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Hochdruckflüssigkeits-Zahnradpumpe Gegenstand der Erfindung ist eine
Hochdruckflüssigkeits-Zahnradpumpe mit in den Zahnradkammern eingebauten, axial
verschie bbaren Flanschbuchsen für die Lagerung der Zahnradwellen durch die Buchsen
und für .die Abdichtung .der Zahnradstirnflächen durch .die druckbelasteten Flansche.
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Bei Pumpen dieser Art werden die von den Zähnen abgewandten druckbeaufschlagten
Flächen, d. h:. die Rückseiten. der i:nAchsrichtung verstellbaren Buchsen, mit dem
Ablaufdruck der Flüssigkeit beaufschlagt, um diese Buchsen in Abdichtungsberührung
mit ihren zugehörigen Zahnrädern zu drücken. Durch sorgfältige Auswahl des Verhältnisses
der bei den Relativzähnen gelegenen Flächen, d. h. der Vorderseiten, der Buchsen
zu ihren Rückseiten, den Druckübertragu.ngsflächen, ist es möglich, den tatsächlichen
Abdichtungsdruck in sehr engen Grenzen zu regeln. Im Betrieb -ist ein etwas höherer
wirksamer Druck in Abdichtungsrichtung erforderlich als in derjenigen Richtung,
die zu einem Öffnen der Abdichtung führen würde.
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Bei der üblichen Form dieser Pumpen wird die Druckübertragurngskammer,
die mit dem Ablaufdruck :beaufschlagt wird, dem Ablaufdruck im wesentlichen gleichförmig
unterworfen, d. h., an jeder Stelle auf .der Übertragungsfläche an der Rückseite
der Buchse herrscht der gleiche: Druck. Dies gilt jedoch nicht für die Vorderfläche
der Buchse. Diese Vorderfläche ist gewöhnlich einem bestimmten Druckanstieg unterworfen,
der sich von dem Einlaß.d@ruck in der dem Pumpeneingang nahen Fläche, also. von
dem niedrigsten Wert des Druckverlaufes, bis zum Auslaß-druck !in der dem Pumpenabfluß
nahen Fläche erstreckt, wo der Druck seinen höchsten Wert hat. Die auf die Vorderseite
wirkenden Drücke -sind also nicht gleichförmig. Dieser unausgeglichene Druckzustand
versucht, die Buchse in der Pumpe zu verwinden,
und führt zu einem
ungleichmäßigen Verschleiß, wodurch die zum Antrieb der Pumpe erforderliche Kraft
steigt. Der Verschleiß tritt natürlich .in der Hauptsache an der Einlaßseite der
Pumpe auf.
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Es wurde daher schon vorgeschlagen, diesen unausgeglichenen Zustand
dadurch etwas zu- mildern, daß Ausgleichsnuten' in dien die Zahnradstirnfiäche berührenden
Seiten der dTuckbeaufschlagbaren Buchsen angebracht werden. Diese Ausgleichsnuten
stehen an einem Ende mit der Ablaufseite der Pumpe. in. Verbindung und erstrecken
sich koaxial zu den Buchsen nach dem Einlaß der Pumpe zu, enden jedoch kurz vor
dem Einlaß. Die Ausgleichsnuten versuchen, den Druck über eine größere Fläche der
Zahnradfläche gleichförmig zu machen, als dies ohne Nuten der Fall i-st. Es ist
jedoch nicht möglich, die Ausgleichsnuten vollständig um die Pumpe herum zu führen,
ohne daß ein Sickerpfad zu der Einlaßseite von der Ausl.aßseite her mit entsprechendem
Druckverlust entsteht. Wenn die Ausgloichsnuten also, auch nützlich-sind, können
sie doch keine völlig ausgeglichene Pumpe schaffen.
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Es wurde auch schon vorgeschlagen, exzentrische Buchsen zu verwenden,
wodurch die Druckfläche auf der Rückseite der Buchsen gegenüber der gleichförmig
angeordneten Fläche an der Vorderseite der Buchsen versetzt wird, um den sich über
die Vorderfläche erstreckenden Druckanstieg auszugleichen.
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Ferner hat man vorgeschlagen, die dem Belastungsdruck ausgesetzte
Fläche an der Rückseite der Buchsen einzugrenzen.
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Die Erfindung richtet sich auf verschiedene DidhtungsanoTdnungen dieser
Eingrenzung der Belastungsfläche an der Rückseite der druckbeaufschlagbaren Buchsen,
um den Druckanstieg an den Vorderflächen der Buchsen auszugleichen.
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Das wesentliche Merkmal der Erfindung liegt darin, daß in dem Raum,
der zwischen den Rückseiten der Flansche und der Zahnradkammern gebildet wird, .in
einer etwa durch die Zahnradachsen verlaufenden Ebene Dichtungen angeordnet sind,
so @dlaß mindestens zwei getrennte Räume entstehen, von denen der auf der Pumpendruckseite
liegende Raum mit dem Pumpendrudirraurn und der auf der Pumpensaugseite liegende
Raum mit dem Pumpensaugra'um in Verbindung steht. Durch die Lage der Dichtungsmittel
kann ein genauer Ausgleich der Kräfte erzielt werden, wobei der Anstieg der Kräfte,
welche die Buchse gegen die Zahnradstirnfläche halten wollen, genau ausgeglichen
ist und, sich si.n gleichförm)iger Weise niit dem Anstieg der Kräfte auswirkt, die
die Buchsen von den Zahnrädern weg in den unibelasteten Zustand ,der Pumpe zu bringen
versuchen.
