DE2443600A1

DE2443600A1 - Zahnradmaschine

Info

Publication number: DE2443600A1
Application number: DE19742443600
Authority: DE
Inventors: Jan Dipl Ing Vlemmings
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 1974-09-12
Filing date: 1974-09-12
Publication date: 1976-03-25
Also published as: FR2284753A1; FR2284753B3; JPS5155005A; GB1492327A; IT1042408B

Description

24A3600

E. 2290

6. 8. 1974- Wd/Ht

Anlage zur

Patent- und

Gebrauchsmusterhilfsanmeldung

ROBERT BOSCH GMBH, 7 Stuttgart 1

Z ahnr adm s ch in e

Die Erfindung "betrifft eine Zahnradmschine (Pumpe oder Motor) mit mindestens zwei miteinander kämmenden Zahnrädern, deren Wellen in in einem Gehäuse angeordneten zylindrischen Lagerkörpern, insbesondere Lagerbuchsen, gelagert sind.

Bei derartigen Zahnradmschinen unterliegen die den Zahnrädern zugewandten Stirnseiten der Lagerkörper dadurch erhöhtem Verschleiß, daß sie durch die auf ihre zylindrischen
Außenseiten wirkende Hochdruckbeaufschlagung und durch die Lagerbelastung in den Wellenbohrungen verformt und von den Zahnrädern abgetragen werden. Die Hochdruckbeaufschlagung
erfolgt über Spalte entlang den Lagerkörpern und den angrenzenden Gehäusewandungen. Sie ist ohne besonder Maß-

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nahmen unausweichlich.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Zahnradinschine zu schaffen, deren Lagerkörper eine sehr hohe Lebensdauer besitzen.

Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß zwischen der Umfangsflache der Lagerkörper und der angrenzenden Gehäusewand im Hochdruckbereich der Zahnradmschine durch Dichtmittel abgegrenzte Zonen angeordnet sind, in denen niedriger Druck herrscht, insbesondere Saugdruck oder atmosphärischer Drucke

Das hat den Vorteil, daß diese Zonen vom Hochdruck abgeschirmt sind, das heißt in ihnen herrscht niedriger Druck, Y/odurch die Hochdruckbeaufschlagung der Lagerkörper \iesentlich verringert wird, damit auch ihre Verformung.

Besonders zweckmäßig ist es, in den den Zahnradseitenflächen zugewandten Stirnseiten der Lagerkörper-Bohrungen einen Ringraum auszubilden, der über einen Kanal mit der Hochdruckseite der Maschine in Verbindung steht.

Auf diese V/eise wird die bei bisherigen Zahnradmaschinen vorhandene Längsströmung an der Zahnradstirnseite vermindert, die Lagerschmierung dagegen verbessert.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung wiedergegeben. Diese zeigt in

Fig. Λ einen Längsschnitt, durch eine Zahnradpumpe; I'ig. 2 einen Querschnitt längs H-II nach Fig. 1;

Fig. 3 Längsschnitt und Ansicht eines Lagerkörbis 6 pers sowie eine Dichtung;

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Fig. 7 Längsschnitt und Ansicht eines zweiten Aus- und 8 führungsbeispiels eines Lagerkörpers;

Fig. 9 Strömungen an einem Lagerkörper nach Fig. 7 und 10 -und 8.

In Fig. 1 ist mit 10 das Gehäuse einer Zahnradpumpe bezeichnet, das "beidseitig durch Deckel 11 und 12 verschlossen ist. Das Gehäuse "besitzt eine durchgehende Ausnehmung 13, welche durch zwei zylindrische, sich überschneidende Bohrungen 14, 15 gebildet ist. Die Ausnehmung besitzt dadurch die Form etwa einer Acht.

In der Bohrung 13 sind zwei Lagerkörper 16, 17 angeordnet. Sie besitzen zylindrische Form und sind durch zwei ebene, parallel zueinander "verlaufende Seitenflächen begrenzt. An einer Seite besitzen sie eine Abflachung 18. In jedem Lagerkörper ist eine Laufbuchse 19 bzw. 20 angeordnet, deren Länge etwas geringer ist als die Dicke der Lagerkörper, so daß an den Stirnseiten ein freier Raum verbleibt. An jeder Stirnseite eines Lagerkörpers ist ein Ringraum ausgebildet.

Diese Ringräume tragen am Lagerkörper 16 die Bezeichnungen 21, 22, am Lagerkörper 17 die Bezeichnungen 23, 24.

In den Lagerkörpern 16, 17 bzw. den Laufbuchse!! 19, 20 sind die Wellenzapfen 25, 26 eines Zahnrades 27 gelagert. Der Wellenzapfen 26 dringt durch eine Bohrung 28 im Deckel 12 aus dem Gehäuse hinaus und dient zum Antrieb der Zahnradmschine. In der Bohrung 28 ist eine Wellendichtung 29 für den Wellenzapfen 26 angeordnet. Zwischen den Zahnradseitenflächen und den Lagerkörpern herrscht nur sehr geringes Spiel.

In der Bohrung 15 sind zwei Lagerkörper 30, 3Ί angeordnet, die genau so ausgebildet sind wie die Lagerkörper 16, 17· In ihnen sind Laufbuchsen 32, 33 ausgebildet, und an den

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Stirnseiten der Lagerkörper sind ebenfalls Ringräume ausgebildet. Sie tragen am Lagerkörper 30 die Bezeichnung 34, 35, am Lagerkörper 31 die Bezeichnung 36_r 37· Die A"bflachung an den Lagerkörpern 30, 31 ist mit 38 "bezeichnet; sie liegt an der Abflachung 18 der Lagerkörper 16, 17.an· Die "beiden Lagerkörper sind durch Stifte 39, 4-0 gegen Verdrehen gesichert.

In den Lagerkörpern 30, 31 "bzw. den Laufbuchsen 32, 33 sind die Wellenzapfen 41, 42 eines Zahnrades 43 gelagert, das mit dem Zahnrad 27 im Außeneingriff steht. Alle Lagerkörper sind mit sehr geringem radialem Spiel in den Bohrungen 14, 15 angeordnet. Nur sehr geringes axiales Spiel herrscht auch zwischen den Zahnradseitenflächen und den Lagerkörpern.

In Höhe- der Zahnradmitten dringt, in die Ausnehmung 13 des Gehäuses 10 von der einen Seite her eine Bohrung 44 ein, während eine achsgleich zu ihr verlaufende Bohrung 45 das Gehäuse verläßt. In der Bohrung 44 herrscht stets Hochdruck, in der Bohrung 45 stets Niederdruck. Erstere hat einen kleineren Druckmesser und steht mit einem Verbraucher in Verbindung, zweitere hat einen größeren Durchmesser und hat Verbindung zu einem Druckmittelbehälter.

Am Außenumfang ^jedes Lagerkörpers ist eine Zone ausgebildet, die im folgenden nur am Lagsrkörper 16 beschrieben ist, da diese Ausbildung an den anderen Lagerkörpern genau dieselbe ist. Dieser■Lagerkörper ist in den Figuren 3 bis 6 im einzelnen dargestellt und beschrieben.

Der Lagerkörper 16 besitzt an seinem Außenumfang eine zusammenhängende Ausnehmung, die durch vier Nuten 47 bis 50 gebildet ist. Die Nuten 47, 48 laufen entlang den äußeren Stirnseiten des Lagerkörpers über etwa 150 bis 180 und sind an den Endseiten durch Quernuten 49,.50 verbunden. Auf diese V/eise bleibt zwischen den Nuten eine Zone 51 erhalten.

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Der Bereich, in dem diese Nuten verlaufen, erstreckt sich von der Bohrung 44 in Eichtung zur Bohrung 45, steht jedoch mit den Bohrungen 44, 45 nicht in "Verbindung. Die Mitte dieser Zone (s. Pfeilrichtung P) "bildet mit der Achse der Bohrung 44 etwa einen Winkel von 45 bis 60 .

