DE897203C - Dichtungsplatte fuer rotierende Maschinen - Google Patents
Dichtungsplatte fuer rotierende MaschinenInfo
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- DE897203C DE897203C DEC3686A DEC0003686A DE897203C DE 897203 C DE897203 C DE 897203C DE C3686 A DEC3686 A DE C3686A DE C0003686 A DEC0003686 A DE C0003686A DE 897203 C DE897203 C DE 897203C
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
- F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
- F04C15/0023—Axial sealings for working fluid
- F04C15/0026—Elements specially adapted for sealing of the lateral faces of intermeshing-engagement type machines or pumps, e.g. gear machines or pumps
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf Pumpen und Motoren mit rotierenden Zahnrädern und betrifft
besonders Mittel zur Abdichtung der Enden dieser Zahnräder.
Eine Kapselpumpe weist beispielsweise ein Paar von Zahnrädern in Form eines Zahnradgetriebes
und ein Gehäuse auf, das sich dicht über einen Teil des Umfanges jedes Zahnrades erstreckt, um mit
den Radzähnen beim Aufnehmen der Flüssigkeit an der Niederdruckseite der Pumpe und zu ihrem
Transport auf die Hochdruckseite der Pumpe zusammenzuwirken. Die ineinandergreifenden Zähne
verhindern einen wesentlichen Rückfluß zwischen den Zahnrädern als Folge des Druckunterschiedes
zwischen der Austritts- und Einlaßseite der Pumpe.
Außerdem sind Abschlußplatten zur Begrenzung des Rückflusses zwischen den Enden der sich drehenden
Zahnräder und dem feststehenden Gehäuse vorgesehen. Das Problem besteht darin, die die
Zahnradenden umschließenden Platten dicht genug einzustellen, um einen wesentlichen Rückfluß zu
verhindern, wobei sie doch locker genug sein sollen, damit die Zahnräder nicht erfaßt und angehalten
werden. Dieses Problem wird dadurch verwickelter, ■ daß die Zahnräder vorzugsweise aus Stahl bestehen,
während die Abschlußplatten vorzugsweise aus Bronze zur Herabsetzung des Verschleißes und der
Dehnung hergestellt sind, wobei Bronze einen höheren thermischen Ausdehnungskoeffizienten als
der Hauptteil des Gehäuses hat, der vorzugsweise
aus Eisen oder Stahl besteht. Wenn deshalb die Randkanten der Platten in das Gehäuse eingeschlossen
werden, wie es beispielsweise in der US A.Patentschrift ι 9721632 dargestellt ist, werden die
Platten entweder in Längsrichtung gegen das Gehäuse ausgedehnt und bezüglich der Zahnradenden
verbogen, wodurch die Zahnräder festsitzen und zum Halten kommen, oder das Randspiel der Platten
muß derart gesteigert werden, daß ein übermäßiger Rückfluß längs der Plattenkanten entstehen kann,
der die Wirksamkeit und den durch die Pumpe erreichbaren Maximaldruck herabsetzt. Weitere
Schwierigkeiten ergeben sich im Falle umschlossener Abschlußplatten, die so angeordnet sind, daß
sie bezüglich der Zahnradenden schwimmen, wobei die gegenüberliegenden Flächen jeder Platte einem
Flüssigkeitsdruck von der Austrittsseite der Pumpe ausgesetzt sind, um einen Druck zu'erzeugen, der
die Platten jederzeit gegen die Zahnradenden zu drücken sucht. Die Schwierigkeit bei bekannten
Ausführungsformen schwimmender Platten besteht darin, daß die Flüssigkeitsdrücke auf den Rückseiten
der Platten über die größte Strecke über die Rückflächen von der Austritts- zur Einlaßseite der
Pumpe hoch bleiben, während die Flüssigkeitsdrücke an den Vorderseiten der Platten gegen die
sich drehenden Zahnradenden rasch zwischen der Hochdruckauslaß- und der Niederdruckeinlaßseite
der Pumpe abfallen. Dies führt zu einer Unabgeglichenheit der Drücke, wodurch die schwimmenden
Platten derartig hart gegen die Zahnradenden in der Nähe der Einlaßseite der Pumpe
gedrückt werden, daß ein Festsitzen auftritt, wenn die Pumpe unter Vollast für nur kurze Zeit arbeitet.
