EP0287698B1 - Zahnradpumpe oder -motor für Fluide - Google Patents

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EP0287698B1
EP0287698B1 EP87106040A EP87106040A EP0287698B1 EP 0287698 B1 EP0287698 B1 EP 0287698B1 EP 87106040 A EP87106040 A EP 87106040A EP 87106040 A EP87106040 A EP 87106040A EP 0287698 B1 EP0287698 B1 EP 0287698B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
sealing
pressure
high pressure
chambers
groove
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
EP87106040A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP0287698A1 (de
Inventor
Horst Weidhaas
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Cessione john S Barnes GmbH
Original Assignee
Vickers Systems GmbH
John S Barnes GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Vickers Systems GmbH, John S Barnes GmbH filed Critical Vickers Systems GmbH
Priority to EP87106040A priority Critical patent/EP0287698B1/de
Priority to DE8787106040T priority patent/DE3766245D1/de
Priority to US07/182,371 priority patent/US4830592A/en
Publication of EP0287698A1 publication Critical patent/EP0287698A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0287698B1 publication Critical patent/EP0287698B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0023Axial sealings for working fluid
    • F04C15/0026Elements 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 pump or a gear motor for fluids with the features of the preamble of claim 1.
  • the pressure plates are simultaneously designed as bearing supports and have an outline corresponding to an "8", the constriction point of which is reduced.
  • the outline of the intermediate plate corresponds to that of the bearing bracket or pressure plates.
  • In the one side housing part there is a groove for receiving an approximately 8-shaped seal, the outline being generally smaller than the outline of the pressure plate, but ear-shaped protuberances of the circumferential seal are provided which extend beyond the outline of the intermediate plate to to delimit the various pressure fields.
  • the middle high-pressure field not only extends axially laterally from the external engagement point of the gearwheels, but also in a ring around the bearing journal, so that it has an overall spectacle-shaped appearance.
  • the remaining pressure fields are arranged outside the outline of the seal, as far as the intermediate plate protrudes beyond the outline of the seal.
  • the fourth and fifth high pressure fields in the meaning of the preamble of claim 1 are combined into a single field, i. H. the first high pressure field does not intervene.
  • the contact area of the intermediate plate is quite large and thus the expansion of the pressure fields. This can be disadvantageous when using high system pressures.
  • the system pressure also passes through gaps on the back of the intermediate plate, which are formed as a result of the deflection of the components when subjected to high pressure. The pressure therefore only works if the difference in pressures between the inlet and outlet exceeds a certain level, so that the high pressure can reach its intended positions through deformation and displacement of parts.
  • the pressure plate in the area of the inlet and outlet each has a circumferential seal on its rear side, so that a high-pressure field is formed which urges the pressure plate in the direction of the meshing gears . Since fluid is also under pressure in the area between the pressure plate and gear wheels, the effect of this pressure field arranged in the area of the pressure connection is low.
  • the system pressure (high pressure) is taken from a gap between the two meshing gears and guided to the back of the pressure plate via connecting grooves. This takes advantage of the fact that the gears gap only on the high pressure side, but block a possible fluid flow on the low pressure side.
  • a disadvantage of this design is the fact that the differential pressure between the inlet and outlet must exceed a certain amount so that the described phenomenon of gearing of the gears occurs. For example, when operating as a gear motor, an increased pressure occurs in the return, so that the difference to the pressure in the inlet is small. In such a case, the pressure plates are pressed too little, and an extremely high, external leakage oil content arises.
  • the invention has for its object to design a gear pump or a gear motor of the type specified so that proper operation is guaranteed in both directions of rotation, the pressure plate being pushed towards the gears with the just correct contact pressure (correct axial compensation).
  • the task is solved due to five adapted large pressure fields, which are generated by pressurized chambers and act on the back of the printing plate or plates.
  • the chambers are arranged in an 8-shaped groove and with a sealing and compensation unit inserted therein.
  • the pressure generated is such that the gap between the pressure plate and the gears is reduced to the extent required for proper lubrication and cooling, without causing excessive leakage losses, and under the most varied operating conditions that the gear pump or the Gear motor can be subject.
  • three pressure fields that are independent of the direction of rotation are provided, namely in the vicinity of the point of engagement of the gearwheels and along the tooth heads, away from this point of engagement.
  • the other two pressure fields are dependent on the direction of rotation, i.e. H.
  • the high-pressure fields are delimited by sealing means, which are arranged in the form of an "8" and extend in a corresponding groove in the housing or the pressure plate.
  • the groove preferably has two different depths, the greater depth being provided for the pressure fields which are independent of the direction of rotation and the smaller depth being provided for the pressure fields which are dependent on the direction of rotation.
  • the fluid supply and discharge takes place via connections which are arranged in the two gusset spaces of the "8".
  • the seal of the first pressure field which is located between the bearing journals of the gearwheels in the area of the external engagement point of the gearwheels, blocks the direct path between the high-pressure connection and the low-pressure connection; the indirect path around the trunnion in the gap between each gear and the pressure plate is blocked by the seal of the outer high pressure field.
