DE1172959B - Gear pump or gear motor - Google Patents
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Description
Zahnradpumpe oder Zahnradniotor Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor mit Rädern im AuUneingriff und mit mindestens auf einer Seite der Zahnräder durch Förderdruckbeaufschlagung an die Zahnradseitenflächen angedrückten, axial beweglichen Gehäusewänden, insbesondere Lagerbuchsen, mit Bogennuten, die zwischen den Lagerbohrungen und den Zahnfußkreisen der Zahnräder verlaufen und mit einer Verbindungsnut über die Eingriffstelle der Zahnräder hinweg miteinander verbunden sind.Gear pump or gear motor The invention relates to a gear pump or a gear motor with gears in disengagement and with at least one on Side of the gearwheels by applying pressure to the gearwheel side surfaces pressed, axially movable housing walls, in particular bearing bushes, with curved grooves, which run between the bearing bores and the tooth root circles of the gears and with a connecting groove over the point of engagement of the gears with one another are connected.
Diese Gehäuszwände sind z. B. Teile von Flanschbuchsen, von denen jede ein Lager für eine Zahnradwelle bildet und mit der Vorderseite ihres Flanschs auf der Seitenfläche eines Zahnrades anliegt, während, wenigstens bei den Buchsen auf einer Seite der Zahnräder, die Rückseite des Flanschs unter einem Druck steht, welcher die Buchse gegen das Zahnrad schiebt. Dieser Druck hat die Aufgabe, das Spiel zwischen den Zahnrädern und den Gehäusewänden so klein wie möglich zu halten, so daß durch dieses Spiel keine Flüssigkeit verloren geht; andererseits sollen die Gehäusewände auch, soweit notwendig, nachgiebig sein, damit die Zahnräder nicht anfressen.These housing walls are z. B. parts of flange bushings, of which each forms a bearing for a gear shaft and with the front of its flange rests on the side surface of a gear, while, at least in the case of the bushings on one side of the gears, the back of the flange is under pressure, which pushes the bushing against the gear. This pressure does the job of that To keep play between the gears and the housing walls as small as possible, so that no fluid is lost through this game; on the other hand, the Housing walls also, if necessary, be flexible so that the gears do not eat up.
Es ist bekannt, in der Stirnseite einer solchen Buchse, ausgehend von einer ständig mit der Druckseite der Maschine verbundenen Tasche, eine Nut nahezu rings um das Zahnradlager herum zwischen diesem und dem Bereich der Zahnlücken anzuordnen. Das bringt Verluste durch Abströmen von Leckflüssigkeit aus der Nut auf der Niederdruckseite mit sich. Außerdem ist die von der Ringnut aus auf die Lagerbuchsen einwirkende Kraft symmetrisch zu deren Lagerachse, während die Kraft der Flüssigkeit auf der Hochdruckseite exzentrisch zu dieser Achse angreift, dadurch kippend auf die Lagerbuchsen einwirkt und diese im Gehäuse verkleminen kann, wonach sie sich nicht mehr axial an die Seitenflächen der Räder anschmiegen können. Durch dieses insbesondere unsymmetrische Andrücken kann auch der Schmierfilm abgequetscht werden; dem kann der im wesentlichen gleichbleibende Druck in der Ringnut nur ungenügend entgegenwirken.It is known to start in the end face of such a socket from a pocket permanently connected to the pressure side of the machine, almost a groove to be arranged around the gear bearing between this and the area of the tooth gaps. This results in losses due to leakage fluid flowing out of the groove on the low-pressure side with himself. In addition, the one acting on the bearing bushes from the annular groove Force symmetrical to its bearing axis, while the force of the liquid on the High pressure side engages eccentrically to this axis, thereby tilting on the bearing bushes acts and this can jam in the housing, after which it is no longer axially can cling to the side surfaces of the wheels. Because of this particular unbalanced Pressing on can also squeeze off the lubricating film; he can essentially do that constant pressure in the annular groove only insufficiently counteracts this.
