DE2803672C2

DE2803672C2 - Zahnradpumpe mit Druckschmierung der Wellenlager

Info

Publication number: DE2803672C2
Application number: DE2803672A
Authority: DE
Inventors: Barry Dorset Wynn
Original assignee: General Signal Corp
Current assignee: SPX Technologies Inc
Priority date: 1977-02-01
Filing date: 1978-01-27
Publication date: 1983-03-10
Also published as: FR2378960A1; JPS5396504A; CA1086135A; US4160630A; GB1572467A; DE2803672A1; IT1089267B; BR7800608A

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe mit Druckschmierung der Wellenlager nach dem Oberbe- «° griff des Patentanspruchs 1.

Aus der DE-AS D 19 643 Ia/59e ist eine Zahnradpumpe mit Druckschmierung der Wellenlager bekannt, bei der das aus der Kämmeingriffszone der Zahnräder abgezweigte Quetschöl über einen schlitzförmigen « Kanal in der Dichtungsfläche jeweils einem Wellenlager zugeführt wird. Der das Wellenlager des treibenden Zahnrades mit Quetschöl versorgende schlitzförmige Kanal ist gegenüber der die Achsen der beiden Zahnräder enthaltenden Mittelebene zur Ausgangskammer hin versetzt, während der das Wellenlager des getriebenen Zahnrads mit Quetschöl versorgende schlitzförmige Kanal in bezug auf diese Ebene zur Eingangskammer hin versetzt ist Ein Strömungskreislauf für das als Schmiermittel verwendete Quetschöl ist in der genannten Druckschrift nicht beschrieben.

Aus der DE-PS 15 28959 ist eine Zahnradpumpe mit Saugschmierung bekannt, bei der der auf der Seite der Eingangskammer unmittelbar hinter der Kämmeingriffszone zwischen den sich voneinander entfernenden Zähnen auftretende Effekt einer Druckreduzierung für eine Schmierölströmung ausgenutzt wird, die von der Eingangskammer parallel über die beiden Wellenlager bis zu dieser Zone reduzierten Druckes führt. Wenn derartige mit Saugschmierung arbeitende Zahnradpumpen bei relativ hoher Geschwindigkeit laufen, führt die in dem Öl enthaltene Luft in der Eingangskammer zum Aufschäumen des Öls. Dieser Effekt wird noch dadurch unterstützt, daß unmittelbar unter der Kämmeingriffszone, wo die Druckreduzierung erfolgt, die angesaugte Sohmierölströmung auf die Quetschölströmnng trifft, wodurch Turbulenzen verursacht werden. Es besteht die Gefahr, daß der Schmierfilm in den Wellenlagern abreißt, weil aufgrund des Aufschäumens des Schmieröls Luft eingesaugt wird. Dies führt zur schnellen Zerstörung der Zahnradpumpe,

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Zahnradpumpe mit Druckschmierung der WHIenlager, die mit einer geringen Schmierölmenge eine zuverlässige Schmierung der beiden Wellenlager gewährleistet

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst

Bei der erfindungsgemäßen Zahnradpumpe sind die beiden Wellenlager für die Schmierölströmung in Reihe geschaltet, so daß nur die halbe Schmierölmenge wie bei zwei getrennten, parallelen Schmierölströmungen für die beiden Wellenlager erforderlich ist Da der Schmiermittelkreislauf von der Kämmeingriffszone auf der Seite der Eingangskammer über die Wellenlager zur Eingangskammer zurückführt, wird die Schmierölströmung durch Druckschwankungen auf der Seite der Ausgangskammer nicht beeinflußt, und das Druckgefälle zwischen der Kämmeingriffszone und der Eingangskammer gewährleistet eine zur Schmierung beider Wellenlager ausreichende Schmierölströmung.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung weiter erläutert In der Zeichnung zeigt

F i g. 1 eine Schnittansicht der Zahnradpumpe,

F i g. 2 einen Schnitt längs Linie 2-2 in F i g. 1.

