DE2409118C3 - Hydraulische Zahnradpumpe oder -motor für wechselnde Drehrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydraulische Zahnradpumpe oder -motor für wechselnde Drehrichtungen mit einem Ein- und einem Auslaß und zwei in Eingriff stehenden Zahnrädern sowie mit mindestens einem Quetschflüssigkeitskanal, der mit der Hochdruckseite der Pumpe bzw. des Motors verbunden und in den im Eingriffsbereich an den Zahnrädern anliegenden Seitenflächen gebildet ist.

Bei einer vorbekannten Zahnradpumpe dieser Art (GB-PS 3 58 843) besteht der Quetschflüssigkeitskanal aus zwei sich zu einem Kanal ergänzenden Nuten, die in den beiden Seitenflächen von Lagerkörpern zur Lagerung der Zahnradwellen gebildet sind und sich von dem Auslaß der Pumpe bis etwa in die Mitte zwischen den beiden Zahnradwellen erstrecken. Wenn die Drehrichtung der Zahnradpumpe umgekehrt werden soll, werden die beiden Lagerkörper umgekehrt eingebaut, so daß sich der Quetschflüssigkeitskanal wieder zu der Hochdruckseite der Pumpe erstreckt. Dieser Umbau ist jedoch umständlich und zeitraubend.

Es ist bereits bekannt, bei drehrichtungsumkehrbaren Zahnradpumpen Doppelrückschlagventile zu verwenden, um einen vorgegebenen Bereich der Zahnradpumpe in Abhängigkeit von der Drehrichtung abwechselnd mit einem von zwei Druckbereichen zu verbinden (vgl. DT-AS 15 53 259). Würde man dieses Prinzip bei einer Zahnradpumpe der eingangs angegebenen Art zum selbsttätigen Umsteuern des Quetschflüssigkeitskanals verwenden, so entsteht die Schwierigkeit, daß das Doppelrückschlagventil im Eingriffsbereich angeordnet werden müßte, so daß dann die den Quetschflüssigkeitskanal bildenden Nuten sich nicht bis in den Eingriffsbereich hin erstrecken könnten, wodurch die Abführung des Druckmittels aus dem Bereich der sich gerade auseinander bewegenden Zähne erschwert und damit der Wirkungsgrad verringert würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine 6$ hydraulische Zahnradpumpe bzw. einen hydraulischen Zahnradmotor der eingang angegebenen Art so auszubilden, daß bei einem Drehrichtungswechsel eine selbsttätige Umsteuerung des Quetschflüssigkeitskanals erfolgt, ohne daß dadurch Funktionsweise und Wirkungsgrad beeinträchtigt werden.

Diese Aufgabe wird bei einer hydraulischen Zahnradpumpe bzw. einem hydraulischen Zahnradmotor mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in diesen Seitenflächen Ausnehmungen eingelassen sind, die sich paarweise von der Einlaß- und Auslaßöffnung zum Eingriffsbereich hin erstrecken, wobei das dem Kraftzahnrad zugewandte Paar der Ausnehmungen mit Abschnitten versehen ist, die sich weiter einwärts erstrecken als das dem Leerlaufzahnrad zugewandte Paar der Ausnehmungen, und daß der Quetschflüssigkeitskanal besteht aus einer ein Doppelrückschlagventil aufnehmenden Ventilkammer und je einem zu den dem Leerlaufzahnrad zugewandten Ausnehmungen führenden Leitungszweig. Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung erfolgt eine selbsttätige Umsteuerung der Verbindung zwischen dem Eingriffsbereich und der Auslaßöffnung in Abhängigkeit von der Drehrichtung. Die besondere Ausgestaltung der Ausnehmungen stellt sicher, daß eine ständige Verbindung vom Auslaß bis nahe zum Eingriffsbereich ermöglicht wird, so daß das Druckmittel aus dem Bereich der sich gerade voneinander wegbewegenden Zähne der Zahnräder ungehindert in die Ausiaßötfnung strömen kann. Dieser Effekt wird noch dadurch begünstigt, daß die sich weiter einwärts erstreckenden Ausnehmungen dem Kraftzahnrad zugeordnet sind.

Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert. Es

F i g. 1 eine Seitenansicht einer Zahnradpumpe oder eines -motors gemäß der Erfindung,

F i g. 2 eine Endansicht der in F i g. 1 gezeigten Pumpe bzw. des Motors,

Fig.3 eine Endansicht des in Fig.2 gezeigten gegenüberliegenden Endes,

Fig.4 einen vertikalen Schnitt der Zahnradpumpe bzw. des -motors der vorhergehenden Figuren nach Linie 4-4 der F i g. 3,

F i g. 5 einen vertikalen Querschnitt der Zahnradpumpe bzw. des -motors nach Linie 5-5 der F i g. 4,

F i g. 6 einen horizontalen Teilschnitt nach Linie 6-6 der F i g. 5,

F i g. 7 einen vertikalen Querschnitt nach Linie 7-7 der F i g. 4 und

Fig.8 einen vergrößerten Teilschnitt der beiden Zahnräder in der in F i g. 7 durch den Kreis angegebenen Zone.

Die dargestellte Zahnradpumpe weist einen Stator 12 und Endplatten 14 und 16 auf, die an den gegenüberliegenden Seiten des Stators 12 durch mehrere, sich durch die drei Abschnitte erstreckende Schrauben 18 befestigt sind. Ein Befestigungsflansch 20 mit Schraubenlöcherr 21 ist einteilig mit der Endplatte 16 ausgebildet und kanr an einem Motor oder einer anderen Kraftquellf angebracht werden.

Der Stator 12 enthält zwei im wesentlicher kreisförmige Hohlräume 30 und 32 für Zahnräder 31 bzw. 36. Das als Leerlaufzahnracl arbeitende Zahnrad 3< ist auf einer Leerlaufwelle 37 angeordnet, die in Lagerr 38 und 34 gelagert ist, wobei die Lager in der Innenwänden der Endplatten 14 bzw. 16 angeordne sind. Die Welle 37 weist eine Bohrung 42 auf, die der Druck von einer Seite des Zahnrades 34 und der Weih zur anderen Seite und zwischen die Außenseiten vor

Stirnplatten 44 und 46 überträgt, so daß diese Teile während des Betriebes der Pumpe druckausgeglichen sind. Das als Kraftzahnrad arbeitende Zahnrad 36 ist auf einer Antriebswelle 48 befestigt, die in einem in einer Ausnehmung der Endplatte 4 beigeordneten Lager 50 und einem in einer Bohrung der Endplatte 16 angeordneten Lager 52 gelagert ist. Die Welle 48 erstreckt sich durch die Endplatte 16 und den Flansch 20 nach außen und hat ein angetriebenes Ende 54. Das Zahnrad 36 ist auf der Antriebswelle 48 mittels eines Keiles 56 befestigt, der in Keilnuten 58 und 60 der Welle bzw. des Zahnrades eingreift. Die Welle 48 ist an der Endplatte 16 durch einen Dichtring 62 abgedichtet, wobei jegliche hinter die Stirnplatten 44 und 46 durchleckende hydraulische Flüssigkeit über einen Kanal 64 abgeführt wird, der sich längs über fast die ganze Länge der Welle erstreckt und mit der Bohrung in der Endplatte 16 durch radiale Kanäle 66 und 68 verbunden ist. Eine Auslaßöffnung 70 ist in der Endplatte 14 vorgesehen, um den Kanal 64 mit einem Ablauf rohr (nicht dargestellt) zu verbinden.

