitenflachen in gemeinsamen Ebenen liegen mit einer Antriebswelle für eines der Zahnräder,

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einem mehrteiligen Gehäuse, das die Zahnräder umschließt und sie in ihrer Drehbewegung abstützt, mit einem Saugleitungsanschlui» und einem Druckleitungsanschluß an entgegengesetzten Seiten der Eingriffsstelle der Zähne, mit einer beweglichen Seitenplatte auf der einen Seite der Zahnräder sowie einer Vorrichtung im Pumpengehäuse zur Beaufschlagung mit Förderdruck, um die Seitenplatte an die Zahnräder anzupressen, wobei die Seitenplatte infolge ihrer Form den Zahnkranz nur in einem Kreisbogen von der Saugseite her von nicht mehr als 90 sowie im Kreisbogen der Eingriffsstelle der Zahnräder überdeckt, während die Seitenplatte die Zahnradnarben an ihrem ganzen Umfang überdeckt.

Die Erfindung soll nachstehend anhand von Ausführungsbeiapielen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert werden. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt einer Zahnradpumpe

in einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Fig. 2 Eine Seitenansicht, die teilweise entlang

der Linie 2-2 der Fig. 1 geschnitten ist.

Fig. 3 Eine Ansicht der Dichtungseeite der Seiten

platte.

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Fig. 4 Eine Ansicht der Rückseite der Seiten

platte .

Fig. 5 Ein Teilschnitt eines Ausschnitts aus der

Fig. l.;;

Die Zahnradpumpe entsprechen dar dargestellten Ausfuhrungsform der Erfindung umfaßt ein dreiteiliges Pumpengehäuse 10, in dem ein Zahnräderpaar 12 sitzt, von denen jedes mit einer Welle versehen ist, die in Wellenlagern 14 gelagert sind, und wobei eine der Wellen eine Antriebswelle 16 ist. Die drei Teile des Pumpengehäuses 10 werden durch Gehäuseschrauben 18 und Gehäusebolzen 20 zusammengehalten; das Pumpengehäuse besitzt den üblichen Saugleitungsanschluß 22 und Druckleitungsanschluß 24; all dies ist typisch für eine der vielen Ausführungsformen von hydraulischen Zahnradpumpen.

Eine biegsame Seitenplatte 26 ist zwischen zwei der Teile des Pumpengehäuses 2 eingeklemmt. Die Seitenplatte besteht vorzugsweise aus einem Bimetall wie zum Beispiel Stahl an der Ruckseite und Bronze-Lagermetall an der Dichtfläche.

Die Seitenplatte 26 besitzt einen ovalen Umriß und besteht im

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wesentlichen aus zwei Hauptteilen, dem Randteil 28 und dem Dichtungsteil 30. Diese beiden Teile sind durch einen Dichtungeschlitz 32 getrennt, der ungefähr die Form einer 3 hat sowie durch eine Durchlaßöffnung 34 gegenüber der Einlaßseite des Pumpengehäuses. Diese Offnungen werden zusammen mit den Löchern für die Schrauben und Bolzen vorzugsweise aus dem Flachmifcrial ausgestanzt, wobei der Dichtungsteil 30, der ungefähr die Form eines- Brillengestellts hat, stehen bleiben muß. Der Dichtungsteil umfaßt einen sich über 270° erstreckenden Dichtungsring 36 fur jedes Zahnrad, der radial die jeweilige Narbenseite jedes Zahnrads überdeckt. Die beiden Dichtungsringe 36 sind an der Eingriffs stelle der Zähne durch einen Dichtungssteg 38 verbunden. Trägerteile 40 verbinden jede der beiden Dichtungsringe 36 mit dem Randteil 28; diese Träger erlauben das Anpressen der Dichtungsteile an die Seiten der Zahnradnarben, während das Randteil 28 starr zwischen die Teile des Puinpengehäuses eingeklemmt ist.

Zum Zwecke der Anlegung von Dichtkraft an die Seitenplatte ist entsprechend den Fig. 2 und 5 das benachbarte Pumpengehäuse Teil auf der Ruckseite der Seitenplatte 26 mit einer symmetrischen Gehäusenut 42 versehen, die dem Dichtungsschlitz 32 entspricht

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und sich über eine begrenzte Strecke radial nach innen in den Bereich der Dichtungsringe 36 erstreckt. Die Gehäusenut 42 erstreckt sich außerdem am Umfang über die Enden des Dichtungsschlitzes 32 hinaus, und zwar ungefähr zur Hälfte in den Bereich der Trägerteile 40. Ln dieser Gehäusenut liegt eine Elastomär-Dichtung 44, die durch ein Abstandsstück 4ü in ihrer Stellung gehalten werden kann. Die Gehäuse'nut 42 ist dem Förderdruck durch den Dichtungsschlitz 32 ausgesetzt.

