DE1653866A1 - Zahnradmaschine - Google Patents

Description

• Zahnradmaschine Die ErfindunG betrifft eine Zahnradmaschine mit einem Zahnradpaar, das von einem Gehäusemittelteil mit einer brillenförmigen Ausnehnun; eng-umschlossen ist und Stirnplatten aufweist, die in axialer Richtun gleichzeitig an den Zahnrädern und den Gehäusemittelteil dichtend anliegen.
• Za'nnradnaschinen bereiten mit ihren Stirnflächen Schwierigkeiten, insofern, als das für den lauf unvermeidliche Spiel zwischen den Zahin.-radkörpern und den beiden Stirn:Flächen des umgebenden Gehäuses nicht beiderseitig verteilt werden kann. Die Zahnräder schieben sich schon nach den ersten Umdrehungen in die eine Endlage des axial gegebenen Spieles und lassen den Öldruck sich sauf der Seite des sich vergrUßernden Spaltes bis auf den Wellendurchrneasex der Räder ausbreiten.*Die auf dieser Seite sich entwickelnde Axia.kraft belastet die andere Seite der spielfreien Axläge so, daß dort Freßerscheinungen auftreten, Es sind Maschinen bekannt, bei denen diese vom axialen Spiel herrüh# renden Störun3en durch axial beweglißhQ.Stirnfläahen beseitigt wurden, die meistens MM Räumen untergebracht werden, die durch den äußeren Urfax; der Zahnräder bestimmt sind. Diese ein- oder WOeraeitig angebrachten bewefichbn Stirnflächen werden mittels axialer Oldruckfelder so gegen die Räder gedrückt, daß die aus den Zahnkammern und den Druckfeldein herrührenden Kräfte so weit ausgegli=-chen sind, daß nur eine geringe sui die Räder hin wirkende axiale Kraft zum Zwecke der Dichtung übrig bleibt. Dabei sind die Stirnflächen an Teilen vorgesehen, die kolbenartig in dem die Zahnräder enthaltenden brillenartigen GehUuaeinnenraua gleiten.

  U hat sieh gezeigt, daß die 3estimmung der axialen Kräfte schwieri -.

  keiten berei-ret, insofern, als der Druckaufbau der in den zwischen

  Druck- und Saugseite liegeirden Zahn_kamern nicht genau beherrscht

  werden kann. Durch I#'ederunCen des Gehäuses und durch Blinlaufen der

  Räder im Gehäuse treten Veränderungen auf, die bei. der Dimensionie-

  rung der axialen Druckfelder berücksichtigt werden Müssen. Im iJ,esent-

  lichen richten sich die DitioIL;räfte so aus, daß die Kottern als nahe-

  zu bis an die Saugraumseite hin gefüllt betrachtet iaeraen közMen.

  Es sind hier Mittel ergriffen worden, um die aus den Zahnkarartern her

  wirkenden Kräfte zu verkleinern. Durch Herumführen des Sauraumes bis

  nahezu an den Druckraum so weit, claß wenigstens noch ein Zahn abdich-;

  tend gegen den Druckraum wirksam werden konnte g ließ sich die axiale

  und auch die radiale Kraft so verkleinern, dnß mit erheblich Geringem-

  . ren Andruckkräften tirici entsprechend geringeren Reibungen gearbeitet

  werden konnte. Derartig aufgebaute Zahnradmaschinen weisen einen gu-

  ten Gesamtwirkungsgrad auf.

  Ein Nachteil dieser Ausfiülrung ist, daß das zahr-irad gegen den Druck-

  raum zur Anlage gebracht werden nuß, zu welchen Zweck über die Lager

  Druckkräfte auf die Radwellen übertragen werden riüsseh, die das am'

  Druckraum üblicherweise vorhandene Spiel beseitigen. So ausgerüstete

  I:aschinen haben reist eindeutig ,definierte Zage von Saug- und Druck-

  raum, sind also nicht ohne weiteres mit Drehsinn und Druckleitungsan-

  schluß beliebig einsetzbar.

