DE2922078C2

DE2922078C2 - Zahnradpumpe oder -motor

Info

Publication number: DE2922078C2
Application number: DE2922078A
Authority: DE
Inventors: Robert F. Canfield Ohio Hodgson
Original assignee: COMMERCIAL SHEARING Inc YOUNGSTOWN OHIO US
Current assignee: COMMERCIAL SHEARING Inc YOUNGSTOWN OHIO US
Priority date: 1978-08-24
Filing date: 1979-05-31
Publication date: 1984-10-31
Also published as: GB2028925B; GB2028925A; DE2922078A1; ZA792462B; JPS5569785A; AU4984079A; IT1118154B; IT7949906A0; CA1126091A; JPS63634B2; US4242066A; BR7904958A; AU536289B2; FR2434264A1; FR2434264B1

Description

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor mii einem Gehäuse, in dem ein Paar Zahnräder auf Wellen gelagert sind, wobei zwischen dem Gehäuse und den Stirnflächen der Zahnräder )c eine Druckplatte angeordnet ist, die jeweils mit zwei Öffnungen für die Wellen verschen sind und auf deren.

dem Gehäuse zugewandten, Rückseiten jeweils ein Paar wenigstens halbringförmiger Ausnehmungen im Abstand von jeder der öffnungen vorgesehen ist, mit ringförmigen Ausnehmungen, die an ihren am nächsten He- genden Steüen durch eine weitere Ausnehmung verbunden sind, mit je zwei sich radial erstreckenden Ausnehmungen, die im oberen und unteren Bereich der Rückseiten der Druckplatten wenigstens zwei gleiche rereiche abgrenzen; mit einer U-förmigen Dichtung, die die

ίο Kontur der kombinierten Ausnehmungen hat, wobei diese Dichtung abdichtend in diese Ausnehmungen paß und die öffnung der U-förmigen Dichtung auf den Grund der Ausnehmungen zeigt und die Dichtung sowohl elastisch als auch, unabhängig von der Drehrich- tung der Zahnräder, durch Flüssigkeitsdruck gegen das Gehäuse gedrückt wird.

Zahnradpumpen und -motoren sind schon seit vielen Jahren zur hydraulischen Leistungsübertragung von einer Stelle zur anderen in Gebrauch. Da die Druckerfor- dernisse für Zahnradpumpen und -motoren über die Jahre hinweg angestiegen sind, sind auch die Probleme, die die Abnutzung und Leckage, insbesondere um die Enden bzw. Stirnflächen der Zahnräder herum, betreffen, gewachsen. Eines der Hauptprobleme, das in Ver- bindung mit solchen Druckplatten besteht, war das Erzielen eines genügenden Abdichtungsdrucks zwischen der Druckplatte und den Zahnradenden, ohne daß ein übermäßiger Druck bewirkt wird, der zu einer übermäßigen Abnutzung der Druckplatte führen würde.

jo Aus der US-PS 27 14 856 ist es bekannt, zum Erzielen eines gesteuerten Druckes, der gegen den Druck innerhalb der Zahnradpumpe oder des Zahnradmotors ausbalanciert ist, die Druckplatte mit den Drücken der Zahnradpumpe oder des Zahnradmotors unter Druck

J5 zu setzen bzw. zu beaufschlagen, so daß der Druck hinter der Druckplatte im wesentlichen der gleiche wie der Druck an ihrer Vorderseite ist. Jedoch gibt es hierbei viele Schwierigkeiten, die mit der Ausbildung und Abdichtung der erforderlichen Drucktaschen bzw. -räume auf der Rückseite der Druckplatte verbunden sind. Hier sind die Drucktaschen durch einfaches Einfügen von Gummiabdichtungsteilen in sich radial erstreckende Schlitze ausgebildet. Solche Drucktaschen sind für die Drücke in modernen Zahnradpumpen und -motoren nicht geeignet, und es ergibt sich eine zu große Leckage sowie ein inadäquater Druckausgleich, so daß die Druckplatten übermäßig abgenützt werden.

