DE1953981A1

DE1953981A1 - Zahnradpumpe oder -motor

Info

Publication number: DE1953981A1
Application number: DE19691953981
Authority: DE
Inventors: Finn Feroy
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1968-10-28
Filing date: 1969-10-27
Publication date: 1970-05-06
Also published as: US3516764A; FR2021750A1; NO121990B; GB1249949A

Description

EDUARD LORENZ · BERNHARD SEIDLER · MARGRIT SEIDLER DIPL.ING.HANS KARL GOSSEL . DR. JUR. LÜDER WITT

RECHTSANWÄLTE

S¹IM I¹EROY

PuyaLlup (Washington, USA)

8 München 22, Widenmayersh-αββ 23 Telefon [0611)297194/277834 Postecheck: München 170280 Bankkonto: Bayerische Vereinsbank München, Konto 8*52019 Ihr Zeichen

Unser Zeichen 17.42 4-Tae

Zahnradpumpe oder -motor

Die Erfindung betrifft eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor mit konstanter oder veränderlicher Verdrängung.

Damit in den üblichen Zahnradpumpen und -motoren der Druck aufrechterhalten wird und ein Lecken im Innern der Pumpe oder des Motors vermieden wird, müssen die Zahnräder in dem Gehäuse genau passend und mit äußerst kleinem Abstand von dem Gehäuse angeordnet sein. Bei hoher Belastung bewirkt der auf der einen Seite der Zahnräder vorhandene Strömungsmitteldruck im allgemeinen, daß die Zahnräder ausgelenkt werden und das Gehäuse auf der entgegengesetzten Seite berühren, was zu Rei- ' bungs- und Verschleißerscheinungen führt. Infolge der statischen Reibung ist diese Erscheinung am stärksten ausgeprägt, wenn eine Pumpe oder ein Motor unter Last eingeschaltet wird. Gewöhnlich kann ein unter Last zum Stillstand gekommener Zahnradmotor" erst nach Entlastung wiedereingeschaltet werden.

In den üblichen Zahnradpumpen und -motoren ist es nicht möglich, durch die Veränderung des Achsabstandes der Zahnräder die Verdrängung zu verändern, weil die Zahnräder radial nieht bewegt werdendürfen, wenn die Abdichtung zwischen den Zahnköpfen und dem Gehäuse aufrechterhalten werden soll.

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Die Hauptaufgabe der Erfindung besteht in der Schaffung einer Zahnradpumpe oder eines Zahnradmotors, die bzw. der fast ohne Reibung arbeitet und leicht unter last eingeschaltet werden kann. Bine weitere Aufgabe besteht in der Schaffung einer Zahnradpumpe oder eines Zahnradmotors, in der bzw. dem die Zahnräder im Betrieb niemals das Gehäuse berühren. Ferner hat die Erfindung die Aufgabe, frei fliegende, im wesentlichen reibungsfreie . Dichtungselernente zu schaffen, die gegengleichen radialen Kräften ausgesetzt sind und die unter hohem und niedrigem Strömungsmitteldruck stehenden Räume wirksam voneinander trennen. Außerdem besteht eine Aufgabe der Erfindung in der Schaffung einer Zahnradpumpe oder eines Zahnradmotors, die bzw. der für eine konstante oder veränderliche Verdrängung eingerichtet werden kann.

P Diese und weitere Aufgaben gehen aus der nachstehenden

Beschreibung anhand der Zeichnungen hervor. In diesen zeigt

Fig. 1 die Vorrichtung' in einem Horizontal schnitt nach der Lini« 1-1 in Fig.. 2,

Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1 und Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie 3-3 in Fig. 1.

Fig. 4· und 5 zeigen in größerem Maßstab das -dichtungselement im Schnitt.

w In den Zeichnungen ist ein Gehäuse 10 für eine Zahnradpumpe oder einen Zahnradmotor dargestellt. Das Gehäuse hat eine Hochdrucköffnung A und eine Niederdrucköffnung B. In Seitenplatten 14- und 15 sind Lager 13 angeordnet, in denen eine Welle 12 drehbar gelagert ist. Auf der Welle 12 ist ein Antriebszahnrad 11 befestigt. Die Seitenplatten 14 und 15 sind mit dem Gehäuse 10 durch Schrauben 21 verbunden.