Dieses Problem ist in der erwähnten USA.-Patentschrift 1972'632 berücksichtigt, jedoch ist die
Lösung in dieser Patentschrift nicht für reversible Pumpen anwendbar und überwindet nicht die erwähnten,
von der thermischen Längsausdehnung der Platten herrührenden Schwierigkeiten.
Im Hinblick auf die Schwierigkeiten bei der Verwendung eingeschlossener Abschlußplatten ist es
üblich, die Zahnräder und ein die Zahne dieser Räder umgebendes Mittelgehäuseglied zwischen ein
Paar Bronzeplatten einzuklemmen und die äußeren Flächen der Platten zwischen ein Paar äußerer
Gehäuseglieder einzuschließen. Die Ränder der Platten, werden nicht im Gehäuse eingeschlossen,
wodurch die Grünide für das Ausbeulen entfallen,
und die feste Breite des Mittelgehäusegliedes bestimmt das Spiel zwischen den Bronzeplatten und
den Zahnradenden, wodurch die Druckprobleme bei den schwimmenden Platten beseitigt sind. Während1
diese übliche - Form einer Pumpe oder eines Motors brauchbar ist, erfordert sie große Genauigkeit
bei der Herstellung und Einrichtung, und im besten Falle sind1 ihre Leistungscharakteristiken
begrenzt, besonders hinsichtlich des maximalen Druckes, der erreicht wird oder Anwendung finden
kann.
Nach der Erfindung wird eine neuartige Ausführungsform einer Rotationspumpe und einer
Motorbauweise vorgeschlagen, die weniger schwierig herzustellen ist und bessere Leistungscharakteristiken
als die der bisher üblichen Ausführungsform gibt. Es werden neue Platten zur Lagerung der
Enden der sich drehenden Zahnräder vorgeschlagen, wobei diese Platten in neuartiger Weise im Gehäuse
montiert sind. Der Rand jeder Platte hat abwechselnd freie und unfreie Teile, so daß die unfreien
Teile dicht mit einem umgebenden Teil des Gehäuses im Eingriff stehen und einem Rückfluß
längs des glatten Randes entgegenwirken und die freien Teile vom Gehäuse getrennt sind und der
Platte gestatten, sich radial auszudehnen, wenn sie erhitzt wird, statt sich bezüglich der Zahnradenden
als Folge der Längezusammenpressung im Gehäuse zu verbiegen. Die Platten lassen sich somit im Gehäuse
bezüglich der Zahnradenden beweglich einschließen. Der Zwischenraum zwischen der rückwattigen
Fläche jeder Platte und dem benachbarten Abschlußgehäuseglied ist teilweise für die Flüssigkeit
von der Austrittsseite der Pumpe offen, um den Druck anderer Flüssigkeit von der Austrittsseite der Pumpe, die zwischen den Vorderflächen
der Platte und den benachbarten, sich drehenden Zahnradenden eintritt, das Gleichgewicht zu halten.
Der wirkliche Ausgleich der einander entgegenwirkenden Drücke an jedem Teil jeder Platte wird
durch die Verwendung eines Systems von Diehtungen zwischen der Rückfläche der Platte und dem
Gehäuse erreicht. Durch diese Dichtungen werden eine Reihe von Flüssigkeitsabteilungen erzielt, und
der Druck in jeder Abteilung ist so gegen den Druck auf die gegenüberliegende Fläche der Platte ausgeglichen,
daß eine nach der Erfindung gebaute Pumpe oder ein Motor unter wesentlich höheren
Drücken arbeiten kanni oder sie erzielt, ohne daß die Gefahr des Feetsitzens wie bei anderenAuisführungsf
ormen von Pumpen und Motoren der gleichen Größe besteht, Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen
Platten besteht darin, daß sie symmetrisch einschließlich des Dichtungssystems auf ihren Rückflächen
sind und einen umgekehrten Fluß durch die Pumpe oder den Motor im Gegensatz zu den beispielsweise
in der erwähnten USA.-Patentschrift ι 972632 beschriebenen Abschlußplatten erlauben.
