EP0614011B1 - Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) - Google Patents

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EP0614011B1 EP94101960A EP94101960A EP0614011B1 EP 0614011 B1 EP0614011 B1 EP 0614011B1 EP 94101960 A EP94101960 A EP 94101960A EP 94101960 A EP94101960 A EP 94101960A EP 0614011 B1 EP0614011 B1 EP 0614011B1
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Guido Dipl.-Ing. Bredenfeld
Klaus Dipl.-Ing. Griese
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Robert Bosch GmbH
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Robert Bosch GmbH
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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
    • F04C15/0046—Internal leakage control
    • 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
    • F04C15/0057—Driving elements, brakes, couplings, transmission specially adapted for machines or pumps
    • F04C15/0061—Means for transmitting movement from the prime mover to driven parts of the pump, e.g. clutches, couplings, transmissions
    • F04C15/0073—Couplings between rotors and input or output shafts acting by interengaging or mating parts, i.e. positive coupling of rotor and shaft
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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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
    • F04C15/0088—Lubrication
    • 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
    • F04C2/00—Rotary-piston machines or pumps
    • F04C2/08—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing
    • F04C2/082—Details specially related to intermeshing engagement type machines or pumps
    • F04C2/084—Toothed wheels

Definitions

  • the invention is based on a gear machine (pump or motor) according to the preamble of claim 1.
  • the leakage oil which arises at various points during operation within a gear machine is usually derived from the gear machine via a leak oil connection.
  • a leak oil connection For example, to achieve a defined contact pressure and a defined tightness between the end faces of the gearwheels and the intermediate plate, the leakage oil occurring in the area of the intermediate plate must be drained off.
  • Known gear machines designed for one direction of rotation have grooves, grooves or the like running in the surface of the intermediate plate from the pressure side to the suction side. The disadvantage here is that this principle only works with gear machines with one operating direction, since machines which are reversible in the operating direction have no fixedly defined suction or pressure space.
  • the leakage oil on the shaft seal must be drained without pressure, otherwise the shaft seal would be damaged or destroyed.
  • This is done in the known gear machines by means of a connecting channel that the Connects the area of the shaft sealing ring with the non-driven shaft parallel to the drive shaft, and a continuous longitudinal bore formed in the non-driven shaft, which opens into a leakage oil connection in the housing cover opposite the shaft sealing ring.
  • the leak oil flowing from the tooth chambers to the shaft bearings must be drained off. This is achieved by means of axial relief grooves in the surfaces of the bearing bushes and a further connecting channel in the housing cover, in which the leak oil connection is also located.
  • the production of this connecting channel and the aforementioned longitudinal bore in the non-driven shaft means an additional design and manufacturing technology.
  • the gear machine according to the invention with the characterizing features of claim 1 has the advantage that the leakage of oil in the area of the intermediate plate is removed by means of grooves in the shaft bores of the gear wheels. This makes it possible to use the gear machine according to the invention for both operating directions. Furthermore, the intermediate plate is easier and cheaper to produce due to the elimination of leak oil drains. The leakage oil flows out in a known manner via the relief grooves of the bearing bushes. In addition, the longitudinal bore in the non-driven shaft and one of the two connecting channels in the housing cover between the shafts can also be omitted, which further simplifies the manufacture of the gear machine according to the invention.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a gear pump
  • FIG. 2 shows a section of the gear pump according to FIG. 1 in a longitudinal section
  • FIG. 3 shows a cross section in the plane III-III according to FIG. 2.
  • a gear pump 10 has a housing 11 which is closed on its respective end faces by a cover 12 and a connection cover 13.
  • a continuous recess 14 is formed in the housing 11, in which the toothed wheels 16 to 19 are arranged, each of which has, for example, eleven teeth 21.
  • the gearwheels 16 and 17 form the gearwheel pair 22 and the gearwheels 18 and 19 form the gearwheel pair 23. These are separated from one another by an intermediate plate 24 in which two through bores 26 and 27 are formed, so that the effect of two individual pumps is not combined with one shown common suction chamber and a pressure chamber.
  • the gears 16 and 18 have shaft bores 34 and are arranged on a drive shaft 28 driven by a motor, not shown, which is sealed by a shaft sealing ring 29 to the connection cover 13.
  • the drive shaft 28 has an external toothing 31 in the area of the intermediate plate 24 and the gearwheels 16 and 18 have an internal toothing 32 that is form-fitting thereto even multiple of the number of teeth of the external toothing 31, so that the gears 16 and 18 are offset by half a tooth pitch on the drive shaft 28.
  • the non-driven gears 17 and 19 also have shaft bores 34 and are arranged on a shaft 33 parallel to the drive shaft 28.
  • the grooves 35 have a semicircular cross-sectional area and extend over the entire gearwheel width of the gears 16 to 19.
  • the groove 35 is formed in the region of a tooth 21, the depth T of the groove 35 runs approximately in the middle between the shaft bores 34 and the root diameter of the gears 16 to 19.
  • the cross-sectional areas of the grooves can also be designed differently in other manufacturing processes of the gear wheels or other characteristics of the gear pump.
  • sockets 41 for receiving the shaft ends of the drive shaft 28 and the shaft 33.
  • grooves 42 are formed as pressure fields, which are used to seal and generate a defined contact pressure in the direction of the gear pairs 22 and 23 and the intermediate plate 24 serve.
  • relief grooves 43 are formed on the inside of the bushes 41 and extend axially over the entire length of the bushing.
  • the leakage oil emerging in the through bores 26 and 27 can flow out via the grooves 35 in the gearwheels 16 to 19 and the relief grooves 43 present in the bushes 41 in the direction of the connecting channel 37 or the leakage oil connection 38. There is thus a continuous connection in the axial direction on the surfaces of the drive shaft 28 and the shaft 33, as well as a connection between these two shafts via the connecting channel 37, and a possibility of drainage of the leakage oil through the leakage oil connection 38. These connections allow drainage of the leakage oil independently the operating direction of the gear pump 10.

