DE2628373A1 - Zahnradpumpe - Google Patents

Description

DIPL.-ING. KLAUS BEHN Z W L· Ö J /

DIPL.-PHYS. ROBERT MÜNZHUBE PATENTANWÄLTE

WIDENMAYEBSTRASSE 6 D-8OOO MÜNCHEN 22 TEL. (O89) 22 25 30 - 29 SI 92

A 17176 B/ib ²⁴· ^{Juni 1976}

Firma KAYABAKOGYOKABUSHIKIKÄISHA, Sekaiboeki-center-building, No. 4-1, 2-chome, Hamamatsu-cho, Minato-ku, Tokyo, Japan

Zahnradpumpe

Die Erfindung betrifft allgemein eine Zahnradpumpe, insbesondere einen hydraulischen Kreis, welcher die Wellen eines Paares ineinandergreifender Zahnräder schmiert und kühlt, und zwar mit einer Flüssigkeit mit niedrigem Druck, die durch eine Ansaugöffnung der Zahnradpumpe angesogen wird.

Die Schmiervorrichtung für die Schmierung der Wellen eines Paares ineinandergreifender Zahnräder mit Flüssigkeit niedrigen Druckes, die durch eine Ansaugöffnung einer Zahnradpumpe angesogen wird, ist bekannt (US-PS 3 447 472 und US-PS 3 490 382). In diesen Druckschriften ist ein Getriebe vorgesehen, das wenigstens zwei ineinandergreifende Rotoren gezahnter oder gelappter Form enthält, deren Wellen in Buchsen gelagert sind, die eine Schmierung erfordern. In diesen Buchsen ist eine Rille in der Bohrung jeder Buchse ausgebildet, die in Verbindung steht mit einer Seitenfläche ihres entsprechenden Motors, und zwar in einer Zone, die an einer Stelle liegt, wo, wenn die Rotorzähne oder Rotorlappen an

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der Bohrung vorbeilaufen, die Räume zwischen den ineinandergreifenden Zähnen oder Lappen sich im Volumen vergrößern. Der sich ergebende Sog, der durch die Volumenvergrößerung erzeugt wird, bewirkt eine Flüssigkeitsströmung durch das Getriebe in die Buchsen, wodurch die Wellen geschmiert werden, wenn sie in den Buchsen umlaufen.

Während nahezu der gesamten Zeit, wenn der Raum zwischen den ineinandergreifenden Zähnen oder Lappen vergrößert ist, ist aber der Raum mit der Ansaugöffnung durch das Spiel zwischen den ineinandergreifenden Zähnen oder Lappen verbunden, so daß die Flüssigkeit von der Ansaugöffnung in den Raum eingesogen wird. Als Ergebnis wird bei niedriger Drehgeschwindigkeit, bei welcher der durch die Volumenvergrößerung erzeugte Sog schwach ist, die in den Raum zwischen den Zähnen fließende Flüssigkeit im Volumen beträchtlich verringert, so daß die Wellen der Zahnräder nicht ausreichend geschmiert werden können mit dem Ergebnis einer übermäßigen Abnutzung der Wellen und Buchsen und einem Anfressen im ungünstigsten Falle.

Ein Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Zahnradpumpe mit verbesserten Schmiereigenschaften, welche die Flüssigkeit nicht nur bei niedrigen Geschwindigkeiten sondern auch bei hohen Geschwindigkeiten in verhältnismäßig großer Menge und mit niedrigem Druck durch sich axial erstreckende Nuten in den Bohrungen der Buchsen umlaufen lassen kann, so daß eine zwangsläufige und zufriedenstellende Schmierung und Kühlung der Welle erreicht werden kann.

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Eine Zahnradpumpe gemäß der Erfindung umfaßt wenigstens ein Paar ineinandergreifender Zahnräder, deren Wellen in Buchsen drehbar gelagert sind. Eine axiale Nut erstreckt sich in der Bohrung jeder Buchse von der inneren Stirnfläche, die sich in Berührung mit dem Zahnrad befindet, zur äußeren Stirnfläche, die von dem Zahnrad entfernt ist. Ein Ende der axialen Nut ist durch eine Niederdruckkammer, die durch eine in der inneren Stirnfläche der Buchse ausgebildete Ausnehmung bestimmt ist, mit einer Ansaugöffnung an einer Stelle verbunden, die neben dem Zahnfußkreis des Zahnrades liegt, während das andere Ende der axialen Nut durch ein sich hindurch erstreckendes Loch oder eine in der Buchse oder dem Gehäuse der Zahnradpumpe gebildete Aussparung mit der Druckkammer verbunden ist. Bei der Rotation der ineinandergreifenden Zähne wird der in jedem Zahnraum jedes Rades eingesogenen Flüssigkeit aufgrund der Geschwindigkeitsdifferenz, mit welcher die Flüssigkeit durch die Ansaugöffnung eingesogen wird, und der Drehgeschwindigkeit der ineinandergreifenden Zähne eine Staugeschwindigkeit verliehen. Die Erfindung benutzt diese Flüssigkeitsströmung mit der Staugeschwindigkeit dazu, einen Teil der angesogenen Flüssigkeit in die Niederdruckkammer jeder Buchse zu drängen. Deshalb wird auch dann, wenn die ineinandergreifenden Zähne mit geringen Geschwindigkeiten gedreht werden, die Flüssigkeit mit niedrigem Druck zwangsläufig und ausreichend in jede Niederdruckkammer gedrängt, so daß sie durch die axiale •Nut jeder Buchse in Umlauf gebracht und durch eine Durchgangsöffnung oder eine Aussparung in jeder Buchse oder dem Gehäuse zur Ansaugöffnung zurückgeführt wird, wodurch die Wellen der Zahnräder zwangsweise geschmiert und gekühlt werden. Infolgedessen

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kann ein Anfressen auch bei niedriger Geschwindigkeit verhindert werden.

