DD152393A1 - Hydrostatische zahnradmaschine - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine als Pumpe oder Motor einsetzbare hydrostatische Zahnradmaschine mit Wellen zur Aufnahme mehrerer Zahnradpaare, die in axial beweglichen Lagerkoerpern angeordnet sind, mit einer Zwischenwand zwischen d. Stirnflaechen d. Zahnraeder u. mit einem hydrostatischen Druckfeld fuer d. Axialspielausgleich. Ziel ist d. Schaffung einer mehrere Zahnradpaare aufweisenden Zahnradmaschine mit hohem Wirkungsgrad. Aufgabe ist es, das anfallende Leckoel bei derartigen Zahnradmaschinen zu sammeln u. unter Vermeidung eines wesentlichen Druckanstieges abzufuehren. Erfindungsgemaess wird diese Aufgabe geloest durch Quer- bzw. Laengskanaele, welche ringfoermige Kammern d. Zwischenwaende, mit Raeumen an d. aeusseren Stirnflaeche d. Lagerbuchsen verbinden, d. zur Niederdruckseite der Zahnradmaschine oder einer separaten Leckoelleitung fuehren. Das Anwendungsgebiet der Erfindung betrifft hydrostatische Zahnradpumpen und Zahnradmotoren.

Description

der Erfindung Hydrostatische Zahnradmaschine Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine als Pumpe oder Motor einsetzbare hydrostatische Zahnradmaschine mit Wellen zur Aufnahme mehrerer Zahnradpaare, die in axial beweglichen Lagerkörpern angeordnet sind,mit einer Zwischenwand zwischen den Stirnflächen der Zahnräder und mit einem hydrostatischen Druckfeld für den axialen Spielausgleich·

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Bekannt sind als Pumpe oder Motor einsetsbare hydrostatische Zahnradmaschinen (DD-PS 104.83.1; DE-OS 2.709.913) mit mehreren Zahnradpaaren, welche zwischen den einander zugewandten Stirnseiten der paarweise angeordneten Zahnräder jeweils eine Zwischenwand eingefügt haben. Das auf der Welle entstehende Paket aus wechselweise angeordneten Zahnrädern, wird durch eine Einrichtung für den axialen Spielausgleich zum Zwecke.der Abdichtung gegeneinander gedruckt. Die Zwischenwände sind mit ihrem Außendurchmesser dicht in das Gehäuse der Zahnradmaschine eingepaßt, während der Innendurchmesser ein deutliches Spiel zu den Ritzelwellen hat. Dadurch entsteht zwischen Außendurchmesser»der Patzelwelle' .und Innendurchmesser der Zwischenwand eine Kammer von der Breite der Zwischenwand«

Ein Mangel dieser bekannten Zahnradmaschinen mit mehreren Zahnradpaaren besteht darin, daß sich in den beschriebenen Kammern der Zwischenwand durch geringe·, unvermeidbare Un-

dichtheit en oder auch bei fehlerhafter Montage Leckö'l -semmelt, welches nach und nach die gesamte Kammer füllt und den Betriebsdruck annimmt* Die Stirnflächen der Zahnräder werden zwischen Außendurchmesser der Ritzelwellen und ihrem Fußkreisdurchmesser mit Betriebsdruck beaufschlagt, wodurch eine der Einrichtung für den axialen Spielausgleich entgegenwirkende Kraft erzeugt wird«Unter Einwirkung dieser Kraft v/erden die Dichtflächen der Zahnräder und der Zwischenwände weiter auseinander gedrückt, so daß ein Spalt entsteht-- .

Das führt bei hydrostatischen Zahnradmotoren zum Überströmen eines Teiles des Ölstromee von der Einlaßöffnung durch den Ringspalt zwischen den Dichtflächen direkt zur Ausiaßöffnung, ohne drehzahlerzeugend bzw» drehmomentwirksam geworden zu sein* . .