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Description

    Stand der Technik
  • Die Erfindung geht aus von einer Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) nach der Gattung des Anspruchs 1. Das während des Betriebs innerhalb einer Zahnradmaschine an verschiedenen Stellen entstehende Lecköl wird üblicherweise aus der Zahnradmaschine über einen Leckölanschluß abgeleitet. So muß zum Beispiel zur Erzielung eines definierten Anpreßdrucks und einer definierten Dichtheit zwischen den Stirnflächen der Zahnräder und der Zwischenplatte das im Bereich der Zwischenplatte anfallende Lecköl abgeleitet werden. Bekannte, für eine Drehrichtung ausgelegte Zahnradmaschinen haben dazu in der Oberfläche der Zwischenplatte von der Druck- zur Saugseite hin verlaufende Rillen, Nuten oder dergleichen. Nachteilig dabei ist, daß dieses Prinzip nur bei Zahnradmaschinen mit einer Betriebsrichtung funktioniert, da in der Betriebsrichtung umkehrbare Maschinen keinen fest definierten Saug- beziehungsweise Druckraum besitzen. Zusätzlich muß das am Wellendichtring vorhandene Lecköl drucklos abgeführt werden, da andernfalls der Wellendichtring beschädigt oder zerstört werden würde. Dies geschieht bei den bekannten Zahnradmaschinen mittels eines Verbindungskanals, der den Bereich des Wellendichtrings mit der zur Antriebswelle parallelen, nicht angetriebenen Welle verbindet, sowie einer in der nicht angetriebenen Welle ausgebildeten durchgehenden Längsbohrung, die in einen Leckölanschluß in dem dem Wellendichtring gegenüberliegenden Gehäusedeckel mündet. Zuletzt muß das aus den Zahnkammern zu den Wellenlagern fließende Lecköl abgeleitet werden. Dies wird durch axiale Entlastungsnuten in den Oberflächen der Lagerbuchsen und einen weiteren Verbindungskanal in dem Gehäusedeckel erzielt, in dem sich auch der Leckölanschluß befindet. Die Herstellung dieses Verbindungskanals sowie der vorher erwähnten Längsbohrung in der nicht angetriebenen Welle bedeutet einen konstruktiven und fertigungstechnischen Mehraufwand.
  • Aus der US-PS 3 195 127 ist weiterhin eine Innenzahnradmaschine bekannt, deren Innenzahnrad an seiner Wellenbohrung eine sich axial erstreckende Nut besitzt. Mittels dieser Nut wird die Stirnfläche eines Lagerkörpers mit hydraulischem Druck beaufschlagt. Die Problematik des Lecköls ist nicht angesprochen.
    • Vorteile der Erfindung
  • Die erfindungsgemäße Zahnradmaschine mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, daß die Abführung des im Bereich der Zwischenplatte anfallenden Lecköls mittels Nuten in den Wellenbohrungen der Zahnräder erfolgt. Dadurch ist es möglich, die erfindungsgemäße Zahnradmaschine für beide Betriebsrichtungen einzusetzen. Weiterhin ist die Zwischenplatte durch den Entfall von Leckölabführungen einfacher und preiswerter herstellbar. Das Lecköl fließt dabei in bekannter Weise über die Entlastungsnuten der Lagerbuchsen ab. Zusätzlich können auch die Längsbohrung in der nicht angetriebenen Welle sowie einer der beiden Verbindungskanäle in den Gehäusedeckeln zwischen den Wellen entfallen, was die Herstellung der erfindungsgemäßen Zahnradmaschine weiter vereinfacht.
  • Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen und Merkmale sind Weiterbildungen und Verbesserungen der in Anspruch 1 angegebenen Zahnradmaschine möglich. Durch eine besondere Ausbildung der Nuten ergibt sich ein geringer Kerbfaktor und damit eine hohe Festigkeit der Zahnräder. Die erfindungsgemäßen Nuten lassen sich besonders einfach und preiswert verwirklichen, wenn die Zahnräder im Sinterverfahren hergestellt sind.
    • Zeichnung
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Zahnradpumpe, Fig. 2 einen Ausschnitt der Zahnradpumpe nach Fig. 1 im Längsschnitt und Fig. 3 einen Querschnitt in der Ebene III-III nach Fig. 2.
    • Beschreibung des Ausführungsbeispiels
  • Eine Zahnradpumpe 10 hat ein Gehäuse 11, das an seinen jeweiligen Stirnseiten von einem Deckel 12 und einem Anschlußdeckel 13 abgeschlossen ist. Im Gehäuse 11 ist eine durchgehende Ausnehmung 14 ausgebildet, in der die Zahnräder 16 bis 19 angeordnet sind, die jeweils beispielsweise elf Zähne 21 besitzen. Die Zahnräder 16 und 17 bilden das Zahnradpaar 22 und die Zahnräder 18 und 19 das Zahnradpaar 23. Diese werden durch eine Zwischenplatte 24, in der zwei Durchgangsbohrungen 26 und 27 ausgebildet sind, voneinander getrennt, so daß sich die Wirkung von zwei Einzelpumpen mit einem nicht dargestellten gemeinsamen Saugraum und einem Druckraum ergibt. Die Zahnräder 16 und 18 haben Wellenbohrungen 34 und sind auf einer von einem nicht dargestellten Motor angetriebenen Antriebswelle 28 angeordnet, die durch einen Wellendichtring 29 zum Anschlußdeckel 13 hin abgedichtet ist. Die Antriebswelle 28 besitzt im Bereich der Zwischenplatte 24 eine Außenverzahnung 31 und die Zahnräder 16 und 18 eine dazu formschlüssige Innenverzahnung 32. Zur Verringerung der Druckpulsationen beträgt die Zähnezahl der Innenverzahnung 32 ein gerades Vielfaches der Zähnezahl der Außenverzahnung 31, so daß die Zahnräder 16 und 18 um eine halbe Zahnteilung gegeneinander auf der Antriebswelle 28 versetzt angeordnet sind. Die nicht angetriebenen Zahnräder 17 und 19 haben ebenfalls Wellenbohrungen 34 und sind auf einer zur Antriebswelle 28 parallelen Welle 33 angeordnet.
    Die Zahnräder 16 bis 19, die vorzugsweise im Sinterverfahren hergestellt sind, haben je eine Nut 35, die in den Innenwänden der Wellenbohrungen 34 ausgebildet ist. Die Nuten 35 haben eine halbkreisförmige Querschnittsfläche und verlaufen über die gesamte Zahnradbreite der Zahnräder 16 bis 19. Um die Festigkeit der Zahnräder 16 bis 19 möglichst wenig zu schwächen, ist die Nut 35 im Bereich eines Zahnes 21 ausgebildet, wobei die Tiefe T der Nut 35 etwa in der Mitte zwischen den Wellenbohrungen 34 und dem Fußkreisdurchmesser der Zahnräder 16 bis 19 verläuft.
    Ergänzend wird darauf hingewiesen, daß bei anderen Herstellungsverfahren der Zahnräder oder anderen Kenndaten der Zahnradpumpe die Querschnittsflächen der Nuten auch andersartig ausgebildet sein können.
    Zum Ableiten des Lecköls von dem Wellendichtring 29 ist im Anschlußdeckel 13 ein Verbindungskanal 37 zwischen dem zugewandten Ende der Welle 33 und dem Bereich des Wellendichtrings 29 ausgebildet. Am gegenüberliegenden Ende der Welle 33 befindet sich im Deckel 12 ein Leckölanschluß 38.
    Die Antriebswelle 28 und die Welle 33 sind in Buchsenbrillen 39 und 40 gelagert. Diese haben Buchsen 41 zur Aufnahme der Wellenenden der Antriebswelle 28 und der Welle 33. In den Stirnseiten der Buchsenbrillen 39 und 40 sind als Druckfelder dienende Nuten 42 ausgebildet, die zur Abdichtung und Erzeugung eines definierten Anpressdrucks in Richtung der Zahnradpaare 22 und 23 und der Zwischenplatte 24 dienen. Weiterhin sind an der Innenseite der Buchsen 41 Entlastungsnuten 43 ausgebildet, die sich axial über die gesamte Buchsenlänge erstrecken. Werden nun die Zahnradpaare 22 und 23 mittels der Antriebswelle 28 gedreht, so wird Druckmittel aus einem nicht dargestellten Tank in den Saugraum gefördert. Während der Drehbewegung der Zahnradpaare 22 und 23 wird das Druckmittel verdichtet und gelangt in den Druckraum und von dort zu einem nicht dargestellten Verbraucher. Das in den Durchgangsbohrungen 26 und 27 austretende Lecköl kann über die Nuten 35 in den Zahnrädern 16 bis 19 und die in den Buchsen 41 vorhandenen Entlastungsnuten 43 in Richtung des Verbindungskanals 37 beziehungsweise des Leckölanschlusses 38 abfließen.
    Es besteht somit eine durchgängige Verbindung in axialer Richtung an den Oberflächen der Antriebswelle 28 und der Welle 33, sowie eine Verbindung zwischen diesen beiden Wellen über den Verbindungskanal 37, und eine Abflußmöglichkeit des Lecköls durch den Leckölanschluß 38. Diese Verbindungen ermöglichen einen Abfluß des Lecköls unabhängig von der Betriebsrichtung der Zahnradpumpe 10.