  Es sind auch Maschinen bekanxit, bei denen der saugseitige Raun den

  axialen Belastungsnechanismtas durch ein besonderes Feld vom Hochdruck _

  freigehalten vr.rd, so daß die axial wirkenden Kräfte auf die Lager-

  körper so ausgerichtet sind, daß diese nicht zim Kippen neigen.

  Auch diese Hauohinsn lassen nicht ohne weiteren einen betriebi$en-

  lechsel von Beug- und Drucksaite $u.

  Der Erfindung liet-t die Aufgabe zugrunde, eine Zahnradmaschine zu

  schaffen, bei welcher einerseits auch bei hohen Drücken sowohl auf-

  der Hochdruck- als such auf der Niederdruckseite-eine sichere Ab-

  dichtung erfolgt, bei weicher aber andererseits euf keiner Seite ein

  unzulässiger Anpressdruck und. übermäßige Reibung zwischen Zahnrädern

  und Stirnplatte auftritt.

  Der Erfindung liegt insbesondere die Aufgabe zugrunde, eine Zahnrad-

  maschine $u schaffen, bei welcher Hochdruck- und Niederdruckseite*

  ohne weiteres vertauschbar sind. . .

  UrfindunE;egerdiß wird das dadurch erreicht, daB wenigstens eine der

  Stirnplatten mit axialen Spiel in einem an das Gehäusemittelteil an-

  schließenden zweiten Gehäuseteij angeordnet ist; und'.

  daß der Raum syrischen Stirnplatte und zweitem Gehäu$eteil von dert- =-

  IioeÜdruck der "Maschine beaufsehlagt ist, - - '.

  daß jedoch in Bereich der Eintrittkamner und der Auetrittskamer dei

  Maschine än der Außenseite der Stirnplatte Druckfelder abgegrenzt

  sind, deren Wirkflächen in wesentlichen die gleiche Größe besitzen,

  wie die zugehörigen Kammern und welche mit diesen Karuuzern in VerbIri-

  dung stehen.-

  Auf -

  diese Weise wird der Einfluß der Eintrittekamer und der Austritte

  kamer auf die axialen Kräfte ausgeschaltet, da dort auf beiden Seiten

  der Stirnplatte der gleiche Druck herrscht. Auf der restlichen fliche

  der Stirnplatte wirkt der Hochdruck und drückt die Stirnplatte gleich-

  mäßig und syraretrisch an die Zahnräder und das Gehäusemittelteil an.

  väbei ist es bleichgültig, welche der beiden Kammern die Noclidruck-

  und welche die Iliederdruckkanner ist. - .

  Die Erfindung kann in der Weise verwirklicht vrerden, daß eine Yrtrbin-

  dunG zwischen den auf der Außenseite der Stirnplatte gebildeten Hoch-

  druckrau und denjenigen Zalukamern besteht, die von der Eintxitts-

  kenaer bzcy. der Austrittakanaer gerade ständig durch wenigstene' einen

  Zahn getrennt wind.

  Durch den Hochdruck Yrerden die Zahnräder geringfügig jeweils zur Niederdruckseite hin verlagertb Während die Zähne auf der Niederdruckseite dicht an der Wandung des Gehäusemittelteiles.anliegt, bildet sich auf der Iiochdruekseite ein enger Spalt, durch welchen sich der. Hochdruck von der Hochdruckkammer her in die angrenzenden Zahnkammern fortpflanzt und Ton dort über die besagte-Verbindung zu der Hochdruckraum auf der Außenseite der Stirnplatte - gelangt.Auf der Niederdruckseite liegen die Zahnräder dagegen dicht an der Wandung an, so daß keine Verbindung, zur Niederdruckkammer besteht, Auf diese Weise wird -autömatiseh die Außenseite der Stirnplatte stets der Hochdruck ausgesetzt, gleichgültig, wie die Maschine betrieben wird und-wo die Hochdruckseite ista Diese Konstruktion bietet noch einen weiteren wesentlichen Vorteil, nämlich denn daß der Hochdruckbereich bis dicht an die Niederdrucker herangeführt wird. Die der Niederdruckkammer benachbarte Zahrikarmer steht ja ebenfalls mit dem Hochdruckraum auf der Außenseite der Stirnplatte- in Verbindung und ist, wie gesagt, durch die an die* . Wandung angedrückten Zähne gegen die Niederdruckkammer abgedichtet Durch dieses Herumziehen des Iiochdruckraunes werden die@reaultierenden Radialkräfte klein ;gehalten.
• Eine vorteilhafte äonstruktion ergibt sich in der Form,, daB auf den; Wellen der Zaluuäder@ Büchsen axial beweglich sind, welche einerse@te jeweils in einer von der Welle durchsetzten Bohrung der Stirnplatte mittels eines Rundechnurringes abdichtend geführt sind und andererseits mit einem, radialen Flansch dichtend an Lagerringen anliegen, welche in iacklochbohrungen des zweiten Gehäuseteils sitzen und die Wälzlager für die Wellen enthalten] wobei die Buchsen gleichzeitig durch die Sacklochbohrungen zentriert werden und ihrerseits die Stirnplatte zentrieren.