Die dargestellte Pumpe ist so ausgebildet, daß sie in beiden Drehrichtungen arbeitet; zum Zwecke der Beschreibung soll jedoch die öffnung 80 als Einlaß bzw. Niederdruckseite der Pumpe und die öffnung 82 als Auslaß bzw. Hochdruckseite der Pumpe betrachtet werden. Der Einlaß 80 ist über Ausnehmungen 84 und 36 mit dem Hohlraum des Stators und über Ausnehmungen 88 und 90 mit dem Auslaß 82 verbunden. Wenn das Zahnrad 36 durch die Welle 48 angetrieben wird, wird durch den Einlaß 80 und die Ausnehmungen 84 und 86 Flüssigkeit angesaugt und durch die Zähne um den Umfang der Hohlräume 30 und 32 mitgenommen und dann über die Ausnehmungen 88 und 90 in den Auslaß 82 gefördert. Die Zähne stehen in dem Bereich zwischen den Zahnrädern 34 und 36 im Eingriff und verhindern so den Rückfluß der meisten Flüssigkeit zu einer Seite der Pumpe. Die im Eingriff stehenden Zahnräder würden naturgemäß zwischen sich bei der Rückkehr in den mit 92 und 92a bezeichneten Bereich einen geschlossenen Raum bilden, wobei die dabei eingeschlossene Flüssigkeit wenigstens teilweise daraus abgeführt werden muß, um einen zufriedenstellenden Betrieb der Zahnräder zu gestatten. Dies wird gewöhnlich dadurch erreicht, daß der Leckfluß aus dem Eingriffsbereich durch Vergrößerung der Ausnehmungen erleichtert wird, so daß eine kurzzeitige Verbindung zwischen den Ausnehmungen 86 bzw. 88 während des Durchlaufs der Zahnräder von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite der Pumpe hergestellt wird. Dies vermindert natürlich den Wirkungsgrad der Pumpe, da ein Flüssigkeits- und Druckverlust auftritt, wenn die Flüssigkeit in dieser Weise zwischen den im Eingriff stehenden Zahnrädern entlastet wird.

Um zwischen den Zahnrädern eingeschlossene Flüssigkeit zur Hochdruckseite der Pumpe oder des Motors zurückzuführen, ist eine Steueröffnung 100 im wesentlichen auf der Mittellinie zwischen den beiden Zahnrädern im Eingriffsbereich der Zähne vorgesehen. Die Steueröffnung 100 ist über Leitungszweige 102 und 103! mit den öffnungen 80 un 82 verbunden, wobei ein aus einer Kugel bestehendes Doppelrückschlagventil IWi in einer Ventilkammer 106 zwischen den Leitungszweigen 102 und 103 angeordnet ist. Die Kugel wird durch den Hochdruck in der Ventilkammer 106 gegen das Ende des Leitungszweiges 102, diesen verschließend, gedrückt, so daß eine direkte Verbindung des Eingriffsbereiches in dem die Flüssigkeit eingeschlossen ist, über die Steueröffnung 100, die Ventilkammer 106 und den Leitungszweig 103 mit der Ausnehmung 90, die ihrerseits mit dem Auslaß 82 verbunden ist, hergestellt wird. Da der Druck der eingeschlossenen Flüssigkeit normalerweise wesentlich höher ansteigen würde als der Auslaßdruck der Pumpe, findet die Flüssigkeitsströmung aus diesem Bereich mit geringem Widerstand gegen den Auslaßdruck der Pumpe statt und reicht aus, um das Doppelrückschlagventil 104 in seiner Schließstellung bezüglich des Leitungszweiges 102 zu halten. Auf diese Weise wird die normalerweise bei den üblichen Pumpen zur Einlaßseite zurückgeführte Flüssigkeit über die Steueröffnung 100 in den Stirnplatten 44 und 46 zur Hochdruckseite geführt und geht daher beim Betrieb der Pumpe nicht verloren. Die Ausnehmungen 84 und 88 sind mit sich einwärts erstreckenden Abschnitten 110 und 112 versehen, über die der Eingriffsbereich relativ lange mit der Hochdruck- bzw. Niederdruckseite verbunden bleibt, so daß die Flüssigkeit unmittelbar abgeführt wird, bis zwischen den Zähiien ein geschlossener Raum entsteht; zu diesem Zeitpunkt tritt die Steueröffnung 100 mit der eingeschlossenen Flüssigkeit in Verbindung, wodurch die Druckentlastung erfolgt, indem die Flüssigkeit zur Hochdruckseite der Pumpe zurückgeführt wird.