Ein zusätzlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Abschlußplatten ist, daß sie von wesentlicher Dicke
sein und wiederholt überholt und ohne Herabminderung der Pumpenleistung wieder verwendet
werden können. Darüber hinaus gleicht der Druckabgleich an den Platten den Verschleiß der Platten
aus und verlängert ihre Verwendungsdauer, bevor sie überholt werden müssen.
Eine zusätzliche Eigenschaft der erfindungs- ;emäßen Bauart besteht darin, daß die Abschlußplatten
über die Enden der anschließenden Lager für die rotierenden Zahnräder gepaßt werden, wodurch
die Platten bezüglich der Zahnradachsen zentriert werden, und daß die freien Teile der Plattenränder
das Mittelgehäuseglied erfassen und es bezüglich der Zahnradachsen zentrieren. Auf diese
Weise ist das Mittelgehäuseglied in den gewünschten engen Abstand vom äußeren Rand der Zahnräder
ohne Verwendung der für diesen Zweck ge-
wohnlich verwendeten Mehrfachdübel ausgerichtet. Der Wegfall der Dübel vereinfacht die Herstellung
und Anordnung und verbessert die Genauigkeit der Ausrichtung, weil die Summierung der beim Bohren
zahlreicher Dübelbohrungen entstehenden Fehler in Wegfall kommt. Die Verwendung der erfindungsgemäßen
Abschlußplatten zum Ausrichten verbessert ferner' den Widerstand der zusammengesetzten
Pumpe oder des Motors gegenüber rauher
ίο Behandlungsweise, ohne daß die Gefahr einer Verschlechterung
der Ausrüstung besteht. Die üblichen Dübel müssen jeweils die Kraft eines Schlages oder
Stoßes beim Scheren am genauen Punkt der Verbindung aufnehmen, an dem die Gehäuseglieder aufeinander
zu kommen, und werden daher leicht deformiert, so daß die Pumpe oder der Motor ihre
genaue Ausrichtung verliert. Die erfindungsgemäßen Abschlußplatten haben dagegen Oberflächen von
einer beträchtlichen Ausdehnung, die mit dem Mittelgehäuseglied und den Lagerschellen im Eingriff
stehen. Ein Schlag oder Stoß führt zu einem Druck auf diese Flächen und ist daher nicht ausreichend
auf eine kleinere Fläche konzentriert, um eine Deformation und Verschiebung hervorzurufen.
Ein weiterer Vorteil der Befestigung der Platten auf den Lagerschellen, wobei Teile ihrer Ränder
mit dem Mittelgehäuseglied im Eingriff stehen, besteht darin, daß die Enden der Dichtungen auf den
rückwärtigen Flächen der Platten gegen das Mittelgehäuseglied und die Lagerschellen erstreckt werden
können, um ein Lecken an den Enden der Dichtungen zu verhindern. Die Anordnung der
Platten über die Lagerschellen verhindert einen
Flüssigkeitsaustritt in den durch die Schellen umschlossenen Raum.
Weitere neuartige Eigenschaften und Vorteile einer Rotationspumpe oder eines Motors nach der
Erfindung ergeben sich aus der folgenden, ins einzelne gehenden Beschreibung und den Zeichnungen.
In den Zeichnungen ist, jedoch lediglich zum Zwecke der Erläuterung, ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
nach der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt
Fig. ι e;inen Schnitt durch die Zahnradachsen einer Rotationspumpe oder eines Motors,
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie H-II nach Fig. i,
Fig. 3 die Ansicht einer Abschlußplatte, die ihre mit den Zahnradenden im Eingriff stehende Vorderfläche
zeigt,
Fig. 4 eine Ansicht der rückwärtigen Fläche der in Fig. 3 dargestellten Platte,
Fig. 5 einen Querschnitt längs der Linie V-V nach Fig. 3,
Fig. 6 ein Vergleichsschaubild der Leistungen bei 500 U/min,
Fig. 7 ein entsprechendes Vergleichsschaubild der Leistungen bei 1200* U/min.