Anstatt einer axial verlaufenden Schmiernut kann in der Bohrung jeder Buchse eine Spiralnut ausgebildet sein. Gemäß einer Ausführung ist ein Ende jeder axialen Nut oder Spiralnut mit ihrer entsprechenden Niederdruckkammer durch eine hinterschnittene oder HiIfsausnehmung verbunden, die am Grund jeder Welle gebildet ist, während das andere Ende der axialen Nut oder Spiralnut mit der Ansaugöffnung durch eine axiale Durchgangsöffnung verbunden ist, die sich von der äußeren Stirnfläche zur inneren Stirnfläche hindurch erstreckt. Die Buchsen können so ausgebildet sein, daß sie einen D-förmigen Querschnitt haben, und es kann ein Paar solcher Buchsen mit ihren flachen Seiten zusammengefügt werden, die dann aneinanderliegen. So kann ein Paar aufeinanderpassender axialer Nuten in den flachen Oberflächen der D-förmigen Buchsen gebildet werden, wenn sie durch Spritzguß oder dergleichen hergestellt werden, so daß, wenn ein Paar Buchsen in der oben beschriebenen Weise zusammengesetzt werden, das Paar zusammenpassender Nuten den sich axial erstreckenden Strömungsdurchgang bilden. Diese Anordnung ist insofern vorteilhaft, daß der Schritt für das Bohren eines sich axial erstreckenden Durchgangioches vermieden werden kann.

Wahlweise ist ein inneres Ende der axialen Nut oder Spiralnut in der Bohrung jeder Buchse mit der Ansaugöffnung durch die hinterschnittene oder Hilfsausnehmung verbunden, die am Grund jeder Welle vorgesehen ist, und ein radiales Loch, welches die

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Bohrung und die Ansaugöffnung verbindet, während das andere oder äußere Ende mit der Niederdruckkarnmer durch ein durch die Buchse von der äußeren Stirnfläche zur inneren Stirnfläche hindurchgebohrtes axiales Loch verbunden ist. Während in der oben beschriebenen ersten Ausführung die in die Druckkammer eingebrichte Flüssigkeit gedrängt wird, die Richtung ihrer Strömung zu ändern, um durch die hinterschnittene oder Hilfsausnehmung am Grund der Welle zur axialen Nut oder Spiralnut in der Bohrung der Buchse zu strömen, strömt bei dieser Anordnung die in die Druckkammer eingebrachte Flüssigkeit gerade durch den axialen Durchgang in Richtung der äußeren Stirnfläche der Buchse, und sie wird dann gedrängt, ihre Strömungsrichtung zu ändern, um in die axiale Nut oder Spiralnut in der Bohrung der Buchse zu fließen. Deshalb kann die Niederdruck-Stauströmung wirksamer in die Druckkammer einbracht werden.

Wenn die Zahnradpumpe mit hohem Druck arbeitet, neigt die unter hohem Druck stehende Flüssigkeit dazu, in die Ansaugöffnung zu lecken, und zwar von der Auslaßöffnung durch die hinterschnittenen oder Hilfsausnehmungen am Grund der Wellen, so daß der Druck in der Bohrung jeder Buchse ansteigt und die Zirkulation der unter niedrigem Druck stehenden Schmierflüssigkeit durch die axiale Nut oder Spiralnut nachteilig beeinflußt. Die Erfindung kann auch dieses Problem beseitigen. Zu diesem Zweck ist in der Bohrung jeder Buchse eine sich teilweise in Umfangsrichtung erstreckende oder ringförmige Nut gebildet, die sich im Abstand von der inneren Stirnfläche, und zwar in einem verhältnismäßig geringen Abstand, befindet. Ein Ende der sich teilweise in Umfangsrichtung

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erstreckenden Nut steht in Verbindung mit der Niederdruckkammer jeder Buchse oder mit der Ansaugöffnung durch ein Loch, das durch die Seitenwand der Buchse gebohrt ist (während das andere Ende mit der axialen Nut oder Spiralnut in Verbindung steht). Die Ausnehmung oder die Niederdruckkammer steht vorzugsweise in Verbindung mit der Ansaugöffnung durch die in der Bohrung jeder Buchse gebildete Nut. Die zufriedenstellende Schmierung und Kühlung der Wellen kann durch diese Anordnung auch dann sichergestellt werden, wenn die Zahnradpumpe mit hohem Druck arbeitet.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Zeichnung an bevorzugten Ausführungsbeispielen näher erläutert. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1: einen Schnitt durch ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Zahnradpumpe,

Fig. 2: einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3: einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1, Fig. 4: eine perspektivische Ansicht einer Buchse, die zur Lagerung der Welle eines Zahnrades der Zahnradpumpe nach Fig. 1 verwendet wird,