  • the seal has horn-shaped projections which, viewed from the bearing pins, strive radially away and are therefore arranged transversely in the gap between the tooth heads and the pressure plate are. It is understood that the locking effect is not absolute, so that a lubricating film is maintained, as is necessary for the correct operation of the machine.
  • the sealing and compensation unit together with the 8-shaped groove represents a hydraulic cylinder which acts between the pressure plate and the side part of the housing, which is referred to in this description of the invention as the "pressure field".
  • the height of the pressurized chambers is different with regard to the direction-dependent and direction-independent pressure fields. There are therefore two sealing levels or sealing levels. These different sealing levels make it possible to use sealing lips on the seals, which act as check valve devices.
  • FIG. 1 shows a machine that can be used as a pump or motor.
  • the housing essentially contains three housing parts, namely a central housing part 2 and lateral housing parts 1 and 3, which are designed as cover-like bearing housings.
  • the lateral housing parts 1 and 3 each have a circumferentially closed groove 4 in the area of the middle housing part 2, in which a seal is located.
  • the housing parts 1 to 3 are held by pins 5 and screws 6 in their correct position to one another or pressed together, so that the interior of the housing can hold the required pressure of, for example, 250 bar.
  • the lateral housing parts 1 and 3 have a groove 8 in the area of the housing interior, which has the overall shape of an 8 and accommodates sealing devices which serve to generate high-pressure fields and will be described later.
  • the pressure fields are on the back of pressure plates 9 and 10, which in turn rest on the side surfaces of gears 11 and 12.
  • the gearwheels 11 and 12 have bearing journals 13 to 16, the bearing journal 14 being designed at the same time as an input or output shaft, i. H. leads to the outside and is sealed by a corresponding seal 17.
  • the journals 13 to 16 are mounted in the lateral housing parts 1 and 3 in bushings 18.
  • the housing part 1 or 3 also houses channels for supplying and removing the fluid, which are shown as the inlet opening 19 and outlet opening 20 in FIGS. 3 and 4.
  • the inlet and outlet channel also passes through the adjacent pressure plate 9 or 10 in the region of the gusset spaces 21, 22 between the gear wheels 11 and 12, the point of engagement of which is designated by 23.
  • the engagement point 23 is sealed axially laterally by the pressure plates 9 and 10, which have a sealing web 24 for this purpose.
  • Trapezoidal recesses 25 and 26 extend laterally from the web 24 and connect the inlet and outlet openings 19, 20 to the gusset regions 21, 22.
  • the groove 8 is covered by a piston-like sealing and compensation unit 30, with seven chambers 41 to 47 (FIG. 5) between the bottom of the groove and the unit 30 and possible pressure fields 31 to 37 assigned to the other, smooth side of the unit 30 (FIG. 3, 4) are formed.
  • the unit 30 is raised like a piston and pressed with its smooth side (FIGS. 3, 4) to the pressure plates 9 and 10, respectively.
  • the boundary lines of the pressure fields 31 to 37 are in reality not present.
  • the contact areas in the one direction of rotation of the machine are shown hatched as high pressure fields 31 to 35 in FIG. 3.
  • the fields 31, 32, 33 are always high pressure fields, regardless of the direction of rotation of the machine.
  • the fields 34, 35 are high-pressure fields if the adjacent connection opening 19 carries high pressure or system pressure, and the fields 36, 37 form high-pressure fields if the adjacent connection opening 20 carries the system pressure, otherwise they are low-pressure fields.
  • the high pressure fields are arranged according to a "3" or an " ⁇ ". Fields 34 to 37 are dependent on the direction of rotation with regard to the "high pressure" property.
  • Fig. 5 shows the underside of the sealing and compensation unit 30, i.e. seen from the bottom of the groove 8.
  • a bracket 50 rises in the chamber 41 and the chamber is surrounded by a sealing lip 51.
  • the borders of the chambers 42 and 43 are each provided by a circumferential edge web 52, which can be formed adjacent to the chambers 44 to 47 as a sealing lip 53 and which can be interrupted towards the outside, as indicated at 54.
  • the sealing and compensation unit 30 has knobs 55 and lateral beads 56, which are used for guiding and sealing in the groove 8. Furthermore, gaps 57 are provided adjacent to the openings 19 and 20, so that system pressure can possibly get into the chambers 44 and 45 or 46 and 47.
  • the groove 8 has two groove depths, as best seen in FIGS. 6 to 8.
  • a groove base plane 60 is provided in the area of the fields 31, 32 and 33, weh rend in the area of the fields 34 to 37 a groove base level 61 is maintained.
  • the surface of the housing part 1 or 3 is indicated at 62.
  • the sealing and compensation unit 30 protrudes a little above this surface 62 and is pushed further into the groove 8 by the pressure plate during operation of the machine, so that a result of the compression of the support 50 of the webs 52 and the knobs 55 Spring preload of the sealing and compensation unit 30 in the direction of the pressure plate results in addition to the hydraulic force due to the high pressure fields 31 to 33 + 34 and 35 or 36 and 37.
