WO1991012430A1 - Zahnradpumpe oder -motor - Google Patents

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WO1991012430A1
WO1991012430A1 PCT/EP1991/000312 EP9100312W WO9112430A1 WO 1991012430 A1 WO1991012430 A1 WO 1991012430A1 EP 9100312 W EP9100312 W EP 9100312W WO 9112430 A1 WO9112430 A1 WO 9112430A1
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WO
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gear pump
motor according
sealing body
filler
approximately
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Application number
PCT/EP1991/000312
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jacek Zatrieb
Clemens DÖRFLINGER
Original Assignee
Bucher Gmbh Maschinenfabrik
Priority date (The priority date 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 date listed.)
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Publication date
Application filed by Bucher Gmbh Maschinenfabrik filed Critical Bucher Gmbh Maschinenfabrik
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Priority to EP91905137A priority patent/EP0469135B1/de
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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
    • 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
    • F04C2/10—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F04C2/101—Rotary-piston machines or pumps of intermeshing-engagement type, i.e. with engagement of co-operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member with a crescent-shaped filler element, located between the inner and outer intermeshing members
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04C—ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00—Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003—Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0007—Radial sealings for working fluid
    • F04C15/0019—Radial sealing elements specially adapted for intermeshing-engagement type machines or pumps, e.g. gear machines or pumps

Definitions

  • the invention relates to a gear pump or motor according to the preamble of claim 1.
  • the leakage currents of the medium to be guided between high pressure and low pressure space are to be kept as low as possible.
  • the sealing element - also called a filler - which on the one hand has to be able to compensate for the gap entering at least one side facing the toothing and to take over the loads of the acting forces.
  • the sealing element on the adjacent parts should be distinguished by advantageous sliding properties.
  • an internal gear machine which has a semi-sickle-shaped filler which is divided along a partial surface which extends approximately in the circumferential direction, the filler parts of which axially support the space between the ring gear and pinion penetrating, rotatable about its longitudinal axis
  • REPLACEMENT LEAF Support the stored filler pin.
  • a flat support surface is provided on the filler pin and the filler has several parts, the assembly of which requires appropriate care and special attention.
  • the invention is therefore based on the object of designing the filler piece of a gear pump or a geared motor of the type described at the outset in such a way that the seal between the high-pressure and low-pressure space is considerably improved and the assembly of the filler piece is simplified and the functional reliability is increased and less wear - for example by reducing the support surfaces - can be determined.
  • this object is achieved in that the sealing body and bearing journal are formed in one piece, at least as part of the filling piece.
  • a preferred embodiment of the filler has a one-piece filler formed from a sealing body and bearing journal.
  • the filler piece can be installed in the simplest way in the laterally adjacent parts of the gear pump or the gear motor.
  • the arrangement of the bearing journals on the end of the sealing body facing the low-pressure space permits optimal use of the sealing surfaces on the tooth tips, in that the outer sides of the sealing body extend over the entire length of the filler in the intermediate space.
  • the filler can be provided with a separating gap which extends in the circumferential direction from the high-pressure region and forms an inner and an outer leg.
  • the sealing body and bearing journal together form a filler it is among other things possible that the separating gap can be designed at least approximately over the entire length of the filler. This means that the inner and outer legs are connected to each other at the end of the filling piece facing the low-pressure chamber.
  • the separating gap has a cavity at the end facing the low-pressure space, in order to largely avoid the notch effect occurring in the sealing body as a result of the separating gap and to increase the elasticity of the inner and outer legs.
  • the cavity can have dividing walls that are evenly spaced approximately in the circumferential direction, in order to be able to provide the cavity as a core during the manufacture of the filler blank by casting.
  • the cavity could be tapered towards the low-pressure chamber, and thereby have an advantageous effect on the strength, wear and elasticity of the filler.
  • the separating gap is arranged at least approximately in the center of the sealing body, at least in the region of the bearing journal. This also applies if the separation gap ends before the journal.
  • NEN extends in terms of its width over the entire width of the filler.
  • a copper alloy such as brass or bronze, which has good sliding and dry running properties, is recommended as the material.
  • another material equipped with these properties and a favorable elasticity behavior can also be used.
  • Bi-metals or coated materials can also be used.
  • REPLACEMENT LEAF The constructive measure that the cavity in the sealing body extends beyond the circumference of the bearing journal facing the high-pressure region can simplify the manufacture of the separation gap in front of the cavity, for example by wire EDM. In addition, manufacturing costs can be saved by the proposed design and type of manufacture of the separation gap.
  • the sealing body could have a cavity which extends over a large proportion of the filler piece and is connected, for example, to the high-pressure region via one or more bores or lateral grooves.
  • This cavity would be advantageous in terms of a favorable adaptability of the inner and outer legs to the outer shape of the sealing body, i.e. the walls and the cavity run approximately parallel to the outer sides of the inner and outer legs.