Fig. 5: eine perspektivische Ansicht einer aus zwei Buchsen der in Fig. 4 gezeigten Art zusammengesetzten Anordnung mit einer Ansaugöffnung, einer Abgabeöffnung und einem mit gestrichelten Linien dargestellten Zahnrad, Fig. 6: eine Ansicht einer Zahnradpumpe zur Erläuterung der Schmierung und Kühlung des ersten Ausführungsbeispiels,

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Fig. 7: eine perspektivische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels einer Buchsenanordnung gemäß der Erfindung,

Fig. 8: eine Ansicht der Buchsenanordnung nach Fig. 7 von der Rückseite,

Fig. 9: eine perspektivische Ansicht einer Buchsenanordnung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, das eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels darstellt, und

Fig.10: eine perspektivische Ansicht einer Buchsenanordnung, die in einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird und die eine Abwandlung des in Fig. 7 und 8 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiels ist.

In den Fig. 7 und 8 sind die Teile, die den Teilen des in den Fig. 1 bis 6 gezeigten ersten Ausführungsbeispiels ähnlich sind, durch Bezugszeichen bezeichnet, die jeweils aus dem Bezugszeichen des ähnlichen Teiles im ersten Ausführungsbeispiel plus besteht. In ähnlicher Weise bestehen die Bezugszeichen der Fig. 9 und 10 aus Ziffern, die aus der Bezugsziffer eines Teiles im ersten Ausführungsbeispiel plus 200 bzw. 300 besteht und die ähnliche Teile wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel bezeichnen.

In dem ersten Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1,2 und 3 ist eine Zahnradpumpe 20 gemäß der Erfindung dargestellt, die ein Gehäuse 23 mit einem Pumpenhohlraum aufweist. Eine Niederdruckseite oder Ansaugöffnung ist mit 21 und eine Hochdruckseite oder Auslaßöffnung mit 22 bezeichnet. Ein Paar Zahnräder 24 und 25, die in dem Pumpenhohlraum ineinandergreifen, werden von Wellen

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26, 27 sowie 28, 29 getragen. Die Wellen 26 und 28 auf der rechten Seite sind in einem Paar Buchsen 30 und 32 drehbar gelagert, während die Wellen 27 und 29 auf der linken Seite von einem Paar Buchsen 31 und 33 drehbar gelagert sind, wie es im folgenden im einzelnen beschrieben ist.

Eine Grundplatte 35 mit Bolzenlöchern 34 (Fig. 2) und eine Abdeckplatte 36 sind an den gegenüberliegenden offenen Seiten des Gehäuses 23 durch Bolzen 37 sicher befestigt (siehe Fig. 2 und 3). Die rechte Seite der Welle 28, welche das Zahnrad 25 trägt, erstreckt sich durch eine Wellenöffnung 38, die die Grundplatte 35 durchsetzt und mit einer äußeren, nicht dargestellten Antriebsmaschine verbunden werden kann. Eine Öldichtung 39 ist in den einen grösseren Durchmesser aufweisenden versenkten Teil der Öffnung 38 eingesetzt und dichtet den rechten Teil der Welle 28 flüssigkeitsdicht ab.

In dem ersten Ausführungsbeispiel weisen die Buchsen 30, 31, 32 und 33 im wesentlichen gleiche Konstruktion auf. Wie am besten aus Fig. 4 ersichtlich, besitzt jede Buchse 30 die Form eines Blockes mit D-förmigem Querschnitt und einer flachen Oberflächenrippe 40, die sich von der flachen Seitenfläche der Buchse

30 radial nach auswärts erstreckt. Im Zusammenbau - wie am besten aus Fig. 5 ersichtlich - sind das Paar oberer und unterer Buchsen 30 und 32 in den Pumpenhohlraum des Gehäuses 23 eingesetzt, wobei die flachen Flächen der Rippen 40 aneinander liegen. In gleicher Weise ist das linke Paar oberer und unterer Buchsen

31 und 33 in den Pumpenhohlraum symmetrisch zum rechten Paar

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oberer und unterer Buchsen 30 und 32 eingesetzt. Deshalb soll nur das rechte Paar Buchsen 30 und 32 im folgenden im einzelnen beschrieben werden. Die oberen und unteren Buchsen 30 und 32 (Fig. 1 und 3) besitzen erhöhte Teile oder Vorsprünge 41 bzw. 42, die sich axial von den äußeren Stirnflächen, die von den inneren Stirnflächen der Buchsen 30 und 32, die an den Stirnflächen der Zahnräder 24 und 25 anliegen, entfernt sind, axial nach auswärts erstrecken. Wie am besten in Fig. 3 zu sehen, ist ein Dichtungsring 43 über den umfänglichen Seitenflächen der erhöhten Teile 41 und 42 angeordnet. Eine Niederdruckkammer oder ifiederdruckzone 44 ist zwischen der flachen Oberfläche des erhöhte Teiles 41 oder 42 auf einer Seite und der Grundplatte 35 gebildet, wie es am besten aus Fig. 1 ersichtlich ist. Wie am besten aus Fig. 3 zu sehen, ist jede Niederdruckkammer 44 exzentrisch auf der Achse der Welle 26 oder 28 angeordnet, um den Kräften zu begegnen, die während des Betriebes erzeugt werden und auf die Welle 26 oder 28 einwirkt, um diese zu kippen oder schräg zu stellen.