Im einzelnen ist nach den Zeichnungen eine Pumpe oder ein Motor 10 vorgesehen, der ein Paar
von ineinandergreifenden Zahnrädern 11 und 12
zwischen einem Paar von Abschlußplatten 13 und 14 mit einem Mittelgehäuseglied 15 aufweist, das
die äußeren Ränder der Zahnräder und Platten umschließt. Die Gänge 15° und 15* durch das Gehäuseglied
15 dienen auswechselbar als Eintritts- und Auslaßöffnungen für die Pumpe. Die Platten 13 und
14 und das Gehäuseglied 15 liegen zwischen einem
Paar von Abschlußgehäusegliedern 16 und 17. Die
Bolzen 18 erstrecken sich durch die Gehäuseglieder
15 und 17 und sind in das Gehäuseglied 16 eingeschraubt,
um die Gehäuseglieder fest abgedichtet gegeneinanderzuhalten. Die Innenseite des Gehäusegliedes
17 liegt in einer vollständig flachen Ebene mit Ausnahme eines Paares von zylindrischen
Vertiefungen, in die die Lagerschellen 19 und 20 dicht eingepaßt sind, wobei ihre Enden über das
Gehäuseglied 17 vorstehen. In den Schellen 19 und 20 befinden sich Kugel- oder Walzenlager 21, die
hohlzylindrische, von den Zahnrädern 11 und 12 vorspringende Lagerbüchsen 22 bzw. 23 drehbar
lagern.
Die Platte 14 weist ein Paar von Öffnungen 24 und 25 auf, durch die sich die Lagerbüchsen 22
und 23 erstrecken. Diese Öffnungen sind auf der . rückwärtigen Fläche der Platte gegengesenkt, um
Gegenbohrungen 26 und 27 vorzusehen, die dicht um die verstehenden Enden der Lagerschellen 19
und 20 (vgl. Fig. 1) passen. Die Vorderfläche der Platte hat die Gestalt einer Acht mit flachen Oberflächen,
die dicht gegen die anschließenden Zahnradenden passen, und mit zwei Paaren von Ausfräsungen
28, die üblich sind und dazu dienen, die zwischen den ineinander eingreifenden Radzähnen
zusammengepreßte Flüssigkeit zur Austrittsseite der Pumpe zurückzutragen, ohne Rücksicht
auf die Drehrichtung der Zahnräder. Auch die rückwärtige Fläche der Platte 14 (vgl. Fig. 4)
hat die Form einer Acht mit flachen, zur benachbarten flachen Oberfläche des Gehäusegliedes 17
parallelen Oberflächen und mit einer Vertiefung 29 zwischen den Gegenbohrungen 26 und 27 und vier
Vertiefungen 30, 31, 32 und 33, die die halbkreisförmigen äußeren Enden der Acht von ihrem
Mittelteil trennen. Von den Vertiefungen 29, 30, 31, 32 und 33 werden entsprechende gummiartige
Dichtungen 34, 35, 36, 37 und 38 aufgenommen. Jede Dichtung ist so lang wie die entsprechende
Vertiefung und steht wenigstens etwas über den Rand der Vertiefung vor. Die Dichtungen brauchen
nicht so breit wie die Vertiefungen zu sein, um wirkungsvoll zu sein, wenn der bevorzugte Stoff
Neoprene Verwendung findet. Die Tiefe jeder Vertiefung ist etwas geringer als das Vorspringen der
Lagerschellen 19'und 20 vom Gehäuseglied 17, so
daß die Schellen ein Ende jeder Vertiefung 30 bis 33 und beide Enden der Vertiefung 29 verschließen.
Die anderen Enden der Vertiefungen 29 bis 33 werden' durch das Gehäuseglied 15 verschlossen.
Ist die Pumpe IO' in Betrieb, so verkeilen sich die
Dichtungen zwischen die Kanten der Vertiefungen und die benachbarten Oberflächen der Gehäuseglieder
und Schellen und erzeugen Flächen verschiedenen Druckes auf der rückwärtigen Fläche
der Platte. Wenn beispielsweise der Austritt der Pumpe an der linken Seite der Platte 15 ist, wie es
Claims (9)
1. Dichtungsplatte für rotierende Maschinen
mit wenigstens einem Antriebsrad, gekennzeichnet durch einen Metallkörper mit wenigstens
einer öffnung und mit radial von der Öffnung über eine Fläche'der Platte verlaufenden Vertiefungen,
wobei flüssigkeitsabdichtende Mittel in diese' Vertiefungen montiert sein können,
durch die verschiedene Flüssigkeitsdrücke auf ' dieser Fläche abgegrenzt werden.
2. Dichtungsplatte nach Anspruch 1 für eine
rotierende Maschine mit zwei Antriebsrädern,
■ 'dadurch gekennzeichnet, daß der die Platte
bildende Körper die Form einer Acht hat und
daß die Fläche zwischen den beiden kreisrunden Öffnungen der Acht an den oberen und unteren
Teilen der Acht mit Vertiefungen versehen ist.
3. Dichtungsplatte nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Metallkörper auf der
gleichen Fläche, auf. der die Vertiefungen angebracht sind, rund um die beiden Öffnungen
der Acht konzentrische Ausdrehungen aufweist, wobei die Vertiefungen in dieser Fläche weniger
tief als die Ausdrehungen sind und jede Vertiefung in wenigstens eine der Ausdrehungen
mündet.
4. Dichtungsplatte nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige
Außenrand der Acht einen größeren Krümmungsradius am Ende der Acht als an den Teilen des Außenrandes zwischen den Enden
der Acht hat.
5. Dichtungsplatte nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der kreisförmige Außenrand
der Acht einen größeren Krümmungsradius am Ende und den Seiten der Acht als dazwischen hat.
6. Rotierende Maschine mit wenigstens einem in einem Gehäuse untergebrachten Antriebsrad,
wobei ein Teil des Gehäuses dicht um einen Randteil jedes Antriebsrades zur Förderung
von Flüssigkeit zwischen diesen Teilen sitzt, gekennzeichnet durch eine Dichtungsplatte nach
einem der vorhergehenden Ansprüche, die im 'Gehäuse gegen den Endteil jedes Lagers sitzt
und 'deren äußerer Rand abwechselnd in Berührung und im Abstand von dem einen Randteil
jedes Rades dicht umschließenden Gehäuse verläuft, wobei die Berührung zwischen dem
Plattenrand und dem Gehäuse einen Flüssigkeitsübertritt längs des Plattenrandes entgegenwirkt
und der Abstand zwischen dem Plattenrand und dem Gehäuse der Platte gestattet, sich
beim Erhitzen auszudehnen, ohne sich bezüglich des anschließenden Radendes bzw. der Radenden
zu verbiegen.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse Ein- und Auslaßkanäle
zur Führung der Flüssigkeit zu und von jedem Rad aufweist und daß Dichtmittel vorgesehen sind, die den Raum zwischen
der Dichtungsplatte und dem Gehäuse unterteilen, um einen Teil dieses Raumes in der Nähe
des. Einlasses von einem Teil des Raumes in der Nähe des Auslasses zu trennen und dadurch die
Flüssigkeitsdrücke auf die Platte, die die Platte gegen die benachbarten Radenden zu drücken
suchen, abzugrenzen.
8. Maschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse aus
einem mittleren Gehäuseglied, das die Ränder jeden Rades teilweise dicht umschließt, und aus
der Abdichtungsplatte und aus einem am mittleren Gehäuseglied befestigten und die
Rückfläche der Platte umschließenden Abschlußgehäuseglied besteht, wobei die Platte
über Teile ihres Randes mit dem mittleren Gehäuseglied in Berührung steht und jedes Rad
■im Abschlußgehäuseglied mittels Zapfen gelagert
ist, und daß Mittel am Abschlußgehäuseglied vorgesehen sind, die mit der Platte im
Eingriff stehen, um sie gegen eine Bewegung ihrer Kanten bezüglich des Abschlußgehäusegliedes
zu sichern, wobei die Platte zum Ausrichten des mittleren Gehäusegliedes bezüglich
der Räder dient.
9. Maschine nach einem der Ansprüche 6, 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Platte
gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4 ausgebildet ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
© 5543 11.53
Applications Claiming Priority (1)
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