EP0151798A1 - Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) - Google Patents
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- EP0151798A1 EP0151798A1 EP84116245A EP84116245A EP0151798A1 EP 0151798 A1 EP0151798 A1 EP 0151798A1 EP 84116245 A EP84116245 A EP 84116245A EP 84116245 A EP84116245 A EP 84116245A EP 0151798 A1 EP0151798 A1 EP 0151798A1
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- gear
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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
- F04C15/0042—Systems for the equilibration of forces acting on the machines or pump
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- 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
Definitions
- the invention relates to a gear machine according to the preamble of the main claim.
- the difficulty may arise that the sealing bodies are pressed too strongly against the gear side surfaces, which leads to excessive wear or, in the case of gear motors, to poor starting behavior.
- it can happen that at high temperatures of the pressure medium and the resulting reduction in viscosity, the sealing bodies stand out from the gear side surfaces, which leads to severe losses in efficiency.
- the gear machine according to the invention with the characterizing features of the main claim has the advantage that the sealing bodies always rest on the gear side surfaces, which means that the operational reliability of the gear machine is also dependent on the viscosity Pressure medium is retained.
- FIG. 1 shows a longitudinal section through a gear pump
- FIG. 2 shows a section along II-II according to FIG. 1
- FIG. 3 shows a section along III-III according to FIG. 1
- FIGS. 4 and 5 show two views of sealing bodies according to the invention
- FIG. 6 shows a third sealing body.
- the gear machine has a housing 10 which has a continuous housing recess 11 with an approximately eight-shaped cross section, which is closed on both sides by covers 12, 13. These are screwed to the housing with the help of screws, not shown.
- Two meshing gears 14, 15 are arranged in the housing recess.
- the shafts 16, 17 of the gearwheels are mounted in bores of bushings 18 to 21, which are preferably made of aluminum, and which are also sealing bodies for the gearwheel side surfaces.
- the bushings 18, 19 are assigned to the gearwheel 14, the bushings 20, 21 to the gearwheel 15.
- the end faces of the bushings facing away from the gears are flush with the two housing end faces.
- In the cover 13 there is a through hole 22 through which a drive shaft 23 of the gear J5 penetrates outside.
- a sealing ring 24 for sealing the drive shaft 23 to the outside is arranged in the bore 22.
- the bushings 18 to 21 are adapted to the shape of the housing recess 11, i.e. they are cylindrical and each have a flattened area with which they meet.
- the housing recess 11 penetrates at the level of the gears 14, 15 an outgoing from the housing outer surface inlet bore 25.
- an outlet bore 26 extends from the housing recess 11 and leads to the outer surface of the housing.
- recesses 27, 28 are formed which have a continuous course on two bushings lying next to one another.
- a seal 29 is arranged in the recess 27, a seal 30 in the recess 28. Both seals have approximately the shape of a three, the arcuate parts surrounding the shafts at a short distance.
- the seals 29, 30 consist of a rubber-elastic material. Since pressures of up to 300 bar and more occur in today's high-performance machines, there is a risk that such seals will be destroyed by the high pressures. That is why the seals are combined with support elements. The seals together with the support element are inserted into the grooves 27, 28 on the bearing bodies.
- the seals 29, 30 separate two pressure fields from each other on each side of the bushings 18 to 21 facing away from the gear wheels. These are on the side on which the seal 29 lies, with 31 and 32 be draws.
- the pressure field 3J is subjected to high pressure via a triangular housing recess 33 - it forms the high pressure field, while the pressure field 32 is connected to the low pressure side by a triangular housing recess 34 - ie the pressure field 32 is the low pressure field.
- the bushings are brought into sealing contact with the gear side surfaces. So that the pressing forces do not become too great, measures are taken on the opposite side of the bushings, which are shown in greater detail in FIGS.
- arcuate recesses 40, 41 are formed on the sides of the bushing facing the gearwheel surfaces - only the bushes 19, 21 are shown here.
- the arcuate recesses 40, 41 which are approximately run in the middle of the side surfaces, extend approximately in an angular range - starting from the high pressure side 33 - of approximately 220 °.
- This embodiment relates to a gear pump for only one direction of rotation.
- an internal pressure field is formed, which counteracts the pressure fields 31, 32 described above and with which it is achieved that the pressing force of the bushes on the gear side surfaces does not become too great.