  Zweckräßigerweise - Bind die auf die Stirnplatte wirkenden Felder

  symmetrisch. zu der Verbindungsebene der Zahnradachsen angeordnet.

  Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen

  und in folgenden beschrieben: -

  Fig. 1 ist eine perspektivische Darstellung einer Zahnradmaschine

  -nach der 'Erfindung, bei welcher einzelne Teile weggebrochen darge-

  stellt sind. ..

  Fig.. 2 ist-eine Draufsicht auf die Stirnplatte; die teilweise abge"

  ;brachen dargestellt ist, um die darunterliegenden Zahnräder I

  zu zeigen.

  Figo 3 zeigt einen längssohnitt durch die Lagerung. eines- Zahn-

  rades* .

  Nig4 4-zeigt eine Draufsicht auf die Stirnplatte ritt den darauf

  vorgesehenen Druckfeldern..

  mit 1 ist ein Gehäuseteil bezeichnet, der zwei. Leitung§ansehlüsse

  2 und 3 aufweist. Das Gehäuseteil 1 trägt außerdem den Wellenanoehluß

  . 4 für den An- bzw. Abtrieb der iiaschineo * S und 3 sind zwei meisten

  gleich große Zahnräder, die miteinander kämmen-«und dichtend in einen

  Plattenteil, Zahnradgehäuse 7,laufen. Die Wellen 4 und £i sind auf

  Wälzlasern oder auch auf anderen, die holen Belag tungen der Wellen

  auftirlinenden Lagerstellen gelagert. Die Wellen 4 und 3 werden über

  Paßfedern g nicht drehend rast den beiden Zahnräciorn verbunden, Die

  die fi°;tierkÖrper tragenden Hinge 10 und 101 sliid in dem Gehäuse 1 und

  deu Ab@johlußdeckel 11 eingepreßta

  Untur Itnt bereitrc genannten clb#@[email protected]@ri:.ckc:1 -11 1.st mIt eLioa erlieb-

  lic;hc;xitlaic:.t'[email protected] dif: br.1i1: )lifiilli;e flachet=l,[email protected]. 12 eingebracht

  Sirr :1£>> _,t mit ihrer pltuitri 2lsichf. ai),4ofi1 ü;rr@;etx dl. ; Za@üiriclr:r 5 Und 6,