  • a certain leakage oil flow flows in the gap 63 between the housing part 1 and the pressure plate 9 or the housing part 3 and the pressure plate 10, the pressure gradient of which is greatest on the direct line between the openings 19 and 20, but also around the journals 14 and 16 or 13 and 15 around is still considerable.
  • the sealing and compensation unit 30 has handle-like extensions 38 (FIGS. 3, 4) which form the ends of the pressure fields 32 and 33. These extensions 38 form a certain obstacle when flowing around the pins 13, 15 and 14, 16.
  • the pressure plate 9 or 10 has a recess 27 on its outer edge, remote from the point 24. These recesses 27 are connected to the tooth gaps of the gear wheels 11 and 12 and can therefore exchange hydraulic fluid.
  • the pressure fluid can get into the respective chamber 42 or 43 via the gaps 54. Since the sealing lips 53 only touch the groove base 60, but are not clamped, they can move inwards into the respective chamber 42 or 43, if from the adjacent chamber 44 or 45 (in the case of high-pressure loading via the opening 19) or via the chambers 46 or 47 (in the case of high pressure application above the opening 20) there is a higher pressure.
  • the chambers 42 and 43 can therefore also be filled by the respective adjacent chamber 44, 45 or 46 or 47.
  • the inner chamber 41 is filled by the adjacent chambers 44 and 45 (in the case of high pressure through the opening 19) or via the chambers 46 and 47 (in the case of high pressure through the opening 20) in the manner already explained.
  • the sealing lip 51 can namely escape into the chamber 41 when a higher pressure is present from the outside, so that the internal pressure builds up until the system pressure is reached, after which the sealing lip 51 returns to its original position.
  • the sealing lips 51 and 53 are supported on the groove wall, which can also be formed by the outer edge of the bushing 18. For this reason, it is not possible for the sealing lip 51 or 53 to escape to the outside.
  • the sealing lip 51 or 53 thus acts like a check valve which only allows a liquid flow in one direction.
  • the groove 8 does not have to be arranged in the housing side parts 1 or 3, it is also possible to make the groove 8 in the pressure plate. This is particularly considered when - as shown in FIG. 2 - bushes 28 and 29 are used as pressure plates.
  • the sealing and compensation unit 30 extends over two adjacent bushes 28 and 29, which are flattened at their contact point in order to jointly present a surface corresponding to the surface 24 on its end face.
  • the sealing and compensation unit 30 has been shown and described as an integral body. However, it goes without saying that the unit 30 can also be composed of different parts, for example consists of a support body and a sealing body, or that several individual sealing elements are attached to the support body. For example, the sealing lips and the sealing webs could consist of individual moldings.
  • the material of the sealing and compensation unit 30 is polyurethane of the quality U 28, as is used for O-rings under extreme operating conditions (e.g. PDF Ultrathan from Parker-Prädifa).

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Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor für Fluide mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
  • Bei einer derartigen bekannten Zahnradpumpe oder -motor (FR-A-1 442 211) sind die Druckplatten gleichzeitig als Lagerträger ausgebildet und weisen einen Umriß entsprechend einer "8" auf, deren Einschnürungsstelle abgemildert ist. Der Umriß der Zwischenplatte entspricht dem der Lagerträger oder Druckplatten. In dem einen seitlichen Gehäuseteil ist eine Nut zur Aufnahme einer etwa 8-förmigen Dichtung vorgesehen, wobei die Umrißlinie generell kleiner als die Umrißlinie der Druckplatte ist, jedoch sind ohrenförmige Ausstülpungen der umlaufenden Dichtung vorgesehen, die bis jenseits des Umrisses der Zwischenplatte reichen, um auf dieser die diversen Druckfelder abzugrenzen. Im einzelnen erstreckt sich das mittlere Hochdruckfeld nicht nur axial seitlich von der Außeneingriffsstelle der Zahnräder, sondern auch ringförmig um die Lagerzapfen herum, so daß es insgesamt ein brillenförmiges Aussehen hat. Die übrigen Druckfelder sind außerhalb des Umrisses der Dichtung angeordnet, soweit die Zwischenplatte über den Umriß der Dichtung hinausragt. Das vierte und fünfte Hochdruckfeld in der Bedeutung des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sind jedoch zu einem einzigen Feld vereinigt, d. h. das erste Hochdruckfeld schiebt sich nicht dazwischen. Die Beaufschlagungsfläche der Zwischenplatte ist ziemlich groß und damit die Ausdehnung der Druckfelder. Dies kann bei der Anwendung von hohen Systemdrücken nachteilig sein. Der Systemdruck gelangt im übrigen durch Spalte auf die Rückseite der Zwischenplatte, die sich infolge der Durchbiegung der Bauteile bei Belastung durch den Hochdruck bilden. Die Anpressung funktioniert deshalb nur, wenn die Differenz der Drücke zwischen Einlaß und Auslaß ein gewisses Maß überschreitet, so daß durch Deformation und Verschiebung von Teilen der Hochdruck an seine bestimmungsgemäßen Stellen gelangen kann.
