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Zahnradpumpe
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Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe hoher Titerleistung, deren
lumpengehäuse Lagerkörper iiir ellen mit Zahnrädern, ferner Kammern, in denen sich
die Zahnräder drehen, Umsteuerkammern sowie eine Druckkammer und eine Saugkammer
aufweist.
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Wenn in einer Zahnradpumpe die literleistung einen Wert von etwa 1
000 l/min wesentlich übersteigen soll, ergeben sich Schwierigkeiten. Die Zahnraddurchmesser
sind infolge der zulässigen UmfangsKeschwindiy;keit beschrcinkt. Eine Verlängerung
der Förderräder in axialer Richtung ergibt eine unzulässig hohe Geräuschbildung.
Die Anwendung einer Schrägverzahnung ist deshalb problematisch, weil bei höheren
Drücken der Liefergrad schlechter wird.
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Aufgabe der Erfindung ist eine solche Ausbildung einer Zahnradpumpe,
daß die Geräuschbildung innerhalb zulässiger Grenzen bleibt und der Liefergrad einen
ausreichendhohen Wert behält.
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Dabei soll die Konstruktion der Zahnradpumpe die Forderung der Serienfertigung
berücksichtigen.
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Diese rufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß mehrere
mit Durchghngen für die Wellen koaxial hintereinander angeordnete Pumpengehäuse
unmittelbar miteinander verbunden sind und daS die Wellen eine der Anzahl der Pumpengehäuse
entsprechende
Anzahl von Zatinrädern tragen.
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Die hintereinander angeordneten Pumpengehäuse mit koaxial zueinander
ausgerichteten Wellen bieten zahlreiche Vorteile. Man kann die einzelnen Pumpen
als gesonderte Pumpen betreiben.
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ndererseits ist es möglich, die Pumpen parallel zu schalten, so daß
man eine hohe Literleistung erhält. Die Zahnräder der einzelner Pumpen können eine
vergleichsweise kurze axiale Länge behalten, so daß die Verdrängungsvolumen und
damit die cXuetschölgeschwindigkeiterl klein bleiben. Dieses bedeutet einen geringen
Druckanstieg in der Zahnlücke, so daß das Pumpengeräusch klein bleibt.
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Die einzelnen lumpengehäuse können unmittelbar aneinander angeschlossen
oder durch eine Zwischenplatte getrennt sein. Die Wellen in den einzelnen Fumpengehäusen
können getrennt ausgeführt und durch Wellenkupplungen miteinander verbunden sein.
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Es hat sich ergeben, daß bei Unterteilung der gesamten axialen Radlänge
A in zwei Einzelräder der länge A/2 das Fumpengeräusch um 8... 10 dB(A) gesenkt
werden kann. Dies ist vor allem auf die Verkürzung der Quetschstrecken und der Verdrängungsvolumina
zurückzuführen.
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Damit die Druckspitzen in den verschiedenen Pumilengehäusen nicht
gleichzeitig auftreten, schlägt die Erfindung vor, daß auf jeder Welle die in aneinanderanschließenden
Fumpengehäusen angeordneten Zahnräder um einen Bruchteil der Zahnteilung in Umfangsrichtung
gegeneinander versetzt sind. Damit treten die Druckspitzen nacheinander auf, so
daß der Lauf der pumpe gleich mäßiger und stoßfreier erfolgt.
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Man kann in axialer Richtung hintereinander zwei oder drei oder mehr
Fumpengehäuse anordnen. Die Förderströme kann man parallel durch Verbindung benachbarter
Druckkammern und Saugkammern über Strömungskanäle zusammenfassen, so daß man eine
Pumpe
hoher Literleistung erhält.