- the pressure in this internal pressure field is independent of viscosity, i.e. in particular on the temperature of the pressure medium, whereby in any case it is achieved that the bushings cannot stand out from the gear side surfaces.
- the embodiment of Figure 4 is suitable for a reversible gear motor.
- the bushings 19 ', 21 have differently shaped recesses, which are designated 43, 44 and also have an arc shape again. These recesses are neither connected to the high-pressure side nor to the low-pressure side and extend symmetrically to an imaginary straight line G connecting the two bushings and over an angle of approximately 120 ° .
- the pressure in the recess 43, 44 reaches there via the tooth chambers, which move along here, and via a gap between the bushings and the housing recess 11.
- only one socket is shown and designated 19 ′′, since the other socket is designed in exactly the same way.
- Three recesses 46, 47, 48 can be seen, but which now extend from the edge of the socket.
- the recess 46 extends again symmetrical to the imaginary straight line G connecting the two sockets, while the recesses 47, 48 start from the flat side of the socket and are connected to the high-pressure or low-pressure side, such a socket is again suitable for a reversible and reverse-loadable gear motor.
- bushing 19 again only one bushing 19 '"is used. It has two pressure fields 50, 51, which now also extend to the outside of the bushing.
- the recess 50 extends from the high-pressure side 33 and extends over approximately 270
- the recess 5J extends from the low-pressure side 34 and extends only over an angle of just under 90 °.
- Such bushings are only suitable for a gear motor that rotates in one direction and can be loaded with a return load.
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Abstract
Die Zahnradmaschine hat zwei im Außeneingriff kämmende Zahnräder (14, 15), die in axialbeweglichen Lagerkörpern (18 bis 21) gelagert sind. An den den Zahnradseitenflächen entgegengerichteten Seiten der Lagerbörper sind Druckfelder (31, 32) ausgebildet, welche die Lagerkörper in dichtende Berührung mit den Zahnradseitenflächen bringen. Dies ist wichtig, da hierdurch die Leckverluste gering gehalten werden. Es besteht jedoch die Gefahr, daß die Lagerkörper zu stark angedrückt werden, so daß Verschleiß an den Zahnrädern und den Lagerkörpern entsteht, oder daß in der Ausbildung als Zahnradmotor Anlaufschwierigkeiten entstehen, Um dies zu vermeiden, sind an den den Druckfeldern (31,32) entgegengesetzten Seiten der Lagerkörper (18 bis 21) Ausnehmungen (40, 41; 43, 44) ausgebildet, die mit Hochdruck beaufschlagt sind und in denen abenfalls Druckfelder aufgebaut werden, die den obengenannten entgegenwirken. Damit erreicht man erstens, daß die Andrückkräfte an die Zahnradseiten-flächen durch die Lagerkörper nicht zu groß werden, zweitens wird die Andrückwirkung der Lagerkörper viskositätsunabhängig, so daß sich diese nicht von den Zahnrädern abheben können, was bei dünnen Ölen bzw, hohen Temperaturen vorkommen kann. Hierdurch wird die Funktionsfähigkeit der Zahnradmaschine wesentlich verbessert.
Description
- Die Erfindung geht aus von einer Zahnradmaschine nach der Gattung des Hauptanspruchs. Bei derartigen Maschinen kann sich die Schwierigkeit ergeben, daß die Dichtkörper zu stark an die Zahnradseitenflächen angepreßt werden, was zu starkem Verschleiß führt bzw. bei Zahnradmotoren zu schlechtem Anlaufverhalten. Andererseits kann es passieren, daß bei hohen Temperaturen des Druckmittels und daraus resulierender Viskositätsverminderung die Dichtkörper sich von den Zahnradseitenflächen abheben, was zu starken Wirkungsgradverlusten führt,
- Die erfindungsgemäße Zahnradmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß die Dichtkörper stets an den Zahnradseiten- flächen anliegen, wodurch die Betriebssicherheit der Zahnradmaschine auch bei stark viskositätsabhängigen Druckmitteln erhalten bleibt.
- Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen, der im Hauptanspruch angegebenen Merkmale möglich.
- Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe, Figur 2 einen Schnitt längs II-II nach Figur 1, Figur 3 einen Schnitt längs III-III nach Figur 1, Figuren 4 und 5 zwei Ansichten von erfindungsgemäßen Dichtkörpern, Figur 6 ein dritter Dichtkörper.