F i g. 3 zeigt einen Schnitt entsprechend der Linie 3-3 der Fig. I, der die Einzelheiten der Lagerseite der Dichtungsplatte erkennen läßt

Fig.4 zeigt einen teilweise weggebrochenen Schnitt entsprechend der Linie 4-4 der Fig. 1, aus dem das Zusammenwirken zwischen den Zahnradzähnen und den Schmiermittelkanälen in der l/krbtungsplatte sowie die Anordnung der Schmiermittelkanäle in bezug auf die Zahnradzähne und den Pumpeneingang erkennbar ist

Bei der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden in den verschiedenen Zeichnungsfiguren für die Kennzeichnung gleicher Teile des Aufbaus die gleichen Bezugszeichen verwendet

Die F i g. 1 zeigt eine Schnittansicht durch eine erfindungsgemäß gestaltete Zahnradpumpe. In dieser Zahnradpumpe wird ein Paar paralleler Wellen, nämlich eine antreibende Welle 14 und eine angetriebene Welle 16 über die Rollenlager 18, 20, 22 und 24 in einem Gehäuse 10 sowie einem Verschlußteil bzw. einem Anschlußteil 12 gehalten. Ein mit der antreibenden Welle 14 mitdrehbar angeordnetes antreibendes Zahnrad 26 kämmt mit einem angetriebenen Zahnrad 28, welches auf der angetriebenen Welle 16 mitdrehbar gelagert ist. Zwischen den Zahnrädern 26, 28 und dem Gehäuse 10 ist eine Verschleißplatte 30 angeordnet, die in herkömmlicher Weise an einem Absatz des Gehäuses 10 abgestützt ist. In gleicher Weise ist zwischen den Zahnrädern 26, 28 und dem Verschlußteil 12 eine Verschleißplatte 32 angeordnet In Aussparungen der Verschleißplatten 30 und 32 sind W-förmige Dichtungen 34 und 36 bekannter Gestaltung angeordnet, durch die die Pumpeneingangskammer gegenüber der Pum-

penausgangskammer abgedichtet wird. Hierzu sei auf die F i g, 3 verwiesen.

Die F ί g, 2 zeigt, daß die Zahnradseite der Dichtungsplatte 30 im wesentlichen in Form einer 8 ausgebildet ist. Die Platte 30 kann aus Aluminium oder anderem geeignetem Material hergestellt sein, Sie weist ein Paar im Abstand voneinander angeordneter Bohrungen 38, 40 auf, durch die die Wellen i4 und 16 hindurchgreifen. Auf der Eing-ngskammerseite der Platte Ist ein Eingangsöffnungsprofil 42 weggeschnitten, während auf der Ausgangskammerseite ein Ausgangs-Öffnungsprofil 44 weggeschnitten ist In die Oberfläche der Platte ist weiterhin ein Druckentlastungsschlitz 46 in einer Lage eingearbeitet, die zu Beginn des Kämmeingriffs der Zähne einen Druckausgleich zwischen dem von den in Kämmeingriff stehenden Zahnradzähnen eingeschlossenen Medium und dem in der Ausgangskammer befindlichen Medium erlaubt Dadurch wird in bekannter Weise die Entstehung übermäßig hoher Drücke in dem Volumen verhindert, das sich in der Känuneingriffszone zwischen der Eingangs- und der Ausgangskammer zwischen den Zahnradzähnen befinden

Auf der Eingangskammerseite einer Linie 47, die zwischen den Mittelpunkten der Bohrungen 38 und 40 verläuft, ist ein Schmiermittel-Strömungskanal ausgebildet der einen Schlitz 50 umfaßt, welcher in die Frontfläche der Platte 30 eingeschnitten ist Der Schlitz 50 erstreckt sich im wesentlichen parallel zu der Linie 47 zu der Bohrung 40 hin und schneidet dabei einen Kanal 52, der im wesentlichen axial durch die Dicke der Platte 30 geht Der Kanal 52 ist so angeordnet, daß er Schmiermittel in den Rollen- und Käfigbereich des benachbarten Lagers 22 leitet Die spezielle Anordnung des Schlitzes 50 und des Kanals 52 wird nachfolgend noch unter Bezugnahme auf die F i g. 4 erläutert