  • Bei einer weiteren Zahnradpumpe oder -motor (DE-PS 1 653 866) weist die Druckplatte im Bereich des Zulaufs und Ablaufs jeweils eine umlaufende Dichtung an ihrer Rückseite auf, so daß ein Hochdruckfeld gebildet ist, welches die Druckplatte in Richtung auf die kämmenden Zahnräder drängt. Da sich im Bereich zwischen Druckplatte und Zahnrädern ebenfalls Fluid unter Druck befindet, ist die Wirkung dieses im Bereich des Druckanschlusses angeordneten Druckfeldes gering. Um zu einem ausreichenden Anpreßdruck zu gelangen, wird der Systemdruck (Hochdruck) von einer Klaffung zwischen den beiden kämmenden Zahnrädern abgenommen und über Verbindungsnuten auf die Rückseite der Druckplatte geleitet. Dabei wird der Umstand ausgenutzt, daß die Zahnräder nur an der Hochdruckseite klaffen, zur Niederdruckseite jedoch einem möglichen Fluidstrom sperren. Nachteilig an dieser Ausbildung ist der Umstand, daß der Differenzdruck zwischen Einlaß und Auslaß ein gewisses Maß übersteigen muß, damit die geschilderte Erscheinung der Klaffung der Zahnräder auftritt. Beispielsweise beim Betrieb als Zahnradmotor kommt es vor, daß im Rücklauf ein erhöhter Druck auftritt, so daß die Differenz zu dem Druck im Zulauf gering ist. In einem solchen Fall werden die Druckplatten zu wenig angepreßt, und es entsteht ein extrem hoher, externer Leckölanteil.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor der eingangs angegebenen Art so auszubilden, daß ein einwandfreier Betrieb in beiden Drehrichtungen gewährleistet ist, wobei die Druckplatte mit dem gerade richtigen Anpreßdruck in Richtung auf die Zahnräder gedrängt wird (richtige axiale Kompensation).
  • Die gestellte Aufgabe wird aufgrund von fünf angepaßt großen Druckfeldern gelöst, die durch druchbeaufschlagte Kammern erzeugt werden und auf die Rückseite der Druckplatte bzw. Druckplatten wirken. Die Kammern sind in einer 8-förmigen Nut und bei einer darin eingelegten Dicht und Kompensationseinheit angeordnet. Die erzeugte Anpressung ist so, daß der Spalt zwischen der Druckplatte und den Zahnrädern auf ein Maß verringert wird, wie dies zur einwandfreien Schmierung und Kühlung erforderlich ist, ohne daß allzu große Leckverluste entstehen, und dies bei den unterschiedlichsten Betriebsbedingungen, denen die Zahnradpumpe oder der Zahnradmotor unterliegen kann. Im einzelnen sind drei drehrichtungsunabhängige Druckfelder vorgesehen, nämlich in der Nähe der Eingriffsstelle der Zahnräder und entlang der Zahnköpfe, entfernt von dieser Eingriffsstelle. Die beiden anderen Druckfelder sind drehrichtungsabhängig , d. h. wenn der benachbarte Fluidanschluß auf Systemdruck ist, baut sich ein Hochdruckfeld auf, und wenn der benachbarte Fluidanschluß auf Niederdruck liegt, sind die entsprechenden vorbereiteten Felder keine Hochdruckfelder. Es versteht sich, daß jeweils ein Fluidanschluß mit Systemdruck beaufschlagt ist, so daß jeweils zwei der vier vorbereiteten "Wechselfelder" sich als Hochdruckfelder aufbauen.
  • Die Hochdruckfelder werden durch Dichtungsmittel abgegrenzt, die in Form einer "8" angeordnet sind und sich in einer entsprechenden Nut des Gehäuses oder der Druckplatte erstrecken. Die Nut hat vorzugsweise zwei unterschiedliche Tiefen, wobei die größere Tiefe für die drehrichtungsunabhängigen Druckfelder und die geringere Nuttiefe für die drehrichtungsabhängigen Druckfelder vorgesehen sind. Die Fluidzufuhr und -abfuhr erfolgt über Anschlüsse, die in den beiden Zwickelräumen der "8" angeordnet sind. Die Dichtung des ersten Druckfeldes, welches sich zwischen den Lagerzapfen der Zahnräder im Bereich der Außeneingriffsstelle der Zahnräder befindet, sperrt den direkten Weg zwischen dem Hochdruckanschluß und dem Niederdruckanschluß; der indirekte Weg um die Lagerzapfen herum im Spalt zwischen je einem Zahnrad und der Druckplatte wird durch die Dichtung des jeweils äußeren Hochdruckfeldes gesperrt. Zu diesem Zweck weist die Dichtung hornförmige Fortsätze auf, die von den Lagerzapfen aus gesehen radial wegstreben und somit quer in dem Spalt zwischen Zahnköpfen und Druckplatte angeordnet sind. Es versteht sich, daß die Sperrwirkung nicht absolut ist, so daß ein Schmierfilm aufrecht erhalten bleibt, wie er für den einwandfreien Betrieb der Maschine erforderlich ist.