Claims (7)

  1. Zahnradmaschine mit zwei durch eine Zwischenplatte (24) voneinander getrennten Zahnradpaaren (22, 23), deren im Außeneingriff kämmende Zahnräder (16 bis 19) Wellenbohrungen (34) besitzen, wobei die Zahnräder (16 bis 19) auf einer Antriebswelle (28) und einer dazu parallelen Welle (33) angeordnet sind, die beide wellen (28, 33) durch einen verbindungskanal (37) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (16 bis 19) jeweils mindestens eine Nut (35) besitzen, die sich in der Wellenbohrung (34) der Zahnräder (16 bis 19) in axialer Richtung über die gesamte Zahnradbreite erstrecken, um einen Abfluß des Lecköls zu ermöglichen.
  2. Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (35) einen halbkreisförmigen Querschnitt besitzen.
  3. Zahnradmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (35) im Bereich der Zähne (21) der Zahnräder (16 bis 19) ausgebildet sind.
  4. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen (28, 33) in Buchsen (41) gelagert sind, in denen Innenwand Entlastungsnuten (43) ausgebildet sind.
  5. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (37) im Anschlußdeckel (13) im Bereich eines Wellendichtrings (29) für die Antriebswelle (28) mündet.
  6. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Deckel (12) ein Leckölanschluß (38) ausgebildet ist, so daß mittels der Entlastungsnuten (43), den Nuten (35) und des Verbindungskanals (37) eine durchgängige Verbindung zum Abfließen des Lecköls besteht.
  7. Zahnradmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zahnräder (16 bis 19) im Sinterverfahren hergestellt sind.
EP94101960A 1993-03-05 1994-02-09 Zahnradmaschine (Pumpe oder Motor) Expired - Lifetime EP0614011B1 (de)

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DE4306885A1 (de) 1994-09-08
EP0614011A1 (de) 1994-09-07
DE4306885C2 (de) 1995-08-17
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