  • the cavity could be designed as the core of a model.
  • the filler formed from the sealing body and bearing journal could be separated into two separate parts by the separating gap, the tight separation of low and high pressure space being able to take place by means of a shaft arranged on the width of the separating gap.
  • the inner and outer legs are preferably provided with bearing shells.
  • the shaft itself can be anchored or mounted rotatably or rotatably in these bearing shells.
  • the latter embodiment allows pivoting movements of the inner and outer legs in the pivot bearing formed by the shaft and bearing shells,
  • REPLACEMENT ELATE that also separates the high pressure area from the low pressure room.
  • the arrangement of the swivel bearing along the length of the separation gap is to be determined in coordination between the volumetric efficiency of the gear pump or motor and the wear caused by friction between the teeth and the sealing body.
  • the seal between the high-pressure area and the low-pressure space takes place by means of a shaft and bearing shells on the inner 15 and outer legs 16.
  • the shaft on the length of the separating gap could be arranged offset to the axis of the bearing journal and thus the pure seal d . it serve separation gap.
  • the bearing journal (s) can be arranged at a distance from the end of the sealing body facing the low-pressure chamber.
  • the sealing body in the region of the bearing journal (s) is designed with a recessed section on at least one of the sides facing the tooth heads, such that the pivoting movements of the inner and outer legs lead to favorable sealing conditions .
  • the bearing pins have a larger diameter than the height of the sealing body, that at least one outer side of the sealing body merges approximately flush with the circumference of the bearing pin.
  • the bearing journal (s) are arranged on the sealing body in the line of action of the resultants resulting from the hydraulic forces acting on the sealing body; also with a shortened separation gap that ends in front of the bearing journal (s).
  • the shape at the end of the sealing body facing the low-pressure chamber is advantageously adapted to the peripheral shape of the bearing journal.
  • An improvement in the efficiency of the filler piece can be achieved if at least one of the inner and outer legs is designed to bear against the toothing of the ring gear and / or pinion.
  • the filler can be rigidly or movably attached to be effective.
  • Fig. 1 shows a cross section through a
  • FIG. 3 is a view of the filling piece according to arrow A in FIG. 2, 4 shows an alternative embodiment of a filler
  • Fig. 7 is a two-part filler.
  • FIG. 1 shows an internal gear pump 1 with an internally toothed ring gear 2 and a pinion 3 meshing therewith, between which a filler 8 formed from a sealing body 7 and at least one bearing pin 6 is arranged or supported in an intermediate space 4.
  • the filler piece 8 and the toothing 9, 10 of the ring gear 2 and the pinion 3 delimit the low-pressure space 11 into which the conveying medium flows on the one hand, and on the other hand there is a high-pressure region 13 between these toothing 9, 10 at the rear end of the Sealing body 7.
  • a dash-dotted line 12 is intended to illustrate the possibility of arranging the bearing journal (s) 6 over the length of the sealing body 7 in the intermediate space 4.
  • the offset bearing journal 6 can also be seen outside a possible central axis of the sealing body 7.
  • the filler piece 8 which, as in FIG. 1, is formed in one piece, with the difference that in the sealing body 7, the rear end of which is located in the high-pressure area 13 from one to the Axes of the ring gear 2 and the pinion 3, the separation gap 14, which has approximately parallel separating surfaces, extends into and ends in the bearing journal 6, the bearing journal -6 being arranged on the end of the sealing body 7 facing the low-pressure chamber 11 in the present case .
  • the separation gap 14 divides the sealing body 7 into an inner leg 15 and an outer leg 16, which are firmly connected at the end facing the low-pressure chamber 11.
  • the separating gap 14 is formed over the two flush bearing journals 6 by an ever increasing or drop-like cavity 23, which is intended to reduce the notch effect considerably.
  • a sealing device 18 each consisting of each leg 15, 16 assigned half-shell 19, which together hold a sealing roller 20, which seals the opening of the continuing separating gap 14 from the high-pressure chamber 13 by the pressure from the high-pressure region 13.
  • This sealing device 18 is arranged in coordination with an expansion caused by the pressure in the separating gap 14 on the legs 15, 16 at a corresponding point in the separating gap 14, which extends approximately through the axis of the cylindrical bearing journals 6 and at least is distributed approximately in the middle of the crescent shape of the sealing body 7.
  • the width of the sealing body 7 is matched to those widths of the ring gear 2 and pinion 3 so that the sealing body 7 remains movable.
  • the sealing body 7 has a recessed section 21 on the outer leg 16 or on its outer side facing the toothing 9 of the ring gear 2.
  • the separation gap 14, as well as the cavity 23 provided at its end, are arranged approximately centrally in the circumferential direction in the sealing body 7 and extend over the entire length of the bearing journal 6.