Die Fig.3 zeigt die Lagerseite der Dichtungsplatte 30, die einen Schlitz 54 aufweist, welcher von der Bohrung 38 nach außen verläuft und mit der Eingangskammer der Pumpe in Verbindung steht. Die Formgebung der W-förmigen Dichtung 34 erlaubt eine Trennung der Eingangskammer von der Ausgangskammer mit Ausnahme des geringen Mediendurchgangs, der durch die Kämmeingriffszone zwischen den Zahnradzähnen von der Eingangsseite zur Ausgangsseite hin gefördert wird. Während des Betriebs wird Medium zwischen den Zahnradzähnen zu dem Schlitz 50 hin gefördert, von wo es durch den Kanal 52 und das Lager 22 der angetriebenen Seite, dann durch einen der in dem Gehäuse 10 oder in dem Verschlußteil 12 ausgebildeten Kanäle 56, 58 je nach der in Frage kommenden Pumpenseite, anschließend zurück durch das Lager i8 und dann durch den Schlitz 54 in die Eingangskammer der Pumpe gefördert wird. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Dichtungsplatte 32 spiegelbildlich zur Dichtungsplatte 30 ausgebildet.

Die F i g. 4 zeigt eine Teildarstellung einer erfindungsgemäß gestalteten Pumpe, und zwar insbesondere die Lagenanordnung des Schlitzes 50 und des Kanals 52 in bezug auf die Zahnräder 26 und 28 und das Eingangsöffnungsprofil 42. Wenn die Zahnräder 26 und 28 zu kämmen beginnen, ist eine geringe Medienmenge zwischen den Zähnen 60 und 62 in dem Raum 64 eingeschlossen. Anfänglich verringert sich die Größe des Raumes 64 bzw. des sogenannten »Zahnradspiels«, wenn die Zähne mit dem Eingriff fortfahren, wodurch die geringe Medienmenge, die zwischen ihnen einqeschlossen ist, komprimier ι wird und wodurch der Druck in dem Raum 64 ansteigt. Wie zuvor schon erwähnt worden ist, verhindert der Entlastungsschlitz 46 anfänglich, daß der Druck zu Beginn des Kämmeingriffs der ZahnrSder übermäßig hoch wird. Wenn die Zahnräder dann mit dem Kämmeingriff fortfahren, beginnt die Größe des Raums 64 wieder größer zu werden, wenn er sich über die Mittellinie 47 hinwegbewegt hat Durch die Volumenänderung des Raumes 64 bei der Drehung der Zahnräder steigt der Druck in diesem Raum sehr schnell zu einem

ίο Spitzenwert an, wenn das Raumvolumen am geringsten ist und fällt dann bei sich wieder ausdehnendem Raumvolumen sehr schnell ab. Der Schlitz 50 ist erfindungsgemäß auf der Eingangsseite der Linie 47 so angeordnet, daß er in den Raum 64 mündet, wenn dieser Raum sich vergrößert und der Druck in diesem Raum abfällt Die exakte Lageanordnung des Ausnehmungsteils 50 kann sich in Abhängigkeit vod der Zahngeometrie etwas ändern. Bis der Raum 64 sich bis zur Eingangskammer hm öffnet wenn die ihn umschließenden Zähne getrennt werden oder dip ihn umschließenden Zähne über den Rand des Eingangsöffnungsprcfüs 42 hinweg laufen, ist der Druck in dem Raum 64 größer als der Eingangsdruck der Pumpe. Dadurch wird der erforderliche Druckunterschied erzeugt um Medium durch den Kanal 52 in das Lager 22 und anschließend durch das Lager 12 in der zuvor beschriebenen Weise zu fördern.