  • Die Dicht- und Kompensationseinheit stellt zusammen mit der 8-förmigen Nut einen hydraulischen Zylinder dar, der zwischen Druckplatte und Seitenteil des Gehäuses wirkt, was in dieser Erfindungsbeschreibung als "Druckfeld" bezeichnet wird. Die Höhe der druckbeaufschlagten Kammern ist unterschiedlich hinsichtlich der drehrichtungsabhängigen und drehrichtungsunabhängigen Druckfelder. Es sind also zwei Dichtniveaus oder Dichtebenen vorgesehen. Diese unterschiedlichen Dichtniveaus ermöglichen es, Dichtlippen an den Dichtungen zu verwenden, die als Rückschlagventileinrichtungen wirken.
  • Die Erfindungs wird anhand der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt:
    • Fig. 1 einen axialen Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor,
    • Fig. 2 eine abgewandelte Bauart einer Zahnradpumpe oder eines Zahnradmotors,
    • Fig. 3 eine auseinandergezogene Darstellung von Teilen des Gehäuses mit Einlaß- und Auslaßöffnungen sowie mit Druckfeldern in Form einer "3", einer Druckplatte und einem kämmenden Zahnradpaar,
    • Fig. 4 das Gehäuseteil nach Fig. 3, größer herausgezeichnet,
    • Fig. 5 einen Dichtungsring in Form einer "8",
    • Fig. 6 einen Längsschnitt durch den Dichtungsring nach Fig. 5 entlang der Linie VI-VI in vergrößerter und teilweise verkürzter Darstellung,
    • Fig. 7 eine Ansicht gemäß Pfeil VII auf dem Dichtring nach Fig. 5, jedoch in vergrößerter Darstellung und teilweise abgebrochen,
    • Fig. 8 einen Schnitt durch den Dichtring nach Fig. 5 entlang der Linie VIII-VIII.
  • Es wird Bezug genommen auf Fig. 1, die eine als Pumpe oder Motor verwendbare Maschine zeigt. Das Gehäuse enthält im wesentlichen drei Gehäuseteile, nämlich ein mittleres Gehäuseteil 2 und seitliche Gehäuseteile 1 und 3, die als deckelartige Lagergehäuse ausgebildet sind. Die seitlichen Gehäuseteile 1 und 3 weisen jeweils eine umlaufend geschlossene Nut 4 im Bereich des mittleren Gehäuseteils 2 auf, in welcher sich eine Dichtung befindet. Die Gehäuseteile 1 bis 3 werden durch Stifte 5 und Schrauben 6 in ihrer richtigen Lage zueinander gehalten bzw. aufeinandergepreßt, so daß das Innere des Gehäuses den erforderlichen Druck von beispielsweise 250 bar halten kann.
  • Die seitlichen Gehäuseteile 1 und 3 weisen im Bereich des Gehäuseinneren eine Nut 8 auf, welche im großen und ganzen die Form einer 8 besitzt und Dichteinrichtungen aufnimmt, die zur Erzeugung von Hochdruckfeldern dienen und später beschrieben werden. Die Druckfelder liegen auf der Rückseite von Druckplatten 9 und 10 an, die wiederum an den Seitenflächen von Zahnrädern 11 und 12 anliegen. Die Zahnräder 11 und 12 weisen Lagerzapfen 13 bis 16 auf, wobei der Lagerzapfen 14 gleichzeitig als An- oder Abtriebswelle ausgestaltet ist, d. h. nach außen führt und durch eine entsprechende Dichtung 17 angedichtet wird. Die Lagerzapfen 13 bis 16 sind in den seitlichen Gehäuseteilen 1 und 3 in Buchsen 18 gelagert. Das Gehäuseteil 1 oder 3 beherbergt ferner Kanäle zur Zu- und Abfuhr des Fluids, die als Zulauföffnung 19 und Ablauföffnung 20 in Fig. 3 und 4 dargestellt sind. Der Zu- und Ablaufkanal durchsetzt auch die benachbarte Druckplatte 9 oder 10 im Bereich der zwickelförmigen Räume 21, 22 zwischen den Zahnrädern 11 und 12, deren Eingriffsstelle mit 23 bezeichnet ist. Die Eingriffsstelle 23 wird axial seitlich von den Druckplatten 9 und 10 abgedichtet, die zu diesem Zweck einen Abdichtsteg 24 besitzen. Seitlich vom Steg 24 erstrecken sich trapezförmige Aussparungen 25 und 26, welche die Zu- und Ablauföffnungen 19, 20 mit den Zwickelbereichen 21, 22 verbinden.