  • FIG. 4 An alternative embodiment is shown in FIG. 4, according to which the separating gap 14 is formed at the end with a cavity 23 that continues approximately in an aligned manner and has spaced apart partitions 22.
  • This cavity 23 improves the elasticity and adaptability of the legs 15, 16 on the tooth heads of the toothings 9, 10 of the ring gear 2 and pinion 3 and can be left out by a core when casting the filler blank.
  • This embodiment could also have a sealing device 18, as can be seen in FIG. 2, and the recessed section 21 could also be provided on the opposite side of the sealing body 7 or on both sides.
  • the filler 8 or sealing body 7 in FIG. 5 has a crescent-shaped cavity 23 which is connected to the high-pressure region 13 by a bore 24.
  • This embodiment is particularly suitable when using an elastic material.
  • the dividing walls 22 are preferably arranged parallel to the outer sides of the sealing body 7 or in alignment with the curvature of the separating gap 14 and connected at both ends by curvatures.
  • Fig. 6 shows a filler 8 ,. in which the separation gap 14 ends in an expanded form, as for example in FIG. 2, but in front of the bearing journal 6 in the sealing body 7.
  • 7 shows a two-part filler 8, the separating gap 14 from the high-pressure region 13 to the low-pressure chamber 11, approximately evenly distributed over the sickle-shaped cross-sectional shape, two separate parts made of inner leg 15 and bearing part 25 on the one hand and outer leg 16 and bearing part 26 on the other hand.
  • a sealing device 18 - as shown in FIG. 2 - could be installed in the separating gap 14 in front of the axis of the bearing journal 6 or, in addition to the shaft 29, a sealing device 18 in the separating gap 14.
  • the design of the filler pieces 8 according to FIGS. 1 to 7 allows the special arrangement between the sealing body 7 and the bearing journal 6, such that the line of action of the resulting hydraulic force acting on the sealing body 7 intersects the axis of the bearing journal 6.

Abstract

Das in dem aus einem Hohlrad (2) und Ritzel (3) gebildeten Zwischenraum (4) montierte Füllstück (8) einer Zahnradpumpe (1) oder eines -motors weist einen sichelförmigen Dichtkörper (7) auf, mit welchem seitlich abstehende Lagerzapfen (6) verbunden sind, wobei das Füllstück (8) einstückig und/oder durch einen vom Hochdruckbereich (13) in den Niederdruckraum (11) sich erstreckenden Trennspalt (14) zweiteilig ausgebildet ist.

Description

Zahnradpuitipe oder -motor
Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe oder -motor nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Zur Erzielung eines günstigen volumetrischen Wirkungsgra¬ des sind beim vorliegenden Gegenstand die Leckströme des zu führenden Mediums zwischen Hoςhdruck- und Niederdruck¬ raum weitestgehend gering zu halten.
Dabei stellen sich zur Abdichtung zwischen Hochdruck- und Niederdruckraum hohe Anforderungen u.a. an das Dicht¬ element - auch Füllstück genannt -, welches einerseits in der Lage sein muss, den auf wenigstens einer den Ver¬ zahnungen zugewendeten Seiten eintretenden Spalt dich¬ tend zu kompensieren und die Belastungen der einwirken¬ den Kräfte zu übernehmen. Zudem soll sich das Dichtele- _ ent an den anliegenden Teilen durch vorteilhafte Glei¬ teigenschaften auszeichnen.
Durch die DE-PS 15'53'027 ist eine Innenzahnradpumpe be¬ kannt geworden, bei welcher das Dichtelement mittels eines durchdringenden Bolzens beidseits in jeweils einem in Axialplatten angeordneten Gleitstein beweglich gela¬ gert ist. Bei dieser Konstruktion kommt es wesentlich darauf an, dass die Resultierende der auf das Füllstück einwirkenden hydraulischen Kräfte durch die geometrische Axe des Füllstückbolzens verläuft.
Aufgrund der DE-PS 29'42'417 ist eine Innenzahnradmaschi- ne bekannt, die ein längs einer sich etwa in Umfangsrich¬ tung erstreckenden Teilfäche geteiltes halbsichelförmi¬ ges Füllstück aufweist, dessen Füllstückteile sich mit Abstützflächen an einem den Raum zwischen Hohlrad und Ritzel axial durchsetzenden, um seine Längsachse drehbar
ERSATZBLATT gelagerten Füllstückstift abstützen. Zu diesem Zweck ist am Füllstückstift eine plane Abstützfläche vorgesehen und das Füllstück weist mehrere Teile auf, deren Montage eine entsprechende Sorgfalt und besondere Aufmerksamkeit erfordert.
Zur Vermeidung, dass beim drucklosen Anlaufen, insbeson¬ dere einer Innenzahnrad aschine, sich das Füllstück durch die Reibung mit den Verzahnungen zwischen Ritzel und Hohlrad verkeilt, wird u.a. gemäss DE-OS 16'53'818 ein das Füllstück in Axialrichtung durchsetzender zusätz¬ licher Stift eingesetzt.