Weiter ist bekannt, in den Stirnseiten der Lagerbuchsen unmittelbar um das Wellenlager herum laufende Aussparungen vorzusehen und diese mit Nuten zu verbinden, die auf der Saugseite der Maschine parallel zu der die Zahnräder verbindenden Ebene verlaufen. Diese Anordnung kann lediglich zum Schmieren dienen, trägt aber nichts zum Ausgleich der kippenden Kräfte bei.It is also known directly in the end faces of the bearing bushes to provide recesses running around the shaft bearing and to close them with grooves connect the one on the suction side of the machine parallel to the one connecting the gears Run level. This arrangement can only be used for lubrication, but is beneficial nothing to compensate for the tilting forces.
Ferner ist bekannt, in der Stirnseite der Lagerbuchsen im Bereich der Zahnradnaben bogenförmige Nuten anzuordnen, die etwa einen Winkelbereich von 100' einnehmen, auf der Druckseite liegen und durch eine besondere Nut längs des Lagers entlastet sind. Die Bogennuten haben den Zweck, eine zusätzliche Entlastungsfläche zu schaffen, da die Größe der Andruckfläche auf der Rückseite des Buchsenflansches begrenzt ist. Wegen der nur kleinen überdeckung zwischen den Zahnlücken und der Nut müssen dabei Leckverluste in Kauf genommen werden.It is also known to arrange arcuate grooves in the end face of the bearing bushes in the area of the gear wheel hubs, which take about an angular range of 100 ' , lie on the pressure side and are relieved by a special groove along the bearing. The purpose of the curved grooves is to create an additional relief surface, since the size of the pressure surface on the back of the socket flange is limited. Because of the small overlap between the tooth gaps and the groove, leakage losses must be accepted.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das auf die Lagerbuchsen wirkende Kippmoment auf einfache Weise zu kompensieren und so das Verklemmen der Lagerbuchsen im Gehäuse zu verhindern. Insbesondere ist es auch eine Aufgabe der Erfindung, die Schmierung der Zahnradstimseiten und Zahnradwellen zu verbessern, ohne dadurch die Leckverluste nennenswert zu erhöhen. Erfindungsgemäß wird deshalb die Zahnradmaschine so ausgebildet, daß die Bogennuten auf der Niederdruckseite in den die Seitenflächen der Zahnräder berührenden Wandflächen eingearbeitet sind und sich über einen Winkelbereich von weniger als 180' erstrecken, und daß die Verbindungsnut so im Bereich zwischen den Drehachsen der beiden Zahnräder liegt, daß sie zeitweise mit der Hochdrucks#eite und zeitweise mit der Niederdruckseite der Maschine in Verbindung steht, so daß in den Bogennuten ein pulsierender Druck herrscht.The invention is based on the object of compensating for the tilting moment acting on the bearing bushes in a simple manner and thus preventing the bearing bushes from jamming in the housing. In particular, it is also an object of the invention to improve the lubrication of the end faces of the gearwheel and gearwheel shafts without thereby significantly increasing the leakage losses. According to the invention, therefore, the gear machine is designed so that the curved grooves on the low pressure side are incorporated into the wall surfaces touching the side surfaces of the gears and extend over an angular range of less than 180 ' , and that the connecting groove is in the area between the axes of rotation of the two gears that it is connected at times with the high pressure side and at times with the low pressure side of the machine, so that there is a pulsating pressure in the curved grooves.
Der Mittelwert des pulsierenden Drucks ist wesentlich größer als der Saugdruck der Maschine, so daß das an den Bogennuten entstehende Druckfeld dem Druck der Flüssigkeit auf der Hochdruckseite entgegenwirkt und das Kippmoment auf der Laufbuchse mindestens nahezu ausgleicht. Die Lagerbuchsen können daher ungehindert dem Andruck auf die Zahnräder hin folgen und deren Seitenflächen dichtend abdecken. Die Druckspitzen in den Bogennuten stellen stets ein etwa durch Andruck der Buchsen sich einengendes Druckfeld wieder her, wenn auch der Mittelwert des Drucks nicht in dieser Höhe liegt. Wegen des niedriger liegenden Druckmittelwerts bleiben aber die Leckverluste verhältnismäßig klein.The mean value of the pulsating pressure is much larger than that Suction pressure of the machine, so that the pressure field created at the sheet grooves corresponds to the pressure counteracts the liquid on the high pressure side and the overturning moment on the Liner at least almost compensates for it. The bushings can therefore be unhindered follow the pressure on the gears and cover their side surfaces with a seal. The pressure peaks in the curved grooves always adjust, for example, by pressing the bushings constricting pressure field is restored, albeit the Average the pressure is not at this level. Because of the lower mean pressure value but the leakage losses remain relatively small.
