DE2935294C2

DE2935294C2 - Dichtplatte für eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor

Info

Publication number: DE2935294C2
Application number: DE2935294A
Authority: DE
Inventors: Edward J. Canfield Ohio Ratkay; Carl M. New Castle Pa. Singer
Original assignee: COMMERCIAL SHEARING Inc 44501 YOUNGSTOWN OHIO US
Current assignee: COMMERCIAL SHEARING Inc 44501 YOUNGSTOWN OHIO US
Priority date: 1979-03-28
Filing date: 1979-08-31
Publication date: 1983-01-05
Also published as: FR2452613B1; AU535077B2; IT7949870A0; GB2044856B; JPS5945840B2; BR7905841A; AU4994579A; FR2452613A1; ZA793315B; DE2935294A1; GB2044856A; CA1142794A; US4292013A; JPS55128686A; IT1118115B

Description

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Die Erfindung betrifft eine Dichtplatte für eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor, umfassend «in Paar Laufräder, die eine erste Fläche vor tntsprechenden Stirnseiten der Laufräder und eine &o iweite Fläche entgegengesetzt zu den Laufrädern hat. wobei die Platte in einem Gehäuse axial gegen die Laufräder verschiebbar ist und ein Paar öffnungen hat, die durch dieselbe hindurchgehen und konzentrisch zu den jeweiligen Achsen sind, und die mit zylindrischen Versenkungen in der zweiten Fläche der Platte und mit Dichtungselementen versehen ist, die zwischen der zweiten Fläche der Platte und dem Gehäuse angeordnet sind und Kammern ausbilden, und wobei Kanä vorgesehen sind, die die erste Fläche mit der zweite Fläche verbinden.

Zahnradpumpen und -motoren haben ein Pa: Laufräder in der Form von miteinander kämmende Zahnrädern und ein Gehäuse, das sich eng um einen Te des Umfangs jedes Laufrads erstreckt, so daß es mit de Laufradzähnen zusammenwirkt, und zwar derart, da im Falle einer Zahnradpumpe auf der Niederdruckseit Strömungsmittel eingeschlossen und zur Kochdrucksei te gefördert wird. Die miteinander kämmenden Zahn verhindern jede wesentliche Rückströmung zwische den Laufrädern, die sich infolge des Druckunterschied zwischen der Auslaß- und Einlaßseite ergeben könnt Es sind Platten vo^esehen, welche die Rückströmun zwischen den Enden bzw. Stirnseiten der Laufräder, di sich drehen, und dem Gehäuse beschränken. Ein Hauptschwierigkeit bei solchen Zahnradpumpen un< -motoren besteht darin, daß es schwierig ist, die Platte: so einzustellen, daß sie genügend dicht sitzend sind, ur jede wesentliche Rückströmung zu verhindern, und da sie noch lose genug sind, damit verhindert wird, daß sie die Laufräder festfressen und angehalten werden. D die Laufräder allgemein aus Stahl und die Platten au Bronze hergestellt sind, ergibt sich eine weiter Komplikation insofern, als sich die Bronze m steigender Temperatur in einem größeren Gra ausdehnt als der Stahl, so dab die Platten eine kleineren Durchmesser als die Laufräder haben müsset um dieses zu kompensieren. Schließlich sind di umschlossenen Platten vorzugsweise so angeordne daß sie relaviv zu den Stirnseiten der Laufrade »schwimmen«, wobei die Fläche der Platte, di entgegengesetzt zum Laufrad angeordnet ist, den Druck des Strömungsmittels von der Auslaßseite de Zahnradpumpe ausgesetzt wird, und zwar zum Zweck des Erzeugens eines Ausgleichsdrucks, der die Platt gegen die Laufradstirnseiten drückt, so daß dadurch di gewünschte Abdichtung erzeugt wird. Auf diese Weis kommt es zu einer sehr realen Schwierigkeit, die sie aus der Tatsache ergibt, daß sich die Strömungsmittel drücke auf die Flächen der Platte, die sich benachbai dem Laufrad befinden, wesentlich zwischen de Auslaßseite und der Einlaßseite unterscheiden, was ζ einem Ungleichgewichtsdruck und in einigen Fällen ζ einem Festfressen zwischen dem Laufrad und der Platti führt

Diese Schwierigkeiten sind auf dem einschlägige; Fachgebiet schon lange bekannt und werden beispiels weise in den U3-Patentschriften 19 72 632 und 27 14 85 erörtert. Zwar werden in diesen beiden Druckschriftei Lösungen für diese Schwierigkeiten angegeben, di unter geeigneten Umständen gut und leistungsfähi; sind, jedoch erfordert es die moderne Technologie, dal Zahnradpumpen und -motoren mit immer höherei Drücken betrieben werden, wodurch die Schwierigkei ten bis zu einem Punkt verschärft worden sind, an den Lösungen nach dem Stande der Technik nicht meh anwendbar sind.

Im einzelnen ist die Dichtplatte, die in de US-Patentschrift 27 14 856 bzw. der entsprechendet deutschen Patentschrift 8 97 203 beschrieben ist, s< ausgebildet, daß auf der Seite der zwischen det Zahnrädern und dem Gehäuse der Zahnradpumpe ode des Zahnradmotors angeordneten Dichtplatte, die dei Zahnrädern abgewandt ist, Dichtungselemente um Vertiefungen angeordnet sind, die ihrerseits um dei Umfang der Dichtplatte herum im Abstand voneinande

vorgesehen sind, so daß Kammern zwischen den Dichtungselementen ausgebildet werden. Diese Maßnahme geht von der Tatsache aus, daß sich die Ätrömungsmitteldrijcke auf die Flächen der Dichtplatten, die sich benachbart den Zahnrädern befinden, ^wischen der Auslaßseite und der Einiaßsciie der Zahnradpumpe bzw. des Zahnradmotor? wesentlich unterscheiden, was zu einem Urrgleichgewichtsdruck und in einigen Fällen zu einem Festfressen zwischen dem Zahnrad und der Dichtplatte führt Mit der in der US-Patiriiisch^f» 27 14 856 vorgeschlagenen Maßnahme soll ein Ausgleich der einander entgegenwirkenden Drücke an jedem Teil der Dichtplatte durch die Verwendung des vorgenannten Systems von Dichtungen zwischen der Dichtplatte und dem Gehäuse erreicht werden, indem durch die erwähnten Dichtungen eine Reihe von Flüssigkeitsabteilungen erzielt wird. Dadurch soll der Druck in jeder Flüssigkeitsabteilung so gegen den Druck auf die gegenüberliegende Fläche der Platte ausgeglichen werden, daß die Zahnradpumpe oder ein entsprechender Zahnradmotor unter wesentlich höheren Drücken arbeiten kann bzw. diese wesentlich höheren Drücke erzielt, ohne daß die Gefahr des Festfressens besteht

Nach der US-Patentschrift 19 72 632 ist eine auf beiden Seiten ebene Dichtplatte auf der Niederdruckseite mit großen Durchgangslöchern versehen, die hier einen Druckausgleich zwischen den beiden Seiten der Dichtplatte bewirken sollen. Da jedoch die den Zahnrädern zugewandte Seite völlig flach ist kann sicn das Strömungsmittel auf dieser Seite völlig frei bewegen, wodurch es zu einer im wesentlichen unkontrollierten Druckverteilung auf dieser Seite kommt und damit die Reibung zwischen der Dichtplatte und den Zahnrädern noch verhältnismäßig groß ist

Schließlich ist in der deutschen Auslegeschrift 12 93 600 eine Dichtplatte der eingangs genannten Art beschrieben, bei der die Kammern, welche auf der den Zahnrädern abgewandten Seite vorgesehen sind, über Kanäle in Form von Bohrungen direkt mit der den Zahnrädern zugewandten Seite verbunden sind. Diese letztere Seite ist flach, und infolgedessen kann sich das Strömungsmittel wie im oben erwähnten Falle der Dichtplatte nach der US-Patentschrift 19 72 632 auf dieser Seite frei bewegen, so daß sich hier eine im wesentlichen unkontrollierte Druckverteil"ng ergibt, die zu entsprechender Reibung führt.

Insgesamt nat es sich bei Zahnradpumpen und -motoren nach dem vorstehend erörterten Stand gezeigt, daß bei höheren Drücken eine erhebliche Abnutzung der Dichtplatten auftritt, die Dichtplatten also unter diesen Bedingungen tatsächlich nicht im Gleichgewicht zwischen den Zahnrädern und dem ihren Stirnseiten zugewandten Abschnitt des Gehäuses gehalten werden, denn anderenfalls würde eine solche starke Abnutzung nicht auftreten.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Dichtplatte for eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor der eingangs genannten Art so auszubilden, daß selbst bei sehr hohen Drücken eine erhebliche Verbesserung der Lebensdauer der Dichtplatte erzielt wird, und zwar zusammen mit einer beträchtlich verbesserten Leistungsfähigkeit der Zahnradpumpe oder des Zahnradmotors.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Mehrzahl von in di^ Oberfläche eingearbeiteten Kammern auf der ersten Fläche der Platte benachbart den Laufrädern ausgebildet ist, wobei diese Kammern allgemein den Kammern entsprechen, die von den Dichtungselementen auf der zweiten Räche gebildet werden, und wobei diese Kammern durch Stege auf der ersten Fläche begrenzt werden, die sich gegen die Laufräder abstützen und die die Drücke auf de. Griten Flachs der Platte abgrenzen, so daß dadurch die Platte im Gleichgewicht zwischen den Laufrädem und dem Gehäuse gehalten wird.

Auf diese Weise wird die Abnutzung sowohl der Laufräder als auch der Dichtplatten, insbesondere bei Hochdruckbetrieb, erheblich vermindert, die zulässige Betriebsgeschwindigkeit und der zulässige Druck erhöht sowie die Erwärmung des Strömungsmittels reduziert

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung können die Kanäle im Umfang der Platte an diametral entgegengesetzten Enden der Platte sowie an diametral entgegengesetzten Seiten der Platte vorgesehen sein, so daß die letzteren Kanäle Kammern im Bereich des Auslaß- und Einla3kanals der Zahnradpumpe oder des Zahnradmotors, die ersteren Kanäle K_.'<mern im Bereich der entgegengesetzten Enden der Platte zugeordnet sind. Die beiden Kammern am Einlaß- und Auslaßkanal werden so durch Strömungsmittel aus jedem dieser Kanäle unter Druck gesetzt während die Kammern an den entgegengesetzten Enden durch Strömungsmittel von den Laufrädern unter Druck gesetzt werden. Diese Strömungsmittelkräfte erzeugen Gegenkräfte zwischen den Laufrädern und der Platte, wodurch eine ausgezeichnete kontrollierte Druckverteilung auf der den Laufrädern zugewandten Seite der Pla'te erzielt wird.

Andere Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung sei nachfolgend anhand eines in den F i g. 1 bis 5 der Zeichnung im Prinzip dargestelllen, besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert; es zeigen

Fig. 1 eine Schnittansicht einer Zahnradpumpe und

eines Zahnradmotors, wobei ein Teilschnitt durch die Ebene der Zahnradachsen ausgeführt ist:

Fig. 2 tine Schnittansicht längs der Linie H-II der Fig.l;
F i g. 3 eine Ansicht einer Dichtplatte, die deren er?te

Fläche oder deren Vorderseite zeigt, welche an den Stirnseiten der Laufräder anliegt.

Fig.4 eine Ansicht der zweiten Fläche oder der Rückseite der Dichtplatte der F i g. 3; und
Fig. 5 eine Schnittansicht der Dichtplatte längs der

Linie V-Vder Fig.3.

In den Figuren der Zeichnung, auf die nun Bezug genommen wird, ist eine Zahnradpumpe 10 veranschaulicht, die auch als Zahnradmotor verwendbar ist und ein Paar vor mi'einander kämmenden Ladfrädern 11 und 12 zwischen einem Paar von Dichtplatten aufweist, die nachstehend abgekürzt als flauen 13 und 14 bezeich; tet sind, wobei ein mittiges Gehäuseteil 15 die äußeren Umfange der Laufräder und Platten umschließt. Kanäle 15a und i5b durch das Gehäuseteil 15 dienen als Einlaß- und Auslaßkanäle für die Zahnradpumpe und sind in ihrer Funktion gegenseitig austauschbar. Die Platten 13 und 14 und das Gehäuseteil 15 sind zwischen einem Paar endseitigen Gehäuseteilen 16 und 17 eingeschlossen, und Schrauben 18 erstrecken sich durch

die Gehäuseteil. )5 und 17 und sind in das Gehäuseteil 16 in ein dort vorgesehenes Gewinde eingeschraubt, so daß sie die Gehäuseteile gut abgedichtet zusammenhalten. Die innere Seite des Gehäuseteils 17 liegt in

einer kontinuierlichen flachen Ebene, jedoch mit Ausnahme eines Paares zylindrischer Vertiefungen, in denen Lager 19 und 20 vorgesehen sind. Hohlzylindrische Naben 22 und 23 sind in den Lagern 19 und 20 gelagert.

Die Platte 14, die mit der Platte 13 identisch ist, sei nun in näheren Einzelheiten erläutert. Die Platte 14 hat ein Paar öffnungen 24 und 25, durch die sich die Naben 22 und 23 erstrecken, und diese Öffnungen sind auf der Rückseite der Platte erweitert, so daß sich zylindrische Versenkungen 26 und 27 ergeben, die eng um die vorstehenden Enden der Lager ISi und 20 (Fig. I) herum passen. Die Vorderseite der Platte 14, die in F i g. 3 veranschaulicht ist, hat die Form eier Zahl 8, und sie hat je einen ringförmigen Steg 30 und 31, von denen je einer eine der öffnungen 24 und 25 umgibt und jeweils mit entgegengesetzten radialen Stegen 32 und 33 sowie mit einem Quersteg 34, der sich zwischen den Teil aus; und diese Aussparungen nehmen zusammen mit den Aussparungen 50, 51 aus Elastomer bestehende Dichtungselemente 56, 57, 58, 59, 60 uhd 61 auf. welche die äußeren Enden vom mittigen Teil her in gesonderte Kammern unterteilen, jedes der Dichtungselemente ist so lang, wie sich die entsprechende radiale Aussparung erstreckt, und jedes dieser Dichtungselemente erstreckt sich etwas über das obere Ende der Aussparung, so daß es eine Abdichtung gegen die Oberfläche des Gehäuse·¹ teils 17 bildet.

Der Umfang der Platte 14 ist mit Kanälen in Forrrt von Ausnehmungen versehen, und zwar an jedem Ende mit Kanälen 39 und 40, und der mittige Teil ist mit Kanälen 41 und 42 in Form von Ausnehmungen versehen, wie oben erwähnt, wobei sich alle diese Kanäle über die volle Dicke der Platte erstrecken. Die Kanäle erfüllen zwei Funktionen, sie ermöglichen nämlich eine Verbindung von einer Fläche der Platte 14

JtCgCft JV UIIU Jl Cl 3ItCIfIl, VCILTUIIUCII 13t. UCI UCItlLII

zwischen den Stegen 30,31,32,33 und dem Quersteg 34 ist weggearbeitet, beispielsweise weggefräst, abgeschliffen o. dgl., so daß Kammern 35 und 36 an entgegengesetzten Enden der Platte 14 und Kammern 37 und 38 an der Einlaß- und Auslaßseite der Platte 14 ausgebildet sind. Diese Kammern 35, 36, 37 und 38 haben eine ziemlich flache Tiefe und bilden Druckkammern auf der ersten Fläche oder der Vorderseite der Platte 14. Kanäle 39 und 40 in Form von Ausnehmungen auf entgegengesetzten Enden der Platte 14 bilden eine Verbindung von den Kammern 35 und 36 über den Umfang der Platte 14 zur zweiten Fläche oder Rückseite der Platte. Als Ausnehmungen ausgebildete Kanäle 41 und 42 auf den Einlaß- und Auslaßseiten des Umfangs bilden eine Verbindung von den Kammern 37 und 38 zur Rückseite der Platte 14. Die Rückseite der Platte 14, die in F i g. 4 dargestellt ist, hat in gleichartiger Weise die Form der Zahl 8, und zwar mit flachen Oberflächen, die zu der benachbarten flachen Oberfläche des Gehäuseteils 17 parallel sind, und mit einem Kanal 29 sowie einem Paar von radialen Aussparungen 50, 51 zwischen den Versenkungen 26 und 27. Im Abstand voneinander befindlichen radialen Aussparungen 52, 53, 54 und 55 unterteilen die halbkreisförmigen äußeren Enden der Form der Zahl 8 von deren mittigem £U1 (UIUCItM, UIIU ΛΙΚ.

²" Verbiegen der Platte durch Erwärmung während des Betriebs.

Die Platte 13 entspricht im Aufbau, in der Befestigung und im Betrieb identisch der Platte 14 und bedarf daher keiner zusätzlichen Erläuterung. Das Gehäuseteil 16

2> wirkt mit der Platte 13 in der gleichen Weise zusammen, wie das entgegengesetzte Gehäuseteil 17 mit der PTalte 14 zusammenwirkt.

',.·& Betrieb werden die Kammern 35 und 36 sowie der Bereich zwischen den Aussparungen 52 und 53 an einem Ende und der Bereich zwischen den Aussparungen 54 und 55 am >inderen Ende durch Strömungsmittel zwischen dem Gehäuse und dem Laufrad unter Druck gesetzt, so daß die Plattenenden vollständig ausgeglichen bzw. -balanciert sind. In gleichartiger Weise

J5 werden die Kammer 37 auf der Vorderseite und der Bereich, der von den Aussparungen 52,54 und 51 auf der Rückseite begrenzt ist, dem Einlaßdruck ausgesetzt, während die Kammer 18 auf der Vorderseite und der Bereich, der von den Aussparungen 53, 55 und 50 begrenzt ist, dem Auslaßdruck ausgesetzt wird, so daß auf diese Weise die Platten 13 und 14 in abdichtender Beziehung zwischen den Gehäuseteilen 16 und 17 und den Laufrädern 11 und 12 im Gleichgewicht gehalten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Dichtplatte für eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor, umfassend ein Paar Laufräder, die eine erste Fläche vor entsprechenden Stirnseiten der Laufräder und eine zweite Fache entgegengesetzt zu den Laufrädern hat, wobei die Platte in einem Gehäuse axial gegen die Laufräder verschiebbar ist und ein Paar öffnungen hat, die durch dieselbe hindurchgehen und konzentrisch zu den jeweiligen ^ Achsen sind, und die mit zylindrischen Versenkungen in der zweiten Fläche der Platte und mit Dichtungselementen versehen ist, die zwischen der zweiten Fläche der Platte und dem Gehäuse angeordnet sind und Kammern ausbilden, und wobei , Kanäle vorgesehen sind, die die erste Fläche mit der zweiten Fläche verbinden, dadurch gekennzeichnet, daß eine Mehrzahl von in die Oberfläche eingearbeiteten Kammern (35,36,37,38) auf der ersten Fläche der Platte (13.14) benachbart den L.-.'ifrädern (H, 12) ausgebildet ist, wobei diese Kammern (35, 36, 37, 38) allgemein den Kammern entsprechen, die von den Dichtungselementen (56, 57. 58, 59, 60, 61) auf der zweiten Fläche gebildet werden, und wobei diese Kammern (35, 36, 37, 38) durch Stege (32, 33) auf der ersten Fläche begrenzt werden, die sich gegen die Laufräder (11, 12) abstützen und die die Drucke auf der ersten Räche der Platte (13. 14) abgrenzen, so daß dadurch die Platte (13, 14) im Gleichgewicht zwischen den Laufrädern (11, 12) und dem Gehäuse (15, 17) gehalten wird.

2. Dicntplatte für eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor nsxh Anbruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungselemente (56—61) in radialen Aussparungen (S —55) vorgesehen sind, wobei diese Aussparungen (50—55) um die Versenkungen (26.27) in der zweiten Fläche der Platte (13. 14) herum im Abstand voneinander angeordnet sind.

3. Dichtplatte für eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Kanäle (39—42) im Umfang der Platte (13. 14) an diametral entgegengesetzten Enden der Platte (13. 14) sowie an diametral entgegengesetzten Seiten der Platte (13. 14) vorgesehen sind.

4. Dichtplatte für eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwei im Abstand voneinander befindliche radiale Aussparungen (50, 51) so zwischen den beiden Versenkungen (26,27) erstrekken und Dichtungselemente (56.57) aufweisen.