Bei Betrieb der Pumpe wird die Welle 48 von einem Motor oder einer anderen geeigneten Kraftquelle angetrieben und bewirkt eine Drehung des Kraftzahnrades 36, das seinerseits das Leerlaufzahnrad 34 und die Welle 37 mitnimmt. Das Zahnrad 36 wird im Gegenuhrzeigersinne durch die Welle 48 und das Zahnrad 34 im Uhrzeigersinne auf der Welle 37 (in F i g. 7 gesehen) gedreht, so daß Flüssigkeit durch den Einlaß 80 und die Ausnehmungen 84 und 86 angesaugt wird. Die Flüssigkeit wird in den Zwischenräumen zwischen den Zähnen um den Umfang der Hohlräume 30 und 32 zu den Ausnehmungen 88 und 90 mitgenommen und in den Auslaß 82 gefördert. Die Zähne greifen dann ineinander; hierbei wird die Flüssigkeit zuerst durch den Abschnitt 112 abgeführt. Wenn die Flüssigkeit zwischen zwei Zährten eingeschlossen wird, tritt die in den Eingriffsbereich zwischen den Zähnen mit der Steueröffnung 100 in Verbindung, die die eingeschlossene Flüssigkeit über den Leitungszweig 103 in die Ausnehmung 90 an der Hochdruckseite der Pumpe abführt. Hierdurch können sich die Zahnräder frei bewegen, ohne daß unzulässige Beanspruchungen der Zahnradwellen auftreten und ohne daß ein nennenswerter Wirkungsgradverlust inkaufgenommen werden muß.

Das Doppelrückschlagventil 104 kann den einen oder anderen Leitungszweig 102 bzw. 103 verschließen, so daß die Pumpe in beiden Drehrichtungen betrieben werden kann, wobei die öffnung 82 der Einlaß und die öffnung 80 der Auslaß ist. Das Doppelrückschlagventil 104 ist durch den hohen Druck der eingeschlossenen Flüssigkeit oder den der Hochdruckseite der Pumpe leicht verschiebbar, um den einen oder anderen Leitungszweig zu verschließen.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Hydraulische Zahnradpumpe oder -motor für wechselnde Drehrichtungen mit einem Ein- und einem Auslaß und zwei in Eingriff stehenden Zahnrädern sowie mit mindestens einem Quetschflüssigkeitskanal, der mit der Hochdruckseite der Pumpe bzw. des Motors verbunden und in den im Eingriffsbereich an den Zahnrädern anliegenden Seitenflächen gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß in diesen Seitenflächen Ausnehmungen (84,88 bzw. 86,90) eingelassen sind, die sich paarweise von der Einlaß- und Auslaßöffnung (80, 82) zum Eingriffsfeereich hin erstrecken, wobei das dem Kraftzahnrad (36) zugewandte Paar der Ausnehmungen (84, 88) mit Abschnitten (110, 112) versehen ist, die sich weiter einwärts erstrecken als das dem Leerlaufzahnrad (34) zugewandte Paar der Ausnehmungen (86,90), und daß der Quetschflüssigkeitskanal (102, 103) besteht aus einer ein Doppelrückschlagventil (104) aufnehmenden Ventilkammer (106) und je einem zu den dem Leerlaufzahnrad zugewandten Ausnehmungen (86, 90) führenden Leitungszweig (102,103).