Diese Ausführungen enthalten den gemeinsamen Nachteil, wonach durch die auf mehrere Teile verteilten Dicht- und Haltefunktionen sich die Zahl der Trennfugen und Rei¬ bungsflächen erhöht und somit zu hohen Beanspruchungen führt.
Der Erfindung liegt somit--die Aufgabe zugrunde, das Füll¬ stück einer Zahnradpumpe oder eines Zahnradmotors der eingangs beschriebenen Art so auszugestalten, dass die Abdichtung zwischen Hochdruck- und Niederdruckraum erheb¬ lich verbessert und die Montage des Füllstücks erleich¬ tert sowie die FunktionsSicherheit erhöht und ein gerin¬ gerer Verschleiss - bspw. durch Reduzierung der Abstütz- flachen - feststellbar werden.
Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass Dichtkörper und Lagerzapfen wenigstens als Teilwerk des Füllstücks einstückig ausgebildet sind.
Dadurch kann die Verschleissfestigkeit und Funktionssi¬ cherheit des Füllstücks verbessert werden.
ERSATZBLATT Eine bevorzugte Ausführungsform des Füllstücks weist ein aus Dichtkörper und Lagerzapfen gebildetes einstückiges Füllstück auf. Der Einbau des Füllstücks in den seitlich angrenzenden Teilen der Zahnradpumpe oder des Zahnradmo¬ tors kann auf einfachste Weise erfolgen.
Die Anordnung der Lagerzapfen an dem dem Niederdruckraum zugewendeten Ende des Dichtkörpers gestattet eine optima¬ le Nutzung der Dichtflächen an den Zahnköpfen, indem sich die Aussenseiten des Dichtkörpers über die gesamte Erstreckungsl nge des Füllstückes im Zwischenraum hinzie¬ hen.
Zur Verbesserung der Anpassungsfähigkeit des Dichtkör¬ pers an den Zahnköpfen, kann das Füllstück mit einem vom Hochdruckbereich in Umfangsrichtung sich erstreckenden, einen Innen- und einen Aussenschenkel bildenden Trenn- spalt versehen sein. Dadurch kann insbesondere durch die ■ erhöhte Elastizität des aufgetrennten Dichtkörpers eine deutlich verbesserte Dichtwirkung an den Zahnköpfen er¬ zeugt werden.
Dadurch, dass Dichtkörper und Lagerzapfen gemeinsam ein Füllstück bilden, ist es u.a. möglich, dass der Trenn¬ spalt zumindest annähernd auf die ganze Erstreckungslän¬ ge des Füllstücks ausgelegt werden kann. D.h., dass an dem dem Niederdruckraum zugewendeten Ende des Füllstücks der Innen- und Aussenschenkel miteinander verbunden sind.
Bei einer derartigen Ausbildung ist es zweckmässig, wenn der Trennspalt an dem dem Niederdruckraum zugewendeten Ende einen Hohlraum aufweist, um dadurch die infolge des Trennspaltes im Dichtkörper auftretende Kerbwirkung weit¬ gehend zu vermeiden und die Elastizität der Innen- und Aussenschenkel zu erhöhen.
ERSATZBLATT Als vorzüglich erweist sich in diesem Zusammenhang eine zum Niederdruckraum hin etwa stetig zunehmende Form des Hohlraumes.
Alternativ kann zum gleichen Zweck der Hohlraum etwa in Umfangsrichtung gleichmässig beabstandet verlaufende Trennwände aufweisen, um den Hohlraum schon bei der Her¬ stellung des Füllstückrohlings durch Giessen als Kern vorsehen zu können.
Den eintretenden Umständen oder Anforderungen entspre¬ chend könnte der Hohlraum zum Niederdruckraum hin sich verjüngend ausgebildet sein, und sich dadurch auf Festig¬ keit, Verschleiss und Elastizität des Füllstücks vorteil¬ haft auswirken.
Zur Erzielung optimaler Festigkeitswerte ist es vortei- haft, wenn der Trennspalt wenigstens im Bereich des La¬ gerzapfens wenigstens annähernd mittig in dem Dichtkör¬ per angeordnet ist. Dies trifft auch dann zu, wenn der Trennspalt vor dem Lagerzapfen endet.
Um die Fertigung des Trennspaltes vereinfachen und die Elastizität des Füllstückes bedeutend erhöhen zu kön- . nen, erstreckt er sich bezüglich seiner Breite über die Gesamtbreite des Füllstücks.
Als Material wird vorzugsweise eine Kupfer-Legierung wie beispielsweise Messing oder Bronce empfohlen, die über gute Gleit- und Trockenlaufeigenschaften verfügen. Selbstverständlich ist auch ein anderes mit diesen Eigen¬ schaften und einem günstigen Elastizitätsverhalten ausge¬ stattetes Material einsetzbar. Verwendbar sind auch Bi-metalle oder beschichtete Materialien.