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Weitere Vorteile und IVIerkmale der Erfindung ergeben sich äu.s der
nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung. Es ist Fig. i ein abgebrochener
Axialschnitt einer druckbeaufschlagten Zahnradpumpe, .in der die Druckbelastungsflächen
eines B.ucihsensatzes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ennigegrenzt sind,
Fig. 2 ein. Querschnitt nach. der Linie 2-2 der Fig. i, Fig. 3 eine Einzelheit im
Schnitt nach der Linie 3-3 der Fig. i, Fig. q. ein Weigneter Dichtungshalter in
perspektivischer Darstellung, Fig.5 ein der Fig.2 ähnlicher, abgebrochener Schnitt
nach der Linie 5-5 der Fig.6, bei dem jedoch diie Druckhelastungsflächen einer Buchse
mit einer Dichtungsanordnung gemäß einer zweiten Ausführungsform dor Erfindung versehen
sind, Fig. 6 ein Schnitt nach der Linie 6-6,der Fig. 5, Fdg. 7 ein der Fig. i ähnlicher,
albgebrochener Axialschnitt nach der Linie 7-7 der Fig.8 mit einer dritten Dichtungsanordnung
gemäß der Erfindung, Fig. 8 ein Querschnitt nach der Linie 8-8 der Fig. 7, Fig.
9 ein ,der Eig. 7 ähnlicher Schnitt nach der Linse 9-9 der Fig. io, der eine vierte
Ausführungsform der Erfindung .mit einer anderen Art der Dichtungsanordnung darstellt,
Fig. io ein Schnitt nach der Linie io-io der Fig. 9, Fig. i i eine Einzelheit im
Schnitt nach der Linie i i-i i der Fig. io in größerem Maßstab, Fdg. 12 ein der
Fig. 9 ähnlicher, abgebrochener Schnitt nach der Linie 12-i2 der Fig. 13 für eine
fünfte Ausfüh rungsform der Erfindung, Fig. 13 ein Schnitt der fünften Ausführungsform
nach der Linie 13-13 der Fig. 12, Fig. 14 ein der Fig. 9 ähnlicher Schnitt nach
der Linie 14-1q. der Fig. 15 für eine sechste AusfühTu.ngsform der Erfindung, Fig.
15 ein Schnitt nach .der Linie 15-15 der Eig. q. für .die sechste Ausführungsform,
Fng. i6 -ein der Fig. 12 ähnlicher Schnitt nach der Linie 16-16 der Fig.
17 für eine.siebente AusführungsfoTm .der Erfindung, Fig. 17 ein Schnitt nach der
Linie 17-17 der Fig. 16 für die siebente Ausführungsform, Fig. i8 eine Ansicht teilweisse
im Schnitt nach der Linie i8-18 !der Fig. 17, Eig. i9 ein der Fig. 18 ähnlicher
Schnitt, der jedoch eine scheibenartige Dichtung statt der bolzenartigen Dichtung
der Fig. i8 zeigt, und Fig. 2o cine,d'er Fig. 2 ähnliche Ansicht für eine Abwandlung,
die das Arbeiten der Pumpe in beiden Richtungen gestattet; Fig. 21 zeigt verschiedene
Querschnitts.formen für dieDjichtung, insbesondere bei der Ausführungsform .der
Fig. 2o.
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In ,der Zeichnung, insbesondere in Fig. 1, 2 und 3, .ist eine Pumpe
mit einem Gehäuse im Schnitt dargestellt, das aus einem Hauptteil 2o und einem rechts
liegenden Deckel 21 besteht. Diese Teile sind durch Bolzen fest miteinander verbunden
und begrenzen zwei achsparallele, sich überschneidende Bohrungen oder Pumpenkammern
22 und. 23 zur Aufnahme von, miteinander im Eingriff stehenden Pumpenzahnrädern
24 und 25. Bei der dargestellten Ausführung haben die Pumpenzahnräder aus einem
Stück mit ihnen bestehende Hohlwellen 26
und 27, denen linke Teile
in passenden Flanschbuchsen 30 und 31 sitzen, die in dem linken Teil der
Pumpenkammern 22 und 23 angebracht sind. Die rechten Teile der Hohlwellen 26 und
27 sitzen in axial verstellbaren, druckbelastbaren Flanschbuchsen 32 und 33 an der
rechten Seite der Pumpenkammern 22 und 23. Die Buchsen 32 und 33 sind mit besonders
ausgebildeten Dichtungsvorrichtungen. gemäß der Erfindung versehen, wie sie im einzelnen
noch beschrieben werden. Das obere Zahnrad 24 ist das Triebrad und dreht sich im
Uhrzeigersinn. Wie es bei Pumpen üblich ist, kann der Drehzapfen 26 -des Zahnrades
24 nach links (Fig. i) verlängert und mit .einem geeigneten Antrieb gekuppelt sein.
Flüssigkeit niederen Druckes tritt beim Einlaß 34 an der linken Seite des Pumpengehäuses
(Fig.2) ein, und Flüssigkeit hohen Druckes fließt durch den Auslaß 35 an der rechten
Seite des Gehäuses ab. Die Einlaß- und Auslaßseiten stehen mit den Einlaß- und Ablaufflächen
der Pumpenzahnräder in Verbindung. Die druckbelastbaren Buchsen 32 und 33 sitzen
in den Bohrurigen 22 und 23 mit genügendem Spiel, um eine geringe Axial:bewegung
der Buchsen in den Bohrungen zu gestatten.
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Beim Arbeiten einer solchen Pumpe kann der von den Zahnrädern erzeugte
Druck durch einen a.xia1 verlaufenden Durchlaß 36 von: der Ablaufseite der Zahnräder
her an die ringförmigen, druckbelastbaren Flächen 32a und 33a auf der Rückseite
der Buchsen mitgeteilt werden. Der Durchlaß 36 ist auf der Ablaufseite der Pumpe
an der Stelle angebracht, an der die Buchsenflansche zusammentreffen (Fi:g. i).