  alfi iluoll gegen fIFl:3 an-; Allu dr!tt ?-'iatiT1tetl PA.91,tio-

  nen sind genau gleich #1£ohtgehnlten, ao daß keil; Spalt riwiechan ihnen

  und der Otirnplatte 12 ciicli einstellen kann

  Zur axialen Abdichtung der Zahnräder gegenüber dem Raun, in den die pellen sich drehen, wird die brillenförmige Stirnplatte 12 durch 2 mit Rundschnurringen 13 versehenen Büchsen 14 zur Anlage gebracht. Die Büchsen 14 werden durch geeignete Einpaßstellen zentrisch zu den Wellen gehaltert und legen sich gegen die Lagerringe 10 dichtend an. Der in der Karner 15 zwischen den beiden Positionen 12 und 11 vorhandene Druck schiebt die Büchse 14 Gegen die Positionen 10 und veranlaßt sie dort zu einer dichtenden Anlage# während gleichzeitig die Stirnplatte gegen die Zahnräder angedrückt wird.
• Eventuell durch diese Dichtstellen durchtretendes Öl kann über den Spalt 16, der zwischen der faßteder 9 und dem Zehnrad vorhanden ist,' abfließen und der drucklosen Seite zugeleitet werden. Fig. 2 läßt erkennen, daß bei Drehrichtung nach Pfeil. 1? die Zahnräder aus dem mit s bezeichneten Saugraum bei Pwcapenbetrieh 01 in ihren Zahnkammern mitnehmen, das schließlich bei p wieder an den Druckraue abgegeben wird o Infolge der durch den Öldruck eintretenden Verlagerungen der Räder,-die mit ihren Wellen in den Wälzlagern ein gewisses Spiel aufweisen, das durch elastische Verformaag der Körper nach vergrößert wl.rdl legen beide Zahnräder etwas ezentrioch in ihren Gehäuse. Auf der Seite a tritt hierbei ein dichtender Absohluß ein, während auf der Druckseite bei p eine älaffung zwischen den Zahnrädern und den Gehäum

  bohrurigen tau f tri t t . nenn auch diese Klaffung gering in t, so bietet

  sie schon die Mtigl iu@eeiner geringen Rucks trönung aus dem Raun p,

  fiber die i:r4ten baiflan Zahnköpfe in einen Raum hinein, der über vier

  Vorbintlun£;isiiitten ifi mit clean Kammerraum 15 in Verbindung steht. Dir

  flatiu 15 minnt deal livlien Öldruck an und führt ihn bis in den Bereich

  der :@sii ars.i tr@ fic#j# 7,tdiiiräaer, an welcher a telle tiie Zsiinäpfz dichtend

  aL-;eti da:> 'I anliegen* In dieser ;te.fle kauui azlaa.l

  ,und radLil Lain tii @siirückftleßeus Wegen des niederen Drucken ui llaum

  13 wiir=lü ,i i Li.@i if i @i L ts 1 2 vom äußeren-Druck beaufschlagt finit großer

  Kraft sich gegen die Zahnräder anlegen. Um, dieses zu verhüten, ist

  auf beiden-Seiten der Ein- und Auetrittakammern ein Rundschnurring-

  feld 19 angeordnet, das etwa die Größe des inneren drucklosen Peldee

  ausmacht, jedoch ein klein wenig geringer ist, als dieses. Hierdurch

  wird der äußere auf die Stirnplatte wirkende Druck oo weit reduziert,

  daß in Bereich der drucklosen Seite keine Einklemmung der Zahnräder

  erfolgen kann. Damit sich innerhalb des Rundschnurrixg-feldes 19 kein

  mücontrollierter Druck einstellen kann, ist in ihm eine Verbindung

  20 bis In -die gamner'des Saug oder Druckraumes durchgebohrt. Pig.1,

  zeigt die Durchtrittsbohrungen 20, die in Aussparungen 21 der Stirn-

  platte 12 hineinmünden, die ihrerseits den Zutritt des Öles zu den

  Zahnlcammern über die Stirnflächen möglich machen. _

  Die in den wesentlichen Partien beiderseits vom Druck umspülte Stirn-

  platte 129 auf der einen Seite durch die Kanuaer 15,. auf der anderen

  Seite durch die Zahnkammern der Kreiden Räder 5 und 6 und deren Druck-

  raun, hat nur noch geringe axiale Tendenzen, die aber zur Abdichtung

  der Zahnräder gegenüber ihrer Welle und den Zahnkammern auf der Sauf-

  seite genügen, so daß sehr geringe Reibungsverluste in dieser Pumpe

  auftretent die mit besonders hohem Wirkungsgrad arbeiten kann.