  • Die Nut 8 wird durch eine kolbenartige Dicht und Kompensationseinheit 30 abgedeckt, wobei zwischen dem Nutgrund und der Einheit 30 sieben Kammern 41 bis 47 (Fig. 5) und auf der anderen, glatten Seite der Einheit 30 zugeordnete mögliche Druckfelder 31 bis 37 (Fig. 3, 4) gebildet werden. Soweit Druckflüssigkeit in diese Kammern gelangt, wird die Einheit 30 kolbenartig angehoben und mit ihrer glatten Seite (Fig. 3, 4) an die Druckplatten 9 bzw. 10 gepreßt. (Die Grenzlinien der Druckfelder 31 bis 37 sind in Wirklichkeit nicht vorhanden.) Die Anpreßbereiche bei der einen Drehrichtung der Maschine sind als Hochdruckfelder 31 bis 35 in Fig. 3 schraffiert dargestellt. Die Felder 31, 32, 33 sind immer Hochdruckfelder, unabhängig von der Drehrichtung der Maschine. Die Felder 34, 35 sind Hochdruckfelder, wenn die benachbarte Anschlußöffnung 19 Hochdruck oder Systemdruck führt, und die Felder 36, 37 bilden sich als Hochdruckfelder aus, wenn die benachbarte Anschlußöffnung 20 den Systemdruck führt, andernfalls sind sie Niederdruckfelder. Je nachdem, welche der Anschlußöffnungen 19, 20 den Systemdruck führt, sind die Hochdruckfelder gemäß einer "3" oder einem "ε" angeordnet. Die Felder 34 bis 37 sind hinsichtlich der Eigenschaft "Hochdruck" drehrichtungsabhängig.
  • Fig. 5 zeigt die Unterseite der Dicht- und Kompensationseinheit 30, d.h. gesehen vom Boden der Nut 8 aus. In der Kammer 41 erhebt sich eine Sützte 50, und die Kammer wird von einer Dichtlippe 51 umgeben. Die Umrandung der Kammern 42 und 43 erfolgt durch jeweils einen umlaufenden Randsteg 52, der jeweils benachbart zu den Kammern 44 bis 47 als Dichtlippe 53 ausgebildet sein kann und der nach außen hin unterbrochen sein kann, wie bei 54 angedeutet. Im Bereich der Kammern 44 bis 47 weist die Dicht- und Kompensationseinheit 30 Noppen 55 und seitliche Wülste 56 auf, die zur Führung und Abdichtung in der Nut 8 dienen. Ferner sind Lücken 57 benachbart den Öffnungen 19 und 20 vorgesehen, so daß gegebenenfalls Systemdruck in die Kammern 44 und 45 bzw. 46 und 47 gelangen kann.
  • Die Nut 8 hat zwei Nuttiefen, wie am besten aus Fig. 6 bis 8 ersichtlich. Im Bereich der Felder 31, 32 und 33 ist eine Nutgrundebene 60 vorgesehen, während im Bereich der Felder 34 bis 37 eine Nutgrundebene 61 eingehalten ist. Die Oberfläche des Gehäuseteils 1 bzw. 3 ist bei 62 angedeutet. Wie ersichtlich, ragt die Dicht- und Kompensationseinheit 30 ein wenig über diese Oberfläche 62 heraus und wird im Betrieb der Maschine durch die Druckplatte weiter in die Nut 8 hineingedrängt, so daß sich infolge der Zusammenpressung der Stütze 50 der Stege 52 und der Noppen 55 eine Federvorspannung der Dicht- und Kompensationseinheit 30 in Richtung auf die Druckplatte ergibt, die zu der Hydraulischen Kraft infolge der Hochdruckfelder 31 bis 33 + 34 und 35 bzw. 36 und 37 hinzutritt.
  • Im Spalt 63 zwischen dem Gehäuseteil 1 und der Druckplatte 9 bzw. dem Gehäuseteil 3 und der Druckplatte 10 fließt ein gewisser Leckölstrom, dessen Druckgradient auf der direkten Linie zwischen den Öffnungen 19 und 20 am größten ist, der jedoch auch um die Lagerzapfen 14 und 16 bzw. 13 und 15 herum noch erheblich ist. Um diesen Leckölstrom zu reduzieren, weist die Dicht- und Kompensationseinheit 30 henkelartige Fortsätze 38 auf (Fig.3,4), welche die Enden der Druckfelder 32 und 33 bilden. Diese Fortsätze 38 bilden ein gewisses Hindernis beim Umströmen der Zapfen 13, 15 bzw. 14,16.
  • Die Druckplatte 9 bzw. 10 weist an ihrem äußeren Rand, entfernt von der Stelle 24, jeweils eine Aussparung 27 auf. Diese Aussparungen 27 stehen mit den Zahnlücken der Zahnräder 11 und 12 in Verbindung und können von daher Druckflüssigkeit austauschen. Die Druckflüssigkeit kann über die Lücken 54 in die jeweilige Kammer 42 oder 43 gelangen. Da die Dichtlippen 53 den Nutgrund 60 nur berühren, nicht aber eingespannt sind, können sie nach innen, in die jeweilige Kammer 42 oder 43 ausweichen, wenn von der benachbarten Kammer 44 oder 45 (im Falle der Hochdruckbeaufschlagung über die Offnung 19) bzw. über die Kammern 46 oder 47 (im Falle der Hochdruckbeaufschlagung über der Öffnung 20) ein höherer Druck anliegt. Die Kammern 42 und 43 können also auch von der jeweiligen benachbarten Kammer 44, 45 bzw. 46 oder 47 gefüllt werden.