Hinsichtlich der Form und Lage der Nuten wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung noch vorgeschlagen, daß die durch die beiden Zahnradachsen bestimmte Ebene durch die Verbindungsnut geht, und daß ferner die Bogennuten von der durch die Zahnradachsen gelegten Mittelebene ausgehen und jeweils einen Bogen von vorzugsweise 160-- beschreiben.With regard to the shape and position of the grooves, a further refinement the invention also proposed that the determined by the two gear axles Plane goes through the connecting groove, and that also the arc grooves of the through the gear axles go out from the center plane and each have an arc of preferably 160-- describe.
Es ist demnach möglich, auch für hoch belastete Pumpen, von den erwähnten Nuten und je einer seitlichen Abflachung abgesehen, kreissymmetrisch ausgebildete Lagerbuchsen zu verwenden, die einfach herzustellen sind, da keine zu den Lagerbohrungen exzentrischen Flächen bearbeitet werden müssen.It is therefore possible to use circularly symmetrical bearing bushings, which are easy to manufacture, since no surfaces eccentric to the bearing bores need to be machined, even for highly loaded pumps, apart from the grooves mentioned and each a lateral flattening.
Zur Erreichung einer ausreichenden und gleichmäßigen Schmierung, besonders für die Zahnradwellen, sind in die den Zahnrädern zugewandten Enden der Lagerbohrungen Ausnehmungen eingearbeitet, die durch Längsnuten der Lagerbohrungen mit mit Flüssigkeit gefüllten Gehäusehohlräumen an den den Zahnrädern abgelegenen Enden der Lagerbohrungen verbunden sind.To achieve sufficient and even lubrication, especially for the gear shafts are in the ends of the bearing bores facing the gear wheels Recesses incorporated through the longitudinal grooves of the bearing bores with liquid filled housing cavities at the ends of the bearing bores remote from the gears are connected.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigt: F i g. 1 einen Längsschnitt einer Pumpe gemäß der Linie 14 in F i g. 2, F i g. 2 einen Querschnitt durch die Pumpe gemäß der Linie 11-11 in F i g. 1. An embodiment of the invention is shown in the drawing. It shows: F i g. 1 shows a longitudinal section of a pump along the line 14 in FIG. 2, Fig. 2 shows a cross section through the pump according to line 11-11 in FIG. 1.
Die Pumpe nach F ig. 1 besteht aus einem Gehäuse, das in einen Hauptteil 1 und einen Deckel 2 unterteilt ist. In Bohrungen 3 und 4 des Hauptteils sind als Flanschbuchsen ausgebildete Lagerbuchsen 5 und 6 passend und unverschiebbar eingesetzt. Sie liegen mit Abflachungen 7 aufeinander. In den Lagerbohrungen 8 und 9 dieser Buchsen sind die Wellen 10 und 11 von zwei Zahnrädern 12 und 13 gelagert. Die entgegengesetzten Seiten der Zahnradwellen sind in Lagerbohrungen 14 und 15 von Flanschbuchsen 16 und 17 gelagert, die dicht, aber axial beweglich in die Bohrungen 3 und 4 eingeschoben sind. Der Deckel 2 ist mit Bohrungen 18, 19 über die auswärts gerichteten Teile der Flanschbuchsen 16 und 17 geschoben und gegen diese durch Dichtringe 20, 21 abgedichtet, so daß zwischen dem Deckel 2 und den auswärts gerichteten Seiten der Flanschen dieser Buchsen 16 und 17 ein abgeteilter Druckraum 22 entsteht. Dieser Druckraum ist durch eine nicht dargestellte Bohrung mit der Druckseite der Pumpe verbunden. Die Welle 10 ist durch den Deckel 2 hindurchgesteckt und hat auf ihrem herausragenden Teil eine zum Aufsetzen eines Antriebsrades geeignete Sitzfläche 23. Die Austrittsstelle der Welle aus dem Deckel 2 ist mit einer Dichtung 24 abgeschlossen. Der innerhalb dieser Dichtung liegende Raum ist unmittelbar mit dem auswärts gerichteten Teil der Bohrung 18 und durch eine Längsbohrung 25 der Welle 11 mit den auswärts gerichteten Enden der Bohrungen 3 und 4 verbunden. Von diesen Räumen führt ein Kanal 26 über ein nicht dargestelltes federbelastetes Rückschlagventil zur Saugseite der Pumpe, so daß sich in diesen Räumen ein geringer überdruck einstellt.The pump according to Fig. 1 consists of a housing which is divided into a main part 1 and a cover 2. In bores 3 and 4 of the main part, bearing bushes 5 and 6 designed as flange bushings are inserted in a suitable and immovable manner. They lie on top of one another with flattened areas 7. In the bearing bores 8 and 9 of these sockets, the shafts 10 and 11 of two gear wheels 12 and 13 are mounted. The opposite sides of the gear shafts are mounted in bearing bores 14 and 15 of flange bushings 16 and 17 , which are pushed tightly but axially movable into bores 3 and 4. The lid 2 is pushed with holes 18, 19 on the outwardly facing parts of the flanged bushes 16 and 17 and sealed against it by sealing rings 20, 21, so that 16 and 17 partitioned between the lid 2 and the outwardly facing sides of the flanges of these jacks Pressure space 22 is created. This pressure chamber is connected to the pressure side of the pump through a bore (not shown). The shaft 10 is pushed through the cover 2 and on its protruding part has a seat 23 suitable for placing a drive wheel. The exit point of the shaft from the cover 2 is closed with a seal 24. The space within this seal is directly connected to the outwardly directed part of the bore 18 and through a longitudinal bore 25 of the shaft 11 with the outwardly directed ends of the bores 3 and 4. A channel 26 leads from these spaces via a spring-loaded non-return valve (not shown) to the suction side of the pump, so that a slight overpressure is established in these spaces.
Der in dem Raum 22 herrschende Druck, der gemäß dem oben Erläuterten dem jeweiligen Förderdruck oder Arbeitsdruck der Maschine entspricht, schiebt die Flanschbuchsen 16 und 17 in Richtung auf die Zahnräder 12 und 13, so daß diese ihrerseits gegen die Flanschbuchsen 5 und 6 gedrückt werden. Zwischen den Zahnrädern und den diesen zugewandten Stirnflächen der Flanschbuchsen stellt sich daher stets das geringstmögliche Spiel ein.The pressure prevailing in the space 22, which corresponds to the respective delivery pressure or working pressure of the machine according to what has been explained above, pushes the flange bushings 16 and 17 in the direction of the gears 12 and 13, so that these in turn are pressed against the flange bushings 5 and 6. The smallest possible play is therefore always established between the gears and the end faces of the flange bushings facing them.
Die Stirnseiten 27 und 28 der Flanschbuchsen 16 und 17 sind in F i g. 2 wiedergegeben. Sie haben an den zueinander gerichteten Abschnitten gemeinsame Taschen 29 und 30. Beide führen bis nahe an die Symmetrieebene heran, welche die Achsen der Zahnräder 12 und 13 verbindet. Die Tasche 29 ist mit dem Einlaß 31, das heißt der Saugseite, und die Tasche 30 mit dem Auslaß 32, das heißt der Druckseite der Pumpe verbunden.The end faces 27 and 28 of the flange bushings 16 and 17 are shown in FIG. 2 reproduced. They have common pockets 29 and 30 on the mutually facing sections. Both lead up to close to the plane of symmetry which connects the axes of the gears 12 and 13 . The pocket 29 is connected to the inlet 31, that is to say the suction side, and the pocket 30 is connected to the outlet 32, that is to say the pressure side of the pump.
