DE2744730C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Zahnradmaschine nach Patent 25 33 646.

Die Zahnradmaschine nach dem Hauptpatend erlaubt eine Konstruktion, bei der auf gesonderte Teile außerhalb des Hohlrades, wie Steuerkolben, Kompensationskolben od. dgl., die das Hohlrad, das Ritzel und das Füllstück in der gegenseitigen Dichtanlage halten, verzichtet werden kann. An die Stelle des Füllstücks tritt ein Dicht­ elementträger, der beweglich oder starr gelagert sein kann und an welchem Dichtelemente beweglich angeordnet sind, die sich mit geringer Kraft an die Zahnköpfe der zugeordneten Zahnräder anlegen. Anstelle des Dicht­ elementträgers mit Dichtelementen können auch getrennte Füllstück-Segmente vorgesehen sein. Die Dichtelemente bzw. Füllstücksegmente stützen sich über Dichtleisten auf dem Dichtelementträger bzw. aneinander ab; als Dichtleisten dienen vorzugsweise harte Walzen. Der Kraft- und Verschleißausgleich (Radialkompensation) erfolgt allein im Bereich der am Dichtelementträger beweglich angeordneten Dichtelemente und am Dicht­ elementträger selbst bzw. durch die getrennt beweglichen Füllstücksegmente.

Bei dieser Innenzahnradmaschine hat man bisher stets das Gehäuse topfförmig gestaltet, so daß es nur an einem Ende durch einen Gehäusedeckel verschlossen werden mußte.

Dieser Bauweise liegt die Überlegung zugrunde, daß die Gehäuseverformungen, welche im Betrieb auftreten und aus den hohen bis sehr hohen Drücken resultieren, dadurch möglichst klein gehalten werden sollen, daß das Gehäuse - mit Ausnahme des auf einer Seite angeordneten Gehäuse­ deckels - weitgehend einstückig gefertigt ist. Diese Gehäuseverformungen werden wesentlich bestimmt durch die Gehäuseabmessungen, welche ihre untere Grenze in den Außenabmessungen der im Gehäuse angeordneten Teile haben. Nachteilig an der topfförmigen Konstruktion des Gehäuses ist jedoch, daß sich an den beiden Enden des Gehäuses ungleiche Verformungen einstellen, weil der Gehäusedeckel eine andere, erheblich kleinere Rückstell­ wirkung auf die durch Belastung auftretenden Verformungen des Gehäuses ausübt. Das führt zu unsymmetrischen Leck­ spalten, die dadurch auch bei der Radialkompensation nur schlecht beherrschbar sind.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, die Zahnradmaschine nach dem Hauptpatent dahingehend zu verbessern, daß unterschiedliche Verformungen des Gehäuses bei der Konstruktion des Füllstückes nach dem Hauptpatent ver­ mieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Aus­ gestaltung der Innenzahnradmaschine gemäß dem Patent­ anspruch 1.

Die Erfindung macht sich den Umstand zunutze, daß bei der Zahnradmaschine nach dem Hauptpatent der Innendurchmesser des Gehäuses soweit verringert werden kann, daß dieser im wesentlichen nur noch dem Außendurchmesser des Hohl­ rades entspricht. Damit können Gehäuseabmessungen erreicht werden, die die nunmehr vorgeschlagene rohrförmige Aus­ gestaltung des Gehäusemittelteils ermöglichen.

Die Innenbohrung des rohrförmigen Gehäuseteils kann im einfachsten Fall glatt durchgehend zylindrisch ausge­ bildet werden, wobei die Lagerkörper entsprechend an­ gepaßt sind. Hierdurch verhält sich im Betrieb der Gehäuseteil unter Belastung über seine ganze axiale Länge weitgehend gleich, so daß aufgrund der im wesent­ lichen gleich wirkenden Gehäusedeckel über die axiale Länge hinweg gleiche Verformungen auftreten. Die Lager­ körper, die in an sich bekannter Weise zugleich als Axialdruckplatten wirken (vgl. FR-PS 13 99 932), können die auftretenden Kräfte auf den Innenumfang des rohr­ förmigen Gehäuseteils besser vergleichmäßigen als dies bei einer Lagerung der Fall ist, in der sich die Ritzel­ welle in den Gehäusedeckeln selbst abstützt.

