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Hydrostatische Zahnradmaschine Die Erfindung betrifft eine hydrostatische
Zahnradmaschine für wechselnde Drehrichtung mit und ohne druckabhängigem axialem
und radialem Spielausgleich und radialer Zu- und Abführung des Flüssigkeitsstromes,
in der mindestens zwei Zahnräder miteinander im Eingriff stehen, deren Wellenzapfen
beiderseitig in an den Zahnradseitenflächen anliegenden bzw. angrenzenden Buchsen
oder Bohrungen gelagert sind.
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Es sind Zahnradmaschinen bekannt, die vom Druckraum zum Saugraum konzentrisches
Spiel besitzen. Bei diesen wird von der Fachwelt angenommen, daß ein linearer Druckabfall
über eine lange Dicht strecke am Umfang des Kopfkreisdurchmessers vom Druckraum
zum Saugraum hin erfolgt. Diese radiale Druckverteilung ruft unterschiedliche und
hohe Lagerkräfte durch nicht abgegrenzte Druckbelastung an den Wellenlagern hervor,
die sich ungünstig auf die Lebensdauer der Zahnradmaschinen auswirken.
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Bekannt sind auch Zahnradmaschinen, bei denen die Radkammerbohrungen
mit einem leicht verschleißbaren Metall ausgekleidet werden, um durch einen Einlaufvorgang
die Größe des Spieles zum Kopfkreisdurchmesser der Zahnräder auf ein Minimum zu
reduzieren und ebenso die Lage des Spieles zu fixieren, damit die Zahnräder sich
weitgehendst in der Radkanimerbohrung abstützen können und so eine Lagerentlastung
bewirken.
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Bekannt sind weiterhin Zahnradmaschinen mit erweitertem Saug- oder
Druckraum durch die eine Druckredusierung bzw.
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eine teilweise Druckkompensierung erreicht wird und damit festgelegte
Verhältnisse hinsichtlich der radialen Druck verteilung möglich sind. Jedoch werden
durch~die bisher bekannten Leitungsanschlüsse bzw. durch die Ausbildung der
der
Saug- oder Druckräume die angestrebten Druckreduzierungen bzw. Teilkompensierungen
nicht voll genutzt. Außerdem sind bei der Erweiterung des Saugraumes zur Erzielung
einer guten Abdichtung im Bereich des Druckraumes besondere Andrück-Dichtelemente
notwendig, die einen höheren Herstellungsaufwand erfordern.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine drehrichtungsumkehrbare
Zahnradmaschine für hohen Druck zu schaffen, die durch eine Erweiterung des Druckraumes
die lagerbelssteten DrUcke teilweise ausgleicht bzw. reduziert und damit zu einer
Erhöhung des Förderdruckes führt, Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,
daß der Druckraum durch im Gehäuse zum Saugraum hin eingearbeitete Nuten, die maximal
der gesamten Radbreite oder der Zahnkopfhöhe entsprechen können, und/oder durch
die Ausnutzung der Toleranzen zwischen den Kopfkreisdurchmessern der Zahnräder und
der Radkammerbohrungen im Laufbereich der Zahnräder bis auf eine minimale Dichtlänge
von ein bis zwei Zahnköpfen so erweitert wird, daß die Längen der minimalen Dichtflächen
bis zum Schnittpunkt der Kopfkreisradien mindestens 3600 rZähnezahl entsprechen,
wobei der Saugkanal so gestaltet ist, daß die Füllung des Saugraumes axial erfolgt.
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Da die Flüssigkeitseinführung in das Gehäuse radial erfolgt, aber
durch die Dichtflächen der Flüssigkeitsstrom nicht mehr mit den Zahnlücken bzw.
mit dem Saugraum verbunden ist, wird gemäß der Erfindung weiter vorgeschlagen, daß
von der radialen Bohrung des Sauganschlusses Schrägbohrungen so angeordnet sind,
daß sie im Winkel zu Kanälen stehen, die auf Aussparungen der benachbarten Gehäuseteile
bzw. Lagerbuchsen stoßen und mit dem Saugraum in Verbindung stehen.
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Abhängig von der Größe des Verdrängungsvolumens bzw. von der Zahnradbreite
kann die axiale Förderstromzuführung
einseitig, beiderseitig oder
ohne Umlenkung direkt axial angeordnet werden.
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Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß bei spiegelbildlicher
Anordnung des Saugraumes und der Druckraumerweiterung die Zahnradmaschine für wechselnde
Drehrichtung einsetzbar ist.