Ein Dichtungsring 45 ist zwischen die Stirnfläche des Gehäuses 23 und die Grundplatte 35 (oder Abdeckplatte 36) in die in der Stirnfläche gebildete Ausnehmung (wie am besten aus Fig. 1 zu ersehen) auswärts des Dichtungsringes 43 eingelegt und sperrt die erhöhten Teile 41 und 42 der Buchsen 30 und 32 ab, so daß eine Hochdruckzone 46 gebildet wird. Diese Hochdruckzone 46 ist verbunden mit der Auslaßöffnung 22, und zwar durch einen Ausschnitt oder eine Ausnehmung 47, die im Gehäuse 23 vorgesehen ist.

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Die Konstruktion und Anordnung der Buchsen 30 bis 33, wie sie oben beschrieben ist, sichert den Druckausgleich im Betrieb. Zusätzlich ist die aus den ineinandergreifenden Zahnrädern 24 und 25 und Buchsen 30 bis 33 bestehende Anordnung einem Druck ausgesetzt, und zwar aufgrund der Konstruktion und Anordnung, wie sie oben beschrieben ist, so daß die zwangsläufige Dichtung an den Berührungsflächen zwischen den Zahnrädern 24 und 25 auf einer Seite und den Buchsen 30 bis 33 auf der anderen Seite erreicht werden kann.

Wie in Fig. 1 gezeigt, sind die Wellen 26 bis 29 der Zahnräder 24 und 25 mit Hinterschneidungen oder Hilfsausnehmungen 48, 49, 50 und 51 versehen.

Es wird nun ein Niederdruckschmiersystem auf der Seite des rechten Paares von Buchsen 30 und 32 für die Schmierung und Kühlung der Zahnräder 24 und 25 und deren Wellen 26 bis 29 beschrieben. Es ist aber selbstverständlich, daß ein anderes Niederdruckschmiersystem auch auf der Seite des linken Paares von Buchsen 31 und 33 vorgesehen sein kann, das im wesentlichen ähnlich in der Konstruktion und der Arbeitsweise wie das unten beschriebene rechte Schmiersystem ist.

Die innere Stirnfläche der Buches 30 oder 32, welche das Zahnrad 24 oder 25 berührt, ist mit Ausnehmungen 52 und 53 versehen, wie es am besten aus Fig. 4 ersichtlich ist. Wenn diese Buchsen zusammen mit den Zahnrädern 24 und 25 in das Gehäuse 23 eingesetzt sind, bilden diese Ausnehmungen 52 und 53 Räume, die unmit-

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telbar mit den Ansaugöffnungen und Auslaßöffnungen 21 und 22 in Verbindung stehen, wie es am besten aus Fig. 5 ersichtlich ist.

Wie aus den Fig. 4 und 5 ersichtlich, weist die innere Stirnfläche jeder Buchse 30 oder 32, welche das Zahnrad 24 oder 25 berührt, eine sich teilweise radial nach auswärts erstreckende Ausnehmung 55 auf. Das äußere Ende der Ausnehmung 55 befindet sich sehr nahe dem Zahnfußkreis des Zahnrades 24 oder 25 und weist einen Abstand auf zu der Ausnehmung 52, der durch eine Wand 54 hergestellt ist, während das innere Ende sich in eine axiale Bohrung 56 der Buchse 30 oder 32 öffnet. Diese Ausnehmung 55 bildet eine Niederdruckkammer.

Die Bohrung 56 der Buchse 30 oder 32 ist mit einer sich axial erstreckenden Schmiernut 57 versehen, die in dem ersten Ausführungsbeispiel im Querschnitt halbkreisförmig ist. Diese axiale Nut 57 ist an einer Stelle angeordnet, an welcher die Welle 26 oder 28 des Zahnrades 24 oder 25, die in der Buchse 30 oder 32 rotiert, den Bereich der hohen Belastung der Welle 26 oder 28 überschreitet. Das innere Ende der axialen Nut 57 ist zu der inneren Stirnfläche der Buchse 30 oder 32, die sich in Berührung mit dem Zahnrad 24 oder 25 befindet, geöffnet, während das äußere Ende zur flachen Oberfläche des erhöhten Teiles oder des Vorsprunges 41 oder 42 an der äußeren Stirnfläche der Buchse 30 oder 32, die von dem Zahnrad 24 oder 25 entfernt ist, geöffnet ist.

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Im zusammengesetzten Zustand sind die Niederdruckkammern 45, die zu den Bohrungen 56 der Buchsen 30 und 32 offen sind, so ausgebildet, wie es in den Fig. 2 und 3 gezeigt ist. Sie stehen in Verbindung mit der Niederdruckzone oder Niederdruckkammer 44 durch die Hinterschneidungen oder Hilfsausnehmungen 48 und 50 der Wellen 26 und 28 sowie die axialen Schmiernuten 57 in den Bohrungen 56 der Buchsen 30 und 32.