Ein rückwärtiges Entweichen des Ablaufdruckes von den Druck.übertra:gungsflächen
wird im wesentlichen durch einen Dichtungsring 37 von kreisförmigem Querschnitt
verhindert, der in einer Ringnut 38 des Buchsenumfangs um den hinteren Tragteil
jeder Buchse liegt. Statt dessen kann,die Nut 38 auch in -der Wandung der Gehäusebohrung
ausgebildet sein, wobei dann ein etwas größerer Dichtungsring 37 in der Nut der
Gehäusewandung liegen und an seinem inneren Umfang mit der Tragfläche der Buchsen
zusammen wirken würde. Durch die Ringdichtung gesickerte Flüssigkeit kann an den
E:inlaß oder eine Zwischenzone abgegeben werden, wie es bei Pumpen mit dTuckbeaufschlagten
Buchsen bereits bekannt ist.
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Bei der ersten Ausführungsform der Erfindung «-erden drei in einer
Linie ausgerichtete Dichtungen 40, 41 und 42 mit U-förmigem Querschnitt zur Eingrenzung
der dem Belastungsdruck ausgesetzten Rückseite .der Buchsen verwendet. Diese Dichtungen
können aus Neopren," Gummi oder einem anderen elastischen Material bestehen. Die
Dichtung 4i biegt in der vertikalen Mittellinie der Pumpe (Fig.2) zwischen den Tragteilen
der oberen und der unteren Buchse; .der offene Teil, also die Schenkel oder Lippen
der Dichtung, weisen nach rechts, und ihre innere Seite liegt an den Buchsenflanschen.
Die Enden der Dichtung berühren die angrenzenden Tragteile. Die Dichtung 4o ist
so angeordnet,. daß ihr unteres Ende gegen die Oberseite dies Tragteils der Buchse
32 und ihr oberes Ende gegen die Innenwandung der Gehäusebohrung stößt und daß ihre
Schenkelteile ebenfalls nach rechts weisen. Die Dichtung sitzt also radial zu dem
Bluchsen:lager und kann, wenn sie in Fig. 2 auch in Richtung der vertikalen Linie
der Pumpe dargestellt ist, nach rechts oder nach links verschoben sein, um die rechts
von ihr liegende, dem Ablaufdruck ausgesetzte Fläche zu vergrößern oder zu verkleinern.
Die Di#dhtu:ng 42 liegt in entsprechender Weise wie .die Dichtung 40 an dem unteren
Flanschteil der Buchse; sie stößt also mit ihrem oberen Ende an das Lager der Buchse
33 und mit ihrem unteren Ende an die Innenwand der Bohrung 23. Die Schenkelteile
aller Dichtungen «-eisen nach rechts, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Um zu verhindern,
daß die Dichtungen unter -dem Einfluß des Abliaufd,ruclzes nach. links verschoben,
werden, sind der oberen und unteren Buchse halbkreisförmige Halter 43 bzw.
44 zugeordnet, die an den Rückseiten der Buchsenflansche 32a und 33a (Fig.
i und 2) liegen und an ihren Enden die linken Seiten der Dichtungen 'halten. Die
Halter 43 und 44 sind in Achsrichtung etwas .dünner als der normale Abstand zwischen
der Rückseite des Flansches jeder- Buchse und dem benachbarten Ende der Bohrung,
in dez die Buchse sitzt, so da.ß dieDichtungen, die anfangs etwas dicker sind, auch
bei fehlendem Belastungsdruck etwas zusammengedrückt werden. Beim Arbeiten der in
Fig. i, 2, 3 und 4 dargestellten Pumpe steht die Belastungsflüssigkeit mit den Übertragungsflächen
der Buchsen über den Durchlaß 36 in Verbindung. Durch den Belastungsdruck werden
die Schenkelteile der Dichtungen gespreizt; sie verhindern so das Entweichen der
Flüssigkeit nach links (Fig. 2) und grenzen die Übertragungsfläche entsprechend
der Anordnung der Dichtungen 4o und 42 ein. Über die Dichtungen nach links gesickerte
Flüssigkeit (Fig. 2) kann an den Einlaß über den Durchlaß 45 abgegeben werden, der
in ähnlicher Weise wie der Durchlaß 36 ausgebildet ist, aber auf der entgegengesetzten
Seite der Buchsen liegt. _ Die Wahl der Lage insbesondere der Dichtungen 4o und
d2. ermöglicht es, die Größe der dem Ablaufdruck ausgesetzten, wirksamen Fläche
,der Rückseite jeder Buchse genau zu regeln. Da eine Wirkung des Ablaufdruckes auf
einen Teil der Buchsenrüc'kseite neben der Einlaßseite der Pumpe verhindert ist,
kann der Druckanstieg genau ausgeglichen werden. Ringförmige Ausnehmungen 46 und
47 in den Vorderseiten. jeder Buchse, die radial, un id innerhalb des Zahnkranzes
verlaufen, können in der für Pumpen mit druckbeaufschlagten Buchsen bekannten Weise
dem Innendruck zugänglich gemacht sein, um die Größe der Fläche der dem Ablaufdruck
ausgesetzten Vorderseiten der Buchsen zu regeln. Wo die Dichtungen 40, 41 und 42
verwendet werden, sind indessen die Ausnehmungen 46 und 47 gewöhnlich nicht erforderlich.
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Die ausgesparten Flächen können versetzt sein, um den Druckanstieg
auszugleichen, und dieses Merkmal: kann natürlich bei den verschiedenen Ausführungsformen
der
Erfindung zur Anwendung kommen.