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Auf einem exzentrischen Teil 17 der Welle 18 ist ein leerlaufendes Zahnrad 16 drehbar gelagert. Mit Hilfe eines Handgriffes 27 kann die Welle 18 in Lagern 20 gedreht werden, wodurch der Abstand zwischen den Zahnrädern 11 und 16 und damit die Verdrängung, verändert wird.

Auf beiden Seiten jeder der Öffnungen A und B ist in .dem Gehäuse 10 je .eine Innenverzahnung 22 ausgebildet, ϊη dem Zwischenraum 30 zwischen der Wand des Gehäuses 10 und den Zahnköpfen der Zahnräder 11 und 1,6 sind Dichtungselemente 23 ange- , ordnet, die mit je einer Stirnverzahnung 24 ausgebildet sind, die mit der ihr gegenüberliegenden Innenverzahnung 22 kämmt. In einer Pumpe oder einem Motor mit konstanter Verdrängung kann die Stirnverzahnung 24 denselben Teilkreisdurchmesser haben wie I die Innenverzahnung 22. In einer. Pumpe oder einem Motor mit veränderlicher Verdrängung hat die Stirnverzahnung 24 einen etwas kleineren Teilkreisdurchmesser als die Innenverzahnung· 22, so daß sich das Dichtungselement 23 etwas abrollen kann, wenn die Stellung des Zahnrades 11 oder 16 verändert wird, ohne daß dabei die dichtende Berührung zwischen der Innenverzahnung 22 und der Stirnverzahnung 24 aufgehoben wird. Eine derartige Veränderung der Stellung des Zahnrades 11 oder 16 kann durch Auslenkung unter Last oder durch Verstellen des Handgriffes 27 zwecks Veränderung der Verdrängung erfolgen.

Die Dichtungselemente 23 können in dem Zwischenraum 30 an beliebigen Stellen angeordnet sein. Vorzugsweise sind sie im Bereich der Öffnungen A und B angeordnet, damit die seitliche Belastung der Zahnräder 11 und 16 möglichst klein ist. Wenn die Dichtungselemente 23 in der Mitte zwischen den Öffnungen A und B angeordnet wären, wäre die seitliche hydraulische Belastung der Zahnräder 11 und 16 am größten.

Im Betrieb der Vorrichtung als Pumpe kann das Zahnrad 11 im Gegensinn des Uhrzeigers und das Zahnrad 16 im Uhrzeigersinn rotieren, wobei die Zahnräder Öl von der Hiederdrucköffnung B um den Umfang der Zahnräder herum zu der Hochdrucköffnung A fördern. Im Betrieb der Vorrichtung als Motor wird durch "

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_sdie Öffnung A Hoehdrucköl zugeführt, welches das Zahnrad 11 im

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Uhrzeigersinn und das Zahnrad 16 im Gegensinn des Uhrzeigers antreibt, von der Hochdrucköffnung A um die Umfange der Zahnräder 11 und 16 herum mitgenommen wird und durch die Fiederdrucköffnung B austritt.

Im Betrieb der Vorrichtung als Pumpe und als Motor kämmen die Zähne der Zahnräder 11 und 16 miteinander und verhindern dadurch ein Lecken von Öl von der Hochdrucköffnung A zu der Niederdrucköffnung B. Jedes Dichtungselement 23 steht mit den Zahnköpfen der Zahnräder 11 und 16 in dichtender Berührung. Die Verzahnung 24 des Dichtungselements 23 steht mit der

Innenverzahnung 22 des Gehäuses 10 in dichtender Berührung. ^ Dadurch wird ein lecken von der Hochdrucköffnung A zu der Nieder-

™ druckeffnung B verhindert.

Gemäß Fig. 5 befindet sich der äußere Teil des Zahns des Zahnrades 16 in der Stellung, in der er das Dichtungselement 23 dichtend berührt, so daß ein Lecken zurück in den Hiederdruckraum verhindert wird. Unter der Wirkung des in der Öffnung A unter hohem Druck stehenden Strömungsmittels werden alle Zähne 24 des Dichtungselements im dichtenden Eingriff mit allen Zähnen 22 gehalten, so daß hier ebenfalls ein Lecken verhindert wird.

Wenn sich der Zahn P des Zahnrades 16 vorwärtsbewegt, löst er sich von dem Dichtungselement 23 in dem Zeitpunkt ab, in dem der nächste Zahn G mit dem Dichtungselement 23 in dich- ψ tende Berührung tritt. Jetzt füllt das unter hohem Druck stehende Strömungsmittel den Zwischenraum C zwischen den Zähnen 3? und G aus und strömt es durch jene in dem Dichtungselement 23 befindlichen Löcher 26, die mit dem Raum .C in Verbindung stehen, so daß das unter hohem Druck stehende Strömungsmittel auf die Verzahnungen 22 und 24 einwirkt. Auf diesen von beiden Seiten mit dem unter hohem Druck stehenden Strömungsmittel beaufschlagten Teil ' des Dichtungselements 23 wirken daher gegengleiche radiale hydraulische Kräfte ein. Auf den Raum D zwischen den Zähnen G und H wirkt das unter niedrigem Druck stehende Strömungsmittel ein; dieser Raum ist von dem Hochdruckraum auf der einen Seite

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des Dichtungselements 23 durch den Zahn G- und auf der anderen Seite des Dichtungselements 23 durch die im Eingriff miteinander befindlichen Verzahnungen 22 und 24 getrennt, so daß dieser Teil des Dichtungselements 23 infolge der Löcher 26 ebenfalls gegengleichen radialen hydraulischen Kräften ausgesetzt ist. Der in der tangentialen Richtung einseitig wirkende Strömungsmitteldruck wird von den relativ großen Berührungsflächen zwischen der Innenverzahnung -22 und der Stirnverzahnung 24 aufgenommen, wobei die spezifische Belastung so klein ist, daß sie die freie Beweglichkeit des Dichtungselements 23 in dem Zwischenraum 30 nicht beeinträchtigt.

In Zahnradmotoren und -pumpen kann man die Strömungsmenge auf einfache Weise durch eine Veränderung des Achsabstandes zwischen den beiden Zahnrädern verändern. Bei Zahnrädern mit einer Evolventenverzahnung wird durch diese Veränderung des Achsabstandes die dichtende Berührungsfläche nicht verkleinert. In den üblichen Zahnradmotoren und -pumpen ist diese Maßnahme zur Veränderung der Strömungsmenge nicht zweckmäßig, weil der Wirkungsgrad davon abhängt, daß zwischen den Zahnrädern und der Gehäusewand nur ein kleiner Abstand vorhanden ist.

Gemäß der Erfindung ist zwischen den Zahnköpfen der Zahnräder 11 und 16 und der Wand des Gehäuses 10 ein großer Zwis chenraum 30 vorhanden, so daß zur Veränderung der Verdrängung die Zahnräder auseinanderbewegt werden können. Gemäß Fig. 1 und..3 ist die Achse des Zahnrades 11 ortsfest angeordnet. Dagegen kann das auf dem exzentrischen Wellenteil 17 drehbare Zahnrad 16 gegenüber dem Zahnrad 11 so bewegt, werden, daß ihre Zähne teilweise auseinandergerückt werden. Die größte Verdrängung wird erzielt, wenn die Zahnräder 11 und 16 voll im Eingriff miteinander stehen. Durch eline Vergrößerung des Abstandes zwischen den Zahnrädern wird die Strömungsmenge herabgesetzt. Ein an dem Zahnrad 11 .angreifendes Dichtungselement 23 ist ebenfalls ortsfest angeordnet und bewegt sich nur unter der Wirkung der Druokbelaatung. Dagegen greift an dem Zahnrad 16 ein Dichtungselement 23 an, dessen Außenverzahnung 24 einen kleineren leilkreisdurchmessejr