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Die Pumpe kann mit Umsteuerventilen ausgestattet sein, so daß sie
mit beliebiger Drehrichtung betrieben werden kann. Man kann die lumpe selbstverständlich
auch mit einer festen Drehrichtung bauen.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme
auf die anliegenden Zeichnungen erläutert, in denen darstellen: Fig. 1 einen Axialschnitt
durch eine Zahnradpumpe mit zwei parallel geschalteten Pumpengehäusen Fig. 2 einen
Schnitt nach der Linie II-II in Fig. 1, Fig. 3 ein ochaltschema für diese Pumpe,
Fig. 4 einen Schnitt durch eine abgewandelte Ausführungsform einer Zahnradpumpe
nach der Erfindung, Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V in Fig. 4, Fig. 6 ein
chaltschema für diese Pumpe, Fig. 7 einen Axialschnitt durch eine weitere Ausführungsform
einer Zahnradpumpe nach der Erfindung, Fig. 8 einen Schnitt nach der Linie VIII-VIII
in Fig. 7, Fig. 9 ein Schaltschema für diese Pumpe, Fig. 10 einen Axialschnitt durch
eine weitere Ausfühlurlgsform einer Zahnradpumpe nach der Erfindung, Fig. II einen
schnitt nach der Linie XI-XI in Fig. 10 und Fig. 12 ein Schaltschema für diese Pumpe.
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Die in den Fig. 1 bis 3 dargestellte Zahnradpumpe umfaßt zwei gleichartig
ausgebildete Pumpengehäuse 1 und 2. Jedes Pumpengehäuse weist zwei Kammern 3 auf,
die Lagerkörper 4 für Wellen 5, 5' mit Zahnrädern 6 aufnehmen. Außerdem sind in
jedem Pumpen
gehäuse 1, 2 zwei Umsteuerkammern 7, 7' und eine Druckkammer
8 sowie eine Saugkammer 9 vorhanden. Die Umsteuerkammern 7, 7' enthalten Ventile
10, die einen Durchfluß nur in einer Richtung zulassen, so daß unabhängig von der
Drehrichtung der Wellen 5, 5' der Zahnradpumpe das Druckmittel immer in die Druckkammer
8 gedrückt und aus der Saugkammer 9 angesaugt wird. Jedes Pumpengehäuse 1, 2 besitzt
an deu Stirnwänden 11 radiale hnschlußflansche 12, die durch .tichrauSen 13 miteinander
verbunden sind.
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Man kann in anderer weise auch durchgehende Zuganker verwenden.
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Die stirnwände 11 besitzen im Bereich der Druckkammer 8 und der oaugkammer
9 Durchgänge 14. Die Druckkammer 8 weist einen Anschlußstutzen 15, die Saugkammer
9 einen Anschlußstutzen 16 auf.
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T)ie einander zugewandten Stirnwände 11 der Pumpengehäuse 1, 2 liegen
unmittelbar aneinander an und sind in der genannten Weis durch schrauben 13 miteinander
verbunden. kuf die voneinander abgewandten Stirnwände ist jeweils ein Zwischenring
17 aufgesetzt, dessen axiale Länge der halben Länge eines Lagerkörpers 4 entspricht.
An einer stirnseite befindet sich ein Antriebsdeckel 18, an der anderen Stirnseite
ein hbschlußdeckel 19, der ein schematisch dargestelltes Fberdruckventil 20 aufnimmt.
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Dieses Überdruckventil 20 ist über Durchgänge des zugeordneten Zwischenrings
17 mit der Druckkammer 8 und der Saugkammer 9 verbunden.
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Die Welle 5 ragt durch den Antriebsdeckel 18 hindurch und endigt in
einen Antriebsbund 21, der mit einem Antriebsmotor verbunden ist. Die Wellen 5,
5' sind jeweils auf drei Lagerkörpern gelagert und reichen durch beide l)umpengehäuse
1 und 2 hindurch. Die Zahnräder 6 der Wellen 5 und 5' kämmen in bekannter Weise
paarweise miteinander. Die auf jeder Welle 5 bzw. 5' sitzenden Zahnräder 6 der beiden
Pumpengehäuse 1 und 2 sind um eine halbe Zahnteilung in Umfangsrichtung gegeneinander
versetzt, so daß die Druckspitzen des Quetschölflusses in den beiden Pumpengehäusen
1 und 2 nicht gleichzeitig auftreten.