Eine Zahnradpumpe bzw. ein Zahnradmotor der eingangs genannten Art ist im Prinzip aus der deutschen

so Offenlegungsschrift 16 53 813 bekannt. Die Druckplatte nach dieser Druckschrift ist jedoch in ihrem Aufbau und in ihrer Wirkungsweise insofern nachteilig, als sich die ringförmigen Ausnehmungen durch die radialen Ausnehmungen in konstanter Verbindung mit dem Umfang der Druckplatte befinden, denn letztere Ausnehmungen haben eine größere Tiefe als die ringförmigen Ausnehmungen und befinden sich infolgedessen unterhalb des Niveaus der öffnung in der U-förmigen Dichtung. Als Ergebnis dieser Verhältnisse ist der höchstmögliche

bo Druck, der auf die Dichtung einwirkt, gleich dem niedrigsten Druck, welcher in der Pumpe vorhanden ist. Das hat wiederum zur Folge, daß durch die U-förmigc Dichtung keine gute Abdichtung des Bereichs zwischen der Druckplatte und dem Gehäuse zum Zwecke der Ausbil-

b5 dung von Drucktaschen bzw. -räumen hinter der Druckplatte gewährleistet ist.

Auch die Zahnradpumpe bzw. der Zahnradmotor, die bzw. der in der deutschen Offcnlegungssehrift 16 53 810

beschrieben ist, besitzt eine Druckplatte, die im Prinzip den gleichen Aufbau und die gleiche Wirkungsweise wie die Druckplatte gemäß der deutschen Offenlegungsschrift 16 53 813 hat. Hier sind zwar massive elastische Teile in den ringförmigen Ausnehmungen vorgesehen, aber auch hier erstrecken sich wie in der Druckplatte nach der deutschen Offenlegungsschrift 16 53813 die radialen Ausnehmungen von dem äußeren Umfang der Druckplatte zu den ringförmigen Ausnehmungen auf einem Niveau, das sich unterhalb des unteren Niveaus der Ausnehmungen befindet Infolgedessen ist es auch hier so, daß der Bereich zwischen der Druckplatte und dem Gehäuse, in dem Drucktaschen bzw. -räume hinter der Druckplatte ausgebildet werden, nicht genügend abgedichtet wird.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Zahnradpumpe bzw. einen Zahnradmotor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß die U-förmige Dichtung, die in der Druckplatte vorgesehen ist, den Bereich zwischen der Druckplatte und dem Gehäuse zur Ausbildung von Drucktaschen bzw. -räumen hinter der Druckplatte in bestmöglicher Weise abdichtet.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwei Durchgänge in der Druckplatte vorgesehen sind, die die Ausnehmung mit dem äußeren Umfang des Halses der Druckplatte verbinden und die so angeordnet sind, daß Hochdruckflüssigkeit durch den jeweils hochdruckseitigen Durchgang unter die U-förmige Dichtung strömen kann, wobei jeder Schenkel dieser Dichtung gegenüber einer Strömung in den Durchgängen in Richtung der Ausnehmung die Funktion eines Rückschlagventils erfüllt.

Durch die unter der U-förmigen Dichtung befindlichen Hochdruckflüssigkeit wird das Innere derselben mit dem Maximaldruck in der Zahnradpumpe oder dem Zahnradmotor beaufschlagt; dadurch wird der Bereich zwischen der Druckplatte und dem Gehäuse bestmöglich abgedichtet.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand einiger, in den F i g. 1 bis 4 der Zeichnung im Prinzip dargestellter, besonders bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert; es zeigt

Fig. 1 einen Teilschnitt durch eine Zahnradpumpe, der die Druckplatte in ihrer Position veranschaulicht;

F i g. 2 eine Aufsicht auf eine Druckplatte gemäß der Erfindung;

Fig.3 einen Schnitt gv'-näß der Linie III-III der F i g. 2,

Fig.4 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform einer Druckplatte gemäß der Erfindung.

Es sei nun auf die Zeichnung Bezug genommen, in der ein Gehäuse 10 einer Zahnradpumpe veranschaulicht ist, das ein Paar miteinander kämmende Zahnräder 11 und 12 zwischen einem Paar Druckplatten 13 und 14 hat, wobei ein mittiges Gehäuseteil 15 den äußeren Umfang dieser beiden Zahnräder und Druckplatten umschließt. Die Druckplatten 13 und 14 und das Gehäuseteil 15 sind zwischen einem Paar Endgehäuseteilen 16 und 17 eingeschlossen, die ihrerseits mittels Schrauben 18 zusammengehalten werden, weiche sich durch die Endgehäuseteile und das mittige Gehäuseteil 15 erstrecken, so daß sie diese Teile in druckdichter, festgespannter, abgedichteter Verbindung um die Zahnräder 11 und 12 herum halten. Die Druckpla.'sn 13 und 14 sind identisch und werden nachstehend anhand der Druckplatte 13 näher erläutert. Die Druckplatte 13 hat allgemein die Form der Zahl 8, indem sie ein Paar öffnungen 20 und 22 hat, durch die sich die Stummelwellen 22 und 23 der Zahnräder 11 und 12 erstrecken. Die Vorderseite der Druckplatte 13 ist mit einer flachen bzw. ebenen Oberfläche 24 versehen, die genau, dicht und eng gegen die benachbarten Zahnradstirnseiten anliegt bzw. paßt. Die rückwärtige Seite der Druckplatte 13 ist eine flache bzw. ebene Oberfläche 25, die ringförmige Ausnehmungen 26 und 27 hat, welche jede der öffnungen 20 und 22 ίο umgeben und radial gleichförmig bzw. gleichmäßig von jeder dieser öffnungen im Abstand angeordnet sind. Die Ausnehmungen 26 und 27 sind mittels einer Ausnehmung 28 verbunden, die über den Hals 29 der Druckplatte 13 verläuft und sich von jeder ringförmigen Ausnehmung 26 und 27 radial erstreckt. Zwei radiale, im Abstand voneinander vorgesehene Ausnehmungen 30 und 31 erstrecken sich von jeder der Ausnehmungen 26 und 27 nach auswärts zürn Umfang der Druckplatte 13, und zwar allgemein gegenüber bzw. entgegengesetzt zur Ausnehmung 28. Eine aligemein L' Sörmige Dichtung 32 aus Gummi bzw. Kautschuk, welch.; die Form bzw. Konfiguration von allen Ausnehmungen 26 bis 31 hat, ist in letztere eingepaßt bzw. -gelegt, wobei ihre offene Seite nach abwärts bzw. nach dem Boden der Ausnehmungen zu gerichtet ist. Unter der Dichtung 32 sind innerhalb des U Gummi- bzw. Elastomer-O-Ringe 33 angeordnet, um die Dichtung 32 normalerweise etwas oberhalb der Oberfläche 25 der Rückseite der Druckplatte 13 zu halten, d. h. so, daß die Dichtung 32 normalerweise etwas über die Oberfläche 25 hinausragt. Außerdem erstrecken sich flache Durchgänge 34 quer über den Hals 29 auf beiden Seiten der Ausnehmung 28 und bilden eine Verbindung zwischen dem äußeren Umfang des Halses 29 und der Ausnehmung 28. Die O-Ringe 33 drücken die Dichtung 32 gegen die innere Seite des Endgehäuseteils 16, wobei sie vier Drucktaschen bzw. -räume zwischen der Rückseite der Druckplatte 13 und der benachbarten Seite des Endgehäuseteils 16 bilden. Wenn die Zahnräder gedreht werden, so daß ein Druck auf einer Seite der Zahnradpumpe aufgebaut wird, dann fließt Strömungsmittel längs eines der Durchgänge 34 zur Ausnehmung 28 und durch diese unter die Dichtung 32, so daß sie die Dichtung mit Druck beaufschlagt, und zwar mit dem Maximaldruck der Zahnradpumpe. Der Rand der U-förmigen Dichtung 32 wirkt als Rückschlagventil. Gleichzeitig tritt Strömungsmittel in die erwähnten vier Drucktaschen bzw. -räume von den benachbarten Zahnradstirnseiten her ein und setzt jede dieser Drucktaschen bzw. jeden dieser Druckräume unter Druck, und zwar unter den gleichen Druck wie ihn der Bereich hat, mit dem die jeweilige Drucktasche bzw. der jeweilige Druckraurn in Verbindung steht. Dadurch wird die Druckplatte 13 über ihre gesamte Fläche gleichförmig gegen die Enden der Zahnräder gedrückt, weil die Drücke, die in jedem einzelnen Bereich auf die Vorderseite und die Rückseite wirken, gleich sind. Als Ergebnis dieser Verhältnisse wird die Druckplatt·; nicht ungleichmäßig abgenützt, und eine Leckage von der Hochdruckseite der Pumpe bo zur Niederdruckseite wird minimalisiert, wodurch die Zahnradpumpe leistungsfähiger wird und ehe größere Lebensdauer hat.

In der in Fig.4 veranschaulichten Ausführungsform sind die Schenkel der I-förmigen Dichtung 32' verlänb5 gert. so daß sie langer als die Tiefe der Ausnehmungen 26' bis 31' sind und infolgedessen so wirken, daß sie die Dichtung über der rückwärtigen Oberfläche 25' der Druckplatte .'3' halten bzw. so, daß die Dichtung 32'

ιι υ/ö

über die rückwärtige Oberfläche 25' vorsteht. Infolgedessen werden die O-Ringe 33 überflüssig. Betriebsbzw wirkungsmäßig ist diese Ausführungsform gleich wie die nach den F i g. 1 bis 3.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

IO

15

20

25

30

45

50

55

60

Claims

Patentansprüche:

1. Zahnradpumpe oder -motor mit einem Gehäuse, in dem ein Paar Zahnräder auf Wellen gelagert sind, wobei zwischen dem Gehäuse und den Stirnflächen der Zahnräder je eine Druckplatte angeordnet ist, die jeweils mit zwei öffnungen für die Wellen versehen sind und auf deren, dem Gehäuse zugewandten, Rückseiten jeweils ein Paar wenigstens halbringförmiger Ausnehmungen im Abstand von jeder der öffnungen vorgesehen ist, mit ringförmigen Ausnehmungen, die an ihren am nächsten liegenden Stellen durch eine weitere Ausnehmung verbunden sind, mit je zwei sich radial erstreckenden Ausnehmungen, die im oberen und unteren Bereich der Rückseiten der Druckplatten wenigstens zwei gleiche Bereiche abgrenzen: mit einer U-förmigen Dichtung, du; die Kontur der kombinierten Ausnehmung hat, w<4?ei diese Dichtune abdichtend in diese Ausnehmungen paßt, und die öffnung der U-förmigen Dichtung auf den Grund der Ausnehmungen zeigt, und die Dichtung sowohl elastisch als auch, unabhängig von der Drehrichtung der Zahnräder, durch Flüssigkeitsdruck gegen das Gehäuse gedrücktwird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Durchgänge (34) in der Druckplatte (13,14,13') vorgesehen sind, die die Ausnehmung (28, 28') mit dem äußeren Umfang des Halses (29) der Druckplatte (13,14,13') verbinden und die so angeordnet sind, daß Hochdruckflüssigkeit durch den jeweils hochdruckseitigen Durchgang (34) -^nter die U-förmige Dichtung (32,32') slrömeti kann, wobei jeder Schenkel dieser Dichtung gegenüber viner Strömung in den Durchgängen (34) in Richtung der Ausnehmung (28,28') die Funktion eines Rückschlagventils erfüllt.

2. Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der U-förmigen Dichtung (32) Elastomer-O-Ringe (33) vorgesehen sind derart, daß sie die U-förmigc Dichtung (32) normalerweise teilweise aus den Ausnehmungen (26,27) heraus in Abdichtungskontakt mit dem Gehäuse (10) drückt.

3. Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 2, dadurch geekennzeichnet, daß die Elastomer-O-Ringe (33) als einstückiges Teil mit kreisförmigem Querschnitt ausgebildet sjhd, das die Konfiguration der kombinierten Ausnehmungen (26,28,30,31) hat.

4. Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die U-förmige Dichtung (32') langgestreckte Schenkel hat. welche ihr dem Boden der Ausnehmungen (26', 28') abgewandtes Ende normalerweise über der Oberfläche der Rückseite (25') der Druckplatte (13') halten.

5. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Enden der U-förmigen Dichtung (32, 32') am Umfang der Druckplatte (13,14,13') abgedichtet sind.