Der Zahnradmotor dreht langsamer und kommt zum Stillstand^ wenn der gesamte treibende Ölstrom im Kurzschluß durch den Ringspalt zur Ausiaßöffnung fließt und somit kein dem anliegenden Druck entsprechendes Drehmoment erzeugt bzw«, abgiebt* Bei hydrostatischen Zahnradpumpen bewirken diese druckbeaufschlagten Kammern in der Zwischenwand ein Rückströmen eines TeiXs des Ölstromes aus den Zahnlücken durch den Ringspalt zwischen den Dichtflächen in die Saugleitung, wodurch ein Absinken des Förderstromes und der Förderleistung eintritt» •Eine als Gegenmaßnahme vorgenommene Vergrößerung der Kraft für den axialen Spielausgleich verhindert zwar das Außeinanderdrücken der Dichtflächen sowie die Entstehung eines Eingspaltes zwischen diesen und das damit verbundene schädliche Überströmen des Ölstromes, erzeugt jedoch durch die erhöhte Kraftwirkung auf mindestens 4 Reibpaarungen· einer Ritz-elwelle sich addierende große Verluste durch Reibung* Dadurch wird bei Zahnradmotoren das effektive Drehmoment geringer und bei Zahnradpumpen die erforderliche Antriebsleistung im gleichen Verhältnis größer« Außerdem sind hydrostatische Zahnradpumpen mit einem Zahnradpaar bekannt (DE-OS 1.553*121)* welche Möglichkeiten zur Abführung sich ansammelnden Lecköles im Pumpengehäuse aufzeigen» Das Leekölkanälsystem ist mit der Saugseite

-3-

der Zahnradpumpe verbunden, fungiert: für beide Drehrichtungen und vermeidet den Aufbau unerwünschter Kräfte in der Pumpe»

Die Zahnradpumpe besitzt Iceine Einrichtungen zum Stirnspieiw ausgleich zwischen Zahnrädern und.,lagerbuchse»

Weiterhin ist eine hydrostatische Zahnradmaschine (DE-PS 1*155·340) mit nur einem Zahnradpaar bekannt, deren Ritzelwellen oder die Zahnräder selbst mit Längsnuten versehen sind, die nicht als Keilnuten zur Drehmomentübertragung verwendet werden« Diese Kanäle dienen zum Druckausgleich für beide Stirnseiten der Zahnräder, d»h, sie gewährleisten t einen wirksamen Druckausgleich zwischen den Ölpolstern bei-. "derseits der Zahnräder· Einrichtungen zum axialen Spielausgleich sind-nicht vorhanden·

Ziel ^-der Erfindung

Ss ist Ziel der Erfindung, eine als Pumpe oder Motor einsetzbare hydrostatische Maschine mit Wellen zur Aufnahme mehrerer Zahnradpaare, mit einer Zwischenwand zwischen den Zahnrädern und mit Stirnspielausgleich zu schaffen,welche trotz unvermeidlicher Undichtheiten zwischen den Zahnradstirnflachen und den gegenüberliegenden Flächen der Zwischenwände einen hohen Wirkungsgrad gewährleistet.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es bei hydrostatischen Zahnradma« schinen mit mehreren Zahnradpaaren zwischen den Zahnradstirnflächen .und den gegenüberliegenden Dichtflächen einer Zwischenwand anfallendes Lecköl zu sammeln und unter Vermeidung eines wesentlichen Druckanstieges abzuführen«

Gemäß ^äder Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, d.aß bei hydrostatischen Zahnradmotoren u'nd Zahnradpumpen mit Wellen zur Aufnahme mehrerer Zahnradpaare,mit einer Zwischen-. wand zwischen den Zahnrädern und mit axialem Speilausgleich, anfallendes Lecköl sieh in ringförmigen Kammern sammelt,