  Das auf der Saubraumseite von den Zahnrädern sufgenoMuene Öl wird

  nach einen kurzen Drehweg über die Verbindungsnuten 18 mit dem Druck-

  öl in Verbindung gebrachte dae sich in Raun 15 befindet und im wesent.

  liehen hier abgeschlossen ist. Der hierbei auftretende Kompressionn-

  stoß kann sich jedoch nicht ausbreiten, da die Kammer 15 im wesent-

  lichen geschlossen ist. Es stellt sich ein entsprechend ruhiger Lauf

  der Pumpe. ein. Die Pederung der Karner 15 und den Ölinhaltes genügt

  zum Ausgleich des Drucken in denkleinen Zahnkamern. Das` dabei in

  der Kammer 15 verlorengehende ölvolumen geht durch den schon vorher

  auf der Druckseite genannten Spalt zwischen Zahnkopf und Zabaradge-

  häuse 7 hindurch. Sein ZufluB Zu der Karner 15 ist so langsam und

  stoßfrei,.daß auch hier kein Geräusch übertreten kann.

  Durch die symmetrische ,Ausbildung- der Druckfelder 19 und der Verbiri-

  dungmiuten 18. ist ein für beide Drehrichtungen gleichartiger Betrieb

  möglich.

  Zig. 1 Zeigt, .wie die drei Plattenteile der Pumpe zusa=engefaßt sind_

  Ihre präzise -Stellung zueinander ist gegeben durch Paßstifte 22, die

  alle drei Teile lagesicher miteinander verbinden. Außerdem ist ein

  ganz von Schrauben 23 angeordnet, der den Abschlußdeekel 11 gegen

  das Gehäuse 1 anzieht. -Das zwischen diesen beiden Positionen liegende

  Zahnradgehäuse 7. wird hierbei eingeklemmt. Ein Rundschnurring 2¢ ver-'

  hindert, daß aus der Kammer 15 Drucköl sich zwischen die Spalten ein='

  quetschen-und-.aus der Maschine austreten kante Durch diesen Rung-

  aehnurring wird ein Peld abgegrenzt, das mit großer axialer Kraft die

  beiden Teile 11 und 7 voneinander trennen möchte. Die Trennkräfte

  werden von den Schrauben 23 auf das Gehäuse 1 übertragen, gegen das

  sieh das Zahnradgehäuse 7 legt,- An dem Gehäuse 1 befindet sich eine:

  Rille 25 mit. einer Abflußbohrung 26, die zu dem drucklosen Raum inner-

  halb der iellenlagerung führt. Diese Stelle wird also drucklos sein:

  Da das von der.Nute 25 umschlossene Feld kleiner ist, als das Ton dem

  Bundschnurring 24 mit seinem äußeren Durchmesser gegebene Peld, iet

  eine Überschußktaft vorhanden, die dichtend zwischen den Positionen

  1 und-7 wirksam wird. Das Gehäuse Ist auf Grund dieser Anordnung auch

  da= noch dicht, wenn die Schrauben 23 zpB. nur. leicht angesogen sind,

  weil die Kräfte' die aus dem Rundschnurring 24 her in axialer Rich-

  tung wirksam werden, die beschriebene Abdichtung ausüben können. 1s

  würde sich hierbei lediglich zwischen dem Zahnradgehäuse 7 und den

  Absahlußdeekel 11 ein dünner Spalt einstellen, der dem Runds cixnurring

  24 gefährlich werden könnte, wenn die Lockerung der Schrauben zu groß

  geworden ist. ..

  Infolge der engen Begrenzung des Saugraumes und der weit herumreiehen-

  denduadehnung des Druckraumes bleibt nur eine schmale Zone für die .-

  Wirkun<; der Druckkraft in radialer Richtung übrig, die durch den

  Pfeil 27 angedeutet ist. Die Belastung der Wälzlager bleibt demzufolge gering.-Es läßt sich mit der Pumpe also ein hoher Betriebedruck fördern, ohne eine Überlastung dieser hager befürchten Zu müssen.
• Wie der symmetrische Aufbau aller Pumpenteile erkennen läßt, iet die Funktion in beiden Drehrichtungen und 3.n beiden Belastungsfällen ftr Ein- und Austritt die gleiche. Immer wird sich die beschriebene Wirkung einstellen. Die Naschine ist also als Pumpe und als Motor für beide Drehrichtungen geeignet und besitzt den für liotorbetrieb ausreichend guten Wirkurrgsgrado -.