Jede der Buchsen 30 und 32 ist außerdem mit einer axialen Nut 58 versehen, deren inneres Ende in die Ausnehmung 52 führt, die mit der Ansaugöffnung 21 verbunden ist. In dem ersten Ausführungsbeispiel, bei welchem die flachen Oberflächen 40 der Buchsen 30 und 32 aneinanderliegen, sind die axialen Nuten 58 in beiden oder in einer der flachen Oberflächen 40 ausgebildet, und zwar in solcher Weise, daß im zusammengebauten Zustand diese axialen Nuten 58 den Durchgang 58 bilden, wie er in Fig. 5 gezeigt ist. Diese Anordnung ist insofern vorteilhaft, als die axialen Nuten, welche den Durchgang 58 bilden, gleichzeitig hergestellt werden können, wenn die Buchsen 30 und 32 durch Spritzguß oder dergleichen hergestellt werden, so daß der Schritt für das Bohren eines axialen Loches, welches den Durchgang 58 bildet, vermieden werden kann.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ersichtlich, ist das innere Ende des axialen Durchgangs 58 vorzugsweise zur Ausnehmung 52 hin offen, und zwar entgegengesetzt zum Zahnfußkreis jedes Zahnrades 24 oder 25, wobei aber das innere Ende radial auswärts des Zahnfußkreises angeordnet sein kann. Das äußere Ende des axialen Durch-

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ganges 58 ist zur Ausnehmung 59 offen, die in den flachen Oberflächen der erhöhten Teile oder Vorsprünge 41 und 42, die von den Zahnrädern 24 und 25 entfernt sind, gebildet sind. Jede Ausnehmung 5 9 erstreckt sich radial einwärts und endet an der Bohrung 56. Deshalb steht die Niederdruckzone oder Niederdruckkammer 44, die mit der Niederdruckkammer 55 verbunden ist, durch die Ausnehmung 59 und den axialen Durchgang 58 mit der Ausnehmung in Verbindung, die wiederum mit der Ansaugöffnung 21 verbunden ist. Das heißt es ist ein hydraulischer Niederdruckzirkulationskreis zwischen der Ausnehmugn 52 und den Niederdruckkammern 55 gebildet.

Es wird nun die Arbeitsweise beschrieben. Bei Drehung der Welle 28 drehen sich die Zahnräder 24 und 25 in dem Gehäuse 21 in den Richtungen, wie sie durch die Pfeile in Fig. 2 angegeben sind, wobei die Flüssigkeit von der Ansaugöffnung 21 angesogen und unter Druck durch die Auslaßöffnung 22 ausgebracht wird.

Bei Drehung der Zahnräder 24 und 25 in die durch die Pfeile angegebenen Richtungen (Fig. 6) strömt die durch die Ansaugöffnung 21 angesogene Niederdruckflüssigkeit in den Zahnraum 60. Infolge der Trägheit der Flüssigkeit ist das in den Zahnraum 60 einströmende Flüssigkeitsvolumen größer als das Flüssigkeitsvolumen im Zahnraum 61, der durch die Wand des Pumpenhohlraumes des Gehäuses 23 abgeschlossen ist. Das heißt das Volumen der Flüssigkeit, die in Richtung der Auslaßöffnung 22 bewegt wird. Die Zähne der Zahnräder 24 und 25 werden gegensinnig bewegt in bezug auf die durch die Ansaugöffnung 21 angesogene Flüssigkeit,

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so daß die Flüssigkeit heftig gegen die Flächen der Zähne im Raum 60 stößt und in Richtung auf die Achsen der Zahnräder 24 und 25 entlang den Zahnkurven strömt. Von den Erfindern durchgeführte Experimente haben die Tatsache bestätigt, daß in der Nähe des Bodens des Raumes 60 eine starke Strömung auftritt, daß aber fast keine Strömung in der Nähe der Zahnspitze vorhanden ist.

Wegen der Relativgeschwindigkeit zwischen der Geschwindigkeit der durch die Einlaßöffnugn 51 strömenden Flüssigkeit und der Rotationsgeschwindigkeit der Zahnräder 24 und 25 wird die in den Raum 61 eingeflossene Flüssigkeit zu einem parallelen Staustrom, der in Richtung auf die Achse des Zahnrades 24 oder 25 · strömt, so daß nahezu keine Flüssigkeit in den axialen Durchgang 58 fließt, der näher der Zahnspitze liegt. Infolgedessen wird die Flüssigkeit in die Niederdruckkammern 55 gedrängt, die dem Weg des Zahngrundes näher liegt. Die Wand 54 zwischen der Niederdruckkammer 55 und der Ausnehmung 52 hindert die Flüssigkeit daran, aus der Niederdruckkammer 55 zur Ansaugöffnung 21 zu fließen, so daß die Flüssigkeit wirksam in die Niederdruckkammer 55 eingesogen werden kann.