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In Fig. 5 und 6 ist ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung
dargestellt, bei dem die Benutzung der Dichtungshalter 43 und 44 entfällt. Hier
sind die Flansche jeder Buchse mit Nuten versehen, in denen bolzenartige Dichtungen
liegen, um die dem Ablaufdruck ausgesetzte Fläche zu begrenzen. Die Bolzen arbeiten
ähnlich wie die Dichtungen 40, 41 und 42.
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Im einzelnen ist in dem oberen Seitenteil der Rückseite des Flansches
der oberen Buchse 32 eine Nut 51 vorgesehen, die in radialer Richtung von dem Tragteil
der Buchse bis zum Umfang des Flansches reicht. Vorzugsweise hat die Nut, wie in
Fig. 6 dargestellt, V-Form. Wie bei den Dichtungen 40 und 42 kann die Nut 5 i rechts
oder links von der vertikalen Mittellinie der Pumpe liegen, um die dem Belastungsdruck
ausgesetzte Fläche zu vergrößern oder zu verkleinern. An der unteren Seite des Flansches
befindet sich eine Nut 52, die von dem Buchsenlager zum Umfang des Flansches an
der Schnittstelle mit dem anliegenden Flansch der unteren Buchse reicht, wo sie
in gerader Linie mit einer ähnlich ausgebildeten Nut 53 an der oberen Seite des
Flansches der unteren Buchse verbunden ist. Die Nuten 52 und 53 liegen vorzugsweise
in der vertikalen Mittellinie der Buchsen, was aber auch geändert werden kann, ohne
daß der Erfindungsgedanke verlassen wird. Ein einzelner Dichtungsstift 54 liegt
in den Nuten 52 und 53 und ein weiterer (nicht dargestellter) Stift in einer der
Nut 51 entsprechenden Nut, die an der unteren Seite des Flansches der unteren Buchse
angebracht ist.- Die Dichtungsstifte können aus Metall oder aus einem elastischen
Material, z. B. Gummi oder Neopren, bestehen. Bei Metallstiften ist es vorteilhaft,
daß sie bei fehlendem Belastungsdruck anfangs nicht zusammengedrückt werden. Wenn
die Buchsen also in das Pumpengehäuse eingebaut werden, so muß ein genügendes Spiel
zwischen der Rückwand der Gehäusebohrung und dem Flansch der Buchse und insbesondere
den Seitenwandungen der Nuten 51, 52 und 53 vorhanden sein, damit sich die Dichtungsstifte
von rechts nach links frei in ihnen bewegen können. Beim Einwirken des Ablaufdruckes
vom Durchlaß 36 her werden die Metallstifte nach links gerollt und üben eine Keilwirkung
aus, um eine Dichtung zwischen der Rückwand der Gehäusebohrung und dem Flansch jeder
Buchse herzustellen.
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Werden andererseits Gummistifte verwendet, so hat es sich in der Praxis
als wünschenswert herausgestellt, daß sie beim Einbau der Buchsen in das Gehäuse
anfänglidh leiht zu@sannmengedrüclct werden, weil sonst die Gefahr besteht, daß
die Gummistifte beim Auftreten von höherem Ablaufdruck herausgetrieben werden. Die
Arbeitsweise der Gummistifte bei Ablaufdruck unterscheidet sich etwas von jener
des Metallstiftes, und zwar dadurch, daß der Gummistift beim Auftreten von Druck
seine Form ändert und versucht, die linke Seite der Nuten (Fig. 5) auszufüllen,
wenn auch die Stifte bestrebt sind, ebenfalls etwas zurollen. Diese Ausführungsform
der Erfindung ist wohl in Verbindung mit V-förmigen Nuten beschrieben; jedoch können
sie auch einen gewölbten Querschnitt haben, obwohl diese Ausbildung gewöhnlich eine
Steigerung der Herstellungskosten verursacht.
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In Fig. 7 und 8 ist eine dritte Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei welcher scheibenartige Dichtungen zur Verwendung kommen. Diese Ausführungsform
erfordert .eine Abänderung der Gehäusebohrung auf der rechten Seite, indem der rechte
Teil dieser Bohrung den gleichen Durchmesser wie der Mittelteil erhält, während
sie in Fig. i abgesetzt ist. Bei den Ausführungsformen der Fig. i bis 4 bzw. 5 und
6 ist eine Änderung der Gehäusebohrung gegenüber der Bohrung einer normalen, druckbelasteten
Pumpe mit Druck beaufschlagten Buchsen nicht erforderlich. Indessen werden bei der
jetzt betrachteten. Ausführung passende Buchsen mit Flanschen benutzt, die den in
Verbindung mit den Fig. i bis 4 beschriebenen ähnlich sind. Gleiche Bezugsziffern
bezeichnen hier entsprechende Teile.
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Wie bei den beiden vorher beschriebenen Ausführungen werden auch in
diesem Fall in Verbindung mit den mit Flanschen versehenen Buchsen drei Dichtungen
6o, 61 und 62 (Fig. 8) verwendet, die, wie am besten aus Fig. 7 ersichtlich ist,
eine im allgemeinen rechteckige Gestalt haben. Die Lage und Anordnung dieser Dichtungen
an der Rückseite der Flanschteile der Buchsen stimmt mit jener überein, die für
die verschiedenen Dichtungen der vorhergehenden Ausführungen beschrieben ist. Da
sich aber die scheibenartigen Dichtungen von der Rückseite der Flanschteile der
Buchsen über eine wesentlich größere Länge in Achsrichtung er strecken als z. B.
die U-förmige Dichtung der Fig. i bis 4, wird hier eine besondere Trag- oder Halteeinrichtung
verwendet, die aus zwei Paar Halbringen besteht, deren oberer Satz mit 63 und deren
unterer Satz mit 64 bezeichnet ist. Diese Ringe werden in ähnlicher Weise wie die
Halteplatte 43 der Fig. 4 benutzt; da aber die vorliegende Ausführungsform in beiden
Richtungen arbeiten soll und um auch einen besseren Halt für die Dichtungsscheiben
zu erzielen, werden statt nur eines jeder Buchse zugehörigen Halteringes je zwei
Ringe verwendet. Die Enden der Halbringe eines Paares, d. h. ihre nebeneinanderliegenden
Enden, haben natürlich einen geringen Abstand, um zwischen sich eine Dichtungsscheibe
aufzunehmen.