Vielehe durch den Wellenaußendurchmesser, den Zwischenwandinnendurchmesser und die Breite der Zwischenwand gebildet werden, wobei dieses Lecköl zur Verhinderung eines Druckaufbaues über verschiedenartige ausreichend große und unterschiedlich angeordnete Verbindungskanäle zur Niederdruck™ leitung der Zahnradmaschine oder in eine separate Leckölleitung abgeführt wird,,

In rationeller Weise kann ein derartiger Verbindungskanal geschaffen werden, in dem bei Zahnradmotoren und bei Zahnradpumpen an jede im Bereich der Breite der Zwischenwand bestehende Kammer ein oder mehrere Querkanäle von der Außenfläche der Welle zu deren Zentrum geführt v/erden, die dort auf einen gemeinsamen Längskanal treffen, der ein oder mehrere Austrittsöffnungen besitzt»

Durch die Austrittsöffnungen kann das Lecköl in Gehäuseräume fließen,? die wie bekannt mit der Niederdruckseite der Zahnradmaschine oder mit einer separaten Leckölleitung verbunden sind«,

Weiterhin kann die Ableitung des Lecköles erreicht werden, in dem am.Sitz der Zahnräder Kanäle, bspw, in Form von Nuten, im Außendurchmesser der Wellen oder im Aufnahmedurchmesser eingearbeitet sind, die langer sind als die Breite der Zahnräder und bei Ausführung der Lagerbuchsen als Gleitlager durch diese hindurch geführt .sind, wodurch das Lecköl ebenfalls über den Gehäuseraum abgeleitet wird» Eine weitere Möglichkeit besteht darin, daß zum gleichen Zweck im Aufnalimedurchmesser der Zahnräder Nuten oder dicht am Wellenaußendurchmesser Kanäle durch die Breite der Zahnräder geführt sind, die bei gleitgelagerten Lagerbuchsen über einen stirnfrontigen Ringkanal und durchgehende Nuten oder Kanäle in den Lagerbuchsen mit dem Gehäuseraum verbunden sind«,

Desweiteren kann durch die Einbringung von Kanälen in die Zwischenwände von dem Innendurchmesser aus zum Außendurchmesser, die dort auf Ausnehmungen im Gehäuse treffen, das Lecköl in eine vorhandene oder eine neu zu schaffende Leckölleitung gelangen*

Auf diese Weise wird eine Verbindung geschaffen, die das zwischen den Seitenflächen der Zahnräder und den gegenüberliegenden Flächen-der Zwischenwand anfallende Lecköl, das sich

j- &~Β §**& 4&h

in der Kammer im Bereich .der Zwischenwände sammelt, abgeführt· Durch diese Abführung des Lecköles wird der Aufbau eines unerwünschten Druckes und somit einer Kraft vermieden, welche gegen den axialen Spielausgleich wirkt.

Ausführungsbeispiel '

Die Erfindung v/ird nachstehend an Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei die zugehörigen Zeichnungen folgendes darstellen! ...

Pig. 1 einen Längsschnitt der hydrostatischen Zahnradmaschi-₅ ne in Ebene A-A mit zwei Zahnradpaaren und Zwischenwand.

Fig. 2 einen Querschnitt der hydrostatischen Zahnradmaschine in Ebene B-B

Pig* 3 einen Längsschnitt der hydrostatischen Zahnradmaschine mit einem nutfö'rmigen Längskanal in der Welle zur Leckölabführung

Fig. 4 einen Längsschnitt der hydrostatischen Zahnradmaschine, mit nut- und bohrungsförmigen Längskanälen im Zahnrad

Pig. 5 einen Längsschnitt der hydrostatischen Zahnradmaschine mit Querkanälen in der Zwischenwand und Längskanälen im Gehäuse zur Leckölabführung.