Es existiert infolgedessen die Druckdifferenz zwischen der Niederdruckkammer 55 und der öffnung des axialen Durchganges 58 in die Ausnehmung 52, so daß die Zirkulation von Flüssigkeit durch die axialen Schmiernuten 57 der Buchsen 30 und 32 bewirkt wird. In diesem Ausführungsbeispiel ist die öffnung des axialen Durchganges 58 in der Ausnehmung 52 näher dem Weg der Zahnspitzen der

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Zahnräder 24 und 25 angeordnet, so daß die Flüssigkeit, die aus dem axialen Durchgang 58 ausgeflossen ist, gedrängt wird, radial nach auswärts weg von der Öffnung zu fließen, und zwar unter der Reibungskraft, die zwischen der Flüssigkeit und der Fläche des Zahnes wirkt, und der durch die Rotation der Zahnräder 24 und erzeugten Zentrifugalkraft. Das heißt, die Saugkraft wird in der Nähe der Öffnung erzeugt. In dem Zahnraum 61, der sich in einem Abstand von einem Zahn von der Öffnung des Durchganges 58 befindet, existiert der Staustrom, welcher die Flüssigkeit in die Niederdruckkammer 54 drängt. Infolgedessen wird die Druckdifferenz zwischen der Niederdruckkammer 55 und der öffnung des Durchganges 58 weiter erhöht, so daß die durch die axialen Nuten 57 der Buchsen 30 und 32 zirkuliert, im Volumen vergrößert ist.

Die in die Niederdruckkammer 55 gedrängte Flüssigkeit strömt durch die Hinterschneidung 48 oder 50 der Welle 26 oder 28 in die axiale Nut 57, die in der Bohrung 56 der Buchse 30 oder 32 gebildet ist, so daß die Gleitkontaktflächen der Bohrung 56 und der Welle 26 oder 28 geschmiert und gekühlt werden können. Darauf wird die Flüssigkeit aus der axialen Nut 57 in die Niederdruckkammer 44 ausgebracht und strömt durch die Ausnehmung 59 und den axialen Durchgang 58 in die Ausnehmung 52, um die Flüssigkeit, die durch die Ansaugöffnugn 21 fließt, zu vereinen.

In der Niederdruckzone der Zahnradpumpe 20 wird die Niederdruckflüssigkeit in der oben beschriebenen Weise in großer Menge umgewälzt, so daß eine sehr wirksame Schmierung und Kühlung er-

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reicht werden kann, so daß eine Abnutzung der Wellen 26 und 28 wirksam verhindert werden kann, und zwar nicht nur bei niedrigen Geschwindigkeiten, sondern auch bei hohen Geschwindigkeiten.

Das Niederdruckschmier- und Kühlsystem auf der linken Seite ist im wesentlichen gleich dem oben beschriebenen rechten System, und zwar bezüglich Konstruktion und Arbeitsweise.

In Fig. 6 ist die Länge L in Drehrichtung des Zahnrades 24 oder 25 der Niederdruckkammer 55 vorzugsweise größer als die Zahndikke S. Ansonsten können die erwünschten Wirkungen nicht erreicht werden, weil der Zahnraum 60 abwechselnd zur Niederdruckkammer 55 geöffnet wird und infolgedessen die Flüssigkeit in Abständen durch die axiale Nut 57 fließt. Die ununterbrochene und sichere Arbeitsweise der Zahnradpumpe ist unter normalen Arbeitsbedingungen möglich, und zwar auch dann, wenn die Schmier- und Kühlflüssigkeit mit Unterbrechungen fließt.

Das zweite Ausführungsbeispiel der Erfindung, das anhand der Fig. 7 und 8 unten beschrieben werden soll, ist in der Konstruktion ähnlich dem ersten oben beschriebenen Ausführungsbeispiel mit der Ausnahme jedoch, daß die Richtung des Flüssigkeitsstromes in dem Niederdruckschmier- und Kühlsystem zu dem des ersten Ausführungsbeispiels entgegengerichtet ist.

In dem ersten Ausführungsbeispiel wird die in die Niederdruckkammer 55 eingesogene Flüssigkeit gedrängt, ihre Strömungsrichtung zu ändern, um so in die Hinterschneidung oder die Hiifsaus-

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nehmungen 48 (49,50 und 51) in Richtung der axialen Schmiernut 57 zu fließen, so daß etwas von der Flüssigkeit gedrängt wird, aus der Niederdruckkammer 55 in die Ausnehmung 52 zurückzufließen. Dieses Problem wird durch das zweite Ausführungsbeispiel behoben. Zu diesem Zweck ist eine Niederdruckkammer 155 einer Buchse 130 oder 132 mit Abstand von einer Bohrung 156 der Buchse 130 oder 132 angeordnet und steht unmittelbar mit einer Ausnehmung 159 in Verbindung, die in der äußeren Stirnfläche der Buchse 130 oder 132 ausgebildet ist, und zwar durch ein Loch 158, das axial durch die Buchse 130 oder 132 gebohrt ist. Ein radiales Loch 162 ist durch die Buchse 130 oder 132 gebohrt, um die Bohrung 156 und eine Ausnehmung 152 zu verbinden, die mit der Ansaugöffnung 21 verbunden ist. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, müssen die Ausnehmungen 159 an den äußeren Stirnflächen der Buchsen 130 und 132 nicht so geformt sein, daß sie hydraulisch miteinander verbunden sind, wenn die Buchsen 130 und 132 zusammengesetzt sind.

In dem Niederdruckschmiersystem des zweiten Ausführungsbeispiels fließt die in die Niederdruckkammer 155 gedrängte Flüssigkeit durch das axiale Loch 158, die Ausnehmung 159 und die Niederdruckkammer 144 in die axiale Nut 157 und schmiert die Gleitkontaktflächen der Bohrung 156 und der Welle 26 (27, 28 und 29). Darauf strömt die Flüssigkeit durch die Hinterschneidung oder die Hilfsausnehmung 48 (49, 50 und 51) und das radiale Loch in die Ausnehmung 152.

