DE1703180C - Dichtungsausbildung an einer Zahn radpumpe oder einem Zahnradmotor - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Dichtungsausbildung an einer Zahnradpumpe oder einem Zahnradmotor mit zwei im Eingriff stehenden Zahnrädern, an deren mindestens einer Stirnseite wenigstens ein Druckkörper (hierzu zählen auch büchsen- bzw. brilienförmige Lagerkörper) anliegt, der auf seiner den Zahnrädern abgewandten Seitenfläche mehrere von einer einstükkigen Dichtung getrennte Druckfelder aufweis·, denen das Druckmittel über einen keilförmigen, vorzugsweise im Betrieb unter Einwirkung des von der Hochdruckseite der Pumpe wirkenden Drucks entstehenden Spalt am Außenumfang des Druckkörpers zugeführt wird.

Aus der britischen Patentschrift 769 763 ist eine Zahnradpumpe bekannt, bei der die beiden Wellen der Zahnräder in Buchsen gelagert sind. Die auf der Ar.triebsseite liegenden Buchsen sind axial verschiebbar und werden unter Druckeinwirkung so gegen die Zahnradscitenflächen gepreßt, daß sie in dichtende Berührung mit diesen kommen. Dazu sind zwischen der den Zahnrädern abgewandten Seite der Buchsen und dem Deckel des Gehäuses in einer Ebene eine größere Anzahl Partialfelder angeordnet, die durch eine im wesentlichen achtförmige, um die Außenkontur der Buchsen herumgelegie Dichtung begrenzt werden. Die Partialfelder von meist ovaler Form sind als Ausnehmungen in den achtförmigen Dichtungen um die Wellen der Zahnräder gereiht angeordnet. In den Partialfeldern befindet sich unter Druck stehendes Druckmittel, das über die Flansche der Buchsen durchsetzende Bohrungen zu den Partialfeldern gelanst. An der Hochdruckseite, d.h. direkt über der Eingriffstelle der Zahnräder, befindet sich ein Hochdruckfeld. Der Druck in den Partialfeldern nimmt zur Niederdruckseite hin entsprechend dem Druckabfall in den Zahnkammern ab, d. h., an der Niederdruckseite liegt ein Niederdruckfeld. Diese Partialfelder dienen ausschließlich dem axialen Kraftausgletch; jedes Partialfeld steht jeweils nur mit einer Zahnkammer in Verbindung. Der Druckaufbau in den Zahnkammern bleibt hierbei völlig unbeeinflußt.

Außerdem ist aus der USA.-Patentschrift 3 348 492 eine Zahnradpumpe bekannt, bei der an einer Seite der Zahnräder ein druckbeaufschlagter Druckkörper angeordnet ist. An der den Zahnradseitenflächen abgewandten Seite befinden sich mehrere von einer einstückigen Dichtung begrenzte Druckfelder, zu denen das Druckmittel über am Umfang der Druckkörper angeordnete Ausnehmungen g^'angt. Dadurch, daß sich unter der Druckeinwirkung von der Hochdruckseite der Pumpe her am Druckkörperaußenumfang ein Spalt öffnet, sind die Ausnehmungen jeweils ungedrosselt mit der Hochdruckseite verbunden. So entstehen jeweils zwei Druckfelder, die auszchließlich dem Axialdruckausgleich dienen: ein großes mit der Hochdruckseite verbundenes und ein kleines mit der Niederdruckseite verbundenes Druckfeld. Eine — wie sich gezeigt ha» — Verminderung des vom plötzlichen Befüllen der umlaufenden Zahnkammern mit Druckmittel herrührenden Betriebslärms läßt sich mit dieser Pumpe nicht erzielen.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitgehend geräuscharme Zahnradmaschine zu schaffen, bei der die axiale Abdichtung der Zahnkammern den jeweiligen Betriebszuständen der Zahnradmaschine entsprechend erfolgt und die trotzdem sehr einfach im Aufbau ist.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß die Druckfelder in radialer Richtung über den Spalt hinaus offen sind und dort von einem zwischen Gehäuse und Deckel in einer vollständig außerhalb des Außenumfangs der Druckkörper verlaufenden Nut unter Spannung angeordneten, endlosen Dichlring begrenzt werden, dessen Querschnitt im nicht gespannten Zustand größer ist als der Querschnitt der Nut, wobei der Dichtring den Druckfeldern zugewandte, im Abstand voneinander angeordnete Ausnehmungen hat.

Es ist zwar an sich bekannt, daß bei Zahnradpumpen die Druckfelder in radialer Richtung über den Rand hinaus offen sind und dort von einem endlosen Dichtring begrenzt sind. Der bekannte endlose Dichtring hat aber nur einen gleichbleibenden Querschnitt und gestattet so dem Druckmittel an ihm entlang von einem Druckfeld zu anderen, mit niedrigerem Druckniveau zu strömen.

Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus ' tlen L'nteransprüchen.

Em Ausfüh.-ungsbeispiei der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt. Diese zeiat in

Fig. I einen Längsschnitt durch eine Zahnradpunipe gemäß der Erfindung,

Fig. 2 eine Ansicht des \om Zahnradpumpenee-Iiäu>e abgenommenen Abschlußdeckds mit darin an- *e·.'."dπ et en Dichtungen,

!-: s. 3 einen Schnitt nach der Linie MI-IiI der Fi -■ 1-

!'ig. J einen vergrößerten Schnitt nach der linie I\ iV der F ig. 2.

^: i g. 5 einen Profildichiring im nichteinüebauten Z-.:--.:tnd. ' ,₅

F: 2.6 eine andere Ausführungsform Ue: Zahnr^ : ;mpe nach F i g. 3.

e in der Zeichnung dargestellte Zahnradpumpe h. .:p. Gehäuse 1 mit einem aus zwei durchsehenden, -; -.eüweise überschneidenden Bohrungen 2'. 2" ge- ao 1\: - :ui Innenraum 2. Auf der einen Seite des Gehäus: · .st ein Abschlußdeckei3 fest und dicht, auf der ι,. . :en Seite ein Stirndeckel 4 ;n gleicher Weise angei. .übt. Im Stirndeckel 4 ist eine Bohrung 5 an- £. ^:nei. durch die eine Antriebswelle 6 geführt ist; in (' '"^hrungS befindet sich eine Wellendichtung 7, , xx Abdichtung der Antriebswelle 6 dient.

; Innenraum 2 sind zwei miteinander im Einsriff s :ide Zahnräder8, 9 angeordnet, deren Wellen 6, ■■ Buchsen 11, 12, 13 und 14 gelagert sind. Die )■■ >en II bis 14 haben z>lindrische Form, deren .!!durchmesser etwas, beispielsweise 0.2 mm kleit: · ι als der Durchmesser der Bohrungen 2' und 2". Γ Außendurchmesser der Buchsen entspricht dem K ;"\reisdurchmesser eier Zahnräder 8,9. Jede Ii i-e hat an ihrem Außenumfang eine einseitige, « über ihre gesamte Länge erstreckende AbHa-( \'i 15, wo die überschncidungslinien der Bohrunj :■' und 2" zusammentreffen. Die Buchsen Il bis J 'id axial verschiebbar und liegen mit je einer Seite j. ·:) die Zahnradseitenflächen. Die Länge derBuch-5 Il bis 14 ist so bestimmt, daß sie zusammen mit r Zahnradbreite die Länge des Gehäuseinneprau-1 2 bis auf ein geringes Axialspiel ausfüllen.

.· ■■'. ischen den den Zahnrädern abgewandten Stirns■..;■ :n der Buchsen und zusammen mit einem Teil der J-. lseite de& Gehäuses 1 einerseits und dem Abs. !ußdeckel 3 bzw. dem Stirndeckel 4 andererseits hi'idet sich jeweils ein sehr schmaler Spaltraum 16, IT. der durch einen Profildichtring 18 in einer Nut 19 des Abschlußdeckels 3 und des Stirndeckels 4 nach au'vn abgedichtet ist.

Der Profildichtring 18 hat rechteckigen Querschnitt und im nichteingebauten Zustand Kreisringform (F i g. 5). An seinem Innendurchmesser sind mehrere voneinander getrennte, rechtecknutförmige Ausnehmungen 20 angeordnet, die parallel zur Ringachse verlaufen. Die Dichtflächen 21, 22 des Profildichtrings, die in zu seiner Achse senkrechten Ebenen liegen, werden also nicht unterbrochen.

Der Profildichtring 18 wird mit einem Überstehmaß 23, d. h., die Höhe des Profildichtrings ist größer als die Tiefe der Nut 19, in die Nut 19 eingelegt. Das Überstehmaß 23 ist größer als es normalerweise zur Erzeugung einer gewissen, die sichere Abdichtung garantierenden Vorspannung des Dichtrings nötig wäre. Das durch das Überstehmaß 23 bedingte Mehrvolumen des Profildichtrings wird beim Zusammenbau der Gehäuseteile in die Ausnehmungen 20 des Profildidnrings 18 \erdrängt, su daß die Nut 19 mindestens abschnittsweise ganz ausgetollt ist.

Die in der; Spalträiimen 16. 17 entstehenden unJ von den Profildichtringen 18 umgrenzten Felder sind durch ie cine ebenfalls in einer Nut des Abschlußdekkels3 und des Stirndeckels 4 eingelegte Dichtung 25 in kleinere Partialfelder 27 bis 32 aufgeteilt.

Die Dichtung 25 ist aus zwei miteinander verbundenen Kreisabschnitten, von denen jeder einen Zapfen der Wellen 6, 10 mit Abstand zu ungefähr zwei Dritteln umgreift, so zusammengesetzt, daß sich etwa die Form einer »Drei < ergibt. An den Außenteilen der Kreisabschnitte sind je drei sternförmig nach außen laufende Finger 26 angeordnet, die die Partialfelder 28. 29 und 31, 32 abgrenzen. Die Finger 26 sind so lang, daß sie über den Rand de: Buchsen Il bis 14 hinausgreifen und daß dennoch ein springer Abstand bis zu dem sie außen umschließenden Profildichtring 18 verbleibt. Die Dichtung 25 hat rechteckigen Querschnitt; ihre am Boden der Nut 24- liegenden Kanten sind mit Radien verschen, die beiden anderen Kanten sind scharfkantig ausgebildet. Der Dichtung 25 ist einseitig ein sich über ihre ganze Höhe erstreckender Streifen 33 aus geeignetem Kunststoff, insbesondere aus PA, beigegeben, der an der senkrechten, dem Partialfeld 30 zugewandten Wandung der Nut 24 liegt. Der Streifen i3 umgreift die beiden an den Enden der Kreisabschnitte angeordneten Finger 26 ganz und die die Partialfelder 28, 29 bzw. 31, 32 gegeneinander abgrenzenden Finger noch zur Hälfte und endet dabei jeweils an der Spitze der mittleren Finger. Er stütz t die aus weicherem Material bestehende Dichtung 25.

Jedes der Partialfelder 28, 29 und 31. 32 ist durch Kanäle 34, die als achsparallele Nuten in der Außenkontur der Buchsen Il bis 14 angeordnet sind, mit den darunterliegenden Stellen on den den Zahnrädern 8,9 zugewandten Stirnseiten der Buchsen verbunden. Das Partiaifeld 27 ist über einen Kanal 36 direkt mit der Hochdruckseite, das Paitialfeld 30 über einen Kanal 35 mit dem Niederdruckzulauf der Pumpe verbunden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Zahnradpumpe ist in Fig. 6 gezeigt. Die Buchsen 11 und 12 sind vollzylindrisch ausgebildet. Sie sind durch eine nicht dargestellte Stiftverbindung gegen Verdrehen gesichert. In jeder der 3uchsen 13 und 14 ist eine Ausnehmung 15' angeordnet, in die die Buchse 11 bzw. 12 genau eingepaßt ist.

Beim Betrieb dtr Pumpe legen sich die Buchsen 11 bis 14 unter der Einwirkung des Förderdrucks gegen die Wandung des Innenraums 2 des Gehäuses 1 auf der Niederdrucks-ite. Dadurch entstehen keilförmige Spalte 37 zwischen der Außenkontur der Buchsen 11 bis 14 und der Wandung des Innenraums 2. die sich zur Niederdruckzulaufseite der Pumpe hin verjüngen, die aber vor der Niederdruckseite enden.

Um diese keilförmigen Spalte 37 wird nun das Druckmittel in kleinen Mengen zu den umlaufenden Zahnkammern sowie zu den Partialfeldern 28, 29 und 31, 32 geleitet. Die die Kanäle 34 bildenden Nuten in der Außenkontur der Buchsen dienen zusätzlich der Beaufschlagung der Partialfelder. Diese stehen nun unter einem von den Betriebsbedingungen der Pumpe abhängigen Teildruck, das Partiaifeld 30 unter Niederdruck, die Partialfelder 29, 31 unter einem geringeren, die Partialfelder 28, 32 unter einem höheren Zwischendruck und das Partiaifeld 27 endlich unter

Hochdruck. Die in den Partialfeldern wirkende Kraft ist stets etwas größer als die vom Druckmittel herrührende Kraft auf der den Zahnradseitenflächen zugewandten Seite der Buchsen 11 bis 14. Diese Kraft bringt die Buchsen in dichtende Berührung mit den Zahnradseitenflächen.

In den Partialfeldern 27,28,29 und 30 und entsprechend 27, 32, 31 und 30 herrscht jeweils ein vom Druck des benachbarten Partialfeldes verschiedener Druck. Ein Hinausquetschen der Dichtungen 25 aus ihren Nuten 24 in die Spalträume 16, 17, was unter der Einwirkung des auf einer Seite herrschenden höheren Flüssigkeitsdrucks geschehen könnte, wird durch die beigegebenen Streifen 33 aus Kunststoff verhindert.

Die Form der Profildichtringe 18 verhindert ein Strömen des Druckmittels an den Profildichtringen entlang, etwa in den Nuten 19. zum mit Niederdruck beaufschlagten Partialfeld 30, da die Nuten jeweils teilweise vollkommen ausgefüllt sind und somit keine Strömungskanäle bilden, was bei den üblichen Dichtungsringen, wenn sie nicht in genau tolerierten Nuten liegen, meist der Fall ist.

Kommt im Betrieb der Pumpe eine mit Druckmittel gefüllte Zahnkammer von der Zulaufseite her — das Druckmittel steht also noch unter Niederdruck — in den Bereich des ersten Partialfeldes 31 oder 29, so wird das Druckmittel im Partialfeld, das unter einem etwas höheren Druck steht, einen Druckausgleich erfahren. Zugleich wird der Druck in der Zahnkammer etwas ansteigen. Da über den sich stetig vergrößernden Spalt 37 andauernd eine Verbindung zwischen den Zahnkammern, den Partialfeldern und letztlich mit der Hochdruckseite besteht, wird ein stetiger, sich

is ständig verstärkender Druckaufbau in den Zahnkammern bei ihrem Umlauf erreicht. Diese »Vorsteuerung« der Zahnkammer bewirkt eine wesentliche Minderung der Betriebsgeräusche der Pumpe, wobei zugleich ein sehr hoher volumetrischer Wirkungsgrad

ao der Pumpe erreicht wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Dichtungsausbildung an einer Zahnradpumpe (oder einem -motor) mit zwei im Eingriff stehenden Zahnrädern, an deren mindestens einer Stirnseite wenigstens ein Druckkörper (hierzu zählen auch büchsen- bzw. biillenförmige Lagerkörper) anliegt, ü. auf seiner den Zahnrädern abgewandten Seitenfläche mehrere von einer einstückigen Dichtung getrennte Druckfeder aufweist, denen das Druckmittel über einen keilförmigen, verzugsweise im Betrieb unter Einwirkung des von der Hochdruckseite der Pumpe wirkenden Drucks entstehenden Spalt am Außenumfang des Druckkörpers zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckfelder (29 bis 31) in radialer Richtung über den Spalt (37) hinaus offen sind und dort von einem zwischen Gehäuse (1) und Deckel (4) in einer vollständig außerhalb des Außenumfangs der Druckkörper verlaufenden Nut (14) unter Spannung angeordneten, endlosen Dichtring (18) begrenzt werden, dessen Querschnitt im nicht gespannten Zustand größer ist als der Querschnitt der Nut (19), wobei der Dichtring (18) den Druckfeldern zugewandte, im Abstand voneinander angeordnete Ausnehmungen (20) hat.

2. Dichtungsausbildung nnch Ar-pruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der endlose Dichtring (18) als Profildichtring ausgebildet ist, dessen Höhe in nicht gespanntem Zustand größer ist als die Tiefe der Nut (19), und daß die angeordneten Ausnehmungen (20) die in einer zu seiner Achse senkrechten Ebene liegenden Dichtflächen (21, 22) nicht unterbrechen.

3. Dichtungsausbildung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Profildichtring (18) rechteckigen Querschnitt hat und daß die Ausnehmungen (20) rechteckförmig und am Innendurchmesser des Profildichtringes angeordnet sind und über die gesamte Höhe des Profildichtringes verlaufen.