In einem Gehäuse 1 der hydrostatischen Zahnradmaschine, welche beiderseits durch Deckel 2 und. 3 abgeschlossen ist, befinden sich Wellen 4 und 5, welche jeweils zwei paarweise angeordnete Zahnräder 6,7 bzw. 8,9 tragen. Die einander zugewandten Stirnflächen der Zahnräder 6,8 und der Zahnräder 7,9 liegen an Zwischenwänden 10,11 an, während an dender Zwischenwände 10,11 abgewandten Stirnflächen der Zahnräder 8,9 verschiebbare Lagerbuchsen 12,13 angeordnet sind. Die Zwischenwände 10,11 sowie die Lagerbüchsen 12,13 besitzen annähernd gleichen Querschnitt.

Beide Paare der Zahnräder 6,7 bzw·:8,9 besitzen im Gehäuse 1 je einen gemeinsamen Kanal 14 bzw. 15 für die Zu-/Abführung des hydraulischen Mediums«

An den den Zahnrädern 8,9 abgewandten Stirnflächen der Lagerbüchsen 12,13 ist eine Einrichtung für den axialen Spielausgleich der Zahnräder 6 bis 9 angeordnet« Bei der Einrichtung 16 handelt es sich um eine mit Stützring versehene bekannte Dichtung zur Begrenzung eines von der 'Hochdruckseite der Zahnradmaschine beaufschlagten Druckfeldes»

In die Wellen 4 und 5 sind gemäß Ausführungsbeispiel nach Pig, 1 Querkanäle 17 und 18 eingebracht, die in Längskanäle 19 und 20 dieser Wellen 4»5 führen und diese mit Kammern 21 und 22 in den Zwischenwänden 10,11 verbinden« Die Längskanäle 19_s2O führen zu Räumen 23,24» die wiederum über eine Ventilkombination 25 und Kanäle 26,27 mit dem gemeinsamen Kanal 14 bzw» 15 für die Zu- bzw» Abführung des hydraulischen Mediums in Verbindung stehen» In bekannter Weise wird bei Verwendung als Zahnradmotor · ' mit in Pig* 2 angegebener Drehrichtung hydraulisches Medium über Kanal 15 zugeführt, welches die Lücken der Zahnräder 6,7,8,9 füllt und auf Grund des Druckgefälles zwischen den Kanälen 14«15 sowie der Eingriffsverhältnisse der Zahnräder 6,7,8*9 ein Drehmoment in den Wellen 4,5 erzeugt und damit die Abtriebsdrehbewegung der Welle 4 bewirkt* ' · Das durch Undichtheiten der Dichtflächen an den Stirnflächen der Zahnräder 6 und 7 sowie 8 und 9 und den Zwischenwänden 10 und 11 anfallende Lecköl sammelt sich in den Kammern 21 und 22 und fließt ständig durch die Querkanäle 17,18 in die Längskanäle 19>2O, in die Räume 23,24 des Gehäuses 1 und von da in Kanal 27 der Ventilkombination, der mit dem im Beispiel als Niederdruckseite fungierende Kanal 14 ständig verbunden ist.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 ist eine Zahnradmaschine dargestellt_? welche wiederum paarweise angeordnete Zahnräder 6,7,8,9 aufweist, die auf

Wellen 4»5 angeordnet sind·

Von den ringförmigen .Kammern 21,22 der Zwischenwand 10,11 besteht über Längskanäle 25,29 an der Peripherie der Wellen 4,5 Plüssigkeitsverbindung zu Räumen 23,24 an der äußeren Stirnseite der als Gleitlager ausgeführten Lagerbuchsen 12, 13· Somit gelangt das Lecköl,welches sich in den ringförmigen Kammern 21,22 sammelt,auf die vorher beschriebene Weise ebenfalls zur Niederdruckseite der Zahnradmaschine· Anstelle der Längskanäle 28,29 an den Wellen 4,5 kann diese Verbindung gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel nach Pig· 4 durch ringförmige Längskanäle 30 im Aufnahmedurchmesser der Zahnräder oder durch Bohrungen 31 dicht am Wellenaußendurchmesser realisiert werden, wobei bei Einsatz gleitgelagerter Lagerbuchsen über einen Ringkanal 32 und Längskanal 33 die Verbindung zu den Gehäuseräumen 34,35 bzw· 23,24 hergestellt werden muß, die in Verbindung mit der Niederdruckseite stehen. ·

