DE2414760A1 - Zahnradpumpe - Google Patents

Description

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11.3.1974 Wd/Hö

Anlage zur
Patentanmeldung mit
Gebrauchsmusterhilf sanineldung

ROBERT BOSCH GMBH, Stuttgart

Zahnradpumpe

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe mit zwei im Außeneingriff kämmenden Zahnrädern, wovon die Wellenzapfen des treibenden Zahnrades im Gehäuse der Zahnradpumpe gelagert sind - gegebenenfalls in besonderen Lagerkörpern - während das getriebene Zahnrad keine Wellenzapfen besitzt, sondern lose im Gehäuse gelagert ist und durch Flüssigkeitsdruckkraft so an das treibende Zahnrad und das Gehäuse gepreßt wird, daß die Zahnräder ohne Flankenspiel kämmen.

Bei einer derartigen bekannten Zahnradpumpe erstreckt sich

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der von den Zahnrädern berührte Teil des Gehäuses nur über einen geringen Teil des Zahnradumfangs, und zwar im Förderbereich, der von zwei Seitenplatten abgedeckt ist. Das getriebene Zahnrad wird nur durch den direkt auf es wirkenden Förderdruck an die Gehäusewand und das treibende Rad gepreßt. Eine derartige Pumpe eignet sich nur für sehr geringe Förderdrücke, bei denen das getriebene Zahnrad mit dieser sehr labilen Lagerung auskommen soll. Für höhere Leistungen und Drücke ist eine solche Pumpe völlig ungeeignet.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Zahnradpumpe der eingangs erwähnten Art zu schaffen, die e.-infach und billig ist, aber dabei doch für hohe Leistungen und Förderdrücke verwendet werden kann.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß mindestens das getriebene Zahnrad von einem an der Auslaßseite angeordneten und dem Außendurchmesser des Zahnrades angepaßten, vom Förderdruck beaufschlagten ersten Dichtkörper gegen eine an der gegenüberliegenden Gehäusewand ausgebildeten und zur Saugseite angrenzende Dichtzone gepreßt wird und von einem zweiten, in einer Ausnehmung der Gehäusewand angeordneten, druckbeaufschlagten und ebenfalls dem Außendurchmesser des Zahnrades angepaßten zweiten Dichtkörper auch gegen das treibende Rad gepreßt wird, und daß zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtkörper eine Niederdruckzone, im Bereich zwischen dem zweiten Dichtkörper und der Dichtzone ebenfalls an der Gehäusewand eine Hochdruckzone ausgebildet ist.

Auf diese Weise werden Kräfte erzeugt, welche trotz fehlender Wellenlagerung das getriebene Zahnrad so belasten, daß es einerseits mit seinen Links- und Rechtsflanken dicht am treibenden Zahnrad anliegt, andererseits den Förderbereich gut gegen die Niederdruckzone abdichtet. Der Aufwand hierfür ist gering. Die Reibungskräfte und der Verschleiß bei einer

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solchen Pumpe sind gering, da Lagerbelastungen an einem Zahnrad entfallen.

Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung, der Zeichnung und den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Zahnradpumpe, Fig. 2 einen Schnitt längs H-II nach Fig. 1,

Fig. 3 eine Abwandlung einer Einzelheit nach dem Ausführungsbeispiel der Fig. 1,

Fig. 4 einen Kräfteplan am getriebenen Zahnrad.

Das Gehäuse der Zahnradpumpe besteht aus einem Mittelteil 10, das beidseits durch Deckel 11, 12 verschlossen ist. Im Mittelteil ist durch, zwei sich überschneidende Bohrungen 13, 14 eine Ausnehmung gebildet, welche die Form einer Acht besitzt. .In dieser Ausnehmung sind zwei Zahnräder 15, 16 angeordnet, die miteinander im Außeneingriff kämmen. Das Zahnrad 15 hat zwei Wellenzapfen 17, 1B, welche in Bohrungen 19 beziehungsweise des Deckels 11 beziehungsweise 12 gelagert sind. Der Wellenzapfen 18 ragt über den Deckel 12 hinaus und dient zum Antrieb der Zahnradpumpe, das heißt, das Zahnrad 15 ist das treibende Rad. Das getriebene Rad 16 besitzt keine Wellenzapfen, es ist lose in der Bohrung 14 gelagert und kann sich radial geringfügig bewegen.

In die durch die Bohrungen 13, 14 gebildete Gehäuseausnehmung dringt eine Bohrung 21 ein, welche über eine nicht dargestellte Leitung Anschluß zu einem Behälter hat; dies ist die Saugseite. Achsgleich zur Bohrung 21 verläßt den Gehäuseinnenraum

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eine Bohrung 22, welche über eine nicht dargestellte Leitung mit einem Verbraucher verbunden ist; dies ist die Druckoder Förderseite. An der Druckseite ist ein Dichtkörper 23 angeordnet, welcher an die Außen~0 der 2 Zahnräder angepaßt ist. Der Dichtkörper 23 erstreckt sich über weniger als ein Viertel jedes Zahnradurnfangs von der Druckseite in Richtung der Saugseite. Er ist in einer Ausnehmung 25 mit radialem und tangentialem Spiel angeordnet und besitzt eine Dichtung 24, die in geringem Abstand um die Bohrung 22 herum verläuft. Der Dichtkörper 23 hat eine Bohrung 27, die in die Bohrung 22 mündet. Die Höhe des Dichtkörpers 23 entspricht der Höhe der Zahnräder. Der Dichtkörper wird durch den in der Bohrung 22 herrschenden Förderdruck und gegebenenfalls durch Federkraft dicht an die Zahnradstirnflächen gepreßt.

Um die durch Verzahnungsungenauigkeiten bedingten Bewegungen des Zahnrads 16 zum Rad 15 hin und von ihm weg möglichst wenig zu behindern, werden die Berührungsbogen zwischen dem Dichtkörper 23 und .den Rädern 15 und 16 relativ klein gewählt.

In der Wand der Bohrung 14 ist nahe der gedachten Verbindungsgeraden der beiden Zahnradmitten eine Ausnehmung 29 ausgebildet, in welcher ein Dichtkörper 3D geführt ist. Dieser hat etwa rechteckigen Querschnitt und ist an seiner dem Zahnrad zugewandten Stirnseite an dessen Außendurchrnesser angepaßt. Am Dichtkörper ist eine Ausnehmung 31 ausgebildet, die einen Druckraum bildet, der durch eine Dichtung 32 nach außen hin abgedichtet ist. Die Höhe des Dichtkörpers 3D entspricht ebenfalls der Dicke des Zahnrades.

Von der den Dichtkörper 30 aufnehmenden Ausnehmung 29 erstreckt sich eine Ausnehmung 32 bis nahe an die Ausnehmung des Dichtkörpers 24. Die Ausnehmung 32 ist bogenförmig ausgebildet und steht über einen Kanal 33 mit der Niederdruck-

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bohrung 21 in Verbindung. Die Höhe der Ausnehmung 32 entspricht ebenfalls etwa der Dicke des Zahnrades.

Von der Ausnehmung 29 erstreckt sich eine bogenförmige Ausnehmung 34 bis nahe zur Bohrung 21, so daß dort noch eine Dichtzone 35 bestehen bleibt, die bis an die Stirnseite des Zahnrades 16 heranreicht. Die Höhe der Ausnehmung 34 entspricht etwa der Dicke des Zahnrades 16; sie ist über einen Kanal 36 mit der Bohrung 22 verbunden. Vom Kanal 36 zweigt eine Bohrung 37 ab, welche in die Ausnehmung 29 im Bereich des Druckraums 31 mündet. Das getriebene Zahnrad 16 ist mit radialem Spiel in der Bohrung 14 gelagert, das heißt, sein Achsabstand kann sich während der Drehung als Folge von Flanken- und Teilungsfehlern geringfügig ändern.

Im Betrieb der Pumpe fördern die Zahnräder in bekannter Weise Druckmittel aus der Bohrung 2.1 entlang deer Wandung der Bohrungen 13, 14 zur Bohrung 22, wo sich Druck aufbaut. In Fig. sind die auf das getriebene Zahnrad 16 wirkenden Kräfte aufgetragen, nämlich Z. gleich Zahnkraft der treibenden Flanke, Z_? .gleich Zahnkraft der anderen Flanke, Z.- gleich Resultierende aus Z. und Z_?. Der Förderdruck und der unter Förderdruck stehende Dichtkörper 23 üben auf das Zahnrad 16 eine Kraft P., aus. R ist die Resultierende aus P,. und Z,~. Der Dichtkörper 30 wird durch Flüssigkeitsdruck an das Zahnrad gepreßt. Von der Ausnehmung 34 her, die ebenfalls über den Kanal 36 mit der Förderseite verbunden ist, entsteht ebenfalls eine hydraulische Kraft (Druckfeld) auf das Zahnrad, welche zusammen mit der Kraft des Dichtkörpers 3G eine Kraft Pi/ ergibt.

Die resultierende R geht, wenn man Reibungskräfte außer acht läßt,durch die Ritte des Zahnrades 16. Setzt man in der Wirkungslinie der resultierenden R die hydrostatische Kraft P,/

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an, welche stets ein wenig größer ist als P,,, so wird'der spielfreie Eingriff aufrecht erhalten und es wird auch die Belastung der radialen Radführung klein gehalten. Die Größe der Kraft Pu' ist gegeben durch die Größe der Ausnehmung 24 und die durch den Dichtkörper 30 ausgeübte Kraft.

Wichtig ist nun, daß das Zahnrad 16 auch an der Dichtzone anliegt, damit von der Förderseite und von der Ausnehmung her kein Druckmittel zur Niederdruckseite, das heißt zur Bohrung 21 strömen kann. Diese Kraft S (siehe Fig. 3) wird im wesentlichen vom Dichtkörper 23 erzeugt. Sie ergibt sich, wenn man das Druckfeld 34 so legt, daß Pn' aus der Lage nach Fig. 1 etwas entgegen dem Uhrzeiger herausgedreht wird, wie es die Fig. 3 zeigt. Der Dichtkörper 30 sorgt auch bei Achsabstandsänderungen als Folge von Verzahnungsungenauigkeiten stets für eine gute Abdichtung an den Zahnköpfen des Rades Mit dem Winkel zwischen den Kräften R und Pi' kann die Größe der Kraft 5 gewählt werden.

Der spielfreie Eingriff der 2 Pumpenräder ergibt verglichen mit-einem spielbehafteten Eingriff eine starke Reduzierung der Schluckstrom- und demzufolge Drehmoment-Ungleichförmigkeit, weshalb diese Bauart auch als Zahnradmotor besonders gut geeignet ist.

Wie die Fig. 3 zeigt, können anstatt der bogenförmigen Ausnehmung 34 auch Längsnuten 38 vorgesehen sein, die sich von der Ausnehmung 29 bis nahe zur Dichtzone 35 erstrecken.

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Claims (6)

1. Ansprüche

   (i ·/Zahnradpumpe mit zwei im Außeneingriff kämmenden Zahnrädern, wovon die Wellenzapfen des treibenden Zahnrades im Gehäuse der Zahnradpumpe gelagert sind - gegebenenfalls in besonderen Lagerkörpern - während das getriebene Zahnrad keine Wellenzapfen besitzt, sondern nur an seinen beiden Stirnflächen und seinem AuDendurchmesser im Gehäuse geführt ist und durch Flüssigkeitsdruck an das treibende Zahnrad gepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daB mindestens das getriebene Zahnrad (16) von einem an der Auslaßseite (22) angeordneten und dem Außendurchmesser des Zahnrades angepaßten, vom Förderdruck beaufschlagten ersten Dichtkörper (23) gegen eine an der gegenüberliegenden Gehäusewand ausgebildete und an den Saugkanal (21) angrenzende Dichtzone (35) gepreßt wird und von einem zweiten, in einer Ausnehmung (29) der Gehäusewand angeordneten, druckbeaufschlagten und dem Außendurchmesser des Zahnrads angepaßten zweiten Dichtkörper (30) gegen das treibende Rad (15) gepreßt wird, und daß zwischen dem ersten und dem zweiten Dichtkörper eine Niederdruckzone (32) im Bereich zwischen dem zweiten Dichtkörper (30) und der Dichtzone (35) ebenfalls an der Gehäusewand eine Hochdruckzone (34) ausgebildet ist.

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2. 2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederdruckzone (32) und die Hochdruckzone (34, 3B) Ausnehmungen in der GehMusewand (14) sind, welche sich über die gesamte Höhe des getriebenen Zahnrades erstrecken, und daß die Niederdruckzone über einen Kanal (33) mit der Niederdruckseite (21) verbunden ist, die Hochdruckzone (34) über einen Kanal (36) mit der Förderseite (22) der Pumpe.
3. 3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Dichtkörper (30) in einer in der Gehäusewand (14) ausgebildeten Ausnehmung (29) angeordnet ist, die in oder nahe der gedachten Verbindungslinie der beiden Mitten der Zahnräder liegt, und daß die Ausnehmung über den Kanal (36) ebenfalls mit der Förderseite (22) verbunden ist.
4. 4. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch' gekennzeichnet, daß sich die Niederdruckzone (32) von der den zweiten Dichtkörper aufnehmenden Ausnehmung (29) bis nahe an die den ersten Dichtkörpex (24) aufnehmende Ausnehmung (26) reicht.
5. 5. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hochdruckzone (34) von der

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   den zweiten Dichtkörper (3D) aufnehmenden Ausnehmung (29) bis zur Dichtzone (35) erstreckt.
6. 6. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch an das treibende Rad (15) der im Förderbereich angeordnete, vom Förderdruck beaufschlagte und der Außenkontur des Zahnrades angepaßte Dichtkörper (23) angepreßt wird. /

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