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Gemäß Fig. 7 haben die Ringe im allgemeinen rechteckigen Querschnitt;
jedoch hat der obere Halbring 63 an -seinar linken unteren Seite eine abwärts gerichtete
Sichulter 63a, deren unterer Rand sich gegen den Tragteil der oberen Seite der Buchse
abdichtend stützt, und. eine aufwärts gerichtete Schulter,63b, deren obere Kante
geggen die Bohrungswandung abdichtend stößt, und außerdem einen nach rechts gerichteten
Teil 63c, der an dem Gehäusedeckel 69 anliegt. Die Ringe 64 sind ähnlich
ausgebildet. Über die von den Schultern gebildeten Ringkanäle kann unter dem Ablaufdruck
stehende Flüssigkeit zu dem, Dichtungsscheiben gelangen.
Je ein
Paar halbringförmige Scheibenfedern 65 ist den Halbringpaaren zugeordnet und befindet
sich an ihren linken Enden (Fig. 7). Diese Federn drücken die Dichtungsscheiben
an die Buchsen, damit ein anfänglicher Belastungsdruck in Richtung auf die Zahnradstirnseiten
an den Buchsen entsteht und gleichzeitig die Halbringe mit dem Buchsendeckel6g in
Berührung kommen, um eine Abdichtung herzustellen. Kreisförmige Scheibenfedern 66,
die am rechten Ende jeder Buchse innerhalb des vorspringenden Teils 63c und 64c
angeordnet sind, drücken im Fall der Belastung die Dichtungsscheibe gegen. die Buchsen.
Eine große Zylinderringdichtung 67, die beide Buchsen umgibt, wird in einer Nut
des Deckels 69 gehalten.
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In Abhängigkeit von der Arbeitsrichtung der Pumpe wird die ablaufende
Flüssigkeit entweder von dem Durchlaß 36 oder dem Durchlaß 45 her auf die Seitenflächen
der Scheibendichtungen geleitet. Im Vergleich zu den bekannten Pumpen ergibt diese
Ausführungsform wegen der Vereinfachung des Deckels 69 erhebliche .Ersparnisse
im Bau. Zugleich ist der Mittenabstand der Pumpenbohrungen von geringerer Bedeutung,
und da die Buchsen lediglich in den Bohrungen .des Pumpenkörpers sitzen, ist eine
schlechte Ausrichtung so gut wie vollständig vermieden. Die von den Halbringen erzeugte
Dichtwirkung macht es unnötig, die üblichen Zylinderringdichtungen auf dem Tragteil
der Buchsen anzubringen.
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Die Fig. g, io und ii stellen eine vierte Ausführungsform der Erfindung
dar, bei welcher eine zweistückige Buchse in Verbindung mit Dichtungsscheiben verwendet
wird, um die dem Belastungsdruck ausgesetzte Fläche einzugrenzen. Die oberen und
unteren Buchsensätze sind hier mit 7o bzw. 71 bezeichnet und stimmen in ihrer Ausbildung
überein. Die Ausgestaltung der Gehäusebohrung ist im wesentlichen die gleiche wie
bei den Fig. i bis 4.
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Gemäß Fig. g besteht der obere Buchsensatz 7o aus einem Ringglied
72 mit einem -an seiner Vorderfläche vorgesehenen, einwärts gerichteten Flanschteil
73, dessen Innendurchmesser so bemessen ist, daß er den Drehzapfen des zugehörigen
Pumpenzahnrades dicht umschließt. Ein Rohr- oder Tragteil 74 des Buchsensatze.s
70 sitzt auf dem Zapfenteil des Pumpenzahnrades und wird mit seinem linken
Teil von dem Ringglied 72 aufgenommen. Das Ringende des Tragteils 74 stößt hierbei
gegen die rechte Seitenwand des Flansches 73. Um das Buchsenglied 72 in anfänglicher
Dichtungsverbindung mit der Zahnradstirnseite zu halten, ist zwischen .das rechte
Ende des Tragteils 74 und. die Innenseite des Dedkel@s 2i eine Schraubenfeder 75
gelegt. Eine ähnliche Anordnung wird bei dem unteren Buchsensatz verwendet. Die
Benutzung von zweistückigen Buchsen erleichtert die Bildung der Schlitze für die
Dichtungsscheiben (insbesondere Fig. io und ii). Ein erster rechtwinkliger Schlitz
76 befindet sich in' dem Buchsenglied 72 und verläuft von rechts nach links (Fig.
g) in Richtung auf die Vorderseite, so daß das offene Ende des Schlitzes auf der
Rückseite des Buchsengliedes liegt. Ein zweiter Schlitz 77, der dem in Fig. i i
dargestellten Schlitz ähnlich ist, befindet sich in der oberen Seite des dem unteren
Buchsensatz zugeordneten Buchsengliedes. Diese beiden Schlitze liegen in einer Richtung
und halten eine einzige Scheibendichtung 78. Ein dritter Schlitz befindet sich an
der oberen Seite des oberen Deckelgliedes 72 und ein vierter Schlitz 81 an der unteren
Seite des unteren Deckelgliedes. Diese letztgenannten beiden Schlitze können rechts
oder links von der vertikalen Mittellinie der Buchsen (Fig. io) angeordnet sein,
um die dem Druck ausgesetzte Fläche zu vergrößern oder zu verkleinern. Während eine
einzelne Scheibendichtung 78 für die an der Stoßstelle der beiden Buchsen zusammengehenden
Schlitze 76 und 77 benutzt wird, sind getrennte Scheibendichtungen 82 und 83 für
den oberen und den unteren Schlitz 8o bzw. 81 vorgesehen.