In der die Achsen der beiden Zahnräder verbindenden Symmetrieebene ist eine gerade Nut 36 in die Stirnseiten eingearbeitet, die nicht bis zu den Lagerbohrungen durchgeführt ist, sondern an beiden Enden in bogenfönnige Nuten 37 und 38 übergeht. Diese Bogennuten verlaufen auf der Saugseite der Pumpe konzentrisch zu den Zahnradachsen und nehmen nicht ganz einen Halbkreis, zweckmäßigerweise einen Winkel von 160 -, ein.In the plane of symmetry connecting the axes of the two gears, a straight groove 36 is worked into the end faces, which is not carried out as far as the bearing bores, but merges into curved grooves 37 and 38 at both ends. These curved grooves run concentrically to the gear axles on the suction side of the pump and do not quite take up a semicircle, expediently an angle of 160 °.
Um die Mündungen der Lagerbohrungen 14,15 sind Ausnehmungen 39, 40 eingedreht, die aber mit der Nut 36 nicht verbunden sind. Von den Ausnehmungen führen Längsnuten 41 und 42 den Lagerbohrungen entlang zu den unter dem niedrigen Zwischendruck stehenden Hohlräumen an den den Zahnrädern abgelegenen Enden der Lagerbohrungen 8, 9 bzw. 14, 15, also den in den auswärts gerichteten Enden der Bohrungen 3, 4, 18 und 19 verbleibenden Gehäusehohlräumen. Die Lager der Zahnräder werden also von diesen Räumen her mit Schmierflüssigkeit versorgt. Recesses 39, 40 are screwed in around the mouths of the bearing bores 14, 15, but they are not connected to the groove 36. Longitudinal grooves 41 and 42 lead from the recesses along the bearing bores to the cavities under the low intermediate pressure at the ends of the bearing bores 8, 9 and 14, 15 remote from the gearwheels, i.e. those in the outwardly directed ends of the bores 3, 4, 18 and 19 remaining housing cavities. The bearings of the gears are therefore supplied with lubricant from these spaces.
Der Deckel 2 ist mit Schrauben 43 an dem Hauptteil 1 des Gehäuses befestigt.The cover 2 is fastened to the main part 1 of the housing with screws 43.
Beim Betrieb der Pumpe wird die gerade Nut 36 durch die ineinander greifenden Zähne wechselweise mit der Saugseite und der Druckseite der Pumpe verbunden. In den Nuten 36 bis 38 herrscht daher ein pulsierender Druck,. der im Mittelwert unter dem Förderdruck, aber über dem Saugdruck und auch über dem in den Enden der Bohrungen 3 und 4 vorhandenen Zwischendruck liegt. Dieser pulsierende Druck bewirkt, daß trotz des verhältnismäßig hohen Anpreßdrucks, mit dem die Flanschbuchsen und die Zahnräder aufeinanderliegen, immer von neuem ein Schmierfilm zwischen diesen Teilen entsteht. Dadurch wird stets die flüssige Reibung aufrechterhalten, so daß keine Leistungsverluste auftreten und die Räder auch nicht festfressen können. Die Flanschbuchsen 1.6, 17 werden dabei geschont, so daß sie nur mit geringen Kräften gegen die Wand der Bohrungen 3 und 4 gedrückt und nur wenig hin- und herbewegt werden. Das Spiel in diesen Bohrungen bleibt daher eng, so daß auf diesem Wege keine Druckflüssigkeit verloren geht. Die bogenförmigen Nuten 37 und 38 liegen innerhalb der Fußkreise, d. h. des Zahngrundes der Zahnräder 12 und 13, sind also lediglich durch das Spiel zwischen den Zahnradseitenflächen und den den Zahnrädern zugekehrten Stirnflächen der Lagerbuchsen 5, 6 und 16, 17 mit Stellen niedrigen Drucks verbunden.When the pump is in operation, the straight groove 36 is alternately connected to the suction side and the pressure side of the pump by the interlocking teeth. There is therefore a pulsating pressure in the grooves 36 to 38. which is on average below the delivery pressure, but above the suction pressure and also above the intermediate pressure present in the ends of the bores 3 and 4. This pulsating pressure has the effect that, despite the relatively high contact pressure with which the flange bushings and the gears lie on top of one another, a new lubricating film is created between these parts. As a result, the fluid friction is always maintained, so that no power losses occur and the wheels cannot seize. The flange sockets 1.6, 17 are spared, so that they are only pressed against the wall of the bores 3 and 4 with low forces and are only moved back and forth a little. The play in these holes therefore remains tight, so that no hydraulic fluid is lost in this way. The arcuate grooves 37 and 38 are within the root circles, d. H. of the tooth base of the gears 12 and 13, are thus only connected to points of low pressure by the play between the gear side surfaces and the end faces of the bearing bushes 5, 6 and 16, 17 facing the gears.