ERSATZBLATT Durch die konstruktive Massnahme, dass der Hohlraum sich im Dichtkörper über den dem Hochdruckbereich zugewende¬ ten Umfang der Lagerzapfen hinaus erstreckt, kann die Fertigung des Trennspaltes vor dem Hohlraum bspw. durch Drahterodieren vereinfacht werden. Ueberdies können durch die vorgeschlagene Ausgestaltung und Fertigungsart des Trennspaltes Fertigungskosten gespart werden.
Anstelle eines Trennspaltes könnte bei entsprechender Elastizität des verwendeten Materials der Dichtkörper einen sich über einen grossen Anteil des Füllstückes ausdehnenden Hohlraum aufweisen, der bspw. über eine oder mehrere Bohrungen oder seitliche Nuten mit dem Hoch¬ druckbereich verbunden ist.
Dieser Hohlraum wäre vorteilhaft im Sinne einer günsti¬ gen Anpassungsfähigkeit des Innen- und Aussenschenkels an die Aussenform des Dichtkörpers anzugleichen, d.h. die Wände ,des Hohlraumes verlaufen etwa parallel zu den Aussenseiten des Innen- und Aussenschenkels. Im Falle eines vorfabrizierten Giessrohlings könnte der Hohlraum als Kern eines Modells ausgebildet sein.
Als weitere alternative Ausführungsform des Erfindungsge¬ dankens könnte das aus Dichtkörper und Lagerzapfen gebil¬ dete Füllstück durch den Trennspalt in zwei separate Teile getrennt werden, wobei die dichte Trennung von Nieder- und Hochdruckraum durch eine auf der Breite des Trennspaltes angeordnete Welle erfolgen kann.
Vorzugsweise sind hierfür der Innen- und Aussenschenkel mit Lagerschalen versehen. Die Welle selbst kann dreh¬ fest oder drehbar in diesen Lagerschalen verankert bzw. gelagert sein. Die letztere Ausführungsform erlaubt Schwenkbewegungen der Innen- und Aussenschenkel in dem durch Welle und Lagerschalen gebildeten Schwenklager,
ERSATZELAT das zugleich den Hochdruckbereich vom Niederdruckraum trennt. Die Anordnung des Schwenklagers auf der Länge des Trennspaltes ist in Abstimmung zwischen volumetri- schem Wirkungsgrad der Zahnradpumpe oder des -motors und dem Verschleiss durch Reibung zwischen den Verzahnungen und dem Dichtkörper zu bestimmen. Im Vergleich mit dem einstückigen Füllstück erfolgt bei der Ausführungsform nach Fig. 7 die Dichtung zwischen Hochdruckbereich und Niederdruckraum durch Welle und Lagerschalen an den Innen- 15 und Aussenschenkeln 16.
Selbstverständlich könnte, wie schon angedeutet, die Welle auf der Länge des Trennspaltes versetzt zur Axe der Lagerzapfen angeordnet sein und so der reinen Ab¬ dichtung d.es Trennspaltes dienen.
Bei sämtlichen zuvor beschriebenen Ausführungsformen kann der/können die Lagerzapfen von dem dem Niederdruck¬ raum zugewendeten Ende des Dichtkörpers entfernt ange¬ ordnet sein.
Dabei ist es zweck ässig, wenn der Dichtkörper im Be¬ reich des/der Lagerzapfen wenigstens auf einer der den Zahnköpfen zugewendeten Seiten mit einem zurückversetz¬ ten Abschnitt ausgebildet ist, dass die Schwenkbewegun¬ gen des Innen- und Aussenschenkels zu günstigen Abdich¬ tungsverhältnissen führen.
Ebenso vorteilhaft ist es, - wenn die Lagerzapfen einen grösseren Durchmesser aufweisen als wie die Höhe des Dichtkörpers -, dass wenigstens die eine Aussenseite des Dichtkörpers etwa bündig an den Lagerzapfenumfang über¬ geht. U die auf den Dichtkörper am Füllstück einwirkenden hy¬ draulischen Kräfte ausgeglichen halten zu können, ist es vorteilhaft, wenn der/die Lagerzapfen in der Wirkungs¬ linie der aus den auf den Dichtkörper einwirkenden hy¬ draulischen Kräfte entstehenden Resultierenden an dem Dichtkörper angeordnet sind; auch bei einem verkürzten Trennspalt, der vor dem/den Lagerzapfen endet.
Die Form an dem dem Niederdruckraum zugewendeten Ende des Dichtkörpers ist vorteilhaft an die Umfangsform der Lagerzapfen angepasst.
Eine Verbesserung der Effizienz des Füllstücks kann da¬ durch erzielt werden, wenn wenigstens einer der Innen- und Aussenschenkel an den Verzahnungen von Hohlrad und/ oder Ritzel vorgespannt anliegend ausgebildet ist.
Innerhalb des Gehäuses der Zahnradmaschine kann das Füll¬ stück zu seiner Wirksamkeit starr oder beweglich befe¬ stigt sein.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der anschlies- senden Beschreibung anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine
Innenzahnradmaschine senkrecht zu deren Rotationsaxe,
Fig. 2 eine Seitenansicht eines Füll¬ stücks,
Fig. 3 eine Ansicht des Füllstücks ge äss Pfeil A in Fig. 2, Fig. 4 eine alternative Ausführungs- form eines Füllstücks,
Fig. 5 eine weitere alternative Aus- führungsform eines Füllstücks,
Fig. 6 eine andere alternative Aus- führungsfor eines Füllstückes und
Fig. 7 ein zweiteilig ausgebildetes Füllstück.
Fig. 1 zeigt eine Innenzahnradpu pe 1 mit einem innenver¬ zahnten Hohlrad 2 und einem mit diesem kämmenden Ritzel 3, zwischen denen in einem Zwischenraum 4 ein aus einem Dichtkörper 7 und wenigstens einem Lagerzapfen 6 gebilde¬ tes Füllstück 8 angeordnet bzw. gelagert ist. Das Füll¬ stück 8 und die Verzahnungen 9, 10 des Hohlrades 2 und des Ritzels 3 begrenzen den Niederdruckraum 11, in den das Fördermedium zufliesst einerseits, und andererseits befindet sich ein Hochdruckbereich 13 zwischen diesen Verzahnungen 9, 10 an dem in Strömungsrichtung hinteren Ende des Dichtkörpers 7.
Durch eine strichpunktierte Linie 12 soll die Möglich¬ keit der Anordnung des/der Lagerzapfen 6 auf der Erstrek- kungslänge des Dichtkörpers 7 im Zwischenraum 4 veran¬ schaulicht werden. Erkennbar ist auch der versetzte La¬ gerzapfen 6 ausserhalb einer möglichen Mittelaxe des Dichtkörpers 7.
Die Fig. 2 und 3 zeigen eine weitere alternative Ausfüh¬ rungsform des Füllstückes 8, das ebenso wie in Fig. 1 einstückig ausgebildet ist, mit dem Unterschied, dass sich in dem Dichtkörper 7, von dessen sich im Hochdruck¬ bereich 13 befindenden hinterem Ende aus ein zu den Achsen des Hohlrades 2 und des Ritzels 3 etwa parallele Trennflächen aufweisenden Trennspalt 14 bis in die Lager¬ zapfen 6 erstreckt und in diesen endet, wobei im vorlie¬ genden Fall die Lagerzapfen -6 an dem dem Niederdruckraum 11 zugewendeten Ende des Dichtk rpers 7 angeordnet sind. Der Trennspalt 14 teilt den Dichtkörper 7 in einen Innen¬ schenkel 15 und in einen Aussenschenkel 16, die an dem dem Niederdruckraum 11 zugewendeten Ende fest verbunden sind. Am Ende ist der Trennspalt 14 über die beiden flu¬ chtenden Lagerzapfen 6 sich vergrössernd durch einen stetig zunehmenden oder tropfenähnlichen Hohlraum 23 ausgebildet, der die Kerbwirkung erheblich mindern soll, im Trennspalt 14 befindet sich eine Dichtvorrichtung 18, bestehend aus jeweils einer jedem Schenkel 15, 16 zuge¬ ordneten Halbschale 19, die gemeinsam eine Dichtwalze 20 aufnehmen, welche durch den Druck aus dem Hochdruckbe¬ reich 13 die OeffHung des sich fortsetzenden Trennspal¬ tes 14 gegenüber dem Hochdruckraum 13 abdichtet. Diese Dichtvorrichtung 18 ist in Abstimmung mit einer durch den Druck im Trennspalt 14 auf die Schenkel 15, 16 be¬ wirkten Spreizung an einer entsprechenden Stelle im Trennspalt 14 angeordnet, der etwa durch die Axe der zy¬ lindrisch ausgebildeten Lagerzapfen 6 verläuft und wenig¬ stens annähernd mittig auf die sichelförmige Form des Dichtkörpers 7 verteilt ist. Die Breite des Dichtkörpers 7 ist auf jene Breiten von Hohlrad 2 und Ritzel 3 so ab¬ gestimmt, dass der Dichtkörper 7 beweglich bleibt. Im Be¬ reich der Lagerzapfen 6 weist der Dichtkörper 7 am Aus¬ senschenkel 16 bzw. an seiner der Verzahnung 9 des Hohl¬ rades 2 zugekehrten Aussenseite einen zurückversetzten Abschnitt 21 auf. Der Trennspalt 14, wie auch der an dessen Ende vorgesehene Hohlraum 23 sind in Umfangsrich¬ tung in dem Dichtkörper 7 etwa mittig angeordnet und er¬ strecken sich über die gesamte Länge der Lagerzapfen 6.