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Infolgedessen wird in dem zweiten Ausführungsbeispiel die in die Niederdruckkammer 155 eingesogene Flüssigkeit nicht gedrängt, ihre Strömungsrichtung zu ändern. Die Flüssigkeit fließt gerade durch das axiale Loch 158 in die Ausnehmung 159 an der äußeren Stirnfläche der Buchse 130 und 132 und wird dann gedrängt, ihre Strömungsrichtung in der Ausnehmung 159 und der Niederdruckkammer 144 zu ändern, um in die axiale Nut 157 zu strömen. Als Ergebnis kann die Stauflüssigkeitsströmung, die durch den Zahnraum 60 fließt, besser zwangsweise in der Niederdruckausnehmung 155 aufgenommen werden, als es bei dem ersten Ausführungsbeispiel der Fall ist. Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel muß die Oberfläche der Seitenwand 154 zwischen der Ausnehmung 152 und der Niederdruckkammer 154 nicht in gleicher Ebene mit der inneren · Stirnfläche der Buchse 130 oder 132 liegend angeordnet sein, wie es am besten aus Fig. 7 ersichtlich ist.

In dem ersten und dem zweiten Ausführungsbeispiel neigt die Hochdruckflüssigkeit in der Auslaßöffnung 22 bei Betrieb der Pumpe mit hohem Druck dazu, durch die Hinterschneidungen oder Hilfsausnehmungen 48 bis 50 der Wellen 26 bis 29 in die Ansaugöffnung 21 zu lecken, so daß der Druck in den Hinterschneidungen oder Hilfsausnehmungen 48 bis 50 ansteigt, wodurch die Zirkulation der Niederdruckschmierflüssigkeit nachteilig beeinflußt wird.

Dieses Problem kann durch die Anordnungen nach den Fig. 9 und 10 gelöst werden. Die in Fig. 9 gezeigte Anordnung ist eine Abwandlung des ersten Ausführungsbeispiels, während die Anordnung nach Fig. 10 eine Abwandlung des zweiten Ausführungsbeispiels ist.

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Nach den Fig. 9 und 10 ist eine in Umfangsrichtung verlaufende Nut 263 oder 363 in der Wand der Bohrung 256 oder 356 einer Buchse 230 (232) oder 330 (332) gebildet und mit einem Abstand angeordnet, und zwar einem geeigneten Abstand von der inneren Stirnfläche der Buchse 230 (232) oder 330 (332) . Ein Ende der in Umfangsrichtung verlaufenden Nut 263 oder 363 endet in der axialen Schmiernut 257 oder 357. In beiden Ausführungen nach den Fig. 9 und 10 ist die Nut 263 oder 363 als sich teilweise in Umfangsrichtung erstreckend dargestellt. Es ist aber selbstverständlich, daß die Nut 263 oder 363 ringförmig sein kann. Anstatt die in Umfangsrichtung verlaufende Nut 263 oder 363 in der Wand der Bohrung 256 oder 356 auszubilden, kann in die Bohrung 256 oder 356 eine geeignete Buchse eingesetzt werden, um die sich in Umfangsrichtung verlaufende Nut 263 oder 363 zu bilden. Eine radiale Nut 264 oder 364 ist in der inneren Stirnfläche der Buchse 230 (232) oder 330 (332) gebildet, um die Bohrung 256 oder 356 und die Ausnehmung 252 oder 352 zu verbinden. In der Abwandlung nach Fig. 9 ist die Niederdruckkammer 255 mit Abstand von der Bohrung 256 angeordnet, und es ist das andere Ende oder die öffnung der sich in Umfangsrichtung erstreckenden Nut 263 zum Boden der Niederdruckkammer 255 hin offen. Bei der Abwandlung nach Fig. 10 ist durch die Buchse 330 oder 332 ein radiales Loch 362 gebohrt, um die Bohrung 356 und die Ausnehmung 352 miteinander zu verbinden.

Bei der Abwandlung oder dem dritten Ausführungsbeispiel', wie es in Fig. 9 gezeigt ist, strömt die Flüssigkeit aus der Niederdruckkammer 255 durch die in Umfangsrichtung verlaufende Nut 263

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in die axiale Nut 257. In der Abwandlung oder dem' vierten Ausführungsbeispiel nach Fig. 10 strömt die Flüssigkeit aus der axialen Nut 357 durch die in Umfangsrichtung verlaufende Nut 363 und das radiale Loch 362 in die Ausnehmung 352. Infolgedessen enthalten die beiden Niederdruckschmiersysteme nach den Fig. 9 und 10 keine Hinterschneidungen oder Hilfsausnehmungen 48 bis 51 der Wellen 26 bis 29, so daß der Druckanstieg in diesen Hinterschneidungen 48 bis 51 niemals die Zirkulation der Flüssigkeit durch die Niederdruckschmiersysteme nachträglich beeinflussen kann. Infolgedessen wird eine zufriedenstellende Schmierung und Kühlung der Gleitkontaktflächen der Wellen und der Buchsen erreicht, und zwar auch dann, wenn die Zahnradpumpe mit hohem Druck arbeitet.