Die Rückseiten der zu den Flanschenbuchsen 16 und 17 gehörenden Flansche stehen am ganzen Umfang unter gleichmäßigem, verhältnismäßig hohem Druck. Die in F i g. 2 dargestellte Vorderseite steht dagegen auf der Saugseite der Pumpe unter geringem, auf der Druckseite unter hohem Druck. Diese Druckunterschiede rufen ein Kippmoment auf die Flanschbuchsen hervor, das zu einem Verklemmen der Flanschbuchsen in den Bohrungen 3 und 4 führen könnte. Die Flanschbuchsen würden dann dem Druck auf ihre Rückseite nicht mehr folgen und das axiale Spiel der Zahnräder nicht mehr klein halten können. Dieser Gefahr wirken die bogenfönnigen Nuten 37 und 38 entgegen. Der mittlere, in ihnen herrschende Druck ist erheblich höher als der Saugdruck der Pumpe. Er übt daher auf die zur Saugseite hin gelegene Hälfte der Flanschbuchsen einen Druck aus, der dem Druck auf der anderen Seite mindestens nahezu das Gleichgewicht hält. Die auf die Flanschbuchsen wirkenden Momente werden dadurch mindestens nahezu ausgeglichen, und die Flanschbuchsen können jedef Druck- oder Spielveränderung folgen.The rear sides of the flanges belonging to the flange sockets 16 and 17 are under uniform, relatively high pressure over the entire circumference. The in F i g. In contrast, the front side shown in FIG. 2 is under low pressure on the suction side of the pump and under high pressure on the pressure side. These pressure differences cause a tilting moment on the flange sockets, which could lead to the flange sockets jamming in the bores 3 and 4. The flange bushings would then no longer follow the pressure on their rear side and would no longer be able to keep the axial play of the gears small. The curved grooves 37 and 38 counteract this risk. The mean pressure prevailing in them is considerably higher than the suction pressure of the pump. It therefore exerts a pressure on the half of the flange bushings facing the suction side, which at least almost balances the pressure on the other side. The moments acting on the flange bushings are thereby at least almost compensated, and the flange bushings can follow any change in pressure or play.
Außerdem verbessern die Bogennuten die Verteilung des schmierenden öls, da dieses vom Ende der Nuten aus von den Zahnrädern noch über den ganzen Umfang hinweg mitgenommen wird.In addition, the curved grooves improve the distribution of the lubricating oil, as this from the end of the grooves from the gears over the entire circumference is taken away.
Auch die Stirnseiten der Flanschbuchsen 5 und 6 können mit entsprechenden Nuten versehen sein.The end faces of the flange sockets 5 and 6 can also be provided with corresponding grooves.
Die mit den Nuten versehenen Wandflächen müssen nicht unbedingt Stirnflächen von Flanschbuchsen sein, wie es am Ausführungsbeispiel nach der Zeichnung gezeigt ist. Sie können auch Stirnflächen von verhältnismäßig kräftig ausgeführten, nicht abgesetzten Buchsen oder Stimflächen anderer, beweglich ein-(yesetzter Gehäuseteile sein.The wall surfaces provided with the grooves do not necessarily have to end faces be of flange sockets, as shown in the embodiment according to the drawing is. You can also not have end faces of relatively powerfully executed offset sockets or end faces of other, movably inserted housing parts be.
Die gleichen Verhältnisse ergeben sich bei einem hydraulischen Motor mit entsprechender Bauart. Bei ihm besteht die gleiche Aufgabe und sie kann mit den il cr eichen Bauforinen gelöst werden. In den dargestellten Zeichnungen ist lediglich die Drehrichtung der Zahnräder im umoekehrten Sinne anzunehmen.The same conditions apply to a hydraulic motor with the corresponding design. He has the same task and she can join in the il cr oak building forines can be solved. In the drawings shown is only assume the direction of rotation of the gears in the reverse sense.
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Claims (2)
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