Die Anordnung des Schlitzes 50 auf der Eingangsseite der Linie 47 ist wichtig für den Retrieb in der erfindungsgemäßen Weise. Wenn der Schlitz 50 auf der Ausgangsseite der Pumpe über der Linie 47 angeordnet würde, wäre er wesentlich höheren Drücken ausgesetzt. Zur Aufrechterhaltung der Strömungsmengen durch die Lager in vernünftigen Grenzen bei diesen hohen Drücken müßte der Schlitz dann zur Dosierung der Strömungsmenge ziemlich klein sein. Wie zuvor schon erwähnt worden ist, ist eine solche Ausbildung empfindlich im Hinblick auf Verstopfungen, Abnutzungen und Kavitationsprobleme. Wenn der Schlitz andererseits so angeordnet würde, daß er mit dem RaU'n 64 dann in Verbindung ist, wenn die Voiumenverdrängung erst schnell zunimmt, dann ein Maximum erreicht und wieder schnell abfällt, würde sie einer Reihe kurzer Druckstöße bzw. Druckspitzen ausgesetzt sein. Solche Veränderungen führen zu entsprechenden Aufwärts- und Abwärtsschwankungen der Durchflußmenge durch die Lager, wodurch Strömungsumkehrungen des Schmiermittels und ein Aufschäumen des Schmiermittels verursacht werden können.

so Wenn jedoch der Schlitz 50 und der Kanal 52 auf der Niederdruckseite der Linie 47 angeordnet ist, wie dies bei der vorliegenden Erfindung der Fall ist, ergeben sich verschiedene Vorteile. Da der Druck in dem Raum 64 an dieser Stelle verhältnismäßig niedrig ist, brauchen der Schlitz 50 und der K nnal 52 zur richtigen Bemessung der Strömung nicht klein ausgebildet zu werden, wodurch die Dichtungsplatte weniger anfällig für Abnutzungen und Verstopfungen ist. Die aufeinanderfolgenden Räume 64 stellen d^bei das einzig wirksame Mittel zur Zumessung der Strömung zu den Lagern dar. Da der Druck in dem Raum 64 stetig abfällt, werden unerwünschte Strömungsumkehrungen umi Kavitation im wesentlichen vermieden. Außerdem führt der niedrigere Druck an der Eingangsseite des Kanals 52

h5 auch zu einer geringeren Druckdifferenz über die Dichtungsplatte, wodurch die Abnutzung ebenfalls verringert wird. Darüber hinaus wurde festgestellt, daß durch die Anordnung des Schlitzes 54 auf der Lagerseite

der Verschleißplatte anstatt auf der Zahnradseite Kavitationseffekte des Schmiermittels weiter verringert werden, wobei hinzuzufügen ist, daB die grundlegenden Ursachen für diese Wirkung noch nicht vollständig geklärt werden konnten.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnradpumpe mit Druckschmierung der Wellsnlager durch Quetsche), das aus der Kämmeingriffszone der Zahnräder über einen Kanal abgezweigt wird, der seitlich gegen die die Achsen der Zahnräder enthaltende Mittelebene zur Eingangskammer hin versetzt in der Kämmeingriffszone mündet und zu einem ersten der beiden Wellenlager führt, dadurch gekennzeichnet, daß das Quetschöl an der Rückseite des ersten Wellenlagers (22, 24) über einen Verbindungskanal (56, 58) zur Rückseite des zweiten Wellenlagers (18,20) und auf dessen Vorderseite über einen Verbindungsschlitz '5 (54) zur Eingangskammer geführt ist

2. Zahnradpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (52) einen Schlitz (50) auf der den Zahnrädern (26,28) zugewandten Seite einer die Dichtungsfläche aufweisenden Dichtungs- ^lQ platte (30.32) umfaßt, welcher zu einem der ersten Wellenlager (22,24) hin einwärts verläuft und in den im wesentlichen axial zu dem Wellenlager (22, 24) verlaufenden Kanal (52) mündet.

3. Zahnradpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in der Dichtungsplatte (30,32) ein Druckentlastungsschlitz (46) angeordnet ist, der die Kämmeingriffszone mi( der Ausgangskammer verbindet

4. Zahnradpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3" 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungsschlitz (54) in der dem zweiten Wellenlager (18,20) zugewandten Seite der Dichtungsplatte (30, 32) gebildet ist

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