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hat als die Innenverzahnung 22, so daß bei einer Veränderung der Stellung des Zahnrades 16 zwecks Veränderung der Strömungsmenge dieses Dichtungselement 23 frei kippen oder sich abwälzen kann, ohne daß die Abdichtung zwischen den Evolventenverzahnungen beeinträchtigt wird.

Aus der vorstehenden Beschreibung des Erfindungsgegenstandes und seiner Wirkungsweise geht hervor, daß die angegebenen Aufgaben gelöst werden. Vorstehend wurde anhand der Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel· der Erfindung beschrieben, das jedoch im Rahmen des Erfindungsgedankens hinsichtlich der Ausbildung und Anordnung der verschiedenen Teile abgeändert werden kann.

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Claims

Patentansprüche:

( )Zahnradpumpe oder -motor, umfassend ein Gehäuse mit zwei parallelen, zylindrischen Bohrungen., in denen zwei mit- . einander kämmende Zahnräder drehbar gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Wandungen der Bohrungen und den Zahnköpfen der Zahnräder ein beträchtlicher Zwischenraum vorhanden ist, der Dichtungselemente enthält, die mit den Zahnköpfen der Zahnräder in dichtender Berührung stehen und Außenverzahnungen besitzen, die mit Innenverzahnungen an den Wandungen der Bohrungen im Eingriff stehen, wobei die Dichtungselemente von Löchern durchsetzt sind, die gewährleisten, daß die Dichtungselemente gegengleichen radialen Strömungsmitteldrücken ausgesetzt sind.
2. Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Außenverzahnungen einen kleineren Teilkreisdurchmesser haben als die Innenverzahnungen.
3· Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle, die an einem der beiden Zahnräder befestigt und in Traglagern, die in dem Gehäuse vorgesehen sind, drehbar gelagert ist, wobei in dem Gehäuse weitere Traglager vorgesehen sind, in denen eine zweite Welle drehbar gelagert ist, die einen exzentrischen Teil hat, auf dem das zweite Zahnrad drehbar gelagert ist, eine Einrichtung zum Drehen der zweiten

Welle zwecks Veränderung des Achsabstandes zwischen den beiden Zahnrädern und daher zwecks Veränderung des von ihren Zähnen verdrängten Strömungsmittelvolumens vorgesehen ist, und die Außenverzahnungen der Dichtungselemente einen kleineren Teilkreisdurchmesser haben als die Innenverzahnungen,, so daß die Dichtungseleniente kippen können und dabei unabhängig von der Stellung* des exzentrischen Wellenteils und des darauf drehbar gelagerten Zahnrades die dichtende Berührung zwischen den Innenverzahnungen und den Außekwerzahnungen aufrechterhalten wird.

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4. Zahnradpumpe oder -motor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Antriebswelle, die an einem der t>eiden_?Zahn- · räder befestigt und in Traglagern, die in dem Gehäuse vorgesehen sind, drehbar gelagert ist, wobei in dem Gehäuse weitere Traglager vorgesehen sind, in denen eine zweite Welle drehbar gelagert ist, eine Einrichtung zum Verstellen der'zweiten Welle' zwecks Veränderung des Achsabstandes zwischen den beiden Zahnrädern und daher zwecks Veränderung des von ihren Zähnen verdrängten Strpmungsmittelvolumens vorgesehen ist, und die Außenverzahnungen der Dichtungselemente einen kleineren Teilkreisdurchmesser haben als die Ihnenverzahnungen, so daß die Dichtungselemente kippen können und dabei unabhängig von der Stellung der Verstelleinrichtung die dichtende Berührung zwischen den Innenverzahnungen und den Außenverzahnungen aufrechterhalten wird.

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