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Die Pumpengehäuse 1 und 2, die Lagerkörper 4 und die Zahnräder 6 sind
so bemessen, daß die axiale länge eines Zwischenrings 17 der halben axialen Länge
eines l.agerkörI)ers 4 gleich ist und daß der Lagerkörper 4 jeweils mit seiner halben
Länge in ein Pumpengehäuse 1 bzw. 2 hineinragt. Dadurch erreicht man, daß man gleiche
Pumpengehäuse in beliebiger Anzahl in axialer Hichtung hintereinander anordnen kann.
Die Lagerkörper stützen sich entweder in den Pumpengehäusen oder in einem Pumpengehäuse
und einem Zwischenring ab. Die Lagerkörper dienen dadurch auch zur Zentrierung der
lJumpengehäuse. Die Abdichtung der l-umpengehäuse erfolgt in üb]icher Weise. Da
die Druckkammern 8 und die Saugkammern 9 benachbarter i-uuipengehäuse miteinander
verbunden sind, genügt jeweils ein Anschlußstutzen 15 und 16 für die gesamte lumpe.
Die übrigen anschlußstutzen sind durch Blindflansche 22 abgeschlossen. Die Strömungswege
des Druckmittels sind durch pfeile angegeben.
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Fig. 3 zeigt das Schaltschema der in den fig. 1 und 2 dargestellten
lumpe, die mit beliebiger Drehrichtung betrieben werden kann.
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Die fig. 4 und 5 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform der Zahnradpumpe,
wo die Wellen 5 und 5' nur in der angegebenen ,ehrichtung antreibbar sind. Die Umsteuerkammern
7 und 7' haben entsprechende Durchgänge 23, die in diesem Fall nicht durch Ventile
abgesperrt sind.Fig. 6 zeigt das zugehörige Schaltschema.
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Die Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Zahnradpumpe,
wo zwischen den lumpengehäusen 1 und 2 eine Zwischenplatte 24 angeordnet ist. Die
Welle 25 reicht nur durch das lumpengehäuse 2. Innerhalb des Pumpengehäuses 1 befindet
sich eine weitere Welle 26. Entsprechend sind Wellen 25' und 26' vorhanden. Die
Wellen 25, 26, 25' und 2U' sind in Lagerbuchsen 27 gelagert, die in die Zwischenplatte
24 hineinragen und dort die lumpengehäuse 1 und 2 zentrieren. Die
Wellen
25 und 26 sind mittels einer Wellenkupplung 28 kraftschlüssig verbunden. Bei dieser
Ausführungsform kann man auf Wellen, die durch mehrere Pumpengehäuse hindurchgehen,verzichten.
Infolgedessen wird der innerhalb jedes Pumpengehäuses auf die Lager wirkende axiale
Schub von der Zwischenplatte aufgenommen. Die einzelnen Wellen können kurz gehalten
werden.
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Das axiale Spiel macht sich nur innerhalb eines einzelnen Pumpengehäuses
bemerkbar. Die in den Fig. 7 bis 9 dargestellte Zahnradpumpe ist für hohe Literleistung
ausgelegt. Die Pumpengehäuse 1 und 2 sind parallel geschaltet. Die Zwischenplatte
24 weist entsprechende Durchgänge 29 auf, die einen Durchtritt des Druckmittels
zwischen den Druckkammern 8 und den Saugkammern 9 der Pumpengehäuse 1 und 2 ermöglichen.
Die Pumpe ist in beiden Drehrichtungen antreibbar.
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Die Fig. 10 bis 12 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform einer
Zahnradpumpe dieser Art, wo die Zwischenplatte 24' keine Durchgänge aufweist. In
diesem Fall hat man zwei Einzelpumpen, die durch gekoppelte Wellen 25, 26 angetrieben
werden. Die einzelnen Pumpen können ein unterschiedliches Fördervolumen und eine
unterschiedliche Druckhöhe haben. Die Zwischenplatte 24' trennt die Einzelpumpen
und schaltet einen Einfluß des axialen Drucks auf eine benachbarte Pumpe aus. Diese
Zahnradpumpen können selbstverständlich für umschaltbare Drehrichtung oder für eine
feste Drehrichtung ausgelegt werden.
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