Die Buchsen sind so beschrieben worden, daß seJL einen D-förmigen Querschnitt haben und an einer benachbarten Buchse anliegen. Es ist aber selbstverständlich, daß sie in irgendeiner geeigneten

anstatt

Form hergestellt sein können und daß/eineraus zwei Teilen bestehenden Konstruktion ein Buchsenpaar als Konstruktionseinheit ausgebildet sein kann. Außerdem kann ein Buchsenpaar mit dem Gehäuse aus einem Stück bestehen.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Zahnradpumpe beschränkt, sondern sie kann auch bei anderen Arten von Zahnrad-.pumpen angewendet werden, beispielsweise in einer Zahnradpumpe, bei welcher axial bewegliche oder stationäre Seitenplatten sich in Berührung mit den Seitenflächen der Zahnräder befinden, wobei für jede Seitenplatte ein Niederdruckschmierkreis mit einer Nie-

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derdruckkammer vorgesehen sein kann. Außerdem ist es selbstverständlich, daß die Erfindung nicht auf die Verwendung von Hinterschneidungen oder HilfsÖffnungen am Grund der Wellen der Zahnräder beschränkt ist. Die innere Seitenkante der Bohrung der .buchse kann oeispielsweise abgeschrägt sein. Es können andere geeignete Vorrichtungen verwendet werden, um einen ringförmigen Durchgang um den Grund jeder Welle herzustellen.

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Claims (7)

PATENTANSPRÜCHE

1.) Zahnradpumpe mit wenigstens einem Paar ineinandergreifender Zahnräder, deren Wellen in Buchsen drehbar gelagert sind, die je mit einer in der Bohrungswand angeordneten, sich in axialer Richtung erstreckenden Schmiernut versehen sind, wobei diese Schmiernuten mit einer Niederdruckzone an der Seite der Saugöffnung in Verbindung stehen, so daß bei Drehung der ineinandergreifenden Zahnräder die Flüssigkeit von der Niederdruckzone durch die Schmiernuten fließt und dabei die Wellen und Zahnräder schmiert, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schmiernut (57) in den Bohrungen (56) der Buchsen (30 bis 33) mit einem Ende mit einer Niederdruckkammer (44) verbunden ist, die gebildet ist durch eine Ausnehmung (52) , die in der inneren Stirnfläche jeder Buchse (30 bis 33) vorgesehen ist, die die Stirnfläche des entsprechenden Zahnrades (24,25) an einer Stelle auf der Seite der Saugöffnung (21) berührt, wo der Boden-teil jedes Zahnraumes jedes Zahnrades vorbeiläuft und wo bei der Drehung der ineinandergreifenden Zahnräder (24,25) die durch die Einlaßöffnung (21) angesaugte Flüssigkeit in eine Stauströmung umgewandelt wird, die radial in jeden Zahnraum strömt, während das andere Ende jeder Schmiernut (57) oder deren Rücklauföffnung mit der Ansaugöffnung (21) verbunden ist, ohne Widerstand zu finden, so daß die Stauströmung zwangsläufig durch die Schmiernut (57) in die Druckkammer (46) gelangt.

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2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rücklauföffnung oder das andere Ende jeder Schmiernut (57) neben dem Weg der Zahnspitzen des Zahnrades (24,25) angeordnet

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schmiernut (57) und ihre entsprechende Niederdruckkammer durch ein Spiel oder einen Raum zwischen Welle (26 bis 29) und ihrer Lagerbuchse (30 bis 33) miteinander verbunden sind und daß eine Rückführung für die Verbindung jeder Schmiernut mit der Ansaugöffnung vorgesehen ist, die aus einer Kammer an der Seite der äußeren Stirnfläche jeder Buchse (30 bis 33) und einer sich dort hindurch erstreckenden Durchgangsöffnung (58) besteht.

4. Zahnradpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnung (58) durch ein Paar aufeinander passende Nuten gebildet ist, die in den Anschlagsflächen (40) eines Paars aufeinanderliegender Buchsen (30,32;31 ,33) gebildet sind.

5. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schmiernut mit der entsprechenden Niederdruckkammer durch eine Durchgangsöffnung verbunden ist, die sich durch die Buchse und eine an der Seite der äußeren Stirnfläche dieser Buchse gebildete Kammer hindurch erstreckt,und daß eine Rückführung für die Verbindung jeder Schmiernut (57) mit der Ansaugöffnung (21) aus einem Spiel oder einem Raum zwischen Welle (26,28) und ihrer Lagerbuchse (30 bis 33) sowie einer durch die Seitenwand der Buchse gebohrte oder gebildete öffnung besteht.

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6. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schmiernut mit der entsprechenden Niederdruckkammer durch eine in der Bohrung (256) der Buchse (230) vorgesehene, sich in Umfangsrichtung erstreckende Nut (263) verbunden ist.

7. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückführung zur Verbindung jeder Schmiernut (357) mit der Ansaugöffnung (321) vorgesehen ist, die aus einer sich in Umfangsrichtung erstreckenden, in der Bohrung (356) der Buchse (330) gebildeten Nut (363) und einer in der Seitenwand der Buchse vorgesehenen Öffnung (362) besteht.

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