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Um einen anfänglichen Dichtungsdruck zu erzeugen, ist eine Blattfeder
84 zwischen dem oberen Ende jeder Scheibe und dem Boden des zugehörigen Schlitzes
angebracht (Fig. i i). Hierdurch wird eine anfängliche Berührung gewährleistet.
Unmittelbar beim Auftreten von Ablaufdruck über den an der Stelle, an der die beiden
Flansch- oder Deckelglieder 70, 7 i zusammentreffen, vorhandenen Durchlaß 85 wird
das herausragende Ende (Fig.ii) der Dichtungsscheibe nach links getrieben und um
die untere linke Ecke des Schlitzes etwas geschwenkt. Hierdurch berührt die. obere
rechte Kante - der Scheibe die rechte Seitenwand des Schlitzes, und es wird, da
die Feder 84 die Scheibe abwärts drückt, ihre untere rechte Ecke in Berührung mit
dem Deckel ei gehalten. Praktisch hat sich dies als eine sehr befriedigende Dichtung
erwiesen. Durch Änderung der Lage des Schlitzes und der Scheiben kann .die dem Ablaufdruck
ausgesetzte Fläche genau geregelt werden. Durch die Dichtung gesickerte Flüssigkeit
kann über den Durchlaß 86, der dem Durchlaß 45 der Fig. 2 entspricht, an den Einlaß
abgegeben werden. Im Fall eines höheren als des normalen Einlaßdruckes .in der Pumpe
wirkt dieser Druck auf die links liegende Fläche der Dichtungsscheiben (Fig. io).
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In Fig. 12 und 13 ist eine fünfte Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei welcher die Dichtungseinrichtung zur Eingrenzung der vom Ablaufdruck beaufschlagten
Fläche an der Rückseite der Buchsen aus unter Federdruck stehenden Kolben besteht.
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Bei dieser Ausführung ist keine Änderung des Gehäuses oder der Bohrungen
gegenüber der Fig. i erforderlich. Es hat aber die Buchse go (Fig. 12) in Achsrichtung
einen etwas dickeren Flansch, weil er mit zylindrischenAussparungen gi, 92 versehen
ist, die von seiner rückwärtigen Fläche bis nahe zu seiner Vorderfläche reichen
und die kolbenartigen Dichtungen 93 und 94 halten. Die Dichtungen können
natürlich auch in Bohrungen oder Aussparungen des Deckels statt der Buchsen sitzen,
was aber eine Änderung .des Gehäuses bedingen würde. Zu jedem Kolben gehört eine
Feder 95, die ihn gegen den Deckel drückt. Die Kolbenmäntel müssen
genau
zu dem Tragteil und den Gehäusewandungen passen, um die erforderliche Dichtung entstehen
zu lassen. Die Federn 95 machen Belastungsfedern gemäß Fig. 9 unnötig. Zweckmäßig
ist aber die Verwendung- von Zylinderringdichtungen 96, die hinter den Kolbendichtungen
um die Tragteile der Buchsen gelegt sind. Durch die Lage :der Kolbendichtungen entsprechend
den Grundsätzen der oben beschriebenen Ausführungsformen kann die dem Einlaßdruck
ausgesetzte Fläche und die dem Ablaufdruck ausgesetzte Fläche an der Rückseite der
axial beweglichen Buchsen genau geregelt werden, um den Druckanstieg über die die
Zahnradstirnfläche berührende Buchsenfläche auszugleichen.
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In Fig. 14 und 15 ist eine sechste Ausführungsform der Erfindung dargestellt,
bei welcher eine einheitliche Dichtung etwa in Form einer Acht verwendet wird, um
die Druckübertragungsfläche an der Rückseite der axial beweglichen Buchsen einzugrenzen.
Diese Anordnung hat den Vorteil, daß weder die Buchsen noch die Gehäusebohrung geändert
zu werden brauchen. Die Dichtung besteht aus zwei kreisförmigen Abschnitten ioi
und io2, die um den Tragteil der oberen und unteren Buchse gelegt und durch einen
Stegteil 103 verbunden sind., der sich in der vertikalen Mittellinie der Pumpe zwischen
den beiden Tragteilen befindet (Fig. 15). Ein stabähnlicher Ansatz io4 dieser Dichtung
an der Oberseite des oberen Ringteils ioi erstreckt sich radial hierzu, während
ein ähnlicher stabförmiger Teil 105 radial von dem unteren Rand des unteren Teils
der Ringdichtung abwärts verläuft. Die Dichtung kann aus Gummi, Neopren oder einem
anderen ähnlichen Material bestehen.
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Um eine Verzerrung der Dichtung bei hohem Ablaufdruck zu verhindern,
sind flache, halbringförmige Halteplatten io6, 107, io8 und iog um die Dichtung
herum derart angeordnet, daß insbesondere der aufwärts und abwärts gerichtete Teil,
aber auch der mittlere Verbindungssteg gestützt werden. Diese Halbringplatten können
ähnlich der Platte 43 in Fig. 4 sein. Der aufwärts gerichtete Teil 104 und der abwärts
gerichtete Teil io5 können natürlich nach rechts oder links von der vertikalen Mittellinie
versetzt sein, um die dem Ablaufdruck ausgesetzte Fläche zu vergrößern oder zu verkleinern.