- Die Zahnradmaschine hat ein Gehäuse 10, das eine durchgehende Gehäuseausnehmung 11 mit etwa achtförmigem Querschnitt hat, die beidseits von Deckeln 12, 13 verschlossen ist. Diese sind mit dem Gehäuse mit Hilfe von nicht dargestellten Schrauben verschraubt. In der Gehäuseausnehmung sind zwei im Außeneingriff kämmende Zahnräder 14, 15 angeordnet. Die Wellen 16, 17 der Zahnräder sind in Bohrungen von vorzugsweise aus Aluminium bestehenden Buchsen 18 bis 21 gelagert, die zugleich Dichtkörper für die Zahnradseitenflächen sind. Die Buchsen 18, 19 sind dem Zahnrad 14, die Buchsen 20, 21 dem Zahnrad 15 zugeordnet. Die den Zahnrädern abgewandten Stirnflächen der Buchsen sind mit den beiden Gehäuseendflächen bündig. Im Deckel 13 befindet sich eine durchgehende Bohrung 22, durch welche ein Antriebsschaft 23 des Zahnrads J5 nach außen dringt. In der Bohrung 22 ist ein Dichtring 24 zum Abdichten des Antriebsschafts 23 nach außen angeordnet.
- Die Buchsen 18 bis 21 sind der Form der Gehäuseausnehmung 11 angepaßt, d.h. sie sind zylindrisch ausgebildet und haben jeweils eine Abflachung, mit welcher sie aneinander stoßen. In die Gehäuseausnehmung 11 dringt in Höhe der Zahnräder 14, 15 eine von der Gehäuseaußenfläche ausgehende Einlaßbohrung 25 ein. In derselben Achsrichtung und ebenfalls in Höhe der Zahnräder geht von der Gehäuseausnehmung 11 eine Auslaßbohrung 26 aus, die zur Gehäuseaußenfläche geführt ist. In den den Zahnrädern abgewandten Stirnflächen der Buchsen 18 bis 21 sind Ausnehmungen 27, 28 ausgebildet, die an jeweils zwei nebeneinanderliegenden Buchsen einen zusammenhängenden Verlauf haben. In der Ausnehmung 27 ist eine Dichtung 29 angeordnet, in der Ausnehmung 28 eine Dichtung 30. Beide Dichtungen haben etwa die Form einer Drei, wobei die bogenförmigen Teile in geringem Abstand die Wellen umgeben.
- Die Dichtungen 29, 30 bestehen aus einem gummielastischen Werkstoff. Da in heutigen Hochleistungsmaschinen Drücke bis zu 300 bar und mehr auftreten, besteht.die Gefahr, daß derartige Dichtungen durch die hohen Drücke zerstört werden. Deshalb werden die Dichtungen mit Stützelementen kombiniert. Die Dichtungen samt Stützelement werden in die Nuten 27, 28 an den Lagerkörpern eingesetzt.
- Durch die Dichtungen 29, 30 werden auf jeder der den Zahnrädern abgewandten Seite der Buchsen 18 bis 21 je zwei Druckfelder voneinander abgeteilt. Diese sind auf der Seite, an der die Dichtung 29 liegt, mit 31 und 32 bezeichnet. Das Druckfeld 3J ist über eine dreieckförmige Gehäuseausnehmung 33 mit hohem Druck beaufschlagt - es bildet das Hochdruckfeld, während das Druckfeld 32 durch eine dreieckförmige Gehäuseausnehmung 34 mit der Niederdruckseite in Verbindung steht - d.h. das Druckfeld 32 ist das Niederdruckfeld. Durch diese Druckfelder werden die Buchsen in dichtende Berührung mit den Zahnradseiten- flächen gebracht. Damit die Andrückkräfte nicht zu groß werden, sind an der entgegengesetzten Seite der Buchsen Maßnahmen getroffen, die den Figuren 3 bis 6 näher dargestellt sind.
- Nach dem Ausführungsbeispiel der Figuren 1 bis 3 - siehe hierzu insbesondere Figur 3 - sind an den den Zahnradseitenflächen zugewandten Seiten jeder Buchse bogenförmige Ausnehmungen 40, 41 ausgebildet - dargestellt sind hier nur die Buchsen 19, 21. Die bogenförmigen Ausnehmungen 40, 41, die etwa in der Mitte der Seitenflächen verlaufen, erstrecken sich etwa in einem Winkelbereich - ausgehend von der Hochdruckseite 33 - von etwa 220°. Dieses Ausführungsbeispiel bezieht sich auf eine Zahnradpumpe für nur eine Drehrichtung. In den Ausnehmungen 40, 41 wird ein Innendruckfeld ausgebildet, das den oben beschriebenen Druckfeldern 31, 32 entgegenwirkt und mit dem man erreicht, daß die Andrückkraft der Buchsen an die Zahnradseitenflächen nicht zu groß wird. Der Druck in diesem Innendruckfeld ist viskositätsunabhängig, d.h. insbesondere von der Temperatur des Druckmittels, wodurch auf jeden Fall erreicht wird, daß sich die Buchsen nicht von den Zahnradseitenflächen abheben können.
- Das Ausführungsbeispiel nach Figur 4 eignet sich für einen reversierbaren Zahnradmotor. Die Buchsen 19', 21 haben diesmal anders gestaltete Ausnehmungen, die mit 43, 44 bezeichnet sind und ebenfalls wieder Bogenform aufweisen. Diese Ausnehmungen stehen weder mit der Hochdruck- noch mit der Niederdruckseite in Verbindung und erstrecken sich symmetrisch zu einer die beiden Buchsen verbindenden gedachten Geraden G und über einen Winkel von etwa 1200. Der Druck in der Ausnehmung 43, 44 gelangt dorthin über die Zahnkammern, die sich hier entlang bewegen und über einen Spalt zwischen den Buchsen und der Gehäuseausnehmung 11.
- Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 5 ist nur eine Buchse dargestellt und mit 19" bezeichnet, da die andere Buchse genauso ausgebildet ist. Es sind drei Ausnehmungen 46, 47, 48 zu erkennen, die nunmehr aber vom Rand der Buchse ausgehen. Die Ausnehmung 46 erstreckt sich wiederum symmetrisch zu der gedachten, die beiden Buchsen verbindenden Geraden G, während die Ausnehmungen 47, 48 von der Flachseite der Buchse ausgehen und mit der Hochdruck- bzw. Niederdruckseite in Verbindung stehen. Eine solche Buchse eignet sich wieder für einen reversierbaren und rücklaufbelastbaren Zahnradmotor.
- Beim Ausführungsbeispiel nach Figur 6 ist wiederum nur eine Buchse 19'" angestellt. Sie weist zwei Druckfelder 50, 51 auf, die nun auch wieder bis zur Außenseite der Buchse reichen. Die Ausnehmung 50 geht von der Hochdruckseite 33 aus und erstreckt sich über etwa 270°, Die Ausnehmung 5J geht von der Niederdruckseite 34 aus und erstreckt sich nur über einen Winkel von knapp 90°. Solche Buchsen eignen sich nur für einen sich in einer Richtung drehenden, rücklaufbelastbaren Zahnradmotor.
Claims (5)
1. Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) mit im Außeneingriff kämmenden Zahnrädern, an deren Seitenflächen Dichtkörper (18 bis 21) anliegen, z. B. Dichtplatten, Lagerkörper, Lagerbuchsen oder ähnliche, die durch an ihren den Zahnrädern entgegengesetzt liegenden Seiten ausgebildete Druckfelder (31, 32) in dichtender Berührung mit den Zahnradseitenflächen gehalten werden, dadurch gekennzeichnet, daß an den den Zahnradseitenflächen zugewandten Seiten der Dichtkörper etwa bogenförmige, flache Ausnehmungen (40, 41; 43, 44; 46 bis 48; 50, 51) ausgebildet sind, die einen wesentlichen Teil dieser Seiten einnehmen und mit unter Hochdruck stehendem Druckmittel beaufschlagt sind.
2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche der Ausnehmungen etwas kleiner ist als die der Druckfelder (31, 32) auf der entgegengesetzten Seite der Dichtkörper.
3. Zahnradmaschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen zur Hochdruckseite hin offen sind,
4. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (43, 44) in sich geschlossen sind.
5. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (46 bis 48; 50, 51) bis zum Rand der Dichtkörper reichen.
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