Infolge der rohrförmigen Ausbildung des Gehäuseteils, der praktisch allein zur Übernahme der radialen Belastungen herangezogen wird, ist dieser in seinem Verformungsver­ halten im Betrieb der Zahnradmaschine auch leichter über­ schaubar. Es ist daher möglich, von vornherein durch eine entsprechende Gestaltung der Lagerkörper der elastischen, im Betrieb auftretenden Dehnung Rechnung zu tragen. Nach einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung kann dies dadurch erreicht werden, daß die Lagerkörper im Bereich ihrer Anlage an der Innenwandung des Gehäuseteils eine stärkere Umfangskrümmung aufweisen als die Innenwandung des Gehäuseteils selbst. Dadurch wird vermieden, daß infolge der im Bereich der Anlagestellen der Lagerkörper und des Hohlrades entstehenden Dehnkräfte und der daraus resultierenden Verformung ein Klemmen der Lagerkörper im Gehäuseteil auf­ tritt, das die für die Axialabdichtung notwendige Axial­ verschieblichkeit der Lagerkörper beeinträchtigen würde.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist vorge­ sehen, daß die Umfangsfläche der Lagerkörper unter der Wirkung je eines diametral dem Druckraum der Zahnrad­ maschine gegenüberliegenden Radialdruckfeldes steht. Hierdurch wird die von der Ritzelwelle in die Lager­ körper eingeleitete Lagerkraft günstiger auf die ent­ sprechende Fläche an der Innenwandung des rohrförmigen Gehäuseteils verteilt und außerdem wirkt sich ein derartiges Radialdruckfeld vorteilhaft auf die axiale Verschiebbarkeit der Lagerkörper aus, da im Anlage­ bereich Flüssigkeitsreibung vorliegt. Das Radialdruck­ feld steht mit dem Druckraum der Zahnradmaschine in Verbindung und kompensiert die auf den Lagerkörper ein­ wirkenden Kräfte soweit, daß dieser mit nur geringer Überschußkraft an der Innenwandung des rohrförmigen Gehäuseteils zur Anlage kommt.

An sich sind rohrförmige, d. h. beidseitig offene Gehäuse von Außenzahnradmaschinen her bereits bekannt. Bei Außen­ zahnradmaschinen besteht jedoch keine Notwendigkeit zu der für Innenzahnradpumpen bedeutsamen Radialkompen­ sation auftretender Spalte zwischen Hohlrad, Füllstück und Ritzel, so daß diesbezüglich Überlegungen dort nicht veranlaßt sind.

Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Zahnradmaschine längs der Linie I-I in Fig. 2, und

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Zahnradmaschine längs der Linie II-II in Fig. 1.

Die in den Zeichnungen gezeigte Zahnradmaschine stellt bei der in Fig. 1 mit Pfeilen angegebenen Strömungsrichtung des Hydraulikmediums eine Zahnradpumpe dar. Die Zahnrad­ pumpe beinhaltet ein Ritzel 1, ein damit kämmendes Hohl­ rad 2 und einen Dichtelementträger 3, der sich an einem Anschlagstift 4 abstützt. Der Dichtelementträger 3 nimmt ein segmentförmiges Dichtelement 5 auf, das auf einer nadelförmigen Dichtleiste 6 abgestützt ist und für den notwendigen Radialausgleich der im Betrieb durch Ver­ schleiß, Verformungen und Versetzungen der gegeneinander anliegenden Teile auftretenden Spalte sorgt. Der Dicht­ elementträger 3 ist längs seiner Abstützfläche auf dem Anschlagstift 4 frei verschiebbar.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist die Ritzelwelle 7 in Lagerkörpern 8 gelagert, die als weitgehend kreiszylindri­ sche Körper ausgebildet und zu beiden Seiten des Hohlrades 2 angeordnet sind. Das Hohlrad 2 und die beiden Lagerkörper 8 haben angenähert den gleichen Außendurchmesser und sind in die durchgehende Bohrung eines rohrförmigen Gehäuseteiles 9 derart eingesetzt, daß dessen Innenwandung zugleich die Lagerfläche für das rotierende Hohlrad 2 als auch die Ab­ stützfläche für die Lagerkörper 8 bildet. Die axiale Länge des Hohlrades 2 und der beiden Lagerkörper 8 zusammen ent­ spricht der Länge des rohrförmigen Gehäuseteils 9 (vgl. Fig. 2), so daß im eingesetzten Zustand die Lagerkörper bündig mit den Stirnflächen des rohrförmigen Gehäuseteils 9 abschließen. Das Gehäuse der Zahnradpumpe wird vervoll­ ständigt durch zwei an beiden Stirnseiten auf den rohr­ förmigen Gehäuseteil 9 aufgeschraubte Deckelplatten 10. Der rohrförmige Gehäuseteil 9 ist beispielsweise ein Strangpreßprofil aus einem für Lagerungszwecke geeigneten Werkstoff.

Wie sich aus Fig. 2 ergibt, ist in den äußeren Stirnflächen der Lagerkörper 8 ein Haupt-Axialdruckfeld 12 ausgebildet, das über eine Bohrung 13 mit dem Druck­ raum der Zahnradpumpe verbunden ist und über eine Nut 14 mit einem weiteren Axialdruckfeld 15 in Verbindung steht, das etwa diametral gegen­ über dem Haupt-Axialdruckfeld 12 im Lagerkörper 8 aus­ gebildet ist.

An den Lagerkörpern 8 ist weiterhin je ein Radialdruck­ feld 18 ausgebildet, das in dem Bereich angeordnet ist, mit dem die Lagerkörper 8 unter der Einwirkung der Lager­ kraft an der Innenwandung des Gehäuseteils 9 zur Anlage kommen. Das Radialdruckfeld 18 steht durch eine nicht­ gezeigte Verbindung ebenfalls mit dem Druckraum der Zahnrad­ pumpe in Verbindung und gleicht die Lagerkraft soweit aus, daß die Lagerkörper 8 jeweils nur mit geringer Überschuß­ kraft an der Gehäusewand anliegen.