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Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher
erläutert werden. In der Zeichnung zeigen: Fig. 1: einen Schnitt durch eine Zahnradmaschine
für wechselnde Drehrichtung, rechtsdrehend, Fig. 2s dieselbe Zahnradmaschine, jedoch
linksdrehend, Fig. 3: den Schnitt B-B nach Fig. 1, Fig. 4: den Schnitt A-A nach
Fig. 1, Fig. 5: eine Ansicht in Richtung y nach Fig. 4.
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In einem Gehäuse 1 (Fig. 3), das mit einer Deckplatte 4 druckdicht
verschlossen ist, sind zwei miteinander im Eingriff stehende Zahnräder 2;3 angeordnet,
die mit ihren Wellenzapfen 5 in Buchsen 6 gelagert sind. Die AntriebE-welle 7 ist
nach außen abgedichtet. Im Gehäuse 1 sind in Radkammerbohrungen 18;19, entsprechend
den Kopfkreisdurchmessern der Zahnräder 2;3, vom Druckraum 12 zum Saugraum 11 hin
Nuten 8;9 eingearbeitet, die maximal der gesamten Zahnradbreite oder der Zahnkopfhöhe
entsprechen. Durch die funktionsbedingten Toleranzen zwischen den Kopfkreisdurchmessern
der Zahnräder 2 ; 3 und den Radkammerbohrungen 18 ; 19 im Gehäuse 1 baut sich am
Umfang der Kopfkreisdurchmesser ein Druck auf, der die Zahnräder 2;3 aus der theoretisch
konzentrischen Radkammer-Lage vom Druckraum 12 zum Saugraum 11 verschiebt bzw. verstellt.
Dadurch ergeben sich exzentrische Spalte 20;21, die für die angestrebte Druckraumerweiterung
bis auf die Dichtlängen der Dichtflächen 13;14 von mindestens 36 Grad vom Schnittpunkt
10 der Kopfkreisradien bis zum erweiterten Druckraum konstruktiv ausgenutzt werden.
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Durch die selbsttätige Verschiebung der Zahnräder 2;3 an die Dichtflächen
13;14 stützen sich die Zahnräder an den Dichtflächen und teilweise an den Radkammerbohrungen
18;19 ab, wodurch sich eine zusätzliche Lagerfläche zur Entlastung der Zahnradwellenlagerung
5;6g7 ergibt.
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Von der anfangs radialen Bohrung des Sauganschlusses 15 erfolgt durch
eine Gabelung des radial eingeführten Flüssigkeitsstromes die axiale Umlenkung in
den Saug- bzw. Druckraum über Schrägbohrungen 16 und winklig zu den Schrägbohrungen
16 stehenden Kanälen 17, die auf Aussparungen der benachbarten Gehäuseteile bzw.
Lagerbuchsen stoßen und dort einen Staudruck erzeugen, der sich günstig auf die
Füllung auswirken kann. Bei Geräten mit großem Verdrängungsvolumen muß zur ausreichenden
Füllung des Saugraumes die axiale Zuführung beiderseitig erfolgen; bei Geräten mit
kleinem Verdrängungsvolumen kann sie sich auf eine Seite beschränken, oder der Sauganschluß
wird direkt axial angeordnet. Im Beispiel ist eine beidseitige axiale Förderstromv
zuführung für Zahnradmaschinen für wechselnde Drehrichtung dargestellt, die eine
spiegelbildliche Anordnung der Druckraumerweiterung als auch der axialen Zu- und
Abführung des Flüssigkeitsstromes erfordert.
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Durch die erfindungsgemäße Erweiterung des Druckraumes durch in die
Radkammern eingearbeitete Nuten und/oder durch Ausnutzung der Spieltoleranzen und
der unter Druck einstellbaren exzentrischen Lage mit der dadurch eintretenden Druckraumerweiterung
bis auf ein bis zwei Zahnköpfen vor dem Schnittpunkt der Kopfkreisradien, liegen
neben der angestrebten und erzielten Teilkompensierung festgelegte Verhältnisse
für die lagerbelastende Kraftrichtung und -größe vor. Diese definierten Verhältnisse
werden auch insbesondere dadurch erreicht, daß die Zahnräder infolge der Wirkrichtung
der resultierenden Druckbelastung sich selbsttätig in Richtung der Saugseite verschieben
und damit die dichtende Anlage
in diesem Bereich gewährleistet bleibt.
Da sich dabei die Zahnräder auf einen Teil der Radkammerbohrung abstützen, ergibt
sich eine zusätzliche Lagerfläche, die ebenfalls zur Entlastung der Zahnradlagerung
führt.