In den Ausnehmungen 47 "bis 50 ist eine Dichtung 52 angeordnet. Sie ist in Fig. 5 dargestellt. Die Dichtung "besitzt etwa Rechteckform mit gerundeten Ecken und weist einen der Zone 51 entsprechenden freien Innenrauiri auf. Die Dichtung 52 hat an ihrer Innenkante eine umlaufende Ausnehmung 55? in der ein Stützring 54 angeordnet ist; Die Dichtung 52 besteht aus einem gummielastischen Werkstoff, der Stützring aus einem etwas härteren Kunststoff als Gummi_fz. B. Polyamid. Die Breite der Dichtung 52 ist geringer als die des Lagerkörpers 16. Die dem Zahnrad 27 zugewandte Seitenfläche des Lagerkörpers 16 ist mit A, seine dem Deckel 11 zugewandte Seitenfläche mit B- bezeichnet. Vom Ringraum 21 führt eine Schrägbohrung 55 zur Zone 51·

Wie schon oben erwähnt, sind alle Lagerkörper gleich ausgebildet, deshalb sind an den anderen Lagerkörpern nur die von den Dichtungen umgebenen Zonen bezeichnet, nämlich am Lagerkörper 17 mit 57ι am Lagerkörper 30 mit 58» und am Lagerkörper 31 mit 59· Wie aus der Fig. 1 zu ersehen ist, führt die Bohrung 55 zum Ringraum 21, in welchem Niederdruck herrscht. Dasselbe gilt für die Ringräume 24, 34 und 37 an den anderen Lagerkörpern. Im Bereich der Bohrung 45 sind an den Seitenflächen der Lagerkörper 16, 30 flache Ausnehmungen 60, 61 ausgebildet. Ähnliche Ausnehmungen 62, 63 ebenfalls an den Zahnradseitenflächen weisen zur Bohrung 44. Es stehen einerseits die Ausnehmungen 60, 61 miteinander in Verbindung, andererseits die Ausnehmungen 62, 63. An der Stirnseite B jedes Lagerkörpers ist eiie flache Ausnehmung.64 ausgebildet, welche über Spalte entlang der Lagerkörper zur

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Niederdruckseite entlastet ist.

Arbeitet die Zahnradmschine als Pumpe, so drehen sich die Zahnräder 27, 43 entgegen dem Uhrzeigersinn, so daß Druckmittel über die Bohrung 45 angesaugt und durch die Zahnkammern entlang der Bohrungen 14-., 15 zur Bohrung 44 transportiert wird. Das Druckmittel erfährt hierbei eine Druckerhöhung. Durch die geringen Spalte an den Zahnradseitenflächen und an den Umfangsflachen der Lagerkörper dringt unter Hochdruck stehendes Druckmittel auch an die runden Außenflächen der Lagerkörper. Diese werden durch die auf sie wirkenden hydraulischen Kräfte verformt.- Erfindungsgemäß werden diese verformenden Kräfte wesentlich dadurch vermindert, daß die Zonen 51» 57,59 vom Hochdruck abgeschirmt sind, so daß in ihnen nur geringer Druck, insbesondere atmosphärischer oder gar Saugdruck herrscht. Diese Zonen oder Entlastungsfelder sind nach außen hin durch die Dichtung 52 vom Hochdruck abgegrenzt und über die Bohrung 55 entlastet.

Arbeitet die Zahnradmschine als Motor, so wird ihr unter Hochdruck stehendes Druckmittel über die Bohrung 4-4 zugeführt. Es treibt die Zahnräder im Uhrzeigersinn und verläßt es druckentspannt über die Bohrung 45. Auch hierbei ergibt sich der oben beschriebene Zustand.

Bei den Lagerkörpern nach den Figuren 7 und 8 führt von der flachen, zahnradseitigen Ausnehmung 62 eine Ausnehmung 63 zum zahnradseitigen Ringraum 22. Durch diese Ausbildung wird eine Verringerung der stirnseitigen Leckströmung und eine verbesserte Schmierung an den Laufbuchsen erzielt. Eine bisherige Ausführung eines Lagerkörpers (Fig. 9) besitzt einen Leckstrom c, der sich über 270° radial entlang der Laufbuchsen ergibt. Mit a ist der Bereich des Saugdruckes und des Druckaufbaus, mit b der Bereich des Hochdrucks bezeichnet« Durch den großen Umfangswinkel von 270 ergibt sich ein großer Leckstrom« Der Ringraum 77' ist über'Ausnehmungen 62'j

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63' mit der Niederdruckseite verbunden.