Die Lagerkörper 8 besitzen weiterhin an ihrer dem Hohl­ rad zugewendeten Stirnfläche eine randseitige Ausnehmung 20, die mit einer Tasche 21 in der Innenwand des Gehäuse­ teils 9 in Verbindung steht. Die Tasche 21 und die Aus­ nehmungen 20 bilden zusammen einen Saugraum, der durch Radialdurchbrüche des Hohlrades 2 einen radialen und über die Ausnehmungen 20 einen axialen Zufluß des Hydraulikmediums in das Innere des Hohlrades 2 ge­ stattet. Der als Bohrung durch den Gehäuseteil 9 aus­ gebildete Sauganschluß 22 mündet im Bereich der Tasche 21.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel (siehe Fig. 1) wird der Querschnitt der Bohrung des Gehäuseteils 9 durch zwei Kreisflächen gleichen Durchmessers gebildet, deren Mittelpunkte nahe beieinander liegen. Diese Aus­ bildung ergibt das in Fig. 1 erkennbare Lagerspiel zwischen Innenwandung und Hohlrad 2, das für den Betrieb einer Zahnradpumpe auch bei den in solchen Geräten üblichen Temperaturbereichen erforderlich ist, und erlaubt die Ausbildung eines hydrostatischen Lagers 25 für das Hohl­ rad 2 im Bereich des Druckanschlusses 26. Das hydrostatische Lager 25 wird durch eine Tasche in der Innenwandung des Gehäuseteils 9 gebildet. Auf diese Weise wird die Durch­ flußmenge an Hydraulikmedium durch das hydrostatische Lager begrenzt, so daß der volumetrische Wirkungsgrad der Zahnradpumpe hoch bleibt, ohne daß auf das Lagerspiel verzichtet werden muß.

Die Lagerkörper 8 sind aufgrund der gezeigten und beschrie­ benen Ausbildung axial verschieblich im Gehäuseteil 9 an­ geordnet. Eine Verdrehung der Lagerkörper 8 wird durch die exzentrische Lage der Lagerbohrungen für die Ritzel­ welle 7 unterbunden; gegebenenfalls können zusätzliche oder andere Maßnahmen zur Drehfixierung der Lagerkörper 8 re­ lativ zum Gehäuseteil 9 vorgesehen sein. Eine solche ist beispielsweise die von einem Kreiszylinder abweichende zylind­ rische Form, die in Fig. 1 gestrichelt angedeutet ist.

Claims (7)

1. Hochdruckzahnradmaschine mit einem außenverzahnten Ritzel, einem mitlaufenden, innenverzahnten Hohlrad und einem halbsichelförmigen beweglichen Füllstück zwischen Ritzel und Hohlrad, bei der in dem Füllstück wahlweise ein an die Zahnköpfe des Hohlrades ober des Ritzels anlegbares Dichtelement vorgesehen ist, das von der Füllstückseite her mit dem in den Nuten herr­ schenden Druck beaufschlagt ist, wobei eine Dichtleiste den Raum unter dem Dichtelement abdichtet und eine Feder die Dichtleiste gegen das Dichtelement drückt, nach Patent 25 33 646, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse der Zahnradmaschine zur Radiallagerung des Hohlrades (2) einen beidendig offenen rohrförmigen Gehäuseteil (9) umfaßt, dessen Innenwandung die Lager­ fläche für das Hohlrad (2) sowie die Abstützfläche für zwei beidseits des Hohlrades (2) angeordnete Lager­ körper (8) für die Ritzelwelle (7) bildet.

2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäuseteil (9) ein Strangpreßprofil ist.

3. Zahnradmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Umfangsfläche der Lagerkörper (8) unter der Wirkung je eines ungefähr diametral dem Druckraum der Zahnradmaschine gegenüberliegenden Radial­ druckfeldes (18) steht.

4. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerkörper (8) im Bereich ihrer Anlage an der Innenwandung des Gehäuse­ teils (9) eine teilweise stärkere Umfangskrümmung aufweisen als die Innenwandung des Gehäuseteils (9).

5. Zahnradmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrung des rohrförmigen Gehäuse­ teils (9) durch zwei Teilkreiszylinder mit nahe benach­ barten, zueinander parallelen Achsen gebildet ist.

6. Zahnradmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in der Innenwandung des Gehäuseteils (9) eine druckseitige Tasche (25) zur Bildung eines hydrostatischen Lagers für das Hohlrad (2) vorge­ sehen ist.

7. Zahnradmaschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sauganschluß (22) und der Druck­ anschluß (26) jeweils als die Wand des rohrförmigen Gehäuseteils (9) durchsetzende Bohrungen ausgebildet und im Bereich von Taschen (22 bzw. 25) angeordnet sind.