Ein Ausführungsbeispiel gemäß Pig. 5 zeigt eine Zahnradmaschine, deren ringförmige Kammern 21,22 der Zwischenwände 10,11 mit Querkanälen 38,39 in diesen verbunden sind, welche an Längskanäle 36,37 im Gehäuse 1 anschließen. Diese Längskanäle 36,37 sind in nicht näher dargestellter Weise mit der Niederdruckseite der Zahnradmaschine Verbunden, wo-durch die permanente Abführung des Lecköles aus den ringförmigen Kammern 21,22 gewährleistet ist.

Die in allen Ausführungsbeispielen verwendeten Zwischenwände 10,11· können auch als Komplexteil ausgeführt sein.

Grundsätzlich können neben den gezeigten Lagerbuchsen 12,13, welche an Zahnrädern 8,9 anliegen, auch an der äußeren Stirnfläche des zweiten Paares der Zahnräder 6,7 ein weite-. res Paar Lagerbuchsen angeordnet sein, welches axial beweglich, im Gehäuse 1 gelagert ist.

Claims (6)

Erfindungsanspruch

1· Hydrostatische Zahnradmaschine, welche als Pumpe oder Motor einsetzbar ist und Wellen zur Aufnahme mehrerer Zahnradpaare auf v/eist, die in axial beweglichen Lagerkörpern angeordnet sind, mit einer Zwischenwand zv/i- ; sehen den Stirnflächen der Zahnräder und mit einem hydrostatischen Druckfeld für den axialen Spielausgleich, dadurch gekennzeichnet, daß ringförmige Kammern (21,22) der Zwischenwände (.10,11), welche sich im Durchdringungsbereich der Wellen (4,5) ergeben, über Quer- bzw« Längskanäle (17,18,19$20) Verbindung zu Räumen (23_S 24) an der äußeren Stirnfläche der Lagerbuchsen (12, 13) besitzen, welche mit der Biederdruckseite der Zahnradmaschine oder einer separaten Leckölleitung verbunden sind»

2· Hydrostatische Zahnradmaschine nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Welle (4,5) im Bereich der ringförmigen Kammern (21*22) der Zwischenwände (10,11)' mindestens ein Querkanal (17,18) vorhanden ist, der in einen Längskanal (19»20) dieser Wellen (4»5) mündet«

3« Hydrostatische Zahnradmaschine nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß von den ringförmigen Kammern (21, 22) der Zwischenwände (10,11) über Längskanäle (28,29) an der Peripherie der Wellen (4j5) Plüssigkeitsverbindung zur Uiederdruckseite besteht·

ο Mn\HQsn*R·ΠIGü

4· Hydrostatische Zahnrsämaschine nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet, daß von ringförmigen Kammern (21,22) der Zwischenwände (1O₉11) über Längskanäle (20) im Aufnahme-,.,durchmesser der Zahnräder (8,9) oder Bohrungen (31) durch die Zahnräder (6.,7) nahe dem^vAußendurehmesser der Wellen (4,5) und anschließende Ringkanäle (32) und Längskanäle (33) in den Lagerbuchsen (12,13) über Gehäuseräume (34,35) bzw, Räume (23,24) Flüssigkeitsverbindung zur Uiederdruckseite besteht,

5· Hydrostatische Zahnradmaschine nach Punkt 1 dadurch gekennzeichnet ,daß von den ringförmigen Kammern (21,22) der Zwischenwände (10,11) über Querkanäle (38,39) in denselben und anschließende Längskanäle (36,37) im Gehäuse (1) Flüssigkeitsverbindung zur Niederdruckseite besteht·

6· Hydrostatische Zahnradmaschine nach Punkt 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwände (10,11) als Komplexteil ausgebildet sind*

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen .