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Zahnradpumpenaggregat Die Erfindung bezieht sich auf ein Zahnradpumpenaggregat,
das aus mehreren hintereinander angeordneten Zahnradpaaren besteht, von denen jeweils
das eine Zahnrad drehfest mit seiner antreibenden Welle verbunden ist, während das
andere Rad drehbar auf einer zweiten Welle gelagert ist. Dabei weist das Aggregat
insgesamt nur zwei Wellen für sämtliche Zahnräderpaare auf.
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Zahnradpumpen besitzen im allgemeinen ein Gehäuse, in dem zwei im
Eingriff befindliche Zahnräder gelagert sind, von denen das eine Zahnrad mit einer
Antriebswelle verbunden ist und das zweite Zahnrad vom ersten Zahnrad seinen Antrieb
erhält. Durch die hohen Lagerdrücke sind die Lager der Zahnradwellen einem ganz
erheblichen Verschleiß unterworfen. Hierbei sind die Lagerdrücke der Welle des angetriebenen
Zahnrades im allgemeinen größer als die Lagerdrücke der Welle des treibenden Zahnrades.
Die auf die Lager wirkenden Druckkräfte setzen sich aus mechanischen Kräften, die
durch den Eingriff der Zähne und die Reibung der Zähne gegen das Gehäuse entstehen,
und aus hydraulischen Kräften infolge des Druckaufbaues auf der Druckseite der Pumpe
zusammen. Es besteht ferner ein Unterschied zwischen den theoretischen und den tatsächlichen
Lagerdrücken, der auf Fertigungsunterschiede in den Zahnformen, ungenaue Dichtung
und auf Verschmutzung des Öles zurückzuführen ist.
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Bei bekannten Zahnradpumpenaggregaten mit mehreren Zahnradpaaren auf
zwei Wellen laufen diese immer in entgegengesetztem Drehsinn um, wobei die eine
Welle den Antrieb aller Zahnradpumpenräder übernimmt. Die Lager dieser treibenden
Welle müssen also den weithin größten Teil der Lagerdrücke übernehmen. Dies ist
auch bei einem bekannten Zahnradpumpenaggregat der Fall, bei dem benachbarte Zahnradpaare
in entgegengesetzter Richtung zueinander fördern, so daß jeweils der Auslaß der
einen Teilpumpe nahe dem Einlaß der nächsten liegt, wobei zwei Räder der beiden
Teilpumpen auf einer gemeinsamen Antriebswelle sitzen, während die davon angetriebenen
Räder jeweils mit einer eigenen Welle versehen und gelagert sind, so daß das Aggregat
drei Wellen aufweist. Die Lager der antreibenden mittleren Welle müssen den größten
Lagerdruck aufnehmen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, im Gegensatz zu den bekannten
Pumpenaggregaten bei einem Zahnradpumpenaggregat der eingangs erwähnten Art einen
möglichst weitgehenden Ausgleich der Lagerdrücke sicherzustellen. Diese Aufgabe
wird cifindungsgemäß dadurch gelöst, daß die beiden Wellen des Pumpenaggregats außerhalb
der Pumpenkammer durch ein Getriebe für Umlauf in gleicher Drehrichtung miteinander
verbunden sind, wobei das treibende Rad des ersten, dritten und jeweils übernächsten
Förderzahnradpaares mit der einen Welle, das treibende Rad des zweiten, eventuell
vierten usw. Radpaares mit der anderen Welle drehfest verbunden ist, so daß die
in der Drehbewegung mitgenommenen Zahnräder der Förderzahnradpaare sich jeweils
entgegengesetzt wie die Welle drehen, auf der sie gelagert sind, und ferner immer
zwei koaxial benachbarte Zahnräder ebenfalls in entgegengesetztem Drehsinn umlaufen.
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Durch die Kupplung der Wellen über ein Getriebe und abwechselnden
Antrieb der Zahnräder von der einen oder anderen Welle gemäß der Erfindung wird
die Verteilung der Lagerdrücke auf sämtliche Lager beider Wellen gleichmäßiger als
bei bekannten Pumpenaggregaten.
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Um eine hinsichtlich leichter Herstellungs- und Bearbeitungsmöglichkeit
zweckmäßige Gehäusekonstruktion zu erstellen, wird in weiterer Ausgestaltung der
Erfindung vorgeschlagen, daß durch in das Gehäuse eingesetzte, den Zahnradumfängen
angepaßte innere Gehäuseplatten bzw. Trennplatten die einzelnen Zahnradpaare voneinander
getrennt und die einzelnen Pumpenkammern, auch die seitlichen, stirnseitig abgeschlossen
sind.
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Bezüglich der Zahnräder wird noch vorgeschlagen, daß sämtliche Förderzahnräder
des Aggregats, im Querschnitt gesehen, gleiche Abmessungen und gleiche Teilungen
aufweisen. Das Pumpenaggregat kann drei Pumpenkammern bzw. Einzelpumpen enthalten,
wobei die Breite der Zahnräder des mittleren Förderradpaares so groß ist wie die
Summe der Breiten der Zahnräder der seitlichen Förderradpaare.
Sehr
vorteilhaft ist es, wenn die beiden Wellen der Zahnräder durch ein Getriebe miteinander
verbunden sind, das aus drei in einer Ebene liegenden Zahnrädern besteht. Die einzelnen
Pumpenkammern können parallel geschaltet sein, indem die Zulaufleitungen und die
Ablaufleitungen jeweils untereinander verbunden sind.
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Im folgenden wird die Erfindung an Hand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß
ausgebildeten Pumpenaggregats, F i g. 2 eine Stirnansicht der Pumpe, F i g. 3 einen
Längsschnitt durch das Aggregat nach der Linie 3-3 in F i g. 2, F i g. 4 einen Querschnitt
nach der Linie 4-4 in Fig.3, F i g. 5 einen Querschnitt nach der Linie 5-5 in Fig.3,
F i g. 6 einen Querschnitt nach der Linie 6-6 in F i g. 3, F i g. 7 eine perspektivische
Darstellung der treibenden Zahnräder der Pumpe.
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Beim Ausführungsbeispiel besteht die Pumpe aus drei Teilpumpen, die
in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet sind. Die Anordnung ist so getroffen, daß
die Lagerkräfte, die in den Hauptlagern entstehen, fast ganz ausgeglichen sind.
Zu diesem Zweck sind die Zahnräder der einen Teilpumpe so breit wie die Summe der
Breiten der Zahnräder der beiden anderen Teilpumpen.
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Die Pumpe besteht aus einem einseitig offenen Gehäuse 10, dessen Hohlraum
von zwei sich überschneidenden Zylindern 11 und 12 gebildet ist (F i g. 4 und 5),
die die Zahnräder der Teilpumpen aufnehmen.
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Im Gehäuse sind die Zahnräder 14, 15, 16, 17, 18 und 19 angeordnet.
Das Zahnrad 15 ist das treibende Zahnrad der breiteren Teilpumpe, und das
Zahnrad 18 ist ihr getriebenes Zahnrad. Das Zahnrad 15 ist das treibende Zahnrad
der einen schmäleren Teilpumpe, und das Zahnrad 14 ist ihr getriebenes Zahnrad.
Das Zahnrad 19 ist das treibende Zahnrad der anderen schmäleren Teilpumpe, und das
Zahnrad 16 ist ihr getriebenes Zahnrad. Alle Zahnräder besitzen gleiche Durchmesser
und gleiche Teilung. Die Breite der Zahnräder 15 und 18 ist untereinander gleich
und etwa gleich der Summe der Breiten der Zahnräder 14 und 16. Die Zahnräder 17
und. 15 sind gleich breit wie die Zahnräder 14 und 16. Das treibende Zahnrad
15 ist mit der Welle 20 aus einem Stück gefertigt, und das treibende Zahnrad
17 ist mit der Welle 21 verzahnt. Ein Ende der Welle 20 erstreckt sich durch die
geschlossene Endwand 10 a des Gehäuses 10 und ist in dieser durch das Lager
22 gelagert. Ein Ende der Welle 21 ist ebenfalls in dieser Endwand durch das Lager
23 gelagert.
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Eine Trennplatte 24 mit zwei Bohrungen für die Wellen 20 und
21 liegt gegen die Gehäusewand des Gehäuses 10 an (F i g. 3). Das treibende Zahnrad
19 ist mit der Welle 21 aus einem Stück gefertigt und liegt an der Platte 24 an.
Das getriebene Zahnrad 16 ist durch das Lager 25 drehbar auf der Welle
20 gelagert, kommt auf der einen Seite gegen die Platte 24 zur Anlage und
steht mit dem Zahnrad 19 im Eingriff. Eine Trennplatte 26, ebenfalls mit zwei Bohrungen
für die Wellen 20 und 21, liegt gegen die anderen Seiten der Zahnräder
26 und 19 an. Das treibende Zahnrad 15 liegt einseitig gegen die Trennplatte 26
an und steht mit dem getriebenen Zahnrad 18 im Eingriff, das auf der Welle 21 durch
das Lager 27 gelagert ist und ebenfalls gegen die Trennplatte 26 anliegt.
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Eine weitere Trennplatte 28 mit zwei Bohrungen für die Wellen
20 und 21 liegt auf der anderen Seite gegen die Zahnräder 15 und 18
an. Das mit der Welle 21 an seiner Mittelbohrung verzahnte Zahnrad 17 ist vom Zahnrad
18 durch die Trennplatte 28 getrennt. Das getriebene Zahnrad 14 ist mittels
des Lagers 29 auf der Welle 20 drehbar gelagert und steht mit dem
treibenden Zahnrad 17 im Eingriff. Eine weitere Trennplatte 30 ist
im Gehäuse 10 gelagert und liegt gegen die anderen Seiten der Zahnräder 14
und 17 an.
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Jede der Trennplatten 24, 26, 28 und 30 ist sehr genau
in die zylindrischen Innenflächen 11 und 12 des Gehäuses 10 eingepaßt, so daß die
Berührungsflächen praktisch öldicht sind. Die in der beschriebenen Weise zusammengesetzten
Zahnräder und Trennplatten werden durch die Abschlußplatte 31 zusammengehalten,
die einen Flansch 32 trägt, der sich in das Gehäuse erstreckt. Die Abschlußplatte
31 ist durch Bolzen 33 an der offenen Seite des Gehäuses 10 befestigt, und der erforderliche
Anpreßdruck wird durch Unterlagscheiben bestimmt, die zwischen der Abschlußplatte
31 und der Kante des Gehäuses 10 eingefügt sind. Die Anschlußplatte 31 weist drei
Bohrungen auf, in denen die Lager 36, 37 und 38 angeordnet sind. Das Lager 36 nimmt
das Ende der Welle 20 auf und das Lager 38 das Ende der Welle
21. Obwohl die beschriebenen Trennplatten genau eingepaßt sind, können sie
auch federbelastet oder druckbelastet sein, um eine gute Abdichtung bei allen Betriebszuständen
zu erzielen.
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Ein Lager 37 in der Abschlußplatte 31 trägt eine Welle 39 mit einem
Zahnrad 40. Das andere Ende, der Welle 39 ist in einem Lager 41 an der Abdeckung
42 gelagert, die an der Abschlußplatte 31 durch Bolzen 43 befestigt ist.
Das Zahnrad 40 steht mit den Zahnrädern 44 und 45 im Eingriff, von denen
das Zahnrad 45 auf der Welle 20 und das Zahnrad 44 auf der
Welle 21 verkeilt ist. Die Zahnräder 44 und 45 sind mit gleichen Abmessungen ausgebildet,
da die Zahnräder 14 bis 19 ebenfalls gleich sind und die Breite des Zahnrades 15
gleich der Summe der Breiten der Zahnräder 14 und 16 ist. Die Zahnräder 44 und 45
können jedoch auch unterschiedlich ausgebildet werden, wenn die Abmessungen und
die Teilungen der Zahnräder 15 und 18 sich von den Abmessungen und Teilungen der
Zahnräder 14, 16, 17 und 19 unterscheiden, und zwar so, daß sich die Lagerkräfte
der Lager 22, 23, 36 und 38 ausgleichen. Die Zahnräder 40, 44 und
45 sind, wie aus der Zeichnung klar erkennbar, keine Förderzahnräder, sondern
bilden ein Getriebe für die Wellen 20 und 21.
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Bei Antrieb der Welle 20 werden die Zahnräder 15
und
45 angetrieben, nicht jedoch die Zahnräder 14
und 16. Das Zahnrad
45 treibt über das Zwischenzahnrad 40 das Zahnrad 44 in der gleichen
Drehrichtung an. Von diesem aus werden über die Welle 21 die Zahnräder 19 und 17
angetrieben, während das Zahnrad 18 auf der Welle 21 frei drehbar ist.
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Das treibende Zahnrad 15 treibt das Zahnrad 18 entgegengesetzt zur
Drehrichtung der Welle 21 und der Zahnräder 17 und 19. Ebenso treiben die Zahnräder
17 und 19 die Zahnräder 14 und 16 entgegengesetzt
zur Drehrichtung
der Welle 20 und des Zahnrades 15. Entsprechend liegen die Einlaßöffnungen und die
Auslaßöffnungen der beiden schmäleren Pumpenteile entgegengesetzt zur Einlaßöffnung
und zur Auslaßöffnung des breiteren Pumpenteiles. Die Druckräume der Pumpenteile
stehen mit den Einlaßleitungen und den Auslaßleitungen 47, 48, 49, 50, 51 und 52
in Verbindung. Wie aus F i g. 1 ersichtlich, können die Leitungen 47 und 51 der
schmäleren Pumpenteile mit der Leitung 50 des breiteren Pumpenteiles verbunden sein
und die Leitungen 48, 52 und 49 miteinander in Verbindung stehen, wodurch ein gemeinsamer
Ein- und Auslaß für alle drei Pumpenteile geschaffen wird.
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Die Welle 20 kann in beiden Drehrichtungen angetrieben werden,
wodurch lediglich die Saugleitungen und die Druckleitungen vertauscht werden. Selbstverständlich
kann die Pumpe auch als Hydraulikmotor benutzt werden.
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Durch die erfindungsgemäße Anordnung können die Lager 22, 36, 38 und
23 geringer dimensioniert werden, als es bisher erforderlich war. Durch die entgegengesetzte
Antriebsrichtung der einzelnen Pumpenteile, die von den Wellen 20 und 21 angetrieben
werden, heben sich die Lagerkräfte zum größten Teil gegenseitig auf, und die Lebensdauer
der Lager wird wesentlich erhöht. Obwohl beim Ausführungsbeispiel nur eine dreiteilige
Pumpe gewählt wurde, können natürlich auch noch mehr Pumpenteile Verwendung finden,
solange die Kräfte in den Lagern ausgeglichen sind.