  • Die innere Kammer 41 wird von den benachbarten Kammern 44 und 45 (im Falle der Hochdruckbeaufschlagung durch die Öffnung 19) bzw. über die Kammern 46 und 47 (im Falle der Hochdruckbeaufschlagung durch die Offnung 20) in der bereits erläuterten Weise gefüllt. Die Dichtlippe 51 kann nämlich in die Kammer 41 ausweichen, wenn von außen ein höherer Druck anliegt, so daß sich der Innendruck bis zum Erreichen des Systemdrucks aufbaut, wonach die Dichtlippe 51 wieder in ihre Ursprungslage zurückkehrt.
  • Die Dichtlippen 51 und 53 stützen sich an der Nutwandung ab, die auch durch den äußeren Rand der Buchse 18 gebildet sein kann. Deswegen ist ein Ausweichen der Dichtlippe 51 oder 53 nach außen nicht möglich. Die Dichtlippe 51 oder 53 wirkt somit wie ein Rückschlagventil, welches einen Flüssigkeitsstrom nur in einer Richtung durchläßt.
  • Die gemäß einer "3" bzw. einem "ε"' angeordneten und wirksamen Hochdruckfelder korrespondieren zu dem Druckverlauf des Leckölstromes zwischen Druckplatte und Gehäuseseitenteil, jedoch ist ein etwas größeres Gebiet erfaßt, so daß insgesamt die Dicht- und Kompensations einheit 30 in den erwähnten Spalt mit ihrer in Fig. 3 und 4 gezeigten Oberseite eindringt. In dem sich dadurch verkleinernden Spalt 63 wird schließlich ein Gleichgewicht der Kräfte erzielt, wobei die endgültige Spaltweite für alle Betriebsbedingungen der Maschine günstig ist. Die Anpreßkraft ist einerseits niemals so hoch, daß der Leckölstrom , der als Schmierfilm benötigt wird, vollständig unterdrückt wird, andererseits ist der Spalt 63 ausreichend klein, so daß unerwünschte Leckölverluste vermieden werden.
  • Die Nut 8 muß nicht in den Gehäuseseitenteilen 1 oder 3 angeordnet sein, es ist auch möglich, die Nut 8 in der Druckplatte anzubringen. Dies kommt vor allem dann in Betracht , wenn - wie Fig. 2 zeigt - Buchsen 28 und 29 als Druckplatten verwendet sind. In diesem Fall erstreckt sich die Dicht- und Kompensationseinheit 30 über zwei benachbarte Buchsen 28 bzw. 29 hinweg, die an ihrer Berührungsstelle abgeflacht sind, um an ihrer Stirnseite gemeinsam eine der Fläche 24 entsprechende Fläche darzubieten.
  • Die Dicht- und Kompensationseinheit 30 ist als ein integraler Körper dargestellt und beschrieben worden. Es versteht sich aber, daß die Einheit 30 auch aus unterschiedlichen Teilen zusammengesetzt sein kann, beispielsweise aus einem Stützkörper und einem Dichtkörper besteht, oder daß mehrere einzelne Dichtelemente an dem Stützkörper angebracht sind. So könnten beispielsweise die Dichtlippen und die Dichstege aus einzelnen Formkörpern bestehen.
  • Als Material der Dicht- und Kompensationseinheit 30 kommt Polyurethan der Qualität U 28 in Betracht, wie es für O-Ringe bei extremen Einsatzbedingungen verwendet wird (z.B. PDF-Ultrathan der Firma Parker-Prädifa).

Claims (9)

1. Zahnradpumpe oder -motor für Fluide mit folgendem Aufbau: ein Gehäuse mit mittleren und seitlichen Gehäuseteilen (1, 2, 3) weist einen Hochdruckanschluß (19 oder 20) und einen Niederdruckanschluß (20 oder 19) auf und umschließt wenigstens eine Druckplatte (9, 29), vorzugsweise zwei Druckplatten (9,10,28,29) sowie ein Zahnradpaar (11, 12); das Zahnradpaar (11, 12) steht im Außeneingriff (2, 3) miteinander und weist Lagerzapfen (13 bis 16) auf, wovon wenigstens ein Lagerzapfen (14) als eine nach außen führende Welle zum An- oder Abtrieb ausgebildet ist; die Druckplatte (9; 29) grenzt mit ihrer einen Seite an eine Dicht- und Kompensationseinheit (30) an und liegt mit ihrer anderen Seite an Seitenflächen der Zahnräder (11, 12) an; die Dicht-und Kompensationseinheit (30) besitzt einen etwa 8- förmigen Umriß, ist in einer etwa 8-förmigen Nut (8) unter Freilassung eines Fluidraumes untergebracht und umfaßt Dichtungseinrichtungen, die mit der Wandung der Nut (8) zusammenwirken, um der Dicht- und Kompensationseinrichtung (30) die Wirkung eines Kolbens zu verleihen, der auf die zugehörige Druckplatte (9, 29) einwirkt; gekennzeichnet durch folgende Merkmale: die 8-förmige Nut (8) hat wenigstens zwei Nuttiefen (60, 61); die Dicht- und Kompensationseinheit (30) hat Wandausbildungen (51 bis 57), die den in der Nut (8) untergebrachten Fluidraum in sieben Kammern (41 bis 47) unterteilt, welche als mittlere (41), als äußere (42, 43) und als innere Kammern (44 bis 47) angeordnet sind; die mittlere Kammer (41) und die äußeren Kammern (42, 43) sind mit Hochdruck verbunden und in der größeren Nuttiefe (60) angeordnet; die inneren Kammern (44 bis 47) sind in der geringeren Nuttiefe (61) angeordnet; zwei (44, 45 oder 46, 47) der inneren Kammern sind mit Hochdruck und zwei (46, 47 oder 44, 45) mit Niederdruck verbunden, wobei die Hochdruck- oder Niederdruckbeaufschlagung von dem Betrieb als Motor oder Pumpe bzw. von der Maschinendrehrichtung abhängt; die Dicht- und Kompensationseinheit (30) arbeitet mit der 8-förmigen Nut (8) in zwei Dichtniveaus zusammen, um die Hochdruckkammern (41, 42, 43 und 44, 45 oder 46, 47) von den Niederdruckkammern (46, 47 oder 44, 45) abzudichten; infolge der Druckbeaufschlagung in den Hochdruckkammern (41, 42, 43 und 44, 45 oder 46, 47) bilden sich an der Dicht- und Kompensationseinheit (30) mehrere Druckfelder aus, die in Form einer 3 oder eines E angeordnet sind, nämlich
a) ein erstes, mittleres Hochdruckfeld (31), das sich axial seitlich von der Außeneingriffsstelle (23) der Zahnräder (11, 12) erstreckt,
b) ein zweites, äußeres Hochdruckfeld (32), das sich im Bogen parallel zu den Zahnköpfen des einen Zahnrades (11) entfernt von der Außeneingriffsstelle (23) erstreckt,
c) ein drittes, äußeres Hochdruckfeld (32), das parallel zu den Zahnköpfen des anderen Zahnrades (12) angeordnet ist und hinsichtlich der Außeneingriffsstelle (23) zum zweiten Hochdruckfeld (32) symmetrisch liegt,
d) ein viertes, inneres Hochdruckfeld (34 oder 36), das sich im Bogen parallel zu den Zahnköpfen des einen Zahnrades (11) zwischen dem ersten und zweiten Hochdruckfeld erstreckt, und
e) ein fünftes, inneres Hochdruckfeld (35 oder 37), das sich im Bogen parallel zu den Zahnköpfen des anderen Zahnrades (12) zwischen dem ersten und dritten Hochdruckfeld erstreckt.
2. Pumpe oder Motor nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß die einem Druckgefälle unterliegenden Wandausbildungen (51, 53) der Dicht- und Kompensationseinheit (30) in den mittleren und äußeren Kammern (41, 42, 43) sich an der Nutwandung abstützen, die auch benachbart zu den Kammern (44 bis 47) in der geringeren Nuttiefe (61) vorhanden ist.
3. Pumpe oder Motor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht- und Kompensationseinheit (30) im Bereich der inneren Kammern (44 bis 47) Wülste (56) zur Abdichtung an der Nutwand (8) und Lücken (57) zur Verbindung mit dem Hochdruck- bzw. Niederdruckanschluß (19, 20) aufweist.
4. Pumpe oder Motor nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht- und Kompensationseinheit (30) im Bereich der ersten, zweiten und dritten Kammer (41, 42, 43) umlaufende Randstege (52) aufweist.
5. Pumpe oder Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht- und Kompensationseinheit (30) im Bereich der inneren Kammer (41) und/oder der äußeren Kammern (42, 43) federnd nachgiebige Dichtlippen (51, 53) aufweist, die wenigstens stellenweise in die jeweilige Kammer (41, 42, 43) zur Bildung von Hochdruckzulaufeinrichtungen ausweichen können, wenn über Nutzwischenräume außen an der jeweiligen Dichtungseinrichtung ein höherer Druck anliegt, als es dem Druck in der jeweiligen Kammer entspricht, während ein Ausweichen der Dichtlippen (51, 53) nach außen, gesehen von der jeweiligen Kammer, nur bis zur Anlage an die Nutwandung (8) möglich ist, wobei der Fluidablauf gesperrt bleibt (Wirkung als Rückschlagventil).
6. Pumpe oder Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die äußeren Kammern (42, 43) jeweils einen halbkreisförmigen Bogen als Hauptteil und ein radial abbiegendes, hornförmiges Ende (38) aufweisen.
7. Pumpe oder Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicht- und Kompensationseinheit (30) aus Gummiteilen zur Bildung von Dichtstegen und Dichtlippen und Kunststoffteilen zur Bildung eines Stützkörpers aufgebaut ist.
8. Pumpe oder Motor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das mittlere Gehäuseteil (2) eine axiale Abmessung aufweist, die der axialen Abmessung der Zahnräder (11, 12) und der Druckplatte (9, 29) bzw. den Druckplatten (9, 10, 28, 29) entspricht.
9. Pumpe oder Motor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckplatten (28, 29) als Lagerbuchsen für die Lagerzapfen (13 bis 16) ausgebildet sind.
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