Zugleich gelangt der Einlaßdruck zu der verbleibenden Fläche an der Buchsenrückseite.
Eine Dichtungsanordnung dieser Art hat den weiteren Vorteil, daß eine Zylinderringdichtung,
wie sie z. B. in Fig. i und 12 dargestellt ist, zwischen dem Tragteil der Buchse
und dem angrenzenden Gehäuse unnötig wird. Die Dichtung muß beim Einbau der Buchsen
in das Pumpengehäuse anfänglich so zusammengedrückt werden, daß unmittelbar beim
Auftreten von Ablaufdruck die Dichtung nach außen gedrückt wird, um eine sickerfeste
Dichtung herzustellen. Die Platten io6, 107, io8 und io9 können aus Metall oder
aus plastischem Stoff bestehen und müssen natürlich in Achsrichtung etwas dünner
sein als die Dichtung, um beim Einbau der Buchsen in das Pumpengehäuse keinen mechanischen
Druck auf die Buchsen auszuüben. Durch Aussparungen für die Dichtung an der Rückseite
der Buchsenflansche ist es möglich, die Benutzung von Halteplatten zu vermeiden.
Diese Ausbildung ist jedoch in der Praxis etwas kostspieliger, da sie eine Reihe
von zusätzlichen Arbeitsgängen bedingt.
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In Fig. 16, 17 und 18 ist eine siebente Ausführungsform der Erfindung
dargestellt, bei welcher eine zweistückige Buchse zusammen mit stiftförmigen Dichtungen
verwendet wird, die den Dichtungen der Fig. 5 und 6 ähnlich sind. Wegen der zweistückigen
. Ausführung der Buchse ist die Gehäusebohrung in der Fläche an dem Tragteil der
mit Flanschen versehenen Buchsen nicht abgesetzt, so daß hier die Gehäusebohrung
im allgemeinen der Bohrung der Fig. 7 und 8 ähnlich ist, d. h., die Bohrung oder
Kammer, in welcher sich die Pumpenzahnräder und die Buchsenflansche befinden, ist
über ihre Länge nach rechts gleichförmig.
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In Fig. 16 und 17 ist eine geflanschte Buchse iio wie früher als die
obere druckbeaufschlagbare Buchse der Pumpe zusammen mit einem Ringglied i i i dargestellt,
das auf dem Tragteil der Buchse iio sitzt und an seinem rückwärtigen Außenrand einen
nach rückwärts weisenden Ringflansch 112 hat, der die linke Seite des Deckels berührt.
Zwischen dem Mantel des Tragteils der Buchse i io und dem Ringglied i i i liegt
in einer Nut 114 in dem Mantel des Tragteils eine Zylinder r@ingddichtung i 13.
Die Ringdichtung kann auch in einer Ringnut im Innenmantel des Ringgliedes i i i
untergebracht sein.
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Gemäß Fig. 17 und 18 ist an der oberen Seite des: Ringgliedes iii
auf seiner der Rückseite des Buchsenflansches benachbarten Fläche eine Nut i 15
. ausgebildet, die sich vom Innenmantel zum Außenmantel des Ringgliedes radial nach
außen erstreckt. Eine zweite Nut 116 befindet sich in der :gleichen Fläche des Ringgliedes
wie die erste Nut, aber an der entgegengesetzten Seite des Tragteils der Buchse.
Dieser Schlitz 116 ist mit einer dritten Nut: 117 in einem zweiten Ringglied 118,
das dem unteren Buchsensatz zugeordnet ist, ausgerichtet. Eine vierte Nut ist an
der unteren Seite des Ringgliedes 118 vorhanden. Der untere Buchsensatz gleicht
in seiner Ausgestaltung im wesentlichen dem oberen Buchsensatz. In der oberen Nut
115 liegt eine Stiftdichtung i2o, die aus Metall oder elastischem Material bestehen
kann. Falls sie elastisch ist, wird sie beim Einbau der Buchse in das Pumpengehäuse
leicht zusammengedrückt. Eine ähnliche Stiftdichtung 121 liegt in den zwei ausgerichteten
Nuten 116 und 117 und eine dritte Stiftdichtung (nicht dargestellt) in der vierten
Nut. Die Nuten können im Querschnitt V-förmig oder gewölbt sein. Beim Auftreten
von Ablaufdruck über .den Durchlaß 36 werden die Stiftdichtungen an die ,linke Seite
der Nuten ,gedrückt und stellen zwischen den Ringgliedern und den Buchsenflanschen
die erforderlidhe Dichtung her. Die Stiftdichtungen und Nuten können natürlich nach
rechts oder links von der Mittellinie versetzt sein wie bei den anderen Ausführungsformen
der Erfindung. Die hier beschriebene Ausführung hat den Vorteil der Vereinfachurig
des
Deckels wie im Fall der Fig. 7 und 8 und kann ebenfalls in beiden Richtungen arbeiten.
Der anfängliche Spielraum zwischen den Ringen und den benachbarten Flan.schseiten
muß natürlich mit Rücksicht darauf, daß die Dichtungen nicht herausgestoßen werden
dürfen, gewissenhaft ausgewählt sein.
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In Fig. i9 ist eine Abwandlung der Dichtungsanordnung der Fig. 18
veranschaulicht. Es sind ähnlich wie in Fig. 9, 1o und ii tiefe Schlitze 1a3 vorhanden,
die in dem Ringglied 118 auf seiner dem Buchsenflansch benachbarten Seite fast bis
zur Rückseite des Ringgliedes (wie in Fig. 9, 1ound i i) angebracht sind. Diese
Schlitze entsprechen den verhältnismäßig flachen Nuten, in denen die Stiftdichtungen
der Fig. 16, 17 und 18 liegen. In den Schlitzen befinden sich Dichtungsscheiben
124, und zwischen dem Boden jedes Schlitzes und der zugehörigen Scheibe ist eine
Blattfeder 125 oder ein anderes elastisches Organ geeigneter Art angeordnet, um
die Scheibe in Dichtungsverbindung mit dem abstützenden Flansch zu drücken. Die
Arbeitsweise der Scheiben ist ähnlich jener bei den scheibenartigen Dichtungen der
Fig. i i, und es gelten die gleichen Überlegungen hinsichtlich ihrer Winkelanordnung.