ERSATZBLATT Eine alternative Ausführungsform zeigt Fig. 4, gemäss wel¬ cher der Trennspalt 14 am Ende mit einem sich etwa fluch¬ tend fortsetztenden, weiter beabstandete Trennwände 22 aufweisenden Hohlraum 23 ausgebildet ist. Dieser Hohlraum 23 verbessert die Elastizität und Anpassungsfähigkeit der Schenkel 15, 16 an den Zahnköpfen der Verzahnungen 9, 10 von Hohlrad 2 und Ritzel 3 und kann durch einen Kern beim Giessen des Füllstückrohlings ausgespart werden. Die Trenn¬ wände 22, die gemäss Fig. 4 etwa parallel verlaufen und am Ende durch eine regelmässige Kreiskrümmung verbunden sind, könnten auch eine andere geometrische Form bildend ange¬ ordnet sein. Da der Trennspalt 14 durch Drahterodieren her¬ gestellt werden kann, Absätze zu einer solchen Bearbeitung jedoch hinderlich sind, dehnt sich der Hohlraum 23 über die Lagerzapfen 6 im Dichtkörper 7 aus. Auch diese Ausfüh- rungsform könnte wie in Fig. 2 ersichtlich eine Dichtvor¬ richtung 18 aufweisen und der zurückversetzte Abschnitt 21 könnte auch auf der gegenüberliegenden Seite des Dichtkör¬ pers 7 oder beidseits vorgesehen sein.
Anstelle eines Trennspaltes 14 weist das Füllstück 8 bzw. Dichtkörper 7 in Fig. 5 einen sichelförmigen Hohlraum 23 auf, der durch eine Bohrung 24 mit dem Hochdruckbereich 13 verbunden ist. Diese Ausführungsform eignet sich vornehm¬ lich bei der Verwendung eines elastischen Materials. Die Trennwände 22 sind vorzugsweise parallel zu den Aussensei- ten des Dichtkörpers 7 oder fluchtend zur Krümmung des Trennspaltes 14 angelegt und an beiden Enden durch Krümmun¬ gen verbunden.
Fig. 6 zeigt ein Füllstück 8,. bei dem der Trennspalt 14 in erweiterter Form, wie beispielsweise in Fig. 2, jedoch vor den Lagerzapfen 6 im Dichtkörper 7 endet. In Fig. 7 ist ein zweiteiliges Füllstück 8 dargestellt, wobei der Trennspalt 14 vom Hochdruckbereich 13 zum Nieder¬ druckraum 11 hin, etwa gleichmässig verteilt auf die si¬ chelförmige Querschnittsform verlaufend, zwei separate Teile aus Innenschenkel 15 und Lagerzapfenteil 25 einer¬ seits sowie Aussenschenkel 16 und Lagerzapfenteil 26 ande¬ rerseits bildet. Im Zentrum der aus zwei Teilen 25, 26 ge¬ bildeten Lagerzapfen 6 befindet sich in Lagerschalen 27, 28 eine Welle 29, die bei montiertem Füllstück 8 den druckbeaufschlagten Raum des Trennspaltes gegenüber dem Niederdruckraum 11 dicht hält. Selbstverständlich könnten anstelle der Welle 29 auch eine Dichtvorrichtung 18 - wie in Fig. 2 gezeigt - vor der Axe der Lagerzapfen 6 im Trenn¬ spalt 14 oder zusätzlich zur*Welle 29 eine Dichtvorrich¬ tung 18 im Trennspalt 14 eingebaut werden.
Die Ausbildung der Füllstücke 8 nach den Fig. 1 bis 7 ge¬ statten die besondere Anordnung zwischen Dichtkörper 7 und Lagerzapfen 6, derart, dass die Wirkungslinie der auf den Dichtkörper 7 einwirkenden resultierenden hydraulischen Kraft die Axe der Lagerzapfen 6 schneidet.
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Claims

P A T E N T A N S P. R U E C H E
1. Zahndradpumpe oder -motor mit einem, in dem aus einem Ritzel und einem mit diesem kämmenden Hohlrad gebilde¬ ten Zwischenraum angeordneten, an den Zahnköpfen des Ritzels und/oder des Hohlrades wenigstens teilweise an¬ liegenden, aus einem, mindestens auf einer Seite einen abstehenden Lagerzapfen aufweisen¬ den, etwa sichelförmigen Dichtkörper bestehenden Füll¬ stück, dadurch gekennzeichnet, dass Dichtkörper (7) und Lagerzapfen (6) wenigstens als Teilwerk des Füll¬ stücks (8) einstückig ausgebildet sind.
2. Zahndradpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass Dichtkörper (7) und Lagerzapfen (6) ein einstückiges Füllstück (8) bilden.
3. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Lagerzap¬ fen (6) wenigstens annähernd an dem dem Niederdruck¬ raum (11) zugewendeten Ende des Dichtkörpers (7) ange¬ ordnet sind.
4. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beidseits des Dichtkörpers (7) vorgesehenen Lagerzapfen (6) fluch¬ tend angeordnet sind.
5. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit einem einen etwa i_n Umfangsrichtung sich von dem Hochdruckbereich (13) erstreckenden, jeweils einen an die Zahnköpfe der Verzahnungen (9, 10) des Hohlra¬ des (2) und des Ritzels (3) wenigstens teilweise anleg¬ baren Innen- (15) und Aussenschenkel (16) bildenden Trennspalt (14) aufweisenden Füllstück (8).
6. Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 5, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass sich der Trennspalt (14) wenigstens annähernd bis an das dem Niederdruckraum (11) zugewen¬ dete Ende des Füllstücks (8) erstreckt.
7. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem dem Nieder¬ druckraum (11) zugewendeten Ende des Füllstücks (8) der Innen- (15) und Aussenschenkel (16) miteinander verbunden sind.
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8. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennspalt (14) vorzugsweise an dem dem Niederdruckraum (11) zuge¬ wendeten Ende einen Hohlraum (23) aufweist.
9. Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Hohlraum (23) zum Niederdruck¬ raum (11) hin etwa stetig zunehmend ausgebildet ist.
10. Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Hohlraum (23) etwa in Umfangs¬ richtung gleichmässig beabstandet verlaufende Trenn¬ wände (22) auf eist.
11. Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 8, dadurch ge¬ kennzeichnet, dass der Hohlraum (23) zum Niederdruck¬ raum (11) hin sich verjüngend ausgebildet ist.
12. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Trennspalt (14) wenigstens im Bereich des/der Lagerzapfen (6) zumindest annähernd mittig in dem Dichtkörper (7) an¬ geordnet ist.
13. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Trenn¬ spalt (14) in seiner Breite über die Gesamtbreite des Füllstücks (8) erstreckt.
14. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Hohl¬ raum (23) im Füllstück (8) über den dem Hochdruckbe¬ reich (13) zugewendeten Umfang des/der Lagerzapfen (6) hinaus erstreckt.
15. Zahnradpumpe Order -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Dichtkörper (7) einen vorzugsweise mit dem Druckme¬ dium beaufschlagbaren Hohlraum (23) aufweist.
16. Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände des Hohlraumes (23) etwa parallel mit den an den Verzahnungen (9, 10) des Hohlrades (2) und Ritzels (3) anliegenden Aussen- seiten des Dichtkörpers (7) angeordnet sind.
17. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück
(8) durch einen von dem dem Hochdruckbereich (13) zu¬ gewendeten Ende zu dem dem Niederdruckraum (11) zuge¬ wendeten Ende des Dichtkörpers (7) sich erstrecken-
ERSATZBLATT den Trennspalt (14) zweiteilig ausgebildet ist und dass zwischen dem Innen- (15) und Aussenschenkel (16). eine den Trennspalt (14) parallel durchsetzende Welle (29) angeordnet ist.
18. Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (29) in Lagerschalen (28) des Innen- (15) und Aussenschenkels (16) vor¬ zugsweise dichtend gelagert ist.
19. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Welle (29) konzentrisch zur Axe des/der Lagerzapfen (6) ange¬ ordnet ist.
20. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtkörp.er (7) im Bereich des/der Lagerzapfen (6) an wenigstens einer Aussenseite einen zurückversetzten Abschnitt (21) aufweist.
21. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der an den Verzahnungen (9, 10) von Hohlrad (2) und/oder Ritzel (3) anliegenden Aussenseiten des Dichtkörpers (7) an den/die Lagerzapfen (6) etwa bündig übergehen.
22. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass der/die Lager¬ zapfen (6) in der Wirkungslinie der aus den auf den Dichtkörper (7) einwirkenden hydraulischen Kräfte entstehenden Resultierenden an dem Dichtkörper (7) angeordnet sind.
23. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 22*, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Nieder¬ druckraum (11) zugewendete Ende des Dichtkörpers (7) wenigstens annähernd die Form des/der Lagerzapfen
(6) aufweist.
24. Zahnrädpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 5 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Innen- (15) und Aussenschenkel (16) an den Verzahnungen (9, 10) von Hohlrad (2) und Ritzel (3) vorgespannt anliegend ausgebildet ist.
25. Zahnradpumpe oder -motor nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass das Füllstück (8) starr oder beweglich in dem Gehäuse der Zahnrad¬ pumpe oder des -motors befestigt ist.
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