Claims (1)

1. . Patentansprüche '1) Zahnradmaschine mit einen Zal)pradpaar, das ton einem Gehäusemittel= teil mit einer brillenförmigen Auenehmung umschlossen ist und Stirt platten aufweist, die in axialer Richtung gleichzeitig an den Zahn- rädern und dem Gehäusemittelteil dichtend anliegen, dadurch. gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Stirnplatten (12) mit axialem Spiel in einem an das Gehäusemittelteil (7) anschließenden zvmiten Gehäuse- teil (11) angeordnet ist, und daß der Baum (15) zwischen Stimplatte (12) und zweitem Gehäuse- teil )11) von den Hochdruck der Maschine beaufsehlagt ist, da jedoch in Bereich der Eintrittske=er (s) und der Austritte:: kamen (p) der Maschine an der Außenseite der Stirnplatte (12) Druckfelder (19) abgegrenzt Bind, deren Wirkflächen im wesent- liehen die gleiche Größe besitzen wie die zugehörigen Kammern (s*,p) und welche mit diesen Kammern (s,p) in Verbindung stehen. 2) Zahnradmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbindung (1t3) zwischen dem auf der Außenseite der Stiruplatte (12) gebildeten Hochdruckraum (15) und denjenigen Zahnkamern be- steht, die tau der Blntritt®kammer - (a) btmrro der Au$trittekamner (p) gerade ständig durch wenigstens einen Zahn getrennt sind. 3) Zahnradmaschine nachknepruch i oder 2, dadurch gekennseichnet,,daß auf den Wellen (ß) der Zahnräder (ß) Büchsen (14) axial beweglich sind, welche einerseits jeweils in einer von der Welle (8) dutah- set$ten Bohrung der Stirnplatte (12) mittels eines Rundsehmurxingee (13) abdichtend geführt sind und andererseits mit einen radialen Plansch dichtend an Lagerringen (10) anliegen, welche in Sackloch- bohrengen des zweiten Gehäuseteile (11) sitzen und die wälzlüger für die Wellen .(8) enthalten, wobei die Buchsen (14) gleichzeitig durch die Sacklochbohrungen zentriert werden und ihrerseits die Stirnplatten (12) zentrieren.. 4) Zahnradmaschine nachreinem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch Bekenn= zeichnet, daß die auf die Stirnplatte wirkenden Felder symmetrisch zu der Verbindungsebene der Zahnradaehsen angeordnet sind. 5) Zahnradmaschine nach einen der Ansprüche 1 bis 4, dadurch geItennzeichnet, daß das Gehäusemittelteil (7 ), welches die Zahnräder (5,G) aufnimmt, zwischen dem besagten zweiten Gehäuseteil (11) und einem dritten Gehäuseteil (1) angeordnet ist, daß das dritte-Gehäuseteil (1) eine brillenförmige, die Ausnehnung des Gehäusenittelteiles (7) umschließende Nut (25) aufweist, die . mit einen Uiederdruckraum verbunden ist und das sich Mri.schen Ge-w häusemittelteil (7) und dritten Gehäuseteil (1) ausbildende Drums felg begrenzt, daß zwischen den Gehäusemittelteil (7) und dem zweiten Gehäuseteil (11) ein Rundschnurring (24) angeordnet ist, welcher den sich zwischen Gehäusemittelteil (7), Stirnplatte (12) und zweitem Ge- häuseteil (11) ausbildenden Druckraum (15) begrenzt, dessen Fläche größer ist als das Druckfeld zwischen Gehäusemittelteil (7) un$' dem dritten Gehäuseteil (1), und daß Sehraubbolzen (23) vorge-" sehen sind, die alle drei Gehäuseteile miteinander verbinden.