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Die Ausführungsform der Fig. 2o ist eine Abwandlung der Erfindung,
die bei allen oben beschriebenenAusführungen angebracht werden kann. Mit Ausnahme
der besonderen Anordnung in Fig. i bis 4 arbeiten alle beschriebenen Ausführungen
in gleicher Weise für beide Drehrichtungen der Pumpenzahnräder insofern, als es
sich darum handelt, eine Dichtung zur Eingrenzung der Druckübertragungsfläche vorzusehen.
Wenn .die Druckübertragungsfläche größer ist als die dem Einlaßdruck ausgesetzte
oder die dem Einlaßdruck oder einer Zone niederen Druckes zugängliche Fläche, dann
arbeitet die Pumpe natürlich nicht in gleicher Weise für beide d-. h., die Dr.uckübertragungsfläche
muß, damit die Pumpen gleichmäßig in beiden Richtungen arbeiten können, für beide
Drehrichtungen der Pumpenzahnräder gleich sein.
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In großen Zügen ist bei der Abwandlung in Fig. 2o je eine zusätzliche
Dichtungseinrichtung an der oberen und an der unteren Seite des Flansches für zwei
abwechselnde Belastungsflächen vorgesehen. Die mittlere Dichtung ist wie .bei den
oben beschriebenen Ausführungen angeordnet. Bei der oberen Buchse ist eine erste
radial verlaufende Dichtung 126 links von der vertikalen Mittellinie der Buchsen
und eine zweite radial verlaufende Dichtung i27 rechts von der vertikalen Mittellinie
am Flansch angebracht. Beide Dichtungen befinden sich an dem oberen Teil der Buchse.
Zwischen diesen Dichtungen liegt einebogenförmige Halteplatte i28, die im allgemeinen
der Platte 43 in Fig. 4 ähnlich, aber erheblich kürzer ist. Eine bogenförmige Halteplatte
i29 liegt auch zwischen der linken Dichtung 126 und der Mitteldichtung 130. Sie
entspricht in ihrer Arbeitsweise dem Dichtungshalter 43 der Fi.g. 4. Eine weitere
bogenförmige Halteplatte 131 zwischen der rechten Dichtung 127 und der Mitteldichtung
130 verhindert eine Bewegung der Dichtungen 127 und 130, wenn der Ablaufdruck über
den Durchlaß 45 eher auftritt als über den Durchlaß 36. Eine ähnliche Anordnung
wird für die untere Buchse getroffen. Gleichgültig, ob eine Stift- oder Scheibendichtung
oder ein Buchsensatz mit Halteringen z. B. gemäß Fig. 8 verwendet wird, der Grundsatz
der ausgeglichenen Belastungsflächen ,gemäß der jetzt betrachteten Ausführungsform
ist in gleicher Weise anwendbar. Durch Vergrößerung oder Verkleinerung des Winkelabstandes
zwischen den Dichtungen 126 und 127 und durch entsprechende Vergrößerung
oder Verkleinerung der Länge der Halteplatte 128 können die dem Belastungsdruck
ausgesetzten und die dem niederen Druck zugänglichen Flächen in bezug auf Größe
und Lage geändert werden und bleiben für beide Arbeitsrichtungen so lange gleich,
als bei der Anordnung der Dichtungen Symmetrie herrscht. Da die lippenartige Dichtung
der Fig. 4 am besten arbeitet, wenn der Druck von rechts her zur Einwirkung kommt
(Fig. 2), werden die stift- oder scheibenartigen Dichtungen gewöhnlich vorzuziehen
sein, wenn die in Fig. 2o dargestellte Abwandlung in Verbindung mit einer oben beschriebenen
Ausführungsform benutzt wird.
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Die in Fig. 2o dargestellte Ausführungsform gestattet auch, die dem
Einlaßdruck ausgesetzte Fläche unabhängig von der dein Ablaufdruck ausgesetzten
Fläche in weiten Grenzen zu regeln.
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In Fig. 21 sind verschiedene Querschnittsformen für stiftartige Dichtungen
veranschaulicht, insbesondere solche, die bei Pumpen mit beiden Drehrichtungen benutzt
werden. Der Dichtungsstift 133 hat kreisförmige Gestalt, während der Dichtungsstift
134 rechteckig ist. Die Stiftdichtung 135
ist beiderseits eingekerbt und hat
die Gestalt zweier gegenein.andergestellter V. Der Querschnitt der Stiftdichtung
136 ist in seiner Art ähnlich der Dichtung 135; die Dichtung hat aber gegenüber
den V-förmigen Kerben Längsnuten von mehr oder weniger rechteckigem Querschnitt,
so daß zwei im Abstand befindliche Lippen auf beiden Seiten des Hauptteils entstehen.
Diese Dichtungsformen sind lediglich Beispiele und können durch jede geeignete Form
ersetzt werden.
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Wenn die verschiedenen Einzelteile des Erfindungsgegenstandes als
rechts und links gelegen oder oben- und untenliegend bezeichnet wurden, so ist dies
nur geschehen, um die Beschreibung zu vereinfachen; diese Bezeichnungen beziehen
sich lediglich auf die gegenseitige Lage der in der Zeichnung dargestellten Teile.