Bei den Ausführung s"b ei spielen nach den Figuren 7i 8 und 10 ist die radiale Leckströmung c¹ wesentlich kleiner, sie erstreckt sich nur über einen Winkel von 45°. Dies wird erreicht, indem über die hochdruckseitigen Ausnehmungen 62 und 63 Druckmittel in den Ringraum 22 geschleust wird. Auf diese Weise erhöht sich jedoch der axiale Leckölfluß (s. Pfeil d in Fig. 8), was jedoch erwünscht ist, da hierdurch die Schmierung der Zahnradwellen wesentlich verbessert wird,-

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Claims

Ansprüche

/1 J Zahnradmschine (Pumpe oder Motor) mit mindestens zwei miteinander kämmenden Zahnrädern, deren Wellen in in einem Gehäuse angeordneten zylindrischen Lagerkörpern, insbesondere Lagerbüchsen, gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der TJmfangsfläche der Lagerkörper (16, 171 30, 31) "und der angrenzenden Gehäusewand im Hochdruckbereich der Zahnradmaschine durch Dichtmittel abgegrenzte Zonen (51₅ 57, 58, 59) angeordnet sind, in denen niedriger Druck herrscht, insbesondere Saugdruck oder atmosphärischer Druck»
2. Haschine nach Anspruch 1, mit als Buchsen ausgebildeten Lagerkörpern, dadurch gekennzeichnet, daß die Mitte der Zonen etwa unter einem Winkel von 45° bis 60° zu einer die Wellenmitten verbindenden Ebene liegt und der Hochdruckseite der Maschine zugewandt ist.
3. Maschine nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zonen etwa Eechteckform besitzen und durch eine in eine Umfangsnut (47 bis 51) eingelegte endlose Dichtung (52) begrenzt sind.
4. Maschine nach einem der Anspruch 1-3» dadurch gekennzeichnet, äaß an jedem Lagerkörper eine solche Zone ausgebil-

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det ist und sich über einen Umfangswinkel von etwa 150° "bis 180° und etwa die axiale Höhe der Lagerkörper erstreckt.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zone (51 > 57» 58, 59) über einen Kanal (55) mit einem Bereich niedrigen Drucks in Verbindung steht.
6. Maschine nach Anspruch 5ν dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich niedrigen Druckes ein Eaum an den Wellenenden ist, der mit der Kiederdruckseite (45) der Maschine in Verbindung steht.
7. Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der

ein
RaumJLan jeder Stirnseite eines Lagerkörpers im Bereich der Wellenenden ausgebildeter Ringraum (21, 24, 34, 37) ist, der über eine Bohrung (55) mit der Zone in Verbindung steht.
8. Maschine nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung (52) aus einem Grundkörper aus gummielastischem Werkstoff und einer Einlage (54) aus verschleißfestem Werkstoff besteht, die in einer an der inneren Stirnseite der Dichtung ausgebildeten Umfangsnut (53) angeordnet ist.

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9. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an den den Zahnradseitenflächen zugewandten Stirnseiten der Lagerkörper - Bohrungen jeweils ein Eingraum (22, 23, 35» 36) ausgebildet ist, der über einen Kanal (62, 63) mit der Hochdruckseite der Maschine in Verbindung steht (Fig. 10).
10. Maschine nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Bohrung eines Lagerkörpers eine Laufbuchse (19₅ 20, 32, 33) angeordnet ist, deren axiale Länge geringer ist als die Dicke eines Lagerkörpers, so daß jeweils zwischen den Stirnseiten einer Laufbuchse und der ebenen Fläche des Lagerkörpers ein Eingraum verbleibt.
11. Maschine nach Anspruch 9i dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (62, 63) als Nut in der zahnradseitigen Stirnfläche ausgebildet ist und über den Eingraum mit der Hochdruckseite in Verbindung steht. /

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