Bei Betrieb der belasteten Pumpe ist also der Randteil 28 der biegsamen Seitenplatte 26 starr zwischen die Pumpengehäuse-teile eingeklemmt, während das Dichtungsteil 30 sich infolge des biegbaren Trägerteils 40 frei bewegen kann. Der Flüssigkeitsdruck gelangt von der Förderseite durch den Dichtungsschlitz 32 zur Gehäusenut 42; damit liegt der volle Förderdruck an dem Bereich des Dichtungsteils 30, der sich innerhalb der Gehausenut 42 befindet, wie auch an dem Bereich der Trägerteile 40, die gleichfalls innerhalb der Gehäusenut 42 sich befinden. Die Dichtungsseite ist an der gesamten Berührungsfläche nut den Zahnradnarben dem vollen Förderdruck ausgesetzt, und zwar über einen Bogen, der sich von der Eingriffs stelle der Zähne an. Umfang bis zu den Enden des Dichtungsschlitzes 32 erstreckt. Diese Trennkraft

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wird im wesentlichen aufgehoben durch den Druck, der über
die Gehäusenut 422 an denselben Bogen angelegt wird, der
jedoch in radialer Richtung ein anderes Maß hat. Die Trägerteile 40 unterliegen den durch diesen Druck ausgeübten Biege· kräften und geben in dem Maße nach, wie der Dichtungsteil 30 seine Stellung in enger Berührung mit den Seiten der Zahnradnarben muß, um das Spiel so ausfrechtzuerhaltin, daß unter
allen Bedingungen ein der ölfilmstärke entsprechender optimaler Wert gegeben ist. Damit besteht keine Notwendigkeit mehr für verhältnismäßig starre Seitenplatten, oder auch für biegsame Seitenplatten mit getrennten Abschnitten, die jeweils mit hydraulischen Drücken von den verschiedenen Stellen längs des Kreisbogens des Zahnrads verbunden sind.

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Claims (1)

1. PATEN TANSPKüCHE

   1. J Zahnradpumpe oder Zahnradmotor mit mehreren

   Zahnrädern, die jeweils eine Narbe und einen Zahnkranz besitzen und deren Seitenflächen in gemeinsamen Ebenen liegen, mit einer Antriebswelle für eines der Zahnräder, einem mehrteiligen Gehäuse, das die Zahnrader umschließt und sie in ihrer Drehbewegung abstutzt, und mit einen! äaugleitungsanschlul.· und einem Druckleitungsanschlufc an entgegengesetzten Seiten der Eingriffsstelle der Zuhne, dadurch gekennzeichnet,

   daß eine bewegliche Seitenplatte auf der einen Seite der Zahnräder vorgesehen ist, sowie eine Vorrichtung im Pun.pengehäuse zur Beaufschlagung mit Förderdruck, um die Seitenplatte an die Zahnrader anzupressen, da/, die Seitenplatte infolge ihrer Form den Zahnkranz nur in einem Kreisbogen von der Saugseite her von nicht mehr als 90 sowie im Kreisbogen der Eingriffs stelle der Zahnräder überdeckt, und dafc · die Seitenplatte die Zahnradnarben an ihrem ganzen Umfang überdeckt.

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   2. Zahnradpumpe ode*· Zahnradmotor entsprechend

   Anspruch 1,

   dadurch gekennzeichnet, d-~i- ein Kanal in der Zahnradpumpe oder den! Zahnradmotor voi· gesehen ist durch den F or der druckmittel an die Zaiuiköpfe an einer Stelle gelangen kann, die nicht mehr als ν.)Πι Saugleitungsanschlufc entfernt ist.

   o. Zahnradpumpe oder Zahnradmotor entsprechend

   irgendeinen: der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, da f.* die Seitenplatte einseitig am Pumpengehause befestigt

   4. Der Zusammenbau entsprechend irgendeinen der Ansprüche 1 bis 3,

   dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenplatte aus einer einheitlichen, biegsamen Platte gleichmäßiger Dicke besteht.

   5. Zusammenbau entsprechend Anspruch-4, dadurch gekennzeichnet,

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   dalj die Seitenplatte zwischen Teile des Pumpengehäuses eingespannt ist.

   6, Zusammenbau entsprechend Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß kreisförmige Flächen vorgesehen sind, die gegen die Seiten der Zahnräder gepresst werden,

   7, Zusammenbau entsprechend Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreisflächen vom Umfangsteil über mehr als eines Kreisbogens an jedem Zahnrad durch einen durchgehenden Schlitz getrennt sind, der die HDchdruckbögen der Zahnräder umgibt, sowie durch eine öffnung, die am Druck"-mittel-Einlatöbogen der Zahnräder liegt.

   8, Zusammenbau entsprechend Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenplatte mit kurzen biegsamen Trägerteilen versehen ist, die das Randteil und das Dichtungsteil an einem Bogen der Zahnräder verbinden, der zwischen den Enden des Dichtungsschlitzes und der Dichtungsöffnung liegt.

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   9. Zahnradpumpe oder Zahnradmotor entsprechend

   Anspruch 3,

   dadurch gekennzeichnet,

   dal- das Dichtungsteil die Form eines Brillengestells hat und von dem Randteil durch einen Schlitz getrennt ist, der die Form einer 3 hat.

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